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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Tiefenverwaltungssystem für ein Baufahrzeug. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein System, das eine Richtungsführung für ein Anbaugerät bereitstellt, das mit einem Baufahrzeug verbunden ist, wobei die Richtungsführung mindestens eine Tiefe (oder Z-Richtung) zum gesteuerten oder geführten Graben beinhaltet.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einem Aspekt stellt die Offenbarung ein Tiefenverwaltungssystem bereit, das konfiguriert ist, eine Tiefe einer Grabung zu steuern, das ein Fahrzeug mit einer Armbaugruppe beinhaltet, die an ein Anbaugerät gekoppelt ist, wobei das Anbaugerät konfiguriert ist, in eine Oberfläche zu graben, und mit einem Anbaugerätepositionssensor, der an die Armbaugruppe gekoppelt ist, wobei der Anbaugerätepositionssensor konfiguriert ist, eine Position des Anbaugeräts relativ zu dem Fahrzeug zu erfassen, wobei als Reaktion auf das Graben in die Oberfläche mit dem Anbaugerät die Position des Anbaugeräts relativ zu dem Fahrzeug erfasst wird und bestimmt wird, ob irgendein Abschnitt des Anbaugeräts eine Zieltiefe in die Oberfläche erreicht.
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In einem weiteren Aspekt stellt die Offenbarung ein Verfahren zum Steuern einer Tiefe einer Grabung in eine Oberfläche mit einem Fahrzeug bereit, das Folgendes beinhaltet: Auswählen einer Zieltiefe der Grabung in die Oberfläche, Erfassen einer Position eines Anbaugeräts relativ zu dem Fahrzeug, Verwenden der erfassten Position des Anbaugeräts relativ zu dem Fahrzeug, um eine anfängliche Anbaugeräteposition zuzuweisen, Bestimmen des Abstands von der anfänglichen Anbaugeräteposition zu dem Boden, Bestimmen einer endgültigen Anbaugeräteposition basierend auf mindestens einer Position des Anbaugeräts relativ zu dem Fahrzeug beim Erreichen der Zieltiefe der Grabung in die Oberfläche, Einleiten des Grabens mit dem Anbaugerät, Überwachen der Position des Anbaugeräts relativ zu dem Fahrzeug während des Grabens, und Bestimmen, ob die erfasste Position des Anbaugeräts relativ zu dem Fahrzeug der endgültigen Anbaugeräteposition entspricht.
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Andere Aspekte der Offenbarung werden unter Berücksichtigung der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
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Figurenliste
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- 1 ist eine erste Seitenansicht eines Beispiels eines Baufahrzeugs mit einem Anbaugerät, wobei Teile mehrerer Komponenten, die nicht sichtbar sind, gestrichelt dargestellt sind.
- 2 ist eine zweite, gegenüberliegende Seitenansicht des Baufahrzeugs von 1, wobei Teile mehrerer Komponenten, die nicht sichtbar sind, gestrichelt dargestellt sind.
- 3 ist ein schematischer Aufbau eines Abschnitts des Baufahrzeugs von 1, um die Sensorpositionierung zur Datenerfassung im Betrieb des Fahrzeugs darzustellen.
- 4 ist eine schematische Draufsicht des Baufahrzeugs von 1, um die Achsen zu veranschaulichen, entlang derer die Position des Fahrzeugs relativ zu dem Boden, auf dem das Fahrzeug fährt, gemessen wird.
- 5 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Tiefenverwaltungssystems zum Steuern einer Tiefe einer Grabung durch das in 1 gezeigte Baufahrzeug.
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Bevor Ausführungsformen der Offenbarung im Detail erklärt werden, sollte verstanden werden, dass die Offenbarung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Komponentenanordnung beschränkt ist, welche in der folgenden Beschreibung erläutert oder in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Die Offenbarung kann andere Ausführungsformen unterstützen und auf verschiedene Weisen angewendet oder ausgeführt werden.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die Anmeldung bezieht sich auf die Begriffe „Baufahrzeug“ oder „Fahrzeug“, stellt jedoch einen Kompakt-Raupenlader dar. Es versteht sich, dass die Begriffe „Baufahrzeug“ und „Fahrzeug“ einen Kompakt-Raupenlader oder einen Kompaktlader (oder Radlader) beinhalten können. Darüber hinaus können das „Baufahrzeug“ und „Fahrzeug“ ein beliebiges anderes geeignetes Fahrzeug oder eine beliebige andere geeignete Maschine beinhalten, die konfiguriert sein kann, ein Anbaugerät zu betreiben, das Material gräbt, bohrt, auflockert oder anderweitig bewegt oder entfernt, und es ist vorteilhaft, die Tiefe des Anbaugeräts und/oder die Tiefe eines zu schaffenden Raums zu steuern. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das „Baufahrzeug“ oder „Fahrzeug“ einen Baggerlader mit einer Schaufel oder einem anderen geeigneten Anbaugerät zum Graben, Bohren, Auflockern oder anderweitigen Bewegen von Material beinhalten. Als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann das „Baufahrzeug“ oder „Fahrzeug“ einen landwirtschaftlichen Traktor mit einer Grabenfräse oder einem anderen geeigneten Gerät zum Graben, Bohren, Auflockern oder anderweitigen Bewegen von Material beinhalten. In einigen Ausführungsformen sind die hier offenbarten Systeme zur Anwendung auf oder Verwendung in Verbindung mit Maschinen geeignet, die ein oder mehrere Anbaugeräte aufweisen, die zum Graben, Bohren, Auflockern oder anderweitigen Bewegen oder Entfernen von Material verwendet werden.
