DE102019214032A1

DE102019214032A1 - Steuerung einer arbeitsmaschine auf der grundlage erfasster variablen

Info

Publication number: DE102019214032A1
Application number: DE102019214032.7A
Authority: DE
Inventors: John M. Hageman; Tarik Loukili; David J. KANEY
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2019-09-13
Publication date: 2020-03-19
Also published as: US20200087893A1; CN110905018B; US11041291B2; CN110905018A

Abstract

[00135] Eine mobile Arbeitsmaschine umfasst einen Rahmen und ein Bodeneingriffselement, das beweglich von dem Rahmen getragen wird und von einem Motor angetrieben wird, um die Bewegung der mobilen Arbeitsmaschine anzutreiben. Die mobile Arbeitsmaschine umfasst einen Behälter, der beweglich von dem Rahmen getragen wird, wobei der Behälter konfiguriert ist, um Inhalte aufzunehmen, und ein Stellglied, das konfiguriert ist, um die Bewegung des Behälters in Bezug auf den Rahmen steuerbar anzutreiben. Die mobile Arbeitsmaschine umfasst ein Steuersystem, das konfiguriert ist, um ein Stellgliedsteuersignal zu erzeugen, das eine befohlene Bewegung des Stellglieds anzeigt und das Stellgliedsteuersignal an das Stellglied liefert, um das Stellglied zum Ausführen der befohlenen Bewegung zu steuern, und ein Inhaltsdichtebestimmungssystem, das kommunikativ mit dem Steuersystem gekoppelt und konfiguriert ist, um eine Dichte des Inhalts des Behälters zu bestimmen.

Description

GEBIET DER BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Vorrichtungen zur Verwendung bei Erdbewegungsarbeiten. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, bezieht sich diese Offenbarung auf das Bestimmen des Volumens und/oder Gewichts des Inhalts in einem Behälter einer Arbeitsmaschine.
HINTERGRUND
Das Bedienen einer Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Baggers oder eines Schabers, erfordert eine hohe persönliche Fähigkeit. Effizienz - z. B. die Menge an Erde, die durch die Arbeitsmaschine über einen bestimmten Zeitraum bewegt wird - ist eine Möglichkeit, zumindest einen Teil dieser Fähigkeit zu messen. Effizienz ist auch eine Möglichkeit, die Leistung der jeweiligen Maschine zu messen. Es ist schwierig, die Effizienz mit Genauigkeit und ohne Zwischenschaltung eines zusätzlichen Schrittes beim Bewegen der Erde zu messen. Zum Beispiel kann das Wiegen des Inhalts der Schaufel eines Baggers zusätzliche Schritte erfordern, die dazu führen können, dass der gesamte Erdbewegungsprozess weniger effizient ist. Prozesse, die verwendet werden, um die Menge des Inhalts in der Schaufel ohne physischen Kontakt mit der Schaufel zu bestimmen, können das Volumen des Inhalts möglicherweise nicht genau schätzen.
Die obenstehende Erläuterung dient lediglich als allgemeine Hintergrundinformation und soll nicht als Hilfe bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine mobile Arbeitsmaschine umfasst einen Rahmen und ein Bodeneingriffselement, das beweglich von dem Rahmen getragen wird und von einer Leistungsquelle angetrieben wird, um die Bewegung der mobilen Arbeitsmaschine anzutreiben. Die mobile Arbeitsmaschine umfasst einen Behälter, der beweglich von dem Rahmen getragen wird. Der Behälter ist konfiguriert, um Inhalt aufzunehmen, und ein Stellglied ist konfiguriert, um die Bewegung des Behälters in Bezug auf den Rahmen steuerbar anzutreiben. Die mobile Arbeitsmaschine umfasst ein Steuersystem, das konfiguriert ist, um ein Stellgliedsteuersignal zu erzeugen, das eine befohlene Bewegung des Stellglieds anzeigt und das Stellgliedsteuersignal an das Stellglied liefert, um das Stellglied zum Ausführen der befohlenen Bewegung zu steuern. Ein Inhaltsdichtebestimmungssystem ist kommunikativ mit dem Steuersystem gekoppelt und konfiguriert, um eine Dichte des Inhalts des Behälters zu bestimmen.
Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, die im Folgenden in der ausführlichen Beschreibung beschrieben sind. Diese Zusammenfassung ist weder als Festlegung von Schlüsselmerkmalen oder wesentlichen Merkmalen des beanspruchten Gegenstands auszulegen noch zur Verwendung als Hilfe bei der Festlegung des Anwendungsbereichs des beanspruchten Gegenstands. Der beanspruchte Gegenstand ist nicht auf Implementierungen beschränkt, die im Abschnitt Hintergrund aufgeführte Nachteile ganz oder teilweise beseitigen.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel für eine Arbeitsmaschine zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die in 1 gezeigte Arbeitsmaschine zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Erdbewegungsvorgang der Arbeitsmaschine an einer Baustelle zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Verifizierungsvorgang zeigt.
5A ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Vorgang eines Sensors zeigt, der Volumen von Inhalten in einem Behälter erfasst.
5B ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Vorgang eines Sensors zeigt, der Gewicht von Inhalten in der Schaufel erfasst.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für einen Dichtekalibrierungsvorgang zeigt.
7 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Computerumgebung zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bei einem Erdbewegungsvorgang kann die Leistung einer Arbeitsmaschine oder eines Bedieners gemessen werden, indem das Volumen und/oder Gewicht des während des gesamten Vorgangs bewegten Materials aufgezeichnet wird. In automatischen Steuersystemen einer Arbeitsmaschine kann das Volumen und/oder Gewicht des bewegten Materials als Rückmeldung an das Steuersystem verwendet werden. Zwar existieren Sensorsysteme, die entweder das Volumen oder das Gewicht von Material erfassen können, das von einer Arbeitsmaschine bewegt wird, doch sind sie nicht ohne Einschränkung.
Beispielsweise können Wägesensorsysteme Ungenauigkeiten während der Maschinenbewegung aufweisen, die typischerweise durch kurzzeitiges Anhalten einer Maschinenbewegung und anschließendes Erfassen eines Gewichts des Inhalts behoben werden. Durch diesen kurzzeitigen Stillstand ist der Betrieb jedoch weniger effizient. Um diese Ungenauigkeit ohne die resultierende Ineffizienz zu lösen, kann das Gewicht des Inhalts bestimmt werden, indem das Volumen des Inhalts erfasst und das Volumen des Inhalts mit einer geschätzten Dichte multipliziert wird, um das Gewicht oder die Masse des Inhalts zu schätzen.