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Die Anmeldung bezieht sich auch auf den Begriff „Anbaugerät“, veranschaulicht jedoch das Anbaugerät als Erdbohrer zum Graben von Löchern. Es versteht sich, dass der Begriff „Anbaugerät“ eine Schnecke oder einen Erdbohrer beinhalten kann, ist aber nicht auf die Schnecke oder den Erdbohrer beschränkt. Der Begriff „Anbaugerät“ kann eine Schaufel (oder Schaufelanbaugerät), eine Grabenfräse (oder Grabenfräse-Anbaugerät) oder ein beliebiges anderes geeignetes Werkzeug oder eine beliebige andere geeignete Vorrichtung beinhalten, das/die zum Graben, Bohren, Auflockern oder anderweitigen Bewegen oder Entfernen von Material konfiguriert ist. Das „Anbaugerät“ kann abnehmbar oder am Fahrzeug fest angebracht sein. Ferner kann das „Anbaugerät“ ein beliebiges geeignetes Werkzeug oder eine beliebige geeignete Vorrichtung beinhalten, das/die mit dem hier offenbarten System verwendbar ist, um eine genaue Lokalisierung von mindestens einem Loch und/oder eine Steuerung einer Tiefe einer Grabung eines Lochs, Grabens, ausgehöhlten Bereichs oder einer anderen Aussparung, wie hierin beschrieben, zu ermöglichen.
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Der Begriff „berechnen“ (oder Berechnung und berechnet), wie hierin verwendet, wird unter Bezugnahme auf Berechnungen verwendet, die durch das offenbarte System durchgeführt werden. Der Begriff beinhaltet das Berechnen, Bestimmen und Schätzen.
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Unter Bezugnahme auf die Figuren veranschaulichen 1-2 eine Ausführungsform eines Baufahrzeugs 10 (oder Fahrzeugs 10), das als kompakter Raupenlader veranschaulicht ist. Unter spezifischer Bezugnahme auf 1 beinhaltet das Fahrzeug 10 einen Rahmen 14. Eine Radanordnung 18 ist mit dem Rahmen 14 gekoppelt. Die Radanordnung 18 ist als Gleiskette dargestellt. Die Radanordnung 18 beinhaltet ein durchgehendes Band von Laufflächen 22 (oder Gleiskette 22 oder Spurplatten 22), das durch Antriebsräder 26, 30 angetrieben wird. Die Radanordnung 18 beinhaltet auch eine Vielzahl von Laufrädern 34a, b (oder Tragrollen 34a, b). Obwohl nicht dargestellt, kann die Radanordnung 18 auch ein oder mehrere Zwischenräder (oder Kettenräder) beinhalten, die das Spannen und/oder Führen der Gleiskette 22 unterstützen können. In weiteren Ausführungsformen kann die Radanordnung 18 eine Vielzahl von Rädern beinhalten, wie etwa an einem Kompaktlader. Es versteht sich, dass die in 1 gezeigte Radanordnung 18 ein Spiegelbild der Komponenten auf der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs 10 beinhaltet (veranschaulicht, aber in 2 nicht nummeriert).
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Ein Motor (nicht gezeigt) ist mit dem Rahmen 12 gekoppelt und betreibbar, um das Fahrzeug 10 zu bewegen. Insbesondere ist der Motor konfiguriert, die Radanordnung 18 anzutreiben (z. B. die Antriebsräder 26, 30 usw. anzutreiben). Dies erleichtert die Bewegung des Fahrzeugs 10 entlang einer Fläche 38, wie etwa Boden, Gelände oder einer beliebigen anderen Topographie, über die das Fahrzeug 10 fährt. Eine Fahrerkabine 42 ist mit dem Rahmen 14 gekoppelt. Die Fahrerkabine 42 definiert einen Raum, der geeignet ist, mindestens eine Person aufzunehmen, um das Fahrzeug 10 zu bedienen.
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Unter Bezugnahme auf die 1-2 beinhaltet das Fahrzeug 10 eine Armbaugruppe 46. Die Armbaugruppe 46 beinhaltet einen ersten Auslegerarm 50 (gezeigt in 1) und einen zweiten Auslegerarm 54 (gezeigt in 2). Der erste Auslegerarm 50 ist ein Spiegelbild des zweiten Auslegerarms 54. Jeder Auslegerarm 50, 54 beinhaltet ein Mehrfachgelenk, um die Bewegung der Auslegerarme 50, 54 zu erleichtern. Insbesondere beinhaltet jeder Auslegerarm 50, 54 ein erstes Gestänge 58a, 58b, ein zweites Gestänge 62a, 62b und ein drittes Gestänge 66a, 66b. Das erste Gestänge 58a, 58b ist an einem Ende durch einen ersten Stift 70a, 70b mit dem Rahmen 14 gekoppelt und an einem gegenüberliegenden Ende durch einen zweiten Stift 74a, 74b mit dem zweiten Gestänge 62a, 62b gekoppelt. Das zweite Gestänge 62a, 62b ist durch einen dritten Stift 78a, 78b an ein Ende des dritten Gestänges 66a, 66b gekoppelt. Ein zweites Ende des dritten Gestänges 66a, 66b, das dem ersten Ende gegenüberliegt, ist mit dem Rahmen 14 durch einen vierten Stift 82a, 82b gekoppelt. Ein erster Zylinder 86a, 86b ist an einem Ende mit dem Rahmen 14 und an dem gegenüberliegenden Ende mit dem zweiten Gestänge 62a, 62b gekoppelt. Der erste Zylinder 86a, 86b ist ein Hydraulikzylinder 86. Jeder Stift 70a, 70b, 74a, 74b, 78a, 78b, 82a, 82b definiert eine Drehachse, um eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung jedes jeweiligen Auslegerarms 50, 54 während eines entsprechenden Ausfahrens oder Einfahrens des ersten Zylinders 86a, 86b zu erleichtern. Während die veranschaulichte Ausführungsform der Armbaugruppe 46 eine Vielzahl von Gestängen und insbesondere drei Gestänge 58a, 58b, 62a, 62b, 66a, 66b auf jeder Seite beinhaltet, kann die Armbaugruppe 46 in anderen Ausführungsformen eine beliebige geeignete Anzahl von Gestängen beinhalten, die in einer beliebigen geeigneten Ausrichtung bereitgestellt werden, um die Auslegerarme 50, 54 anzuheben und/oder abzusenken. Ferner kann die Armbaugruppe 46 in anderen Ausführungsformen eine Vielzahl von Zylindern 86a, 86b auf jeder Seite beinhalten, um die Bewegung der Armbaugruppe 46 zu erleichtern. Zusätzlich kann die Armbaugruppe 46 in anderen Ausführungsformen einen einzelnen Auslegerarm beinhalten, der durch eine Vielzahl von sequentiellen Gestängen definiert ist, die ausfahren und/oder einfahren können (wie z. B. einen Bagger, einen Baggerlader usw.).
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Ein Anbaugerät 90 ist an ein Anbaugerätende 94 der Armbaugruppe 46 gekoppelt. Das Anbaugerät 90 ist mit der Armbaugruppe 46 und insbesondere den Auslegerarmen 50, 54 an einem fünften Stift 98 gekoppelt. Ein zweiter Zylinder 102a, 102b erstreckt sich zwischen jedem Auslegerarm 50, 54 und dem Anbaugerät 90, wodurch die Bewegung des Anbaugeräts 90 relativ zur Armbaugruppe 46 erleichtert wird (z. B. kann das Anbaugerät 90 um eine Schwenkachse schwenken, die durch den fünften Stift 98 definiert ist). In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Anbaugerät 90 als Erdbohrer 90 veranschaulicht. Der Erdbohrer 90 beinhaltet eine Montageplatte 104 (oder eine Steuerfläche 104). Eine Antriebseinheit 106 ist mit der Montageplatte 104 gekoppelt. Die Antriebseinheit 106 ist konfiguriert, um eine Schnecke 110 zu drehen. Die Antriebseinheit 106 ist als riemengetriebenes System dargestellt, um die Schnecke 110 anzutreiben. In weiteren Ausführungsformen kann die Antriebseinheit 106 einen eigenständigen Motor oder einen beliebigen anderen geeigneten Antrieb beinhalten, der konfiguriert ist, die Schnecke 110 zu drehen. Die Schnecke 110 erstreckt sich (oder ragt) weg von der Montageplatte 104. Die Montageplatte 104 beinhaltet einen Montageabschnitt, der eine Anbaugeräteposition (nicht gezeigt) bereitstellt, um ein Ende jedes zweiten Zylinders 102a, 102b an den Erdbohrer 90 zu koppeln. Die Montageplatte 104 definiert auch eine Stiftaufnahmeöffnung (nicht gezeigt), die konfiguriert ist, um den fünften Stift 98 aufzunehmen, was das Koppeln des Erdbohrers 90 an die Armbaugruppe 46 (und genauer an die Auslegerarme 50, 54) erleichtert.
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Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet die Schnecke 110 eine Schneckenspitze 114 (oder ein erstes Ende 114), die einer Schneckenbasis 118 (oder einem zweiten Ende 118) gegenüberliegt. Die Schneckenbasis 118 ist der Abschnitt der Schnecke 110, der die Grundplatte 104 berührt (oder der Abschnitt der Schnecke 110, der mit einer Schneckenseite der Montageplatte 104 ausgerichtet ist). Der Abstand zwischen der Schneckenspitze 114 und der Schneckenbasis 118 definiert eine Schneckenlänge 122. Anders ausgedrückt ist die Schneckenlänge 122 die Länge der Schnecke 110, die von der Montageplatte 104 herausragt. Die Schneckenlänge 122 kann eine beliebige geeignete Länge sein und kann sich in Abhängigkeit von der zugehörigen Schnecke 110 ändern, die an dem Fahrzeug 10 angebracht ist.
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3 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Sensoranordnung für das Fahrzeug 10. Die Sensoranordnung stellt Sensordaten bereit, die von einem Tiefenverwaltungssystem 200 (oder Tiefensteuersystem 200) verwendet werden, um eine genaue Position zum Graben zu identifizieren, eine Ausrichtung des Anbaugeräts 90 relativ zu der Oberfläche 38 (oder dem Boden 38) zu berechnen und/oder eine Grabtiefe zu steuern, um ein Übergraben zu begrenzen.
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Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Fahrzeugpositionssensor 126, der als ein Global Positioning System (GPS) -Empfänger 126 veranschaulicht ist. In 4 ist der Fahrzeug-GPS-Empfänger 126 so dargestellt, dass er auf der Fahrerkabine 42 positioniert ist. In anderen Ausführungsformen kann der Fahrzeug-GPS-Empfänger 126 an einer beliebigen geeigneten Stelle des Fahrzeugs 10 (z. B. am Rahmen 14, an der Armbaugruppe 46 usw.) positioniert sein. Der GPS-Empfänger 126 kann Echtzeit-Standortdaten (oder Standortinformationen) in Bezug auf die Position des Fahrzeugs 10 bereitstellen.