Zusätzlich können Volumensensorsysteme Ungenauigkeiten während einiger Zeiträume eines Grabzyklus aufweisen. Einige Volumensensoren sind beispielsweise optisch. Wenn jedoch die Sicht des Volumensensors auf den Inhalt blockiert ist, stößt ein optischer Sensor auf Schwierigkeiten und Ungenauigkeiten. Oftmals stimmt es, dass sich die Dichte der Erde im Laufe der Zeit nicht schnell ändert, wenn eine Erdbewegungsmaschine (z. B. ein Bagger) in Betrieb ist. Die Art der Erde, die bewegt wird, ist oft ähnlich, zum Beispiel von einem Grabvorgang zum nächsten (und über viele Grabvorgänge hinweg) an der gleichen Baustelle. Daher beschreibt die vorliegende Beschreibung ein Kalibrierungsprozess, bei dem Volumen- und Gewichtsmessungen für einen Kalibrierungszeitraum durchgeführt werden, so dass eine relativ genaue Dichteschätzung des bewegten Materials erreicht wird. Dann kann das Gewicht oder Volumen des Materials, das über mehrere Grabvorgänge bewegt wird, nur unter Verwendung von Volumenmessungen bzw. Gewichtsmessungen genau geschätzt werden.
Bestimmte Beispiele und Merkmale der vorliegenden Offenbarung betreffen das Bestimmen einer Dichte, eines Volumens oder Gewichts von Erde in einem Behälter einer Arbeitsmaschine, wie etwa einer Schaufel eines Baggers. Das System kann einen Volumensensor (der einen dreidimensionalen - 3D-Sensor, wie etwa eine Stereokamera oder einen Laserscanner, und einen Winkelsensor, wie etwa ein Potentiometer, eine Trägheitsmesseinheit oder einen linearen Wegaufnehmer, umfassen kann) und einen Gewichtssensor (wie etwa einen hydraulischen Drucksensor) beinhalten.
Um ein Gewicht zu erfassen, kann der Gewichtssensor einen Hydraulikdruck bestimmen, der erforderlich ist, um die Schaufel und deren Inhalt zu tragen. Der Hydraulikdruck gibt typischerweise das Gesamtgewicht an, das von dem Hydraulikzylinder getragen wird. Da die Maschinenkomponenten jedoch bekannte Gewichte und Geometrien aufweisen, können sie aus dem Gesamtgewicht herausgerechnet werden, was zu einem zuverlässigen Gewicht des Inhalts in der Schaufel führt.
Um ein Volumen zu erfassen, kann ein beispielhafter Prozess das Messen von 3D-Punkten beinhalten, wobei der 3D-Sensor die Oberfläche von Material darstellt, das von dem Behälter einer Arbeitsmaschine getragen wird. Es können die 3D-Punkte ermittelt werden, die dem vom Behälter getragenen Material entsprechen, und es können die 3D-Punkte ermittelt werden, die dem Behälter selbst entsprechen. Das Materialvolumen kann unter Verwendung der 3D-Punkte berechnet werden, die dem von dem Behälter getragenen Material entsprechen, wobei (i) die Ausrichtung oder Position des Trägers in Bezug auf den Sensor und (ii) eine 3D-Form des Behälters verwendet werden. Beispielsweise kann das Volumen als Differenz der Oberfläche des Materials in der Schaufel zu einer Referenzfläche (z. B. der Schaufel-Anschlagebene oder dem Schaufelinneren) berechnet werden, die ein bekanntes Volumen darstellt.
Diese veranschaulichenden Beispiele werden angeführt, um den Leser in den hier erörterten allgemeinen Gegenstand einzuführen und sollen den Umfang der offenbarten Konzepte nicht einschränken. Die folgenden Abschnitte beschreiben verschiedene zusätzliche Merkmale und Beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente angeben, und Richtungsbeschreibungen werden verwendet, um die veranschaulichenden Aspekte zu beschreiben. Sie sollten jedoch wie die veranschaulichenden Aspekte nicht verwendet werden, um die vorliegende Offenbarung einzuschränken. Während diese Offenbarung zum Beispiel das Messen von Inhalten in der Schaufel eines Baggers beschreibt, könnte sich der Inhalt in dem Behälter einer beliebigen geeigneten Arbeitsmaschine befinden, wie etwa eines Frontladers, eines Schabers, einer Untertage-Bergbaumaschine oder einer anderen Art von Maschine usw.
1 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel für eine Arbeitsmaschine 102 in einer Baustelle 100 zeigt. Die Arbeitsmaschine 102 beinhaltet Bodeneingriffselemente 103 (z. B. Ketten), den Ausleger 104, das Gehäuse 105, den Schaft 106 und die Schaufel 108. Die Bodeneingriffselemente 103 greifen an einer Oberfläche der Arbeitsstelle 100 ein, um die Arbeitsmaschine 102 anzutreiben und über die Baustelle 100 zu bewegen. Das Gehäuse 105 ist drehbar an die Bodeneingriffselemente 103 gekoppelt und umgibt typischerweise den Rahmen, einen Motor, ein Getriebe, Hydraulikpumpen, eine Fahrerkabine, Steuerungen zum Steuern der Arbeitsmaschine 102 usw.
Der Ausleger 104 ist mit dem Gehäuse 105 an einem Anlenkpunkt gekoppelt, der eine Bewegung des Auslegers 104 in Bezug auf das Gehäuse 105 ermöglicht. Der Ausleger 104 wird durch ein Stellglied 114 betätigt. Der Schaft 106 ist mit dem Ausleger 104 an einem Anlenkpunkt gekoppelt, der eine Bewegung des Schafts 106 in Bezug auf den Ausleger 104 ermöglicht. Der Schaft 106 wird durch das Stellglied 116 betätigt. Die Schaufel 108 ist an einem Anlenkpunkt, der eine Bewegung der Schaufel 108 in Bezug auf den Schaft 106 ermöglicht, mit dem Schaft 106 gekoppelt. Die Schaufel 108 wird durch das Stellglied 118 betätigt.