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Das Fahrzeug 10 beinhaltet auch eine Anbaugerätepositionssensorbaugruppe, die konfiguriert ist, um eine Position (oder Ausrichtung oder Stellung) des Anbaugeräts 90 relativ zu dem Fahrzeug 10 zu berechnen. Die Anbaugerätepositionssensorbaugruppe kann einen oder mehrere von einem oder mehreren Zylinderpositionssensoren 130, 134, einen oder mehrere Stiftrotationssensoren 138 und/oder mindestens eine Trägheitsmesseinheit 142 beinhalten. Die Anbaugerätepositionssensorbaugruppe zusammen kann eine Ausrichtung (oder Stellung) des Fahrzeugs 10 relativ zu der Oberfläche 38 (oder dem Boden 38) und eine zugehörige Position (oder Ausrichtung oder Stellung) des Anbaugeräts 90 relativ zu dem Fahrzeug 10 berechnen. In weiteren Ausführungsformen kann die Anbaugerätepositionssensorbaugruppe die Ausrichtung (oder Stellung) des Anbaugeräts 90 relativ zu der Oberfläche 38 (oder dem Boden 38) unabhängig von dem Fahrzeug 10 berechnen. Während die veranschaulichte Anbaugerätepositionssensorbaugruppe eine Vielzahl von Zylinderpositionssensoren 130, 134, eine Vielzahl von Stiftrotationssensoren 138 und eine Trägheitsmesseinheit 142 beinhaltet, kann die Anbaugerätepositionssensorbaugruppe in anderen Ausführungsformen eine beliebige Kombination von Sensoren beinhalten, die geeignet sind, die Position (oder Ausrichtung oder Stellung) des Anbaugeräts 90 relativ zu der Oberfläche 38 (oder dem Boden 38) zu berechnen.
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Unter Bezugnahme auf 3 können ein oder mehrere Zylinderpositionssensoren 130, 134 jedem Zylinder 86, 102 zugeordnet werden, um eine Position des zugeordneten Zylinders 86, 102 zu erfassen. Beispielsweise können die Sensoren 130, 134 ein Drucksensor sein, um einen Druck im Zylinder zu erfassen, der mit einer Zylinderausfahr- (oder Einfahr-) Position korreliert. Als weiteres Beispiel können die Sensoren 130, 134 ein Längenerfassungssensor sein, der eine Länge des Zylinders erfasst, die ausgefahren (oder eingefahren) ist. In anderen Ausführungsformen können die Sensoren 130, 134 ein beliebiger Sensor sein, der geeignet ist, eine Position des Zylinders zu erfassen, um das Berechnen einer Position des Anbaugeräts 90 durch die Position der Armbaugruppe 46 zu erleichtern. Wie in 4 gezeigt, beinhalten die ersten Zylinder 86a, 86b jeweils einen zugeordneten ersten Zylinderpositionssensor 130a, 130b und die zweiten Zylinder 102a, 102b beinhalten jeweils einen zugeordneten zweiten Zylinderpositionssensor 134a, 134b. Es versteht sich, dass jeder Zylinder, der der Armbaugruppe 46 und/oder dem Anbaugerät 90 zugeordnet ist, einen zugeordneten Sensor 130, 134 beinhalten kann. In weiteren Ausführungsformen können weniger als alle Zylinder, die der Armbaugruppe 46 und/oder dem Anbaugerät 90 zugeordnet sind, einen zugeordneten Sensor 130, 134 beinhalten. In Ausführungsformen, in denen die Zylinderpositionssensoren 130, 134 Drucksensoren sind, können die Sensoren verwendet werden, um einen Aufprall des Anbaugeräts 90 (z. B. der Schnecke 110 usw.) auf die Oberfläche 38 (oder den Boden 38) zu erfassen.
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Ein oder mehrere Stiftdrehungssensoren 138 können einem oder mehreren Stiften 70, 74, 78, 82 der Armbaugruppe 46 zugeordnet sein. Konkreter kann einer oder mehrere der Stifte 70a, 70b, 74a, 74b, 78a, 78b, 82a, 82b den Stiftdrehungssensor 138 beinhalten, um eine Drehung des zugehörigen Stifts 70a, 70b, 74a, 74b, 78a, 78b, 82a, 82b während der Bewegung der Armbaugruppe 46 zu erfassen. Die Position bzw. Drehung des/der zugehörigen Stifts/Stifte 70a, 70b, 74a, 74b, 78a, 78b, 82a, 82b kann verwendet werden, um das Berechnen einer Position des Anbaugeräts 90 durch die Position der Armbaugruppe 46 zu erleichtern. Es versteht sich, dass jeder Stift 70a, 70b, 74a, 74b, 78a, 78b, 82a, 82b einen zugehörigen Stiftdrehungssensor 138 oder weniger als alle Stifte einen zugehörigen Stiftdrehungssensor 138 beinhalten können. Im Allgemeinen ist die Anzahl der Stiftdrehungssensoren 138, die in die Armbaugruppe 46 integriert sind, ausreichend, um eine Position der Armbaugruppe 46 zu erfassen. Als ein Beispiel können Stiftdrehungssensoren 138 einem Satz von Stiften (z. B. Stiften 70a, 74a, 78a, 82a oder Stiften 70b, 74b, 78b, 82b usw.) zugeordnet sein, um die Position der Armbaugruppe 46 zu erfassen.