Die Position oder der Winkel der Schaufel 108 kann durch einen Schaufelsensor 132 überwacht werden. Wie gezeigt, ist der Schaufelsensor 132 ein linearer Wegaufnehmer (LDT), der an das Stellglied 118 gekoppelt ist, das selbst an die Schaufel 108 gekoppelt ist. Der Schaufelsensor 132 könnte jedoch auch ein Potentiometer an einem Anlenkpunkt zwischen der Schaufel 108 und Schaft 106 oder eine andere Art von Positions-/Winkelsensor sein. Die Arbeitsmaschine 102 kann auch einen 3D-Sensor 134 beinhalten. Der 3D-Sensor 134 ist, wie gezeigt, eine Stereokamera, die an den Schaft 106 gekoppelt ist und Bilder der Schaufel 108 erfasst. Mithilfe von Bildern, die durch den 3D-Sensor 134 aufgenommen wurden, und eines Winkels, der durch den Schaufelsensor 132 bestimmt wird, kann die Oberfläche des Inhalts in der Schaufel identifiziert und daraus ein Volumen des Inhalts in der Schaufel 108 bestimmt werden. Der 3D-Sensor 134 ist nicht auf einen Bildsensor beschränkt und könnte auch ein laserbasierter Sensor oder ein anderer 3D-Sensor sein. Ein ausführlicheres Beispiel der Volumenbestimmung wird in Bezug auf 5A ausführlicher erklärt.
Die Arbeitsmaschine 102 kann auch einen oder mehrere Drucksensoren 136 beinhalten. Wie gezeigt, befindet sich an jedem der Stellglieder 114, 116 und 118 ein Drucksensor 136. In anderen Beispielen kann es jedoch mehr oder weniger Drucksensoren 136 geben. Drucksensoren 136 können den auf ein Stellglied ausgeübten hydraulischen Druck erfassen. Basierend auf dem an den Stellglied angelegten hydraulischen Druck kann ein Gewicht der von einem bestimmten Stellglied getragenen Komponenten bestimmt werden. Ferner kann das Gewicht des Inhalts in der Schaufel 108 bestimmt werden, indem der Druckbeitrag der verschiedenen Maschinenkomponenten zum erfassten Gesamtdruck abgezogen wird. Der Beitrag zum Gesamtdruckwert der Komponenten kann mithilfe bekannter Maschinenparameter (z. B. Gewichte, Geometrien, aktuelle Position der Maschinenkomponenten usw.) bestimmt werden. Ein ausführlicheres Beispiel dieser Gewichtsbestimmung wird in Bezug auf 5B ausführlicher erklärt.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Arbeitsmaschine 102 zeigt. Wie gezeigt, beinhaltet die Arbeitsmaschine 102 Sensoren 130, steuerbare Teilsysteme 148, Prozessoren 154, Mechanismen der Benutzerschnittstelle 156, das Maschinensteuersystem 160 und kann auch andere Elemente beinhalten, wie durch Block 158 angezeigt.
Die Sensoren 130 beinhalten den Schaufelsensor 132, den 3D-Sensor 134, die Drucksensoren 136 und können auch andere Sensoren beinhalten, wie durch Block 138 angezeigt. Der Schaufelsensor 132 erfasst eine Position oder einen Winkel der Schaufel 108 in Bezug auf den Schaft 106 (und/oder in Bezug auf den 3D-Sensor 134). Der Schaufelsensor 132 kann in einem Beispiel einen linearen Wegaufnehmer (linear displacement transducer - LDT) an dem Stellglied 118 umfassen, wie etwa einen Hallsensor, um den Winkel der Schaufel 108 zu bestimmen. Der Schaufelsensor 132 kann in einem anderen Beispiel ein Potentiometer umfassen, um den Winkel der Schaufel 108 zu bestimmen. Der Schaufelsensor 132 kann auch eine andere Art von Sensor sein, wie unter anderem eine Trägheitsmesseinheit (Inertial Measurement Unit - IMU), ein Gyroskop usw.
Der 3D-Sensor 134 erfasst Bilder (oder Daten) von Inhalten in dem Behälter 108, die zumindest teilweise ein Volumen des Inhalts angeben. Beispielsweise können Stereobilder von dem 3D-Sensor 134 verarbeitet werden, um eine 3D-Punktwolke zu erzeugen, die mit einem Modell der Schaufel 108 verglichen wird (das Modell kann auf Grundlage eines Winkelwertes von dem Schaufelsensor 132 ausgewählt oder modifiziert werden), um ein Volumen des Inhalts zu bestimmen. In einem weiteren Beispiel beinhaltet der 3D-Sensor 134 eine Lidaranordnung, die Höhen und Volumina von Punkten erfasst, die dem Inhalt in der Schaufel 108 entsprechen.
Drucksensoren 136 sind mit einem oder mehreren Stellgliedern 152 gekoppelt, um einen Druck in einem Stellglied 152 zu erfassen. Ein Gewicht des Inhalts in der Schaufel 108 kann mit dem Drucksensor 136 durch Kenntnis einiger Maschinenparameter genau berechnet werden. Beispielsweise gibt ein Drucksensor 136, der mit dem Stellglied 114 gekoppelt ist, den Druck an, der erforderlich ist, um den Ausleger 104 und, aufgrund der Kopplung indirekt den Schaft 106, die Schaufel 108 und den Inhalt der Schaufel 108 zu tragen. Wenn die Positionen, Winkel, Gewichte und/oder Schwerpunkte (oder Gewichtsverteilungen) von Ausleger 104, Schaft 106 und Schaufel 108 bekannt sind, kann ihr Beitrag aus der Gesamtdruckmessung vom Drucksensor 136 abgeleitet werden, wobei nur der Druckbeitrag des Gewichts des Inhalts übrig bleibt. Sobald der Druckbeitrag des Gewichts bekannt ist, kann eine Druck-Gewicht-Umrechnung vorgenommen werden, um das Gewicht des Inhalts zu erhalten. Die Positionen und Winkel dieser Komponenten (Ausleger 104, Schaft 106, Schaufel 108 usw.) können durch Positionssensoren 137 erfasst werden. Die Positionssensoren 137 können Potentiometer, LDTs, IMU-Sensoren usw. umfassen. Dies ist nur ein Beispiel für eine Gewichtsberechnung mithilfe des Drucksensors 136, und es können auch kompliziertere Verfahren verwendet werden.
Steuerbare Teilsysteme 148 beinhalten bewegliche Elemente 150 und Stellglieder 152. Jedes bewegliche Element 150 weist ein oder mehrere Stellglieder 152 auf, die das bewegliche Element 150 betätigen oder bewegen. Wie gezeigt, beinhalten die beweglichen Elemente 150 Bodeneingriffselemente 103, Ausleger 104, Gehäuse 105, Schaft 106, Schaufel 108 und können auch andere Elemente beinhalten, wie durch Block 110 angezeigt. Beispielsweise wird der Ausleger 104 durch das Stellglied 114, der Schaft 106 durch das Stellglied 116 und die Schaufel 108 durch das Stellglied 118 betätigt. Üblicherweise sind die Stellglieder 152 an einer Arbeitsmaschine 102, die ein Bagger ist, Hydraulikzylinder, sie können jedoch auch eine andere Art von Stellglied sein. Die Stellglieder 152 können Signale von dem Maschinensteuersystem 160 empfangen, um ihr bestimmtes bewegliches Element 150 zu betätigen.
Das Maschinensteuersystem 160 beinhaltet veranschaulichend die Volumengeneratorlogik 162, die Gewichtsgeneratorlogik 164, die Dichtegeneratorlogik 166, die Steuerlogik 168, die metrische Mittelungslogik 170, die Verifizierungslogik 171, die Näherungslogik 172, die Anzeigegeneratorlogik 174, die Datenspeicher-Interaktionslogik 176, den Datenspeicher 178, die Wiederherstellungslogik 179 und kann auch andere Elemente beinhalten, die durch Block 180 angezeigt werden. Die Funktionen dieser Komponenten werden in Bezug auf 3, 4 und 6 ausführlicher beschrieben.
Kurz gesagt empfängt die Volumengeneratorlogik 162 Sensorsignale von dem Schaufelsensor 132 und dem 3D-Sensor 134 und berechnet eine Volumenmetrik und erzeugt ein Volumenmetriksignal, das die berechnete Volumenmetrik anzeigt.
Die Gewichtsgeneratorlogik 164 empfängt ein Sensorsignal vom Drucksensor 136, ein Sensorsignal von einem oder mehreren Positionssensoren 137 und Maschinenparameterdaten vom Datenspeicher 178 mithilfe der Datenspeicher-Interaktionslogik 176. Die Gewichtsgeneratorlogik 164 berechnet dann ein Gewicht des Inhalts in der Schaufel 108 auf Grundlage dieser empfangenen Werte. Beispielsweise können Maschinenparameterdaten, die aus dem Datenspeicher 178 abgerufen werden, Maschinenkomponentendaten umfassen (z. B. Masse der Komponenten, Bewegungsbereiche der Komponenten, Abmessungen der Komponenten, Schwerpunkt der Komponenten usw.). Anhand der Maschinenparameterdaten mit den Positionssensorsignalen von den Sensoren 137 kann ein Beitrag der Komponenten zu dem von dem Drucksensor 136 erfassten Druck bestimmt werden. Dieser Beitrag wird von dem vom Drucksensor 136 erfassten Gesamtdruck abgezogen, so dass der Restdruck als Gewichtsbeitrag des Schaufelinhalts verbleibt. Mithilfe der Positionsdaten, die von Positionssensoren 137 empfangen werden, kann der Druckbeitrag durch das Gewicht des Inhalts in das Gewicht des Inhalts umgewandelt werden. Ein gewichtsmetrisches Signal wird erzeugt und gibt dieses Gewicht an.
Die Dichtegeneratorlogik 166 bestimmt eine Dichte der Inhalte auf Grundlage einer Volumenmetrik, die von der Volumengeneratorlogik 162 empfangen wird, und einer Gewichtsmetrik, die von der Gewichtsgeneratorlogik 164 empfangen wird.
Die Steuerlogik 168 erzeugt Steuersignale, die, wenn sie an ein Stellglied 152 gesendet werden, eine Betätigung des Stellglieds 152 veranlassen. Die Steuerlogik 168 kann operativ mit den Mechanismen der Benutzerschnittstelle 156 gekoppelt sein. Die Mechanismen der Benutzerschnittstelle 156 können Lenkräder, Hebel, Pedale, Anzeigevorrichtungen, Benutzerschnittstellen usw. beinhalten. Wenn beispielsweise ein Bediener mit einem Mechanismus der Benutzerschnittstelle 156 interagiert, kann die Steuerlogik 168 ein Steuersignal erzeugen, um die vom Bediener angegebene Handlung auszuführen. Die Steuerlogik 168 kann auch mit der Dichtegeneratorlogik 166 gekoppelt sein, so dass eine berechnete Dichtemetrik den Betrieb der Stellglieder 152 oder der Arbeitsmaschine 102 als Ganzes ändern kann.
Beispielsweise kann eine Arbeitsmaschine 102 einen Behälter laden, der eine maximale Gewichtsgrenze aufweist, und auf Grundlage einer Dichte- und Volumenmetrik bestimmt die Steuerlogik 168, dass der aktuelle Inhalt in der Schaufel 108, wenn er in dem Behälter abgelegt wird, die maximale Gewichtsgrenze überschreitet. Dementsprechend kann die Steuerlogik 168 verhindern, dass die Arbeitsmaschine 102 den Inhalt in den Behälter ablegt. In einem anderen Beispiel wird die Dichtemetrik entweder in Verbindung mit einer Gewichtsmetrik oder Volumenmetrik für die Feedbackschleifensteuerung der Arbeitsmaschine 102 verwendet. Beispielsweise muss eine Arbeitsmaschine 102, die in einem automatischen Modus läuft, entweder das Volumen oder das Gewicht des gerade bewegten Inhalts kennen. Wenn jedoch eine dieser Metriken nicht erfasst werden kann, kann die andere verfügbare Metrik in Verbindung mit der Dichtemetrik verwendet werden, um die nicht verfügbare Metrik zu schätzen oder zu bestimmen.
Die metrische Mittelungslogik 170 bestimmt eine durchschnittliche Dichte während eines Baustellenbetriebs. Da die Arbeitsmaschine 102 beispielsweise im Laufe der Zeit an einer Baustelle arbeitet, kann eine durchschnittliche Dichte berechnet werden. Anstelle einer berechneten Dichte kann in zukünftigen Berechnungen die durchschnittliche Dichte als angenommene Dichte verwendet werden.