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Eine Trägheitsmesseinheit 142 (oder IMU 142 oder Trägheitsmesssensor 142) ist an einer Stelle auf dem Fahrzeug 10 positioniert. Beispielsweise ist die Trägheitsmesseinheit 142 auf dem Rahmen 14 positioniert. Insbesondere kann die Trägheitsmesseinheit 142 in einem Motorraum positioniert sein, um eine Position des Fahrzeugs 10 zu erfassen (z. B. ein Rollen, eine Neigung, eine Kursabweichung, eine Position des Fahrzeugs 10 relativ zur Oberfläche oder dem Boden 38 usw.). Die Trägheitsmesseinheit 142 kann Änderungen der Position und/oder Ausrichtung der angehängten Komponente erfassen. Insbesondere kann jede Trägheitsmesseinheit 142 Änderungen in der Position und/oder Ausrichtung der angehängten Komponente entlang von bis zu drei Achsen erfassen (oder messen): einer X-Achse oder Rolle, einer Y-Achse oder Neigung und einer Z-Achse oder Kursabweichung. Die Trägheitsmesseinheit 142 kann einen Sensor aufweisen, der jeder Achse zugeordnet ist, die gemessen wird, wie etwa ein Gyroskop und/oder ein Beschleunigungsmesser. Die Trägheitsmesseinheit 142 stellt Sensordaten bereit, die der Position des angebrachten Bauteils entlang der gemessenen Achsen in Bezug auf eine Referenzposition zugeordnet sind. Die Referenzposition kann die Schwerkraft oder eine voreingestellte Position der zu messenden Komponente (z. B. eine Ausrichtung auf einer ebenen Fläche bzw. einem ebenen Boden 34 usw.) beinhalten. Die Trägheitsmesseinheit 142 verfolgt die Position der zugehörigen Komponente während des Betriebs des Fahrzeugs 10. Wie in 4 gezeigt, erfasst die Trägheitsmesseinheit 142 mindestens ein Rollen des Fahrzeugs 10. Anders ausgedrückt erfasst die Trägheitsmesseinheit 142 die Entfernung, die sich das Fahrzeug um eine X-Achse dreht. Die Trägheitsmesseinheit 142 erfasst auch mindestens eine Neigung des Fahrzeugs 10. Anders ausgedrückt erfasst die Trägheitsmesseinheit 142 die Entfernung, die sich das Fahrzeug um eine Y-Achse dreht, wobei die Y-Achse senkrecht zur X-Achse ist. Es versteht sich, dass mehr als eine Trägheitsmesseinheit 142 in das Fahrzeug 10 integriert sein kann. Zusätzlich kann die Trägheitsmesseinheit 142 an einer beliebigen Position am Fahrzeug 10 positioniert sein, die geeignet ist, die Position des Fahrzeugs 10 zu messen (z. B. ein Rollen, eine Neigung, eine Kursabweichung usw.). Es versteht sich, dass die Position des Fahrzeugs 10 gemessen wird, um eine Ausrichtung (oder Stellung) des Anbaugeräts 90 (z. B. die Ausrichtung der Schnecke 110 relativ zu der Oberfläche bzw. dem Boden 38 usw.) zu berechnen. In weiteren Ausführungsformen kann die Trägheitsmesseinheit 142 an einer beliebigen Position positioniert sein, die geeignet ist, die Ausrichtung (oder Stellung) des Anbaugeräts 90 relativ zum Fahrzeug 10 und/oder der Oberfläche 38 (oder dem Boden 38) zu messen. Beispielsweise kann die Trägheitsmesseinheit 142 an einem Abschnitt des Anbaugeräts 90 positioniert sein.
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Ein Steuersystem 146 (oder eine Steuerung 146) kann mit dem Fahrzeugpositionssensor 126 (oder dem GPS-Empfänger 126) und der Anbaugerätepositionssensorbaugruppe (z. B. den Zylinderpositionssensoren 130, 134, den Stiftrotationssensoren 138 und/oder der Trägheitsmesseinheit 142) in Verbindung stehen. Die Kommunikation kann ein beliebiges geeignetes drahtgebundenes oder drahtloses System zur Kommunikation sein (z. B. Funk, Mobilfunk, BLUETOOTH, 802.11 Wireless Networking-Protokoll usw.) und ist gestrichelt dargestellt. Das Tiefenverwaltungssystem 200 kann sich auf dem Steuersystem 146 befinden, um den Betrieb von dem Fahrzeug 10 aus zu erleichtern. Das Steuersystem 146 steht auch über eine Bedienerschnittstelle (nicht gezeigt) mit der Fahrerkabine 42 in Kommunikation, um einem Bediener Informationen in Bezug auf den Fahrzeugpositionssensor 126, die Anbaugerätepositionssensorbaugruppe und das Tiefenverwaltungssystem 200 bereitzustellen.
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5 veranschaulicht ein Beispiel des Tiefenverwaltungssystems 200 (oder der Tiefenverwaltungsanwendung 200 oder des Tiefensteuersystems 200), das Informationen von dem Fahrzeug 10 verwendet, um eine Ausrichtung des Anbaugeräts 90 relativ zu dem Fahrzeug 10 (oder relativ zu der Oberfläche 38 oder dem Boden 38) zu berechnen und Bedienerrückmeldungen bereitzustellen, um eine Grabtiefe zu steuern und somit ein Übergraben zu begrenzen. Ferner kann das System in einigen Ausführungsformen eine Grabtiefe steuern, um ein Übergraben zu begrenzen. Das Tiefenverwaltungssystem 200 beinhaltet eine Reihe von Verarbeitungsanweisungen oder -schritten, die in Form eines Ablaufdiagramms dargestellt sind.
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Unter Bezugnahme auf 5 beginnt der Prozess bei Schritt 204, der eine Systemeinrichtung ist. Während der Systemeinrichtung gibt ein Benutzer, Bediener oder eine andere Person Informationen im Zusammenhang mit dem Fahrzeug 10 und dem Grabvorgang ein. Bei Schritt 204 kann der Bediener eine Zieltiefe des Grabens D (oder eine Zieltiefe D in die Oberfläche 38 oder eine Endtiefe D oder eine gewünschte Tiefe D) eingeben. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Bediener wünschen, ein Loch vier Fuß tief auszuheben, das einen Pfosten aufnimmt. Der Bediener gibt bei Schritt 204 die Tiefe D des Lochs als „vier Fuß“ ein. Es versteht sich, dass der Bediener eine beliebige Tiefe D auf Grundlage der angestrebten Tiefe des Grabvorgangs (oder der Grabungsaufgabe) eingeben kann.
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Als Nächstes kann der Bediener bei Schritt 208 Informationen eingeben, die mit dem Anbaugerät 90 zusammenhängen. Insbesondere kann der Bediener einen Versatzabstand für das Anbaugerät 90 von einem Steuerpunkt (Position, an der das Anbaugerät 90 mit der Armbaugruppe 46 oder einem anderen Abschnitt des Fahrzeugs 10 verbunden ist) zu einem Abschnitt des Anbaugeräts 90 eingeben, der die Oberfläche 38 (oder den Boden 38) berührt. Beispielsweise gibt in Ausführungsformen, in denen das Anbaugerät 90 ein Erdbohrer 90 ist, der Bediener bei Schritt 208 die mit der Schnecke 110 zusammenhängende Schneckenlänge 122 ein. Wie in 2 gezeigt, ist die Schneckenlänge 122 der Abstand, in dem sich die Schnecke 110 von der Montageplatte 104 (oder Steuerfläche 104) erstreckt. Die Montageplatte 104 ist der Steuerpunkt bzw. die Steuerfläche für den veranschaulichten Erdbohrer 90, da die Montageplatte 104 den Verbindungspunkt zu der Armbaugruppe 46 bereitstellt, von der der Erdbohrer 90 gesteuert wird. Die Schneckenspitze 114 ist von der Montageplatte 104 um den Abstand der Schneckenlänge 122 versetzt. Um die Tiefensteuerung zum Graben zu erleichtern, wird der Versatzabstand von dem Steuerpunkt zu einem Ende des Anbaugeräts 90, das den Boden 34 berührt, eingegeben. In verschiedenen Ausführungsformen können unterschiedlich große Schnecken 110 unterschiedliche Schneckenlängen 122 aufweisen. Zusätzlich können verschiedene Anbaugeräte 90 unterschiedliche Versätze aufweisen, die bei Schritt 208 eingegeben werden können. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann für ein Anbaugerät 90, das eine Grabenfräse (oder ein Grabenfräse-Anbaugerät) ist, die Länge der Grabenfräse, die sich von einer Fläche weg erstreckt, die an die Armbaugruppe 46 gekoppelt ist, bei Schritt 208 eingegeben werden. Dies stellt einen Versatz von der Steuerfläche zu dem Abschnitt der Grabenfräse bereit, der mit dem Boden 38 in Eingriff steht. Als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann für ein Anbaugerät 90, das eine Schaufel (oder ein Schaufelanbaugerät) ist, die Länge der Schaufel, die sich von einer Fläche weg erstreckt, die an die Armbaugruppe 46 gekoppelt ist, bei Schritt 208 eingegeben werden. Dies stellt einen Versatz von der Steuerfläche zu dem Abschnitt der Schaufel bereit, der mit dem Boden 38 in Eingriff steht. Es versteht sich, dass die in den Schritten 204 und 208 eingegebenen Informationen über eine Konsole oder Bedienerschnittstelle (nicht gezeigt) eingegeben werden können, die in der Bedienerkabine 42 positioniert ist.
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Sobald die Einrichtung abgeschlossen ist, fährt das System 200 mit Schritt 212 fort. Bei Schritt 212 leitet der Bediener den Grabvorgang ein. Dies kann die Eingabe eines Befehls wie „Fortfahren“, „Graben“, „Los“ oder eines ähnlichen Befehls auf der Konsole oder Bedienerschnittstelle (nicht gezeigt) beinhalten, um von den Einrichtungsschritten zu den Arbeitsschritten überzugehen. Zusätzlich oder alternativ kann der Grabvorgang durch den Betrieb der Armbaugruppe 46 und/oder des Anbaugeräts 90 eingeleitet (oder ausgelöst) werden (z. B. Einleiten der Drehung der Schnecke 110 durch Einleiten des Betriebs der Schneckenantriebsbaugruppe 106 usw.).
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Als Nächstes berechnet das System 200 die Position und die Ausrichtung des Anbaugeräts 90 relativ zu der Oberfläche 38 (oder dem Boden 38), was bei Schritt 216 erfolgt. Die Positions- und Ausrichtungsberechnung kann mindestens eine Berechnung und, wie dargestellt, eine Vielzahl von Berechnungen beinhalten. Die Anzahl der Berechnungen hängt von Faktoren ab, wie etwa der Anzahl und Art der Sensoren, der Art des Fahrzeugs und/oder der Art der Armbaugruppe 46 (z. B. Doppelauslegerarme 50, 54, ein einzelner Auslegerarm, der durch eine Vielzahl von sequentiellen Gestängen definiert ist, die ausgefahren und/oder eingefahren werden können - wie etwa in einem Bagger oder einem Baggerlader usw.).