Die Näherungslogik 172 überwacht die Zeit und den Standort während einer Kalibrierung der durchschnittlichen Dichte und des Betriebs der Arbeitsmaschine 102. Beispielsweise kann eine berechnete durchschnittliche Dichte nur für einen bestimmten Standort nützlich sein. Zum Beispiel kann ein erster Standort ein erstes Material (z. B. Gestein) umfassen und ein zweiter Standort kann ein zweites Material von unterschiedlicher Dichte (z. B. Sand) umfassen. Daher ist die an dem ersten Standort berechnete durchschnittliche Dichte an dem zweiten Standort möglicherweise nicht nützlich und umgekehrt. Als ein weiteres Beispiel ist eine berechnete durchschnittliche Dichte möglicherweise nur für einen bestimmten Zeitraum nützlich. Beispielsweise kann sich die Dichte von Inhalten an einem bestimmten Ort, die zu einem ersten Zeitpunkt gemessen werden, von der Dichte von Inhalten unterscheiden, die zu einem zweiten Zeitpunkt am gleichen Ort gemessen werden (z. B. aufgrund von Regen, Feuchtigkeitsänderungen, Verdichtung, neuen Inhalten, die am gleichen Ort geladen werden usw.) Daher ist die zu einem ersten Zeitpunkt berechnete durchschnittliche Dichte möglicherweise nicht immer ein zweites Mal nützlich, auch wenn sie sich am selben Ort befinden. Die Näherungslogik 172 kann auch Schwellenwerte der Nähe (z. B. Zeit oder Ort) festlegen. Zum Beispiel kann die Näherungslogik 172 angeben, dass, wenn sich die Arbeitsmaschine 102 einen Schwellenabstand von der Stelle entfernt, an der eine erste durchschnittliche Dichte berechnet wurde, eine neue durchschnittliche Dichte berechnet werden muss, da die erste berechnete Dichte an dem neuen Standort möglicherweise nicht mehr gültig ist.
Die Anzeigegeneratorlogik 174 kann eine Benutzerschnittstelle erzeugen und die Benutzerschnittstelle auf einem Mechanismus der Benutzerschnittstelle 156 anzeigen. Beispielsweise erzeugt die Anzeigegeneratorlogik 174 eine Benutzerschnittstelle, die eine Angabe von einem oder mehreren von Folgendem beinhaltet: der Gewichtsmetrik, Volumenmetrik und Dichtemetrik, und sie zeigt die Benutzerschnittstelle auf einer Anzeige in einer Kabine der Arbeitsmaschine 102 an. Eine Benutzerschnittstelle, die durch die Anzeigegeneratorlogik 174 erzeugt wird, kann auch andere Indikatoren beinhalten, wie etwa unter anderem die Bedienerproduktivität, den gesamten bewegten Inhalt in Gewicht oder Volumen (über einen Zeitraum, über eine Anzahl von Grabzyklen, für diesen Bediener, über eine Schicht usw.), das aktuelle Material, das bewegt wird, historische Daten usw.
Die Datenspeicher-Interaktionslogik 176 interagiert veranschaulichend mit dem Datenspeicher 178. Die Datenspeicher-Interaktionslogik 176 kann Daten speichern oder aus dem Datenspeicher 178 abrufen. Beispielsweise ruft die Datenspeicher-Interaktionslogik 176 Maschinenparameter aus dem Datenspeicher 178 ab und sendet diese Daten an die Gewichtsgeneratorlogik 164, die Volumengeneratorlogik 162 usw. Die Datenspeicher-Interaktionslogik 176 kann auch berechnete Durchschnittsdichtewerte in dem Datenspeicher 178 speichern.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Vorgang 300 der Arbeitsmaschine 102 an einer Baustelle zeigt. Der Vorgang 300 beginnt in Block 302, wo ein Maschinenbetrieb initialisiert wird. Wie durch Block 304 angezeigt, kann die Maschineninitialisierung das Starten der Maschine 102 beinhalten. Wie durch Block 306 angezeigt, kann die Initialisierung das Abrufen eines Dichtewerts aus dem Datenspeicher 178 oder das Verwenden einer Dichtegeneratorlogik 166 zum Kalibrieren eines anfänglichen Dichtewerts umfassen. Ein beispielhafter Dichtekalibrierungsvorgang wird in Bezug auf 6 ausführlicher erklärt. Andere Initialisierungsschritte können auch bei Block 302 abgeschlossen werden, wie durch Block 308 angezeigt.
Der Vorgang 300 fährt bei Block 310 fort, wo der Arbeitsmaschinenbehälter durch die Steuerlogik 168 gesteuert wird, um einen Vorgang des Sammelns von Inhalten abzuschließen. Zum Beispiel führt die Schaufel 108 einen Grabvorgang durch, um eine Ladung Kies aufzunehmen.
Bei Block 320 bestimmt das Maschinensteuersystem 160 ein zu erfassendes Merkmal (z. B. Gewicht oder Volumen). In einem Beispiel kann das Merkmal auf Grundlage einer geschätzten Genauigkeit des Sensors ausgewählt werden, der es erfassen wird, wie durch Block 322 angezeigt. Beispielsweise kann während eines aktiven Grabzyklus (z. B. wenn die Schaufel 108 eine Ladung von Inhalten sammelt und bewegt) bestimmt werden, dass die Genauigkeit einer Volumenerfassungskamera (z. B. 3D-Sensor 134) genauer ist als ein Gewichtssensor (z. B. Drucksensor 136) und somit das Volumen das ausgewählte zu erfassende Merkmal ist. In einem anderen Beispiel kann die Schaufel 108 stationär oder beweglich sein, aber die Sicht auf den Inhalt in der Schaufel 108 ist von der Sicht der Volumenerfassungskamera blockiert. In diesem Fall kann der Gewichtssensor genauer sein als der Volumensensor, und somit ist das Gewicht das ausgewählte zu erfassende Merkmal. Nachdem das Merkmal ausgewählt wurde, fährt der Vorgang 300 entweder bei Block 330 oder 336 fort, abhängig davon, welches Merkmal ausgewählt wurde.