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Wie in 5 gezeigt, berechnet das System bei Schritt 220 die Ausrichtung des Fahrzeugs 10 relativ zu der Oberfläche 34 (oder dem Boden 34). Dies kann das Messen der Ausrichtung des Fahrzeugs 10 beinhalten, wie sie durch die Trägheitsmesseinheit 142 erfasst wird. Insbesondere wird das Rollen des Fahrzeugs 10 oder der Abstand, um den sich das Fahrzeug 10 um die X-Achse dreht (in 4 gezeigt) erfasst. Zusätzlich wird die Neigung des Fahrzeugs 10 oder der Abstand, um den sich das Fahrzeug 10 um die Y-Achse dreht (in 4 gezeigt) erfasst. Diese Ausrichtung des Fahrzeugs 10, die repräsentativ für das Gelände 34 (oder die Oberfläche 34) ist, auf der sich das Fahrzeug 10 bewegt, wird verwendet, um die Ausrichtung des Anbaugeräts 90 (z. B. die Ausrichtung der Schnecke 110 relativ zu der Oberfläche 34 usw.) zu bestimmen. Wenn bestimmt wird, dass die Ausrichtung zur Oberfläche 34 abgewinkelt ist oder nicht mit der Richtung des auszuhebenden Lochs ausgerichtet ist, kann das System 200 die Bedienerrückmeldung bereitstellen, um die Neuausrichtung des Anbaugeräts 90 (z. B. der Schnecke 110 usw.) zu führen. Die Rückkopplung kann kontinuierlich und in Echtzeit erfolgen, um die Anpassung (oder Neuausrichtung) des Fahrzeugs 10 zu erleichtern und somit eine gewünschte Ausrichtung des Anbaugeräts 90 (z. B. der Schnecke 110 usw.) zu erreichen.
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Bei Schritt 224 berechnet das System eine Anfangsposition des Anbaugeräts 90 relativ zu dem Fahrzeug 10. Insbesondere wird die Position des Anbaugeräts 90 durch die Anbaugerätepositionssensorbaugruppe bestimmt. Einer oder mehrere der Zylinderpositionssensoren 130, 134 und/oder ein oder mehrere Stiftdrehungssensoren 138 werden verwendet, um eine Position der Armbaugruppe 46 relativ zum Fahrzeug 10 zu bestimmen. Diese Position wird als Anfangsposition des Anbaugeräts festgelegt. Die Armbaugruppe 46 kann sich für die Anfangsposition in jeder geeigneten Position oder Ausrichtung relativ zu dem Fahrzeug 10 befinden, da das System 200 mit den verschiedenen Positionen der Armbaugruppe 46 und zugehörigen Messungen der Sensoren 130, 134, 138 vorprogrammiert ist. Das System 200 verwendet dann den in Schritt 208 eingegebenen Anbaugeräteversatzabstand mit der Anfangsposition der Armbaugruppe 46, um eine Anfangsposition des Anbaugeräts 90 relativ zu dem Fahrzeug zu berechnen (z. B. eine Anfangsposition der Schnecke 110 relativ zu dem Fahrzeug 10, eine Anfangsposition der Schnecke 110 relativ zu dem Boden 34 usw.). Es versteht sich, dass die Schritte 220-224 gleichzeitig oder in umgekehrter Reihenfolge erfolgen können. In anderen Ausführungsformen können beliebige geeignete Schritte implementiert werden, um die Position des Anbaugeräts 90 (z. B. der Schnecke 110 usw.) relativ zu dem Fahrzeug 10 zu bestimmen, um eine Anfangsposition des Anbaugeräts 90 festzulegen.
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Bei Schritt 228 beginnt das System mit dem Graben. Das Graben kann beginnen, indem der Bediener die Armbaugruppe 46 bewegt und somit das Anbaugerät 90 (z. B. die Schnecke 110 usw.) in Richtung der Oberfläche 34 bewegt, wobei es schließlich die Oberfläche 34 berührt. Nach dem Kontakt gräbt sich das Anbaugerät 90 in die Oberfläche 34 (oder den Boden 34).
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Während das Graben im Gange ist und das Anbaugerät 90 in Richtung der Oberfläche 34 (oder des Bodens 34) abgesenkt ist, geht das System zu Schritt 232 über und berechnet die Position des Anbaugeräts 90 (z. B. der Schnecke 110 usw.) relativ zu dem Fahrzeug 10. Die Neuberechnung der Position des Anbaugeräts 90 relativ zu dem Fahrzeug 10 ist im Wesentlichen die gleiche Analyse wie bei Schritt 224.
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Bei Schritt 236 wird die neu berechnete Position des Anbaugeräts 90 relativ zu dem Fahrzeug 10 analysiert, um zu bestimmen, ob die Zieltiefe D in die Oberfläche 34 erreicht wurde. Insbesondere verwendet das System 200 die Zieltiefe D (eingegeben in Schritt 204) und den Versatzabstand für das Anbaugerät 90 von dem in Schritt 208 eingegebenen Steuerpunkt (z. B. die Schneckenlänge 122 usw.), um eine endgültige Anbaugeräteposition relativ zum Fahrzeug 10 zu berechnen, die ausgeführt wird, wenn ein Abschnitt des Anbaugeräts 90 die Zieltiefe D in die Oberfläche (oder die Zieltiefe D des Grabens in die Oberfläche) erreicht. Es versteht sich, dass der Abschnitt des Anbaugeräts 90, der die Zieltiefe D in die Oberfläche erreicht, ein beliebiger Abschnitt des Anbaugeräts 90 sein kann. Beispielsweise kann ein beliebiger Abschnitt des Anbaugeräts 90 die Schneckenspitze 114, einen untersten Abschnitt einer Schaufel, die sich während eines Grabungszyklus in die Oberfläche 34 erstreckt, oder einen beliebigen anderen geeigneten Abschnitt des Anbaugeräts 90 beinhalten, der sich in die Oberfläche 34 erstreckt und repräsentativ für das Erreichen der Zieltiefe D ist. Die endgültige Anbaugeräteposition ist die Position der Armbaugruppe 46 und/oder die Position des Anbaugeräts 90 relativ zu dem Fahrzeug 10, die mit dem Erreichen der Zieltiefe D in die Oberfläche zusammenhängt. Das System vergleicht dann die neu berechnete Position des Anbaugeräts relativ zu dem Fahrzeug 10 aus Schritt 232 mit der endgültigen Anbaugeräteposition (oder der Position der Armbaugruppe 46 (oder der Position des Anbaugeräts 90 relativ zu dem Fahrzeug 10), die der Zieltiefe D zugeordnet ist. Wenn das System bestimmt, dass die neu berechnete Position des Anbaugeräts relativ zu dem Fahrzeug 10 aus Schritt 232 die endgültige Anbaugeräteposition (die Position der Armbaugruppe 46 oder die Position des Anbaugeräts 90 relativ zu dem Fahrzeug 10), die der Zieltiefe D zugeordnet ist, nicht erreicht hat oder „Nein“ bestimmt, kehrt das System zu Schritt 232 zurück, der Grabvorgang wird fortgesetzt und die Schritte 232-236 werden wiederholt. Wenn das System bestimmt, dass die neu berechnete Position des Anbaugeräts relativ zu dem Fahrzeug 10 aus Schritt 232 die endgültige Anbaugeräteposition (die Position der Armbaugruppe 46 oder die Position des Anbaugeräts 90 relativ zu dem Fahrzeug 10), die der Zieltiefe D zugeordnet ist, erreicht hat oder „Ja“ bestimmt, geht der Prozess zu Schritt 240 über. Eine Bestimmung von „Ja“ zeigt auch an, dass das Anbaugerät 90 (oder ein beliebiger Abschnitt davon) die Zieltiefe D (eingegeben in Schritt 204) erreicht hat, was bedeutet, dass der Grabvorgang die Zieltiefe ohne Übergraben erreicht hat.
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Als Nächstes stellt das System bei Schritt 240 dem Bediener eine Benachrichtigung bereit, dass die Zieltiefe D erreicht wurde. Die Benachrichtigung kann einen hörbaren Ton oder eine hörbare Benachrichtigung, eine visuelle Benachrichtigung und/oder eine beliebige andere geeignete Benachrichtigung beinhalten, um dem Bediener anzuzeigen, dass die Zieltiefe D erreicht wurde. Diese Benachrichtigung kann dem Bediener eine Anweisung bereitstellen, den Grabvorgang zu stoppen (z. B. den Betrieb des Anbaugeräts 90 zu beenden, den Betrieb der Schnecke 110 zu beenden usw.).
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Ferner kann das System 200 in einigen Ausführungsformen die Grabtiefe automatisch steuern, um ein Übergraben zu begrenzen. In diesen Ausführungsformen erfolgen das Graben und die zugehörigen Schritte 212 bis 240 automatisch oder ohne Eingriff des Bedieners. Anders ausgedrückt: Das Graben erfolgt ohne Beteiligung des Bedieners und ist vollautomatisch. Sobald Schritt 240 erreicht ist, kann das System 200 auch (oder alternativ) den Betrieb des Anbaugeräts 90 beenden (z. B. den Betrieb der Schnecke 110 stoppen usw.).
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Zusätzlich kann eine Ausführungsform des Systems 200 in den Fahrzeugpositionssensor 126 (oder den GPS-Empfänger 126) integriert sein. Der GPS-Empfänger 126 kann verwendet werden, um das Fahrzeug 10 zu einem bestimmten geografischen Ort (oder einem gewünschten geografischen Ort) in einem Bereich der Oberfläche 34 zum Graben zu leiten. Somit können der Bediener und/oder das System 200 den GPS-Empfänger 126 verwenden, um einen bestimmten geografischen Standort zum Graben zu identifizieren, das Fahrzeug zum Graben zu dem bestimmten geografischen Standort zu leiten und dann an dem bestimmten geografischen Standort zu graben.
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Das hier offenbarte Fahrzeug 10 und das zugehörige System 200 weisen bestimmte Vorteile auf. Insbesondere kann das System 200 genau bis zu einer gezielten (oder gewünschten) Tiefe graben, um ein unerwünschtes Übergraben zu begrenzen. Übergraben führt zu verlorener Zeit beim Verfüllen und Verdichten des ausgegrabenen Bereichs mit zusätzlichem Material, um die Tiefe des Grabens zu verringern. Dementsprechend verbessert das Begrenzen des Übergrabens die Grabeffizienz und verringert die Gesamtzeit während des Grabens durch Begrenzen eines Wiederherstellungsaufwandes. Verschiedene zusätzliche Merkmale und Vorteile der Offenbarung sind hierin dargelegt.