Wenn das Gewicht das ausgewählte Merkmal war, fährt der Vorgang 300 bei Block 330 fort, wo das Gewicht des Inhalts mit einem Gewichtssensor (z. B. Drucksensor 136, aber der Gewichtssensor kann einer oder mehrere der oben erörterten Sensoren 130 sein) erfasst wird. Ein Beispiel zum Erfassen des Gewichts der Inhalte wird im Folgenden in Bezug auf 5A ausführlicher erklärt. Der Vorgang 300 fährt dann bei Block 340 fort, wo ein Volumen auf Grundlage des erfassten Gewichts von Block 330 und des Dichtewerts, der wie vorstehend in Bezug auf Block 306 erläutert, erhalten wurde. Das Volumen kann einfach durch Division des Gewichts durch die Dichte oder auch auf komplexere Weise berechnet werden.
Wenn das Volumen das ausgewählte Merkmal war, fährt der Vorgang 300 bei Block 336 fort, wo das Volumen des Inhalts mit einem Volumensensor (z. B. 3D-Sensor 134) erfasst wird. Ein Beispiel für das Erfassen des Volumens der Inhalte wird im Folgenden in Bezug auf 5B ausführlicher erklärt. Der Volumensensor kann jedoch einer oder mehrere der oben erörterten Sensoren 130 sein. Der Vorgang 300 fährt dann bei Block 346 fort, wo ein Gewicht auf Grundlage des erfassten Volumens in Block 336 und des Dichtewerts berechnet wird. Das Gewicht kann einfach durch Multiplikation des Volumens mit der Dichte oder auch auf komplexere Weise berechnet werden.
Der Vorgang 300 konvergiert dann erneut und fährt bei Block 350 fort, wo ein Vorgangsstatus auf Grundlage der berechneten und erfassten Variablen aus den Blöcken 330-346 verifiziert wird. Ein beispielhafter Verifizierungsvorgang, hier durch Block 350 veranschaulicht, wird in Bezug auf 4 ausführlicher beschrieben. Bei Block 350 kann die Funktionalität des Gewichtssensors überprüft werden, wie durch Block 352 angezeigt. Wenn beispielsweise ein berechnetes Volumen einen Schwellenabstand von einem erwarteten Volumen entfernt ist und der Dichtewert mit einiger Sicherheit als korrekt bekannt ist, kann abgeleitet werden, dass eine Fehlfunktion vorliegt oder das Gewichtssensorsystems kalibriert werden muss. Bei Block 350 kann die Funktionalität des Volumensensors überprüft werden, wie durch Block 354 angezeigt. Wenn beispielsweise ein berechnetes Gewicht einen Schwellenabstand zu einem erwarteten Gewicht aufweist und der Dichtewert mit einiger Sicherheit als korrekt bekannt ist, kann auf eine Fehlfunktion oder eine erforderliche Kalibrierung des Volumensensorsystems geschlossen werden. Bei Block 350 kann die Dichtekalibrierung überprüft werden, wie durch Block 356 angezeigt. Wenn beispielsweise bekannt ist, dass ein Sensor funktioniert und die berechnete Metrik einen Schwellenabstand von einer erwarteten Metrik entfernt ist, kann abgeleitet werden, dass der Dichtewert, der bei der Berechnung verwendet wird, möglicherweise nicht mehr genau für den Inhalt in der Schaufel ist und ein neuer Dichtekalibrierungsvorgang erforderlich sein kann. Ein Beispiel einer Dichtekalibrierung wird in Bezug auf 6 ausführlicher beschrieben. Andere Verifizierungsvorgänge können auch in Block 350 abgeschlossen werden, wie durch Block 358 angezeigt.
Der Vorgang 300 fährt dann bei Block 360 fort, wo bestimmt wird, ob die in Block 350 abgeschlossenen Verifizierungen positiv oder negativ waren. Wenn die Verifizierungen negativ waren, fährt der Vorgang 300 bei Block 362 fort, wo eine Abhilfemaßnahme durch die Wiederherstellungslogik 179 abgeschlossen oder empfohlen wird. Wie durch Block 364 angezeigt, ist das Ersetzen oder Reparieren des Sensors eine mögliche Abhilfemaßnahme, wenn bestimmt wird, dass der Sensor fehlerhaft ist. Wie durch Block 366 angezeigt, ist das Neukalibrieren der Dichte eine mögliche Abhilfemaßnahme, wenn die Sensoren betriebsbereit sind. Natürlich kann es auch andere Abhilfemaßnahmen geben, wie durch Block 368 angezeigt.
Wenn die Verifizierungen positiv waren, fährt der Vorgang 300 bei Block 370 fort, wo die Maschine auf Grundlage der berechneten und erfassten metrischen Werte gesteuert wird. Beispielsweise werden in einigen Steuersystemen Gewicht und/oder Volumen als Rückkopplung in einem Rückkopplungssteuersystem verwendet.
Bei Block 372 wird bestimmt, ob der Vorgang abgeschlossen ist. Wenn es keine abzuschließenden Vorgänge mehr gibt, ist der Vorgang 300 abgeschlossen. Wenn es mehr Vorgänge gibt, die abgeschlossen werden müssen, fährt der Vorgang 300 bei Block 310 weiter fort.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Vorgang 400 der Verifizierungslogik 171 zeigt. Der Vorgang 400 beginnt bei Block 410, wo die Verifizierungslogik 171 eine berechnete Metrik empfängt. In einem Beispiel empfängt die Verifizierungslogik 171 eine Volumenmetrik (z. B. ein Volumen, das in Block 340 von 3 berechnet wird), wie durch Block 412 angezeigt. In einem weiteren Beispiel empfängt die Verifizierungslogik 171 eine Gewichtsmetrik (z. B. ein Gewicht, das in Block 346 in 3 berechnet wird), wie durch Block 414 angezeigt. Die Verifizierungslogik 171 kann auch eine andere berechnete Metrik empfangen, wie durch Block 416 angezeigt.
Der Vorgang 400 fährt dann bei Block 420 fort, wobei die in Block 410 empfangene Metrik von einem Sensor erfasst wird. Wenn beispielsweise die in Block 410 empfangene Inhaltsmetrik Volumen war, erfasst ein Volumensensor (wie etwa der 3D-Sensor 134 oben) bei Block 420 das Volumen des Inhalts.
Als Nächstes wird bei Block 430 bestimmt, ob die berechneten und erfassten metrischen Werte innerhalb eines Schwellenabstands voneinander liegen. Der Schwellenabstand kann einer bekannten/geschätzten Sensorgenauigkeit oder einem Fehlerschwellenwert (des in Block 420 verwendeten Sensors) entsprechen, wie durch Block 432 angezeigt. Zum Beispiel kann in einigen Fällen ein Sensor angesichts der aktuellen Zeit in einem Grabzyklus nicht genau sein (z. B. kann ein hydraulischer Gewichtssensor nicht genau sein, während sich eine Schaufel eines Baggers bewegt, oder ein Volumensensor kann nicht genau sein, wenn seine Sicht auf den Inhalt blockiert ist). In diesem Fall entspricht der Schwellenabstand einem geschätzten Fehler des hydraulischen Gewichtssensors bei bewegter Schaufel oder wenn der Schwellenabstand einem geschätzten Schwellenwert entspricht oder einem Fehler des Volumensensors bei blockierter Sicht auf den Inhalt. Der Schwellenabstand kann auch einem anderen Wert entsprechen, wie durch Block 434 angezeigt.
Wenn sich die berechneten und erfassten metrischen Werte bei Block 430 innerhalb eines Schwellenabstands befinden, fährt der Vorgang 400 bei Block 480 fort, wo ein Hinweis auf eine positive Verifizierung erzeugt wird. Der Hinweis auf die positive Verifizierung kann zu dem Vorgang zurückgeführt werden, der den Vorgang 400 aufgerufen hat, und dann ist der Vorgang 400 abgeschlossen.
Wenn ein berechneter und erfasster metrischer Wert bei Block 430 nicht innerhalb des Schwellenabstands liegt, fährt der Vorgang 400 bei Block 440 fort. Bei Block 440 wird die Sensordiagnose sowohl auf dem ersten Sensor (z. B. dem Sensor von entweder Block 330 oder 336 in 3) und dem zweiten Sensor (z. B. dem Sensor von Block 420 in 4) ausgeführt. Bei der Diagnose kann es sich um eine von verschiedenen bekannten Sensordiagnosen handeln. Einige Diagnosen können prozessorintensiver als andere sein und ein beispielhafter potenzieller Vorteil des Vorgangs 400 besteht darin, dass eine intensive Diagnose nur ausgeführt werden muss, wenn bestimmt wird, dass die berechneten und erfassten metrischen Werte nicht innerhalb eines Schwellenabstands voneinander liegen (z. B. bei Block 430).
Bei Block 450 bestimmt die Verifizierungslogik 171, ob die Sensoren ordnungsgemäß funktionieren. Wenn die Sensoren nicht ordnungsgemäß funktionieren, wird der Vorgang 400 bei Block 460 fortgesetzt, wo eine Benachrichtigung über den fehlerhaften Sensor erzeugt wird. Wenn die Sensoren ordnungsgemäß funktionieren, wird der Vorgang 400 bei Block 470 fortgesetzt, wo die Dichte neu kalibriert wird. Ein Beispiel der Dichtekalibrierung wird in Bezug auf 6 ausführlicher erklärt.
Bei Block 490 wird ein Hinweis auf eine negative Überprüfung durch die Verifizierungslogik 171 erzeugt. Der Hinweis auf die negative Verifizierung kann zu dem Vorgang zurückgeführt werden, der den Vorgang 400 aufgerufen hat. Der Hinweis kann auch eine Fehlerkennung enthalten. Zum Beispiel kann er eine Kennung beinhalten, die einen fehlerhaften Sensor angibt, so dass, wenn die negative Verifizierung empfangen wird, eine Abhilfemaßnahme zum Reparieren des Sensors ergriffen werden kann.
5A ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Vorgang 500 eines Sensors zeigt, der Volumen von Inhalten in der Schaufel 108 erfasst. Der Vorgang 500 beginnt bei Block 510, wo ein Bild von dem 3D-Sensor 134 erfasst und von der Volumengeneratorlogik 162 verarbeitet wird. In einem Beispiel, in dem der 3D-Sensor 134 ein Stereobildsystem ist, erfasst der Sensor 134 Bilder mit dem linken Auge und Bilder mit dem rechten Auge eines Sichtfeldes, das die Schaufel 108 und ihren Inhalt umfasst. Die Volumengeneratorlogik 162 führt dann eine Stereoverarbeitung an den aufgenommenen Bildern durch, um Tiefeninformationen auf Grundlage der Disparität zwischen Bildern des linken Auges und den Bildern des rechten Auges zu bestimmen. Beispielsweise können die Bilder mit einem Zeitstempel versehen sein und ein Bild für das linke Auge und ein Bild für das rechte Auge, die denselben Zeitstempel teilen, können kombiniert werden, um die Tiefeninformationen zu bestimmen, die durch die Disparität zwischen den Bildern dargestellt werden.
Bei Block 520 erfasst der Schaufelsensor 132 einen Winkel der Schaufel 108 (oder eines anderen Behälters) in Bezug auf den 3D-Sensor 134. In einem Beispiel kann der Winkel jedoch auf Grundlage des durch den 3D-Sensor 134 erfassten Bildes bestimmt werden.
Bei Block 530 erzeugt die Volumengeneratorlogik 162 eine 3D-Punktwolke der Schaufel 108 (oder eines anderen Behälters) und ihres Inhalts auf Grundlage des in Block 510 aufgenommenen Bildes. Zum Beispiel transformiert oder erzeugt die Volumengeneratorlogik 162 ein Schaufelmodell 108 mithilfe von Kamerakalibrierungsinformationen, eines vorhandenen Schaufelmodells oder einer vorhandenen Vorlage (vom Datenspeicher 178) und eines Winkelwerts vom Sensor 132. Das Schaufelmodell kann in einer Kalibrierungsstufe transformiert oder erzeugt werden, wie etwa durch Verwenden von Bildern einer leeren Schaufel von den Kamerakalibrierungsinformationen, um ein vorhandenes Schaufelmodell oder eine vorhandene Schaufelvorlage eines Schaufelmodells zusätzlich zu dem Winkel von dem Sensor 132 zu modifizieren oder zu transformieren.
Dann wird eine Gitterkarte einer 3D-Punktwolke von der Schaufel 108 mit Inhalten darin mithilfe von Stereo- oder Disparitätsbildern aktualisiert, die von dem 3D-Sensor 134 erfasst wurden. Die Gitterkarte kann mit jedem neuen Einzelbild, das von der Kamera aufgenommen wird, aktualisiert werden. Für jeden Punkt in der Gitterkarte wird eine Nachschlagetabelle verwendet, die mit dem Schaufelwinkel transformierte Schaufelgrenzen definiert. Die Nachschlagetabelle kann beispielsweise in einem Segmentierungsprozess verwendet werden, um die Punkte aus der Gitterkarte zu identifizieren, die sich in der Schaufel 108 befinden, im Gegensatz zu Punkten, die die Schaufel 108 selbst, Hintergrundbilder oder Speckle-Muster (Staub usw.) in den Bilddaten darstellen. Für jeden Punkt in der Gitterkarte, der als ein Punkt identifiziert wird, der sich in der Schaufel 108 befindet, kann die diesem Punkt zugeordnete Höhe bestimmt werden. In einem Beispiel kann die Höhe für einen Punkt mithilfe des Modells der Schaufel 108 bestimmt werden, um Tiefeninformationen eines Punkts zu bestimmen, der an einer bestimmten Stelle in der Schaufel 108 positioniert ist.
Bei Block 540 ruft die Volumengeneratorlogik 162 eine Referenz-3D-Punktwolke der Schaufel 108 in einem leeren Zustand ab. In einem Beispiel kann die Referenz-SD-Punktwolke aus dem Datenspeicher 178 aus einer Vielzahl von Referenz-3D-Punktwolken abgerufen werden, indiziert durch den Winkel der Schaufel, als die Referenz-3D-Punktwolke erzeugt wurde. Nach Abrufen einer Referenz-3D-Punktwolke der leeren Schaufel 108 vergleicht die Volumengeneratorlogik 162 die erzeugte 3D-Punktwolke von Block 530 mit der Referenzpunktwolke, um das Volumen des Inhalts in der Schaufel 108 zu bestimmen. Beispielsweise subtrahiert die Volumengeneratorlogik 162 die Referenzpunktwolke von der erzeugten Punktwolke und die resultierende Differenz ist das Volumen. In einem anderen Beispiel wird das Volumen für jeden Punkt in der Punktwolke bestimmt und dann das Volumen für die Punkte in der Schaufel 108 summiert, um das Volumen für den Inhalt in der Schaufel 108 zu berechnen.
5B ist ein Ablaufdiagramm, das einen beispielhaften Vorgang 550 eines Sensors zeigt, der das Gewicht von Inhalten in der Schaufel 108 erfasst. Der Vorgang 550 beginnt bei Block 560, wo die Gewichtsgeneratorlogik 164 Maschinenparameter aus dem Datenspeicher 178 abruft. Maschinenparameter können beliebige Werte beinhalten, die zum Berechnen eines Gewichts des Inhalts in der Schaufel 108 auf Grundlage einer hydraulischen Druckbelastung eines Drucksensors 136 verwendet werden. Beispielsweise können Maschinenparameter Maschinenkomponentengewichte, Maschinenkomponentengeometrien usw. beinhalten.
Bei Block 570 wird die Schaufel 108 an eine bestimmte Stelle betätigt. Wie in Block 572 angezeigt, kann die Position auf Grundlage ihrer Zulässigkeit zur Genauigkeit beim Erfassen eines Gewichts der Schaufel 108 und ihres Inhalts ausgewählt werden. Beispielsweise gibt es für einige Wägesensorsysteme bestimmte Positionen und Bewegungen der Schaufel, die eine genauere Erfassung ermöglichen. Wie durch Block 574 angezeigt, kann die Position auf Grundlage der Fähigkeit zum schnellen Erfassen eines Gewichts der Schaufel 108 und ihres Inhalts ausgewählt werden. Zum Beispiel kann sich die Position an einem Punkt entlang eines regulären Grabzyklus befinden, so dass die Schaufel 108 nur vorübergehend den mittleren Grabzyklus anhalten und dann weiter graben muss (im Gegensatz zum Anhalten des Grabzyklus und Betätigen der Schaufel 108 an einer Erfassungsposition, z. B. von Block 572, und vorübergehendem Anhalten der Schaufel 108 an der Erfassungsposition und dann Rückkehr zum Grabzyklus). Natürlich kann auch eine andere Position ausgewählt werden, wie durch Block 576 angezeigt. Beispielsweise kann die Position durch Abgleich der Sensorgenauigkeit gegen die Schnelligkeit der Abtastung an mehreren vorgegebenen Punkten gewählt werden.
Bei Block 580 erfasst der Drucksensor 136 den Hydraulikdruck an einem der Stellglieder 152. Es könnte sich um ein beliebiges der Stellglieder 152 aus 1 und 2 handeln. Zum Beispiel kann der hydraulische Druck des Stellglieds 114, das an den Ausleger 104 gekoppelt ist, erfasst werden.
Bei Block 590 berechnet die Gewichtsgeneratorlogik 164 das Gewicht des Inhalts in der Schaufel 108 auf Grundlage der Maschinenparameter (von Block 560) und des erfassten Hydraulikdrucks (von Block 580). Eine beispielhafte Gewichtsberechnung sieht wie folgt aus: $G e w i c h t d e s I n h a l t s = \frac{G e s a m t d r u c k - G e s a m t d r u c k b e i t r a g d e r M a s c h i n e n k o m p o n e n t e n}{S t e l l g l i e d m o d i f i k a t o r \times I n h a l t s p o s i t i o n s m o d i f i k a t o r}$
Der Gesamtdruck kann der Druck sein, der bei Block 580 empfangen wird. Der Druckbeitrag durch die Maschinenkomponenten wird mithilfe der empfangenen Maschinenparameter bei Block 560 bestimmt. Nur als Beispiel kann der Druckbeitrag der Komponenten mithilfe der Schwerpunktpositionen der Komponenten (Schaufel 108, Schaft 106, Ausleger 104) in Bezug auf den Drehpunkt des Auslegers 104 und des Gewichts der Komponenten bestimmt werden. Der Stellgliedmodifikator kann ein Maschinenparameter sein, der bei Block 560 empfangen wird. In einem Beispiel ist der Stellgliedmodifikator die Umkehrung der hydraulischen Kolbenwirkfläche des Stellglieds 114, die durch den Hebelvorteil des Stellglieds 114 am Ausleger 104 modifiziert wird. Der Inhaltspositionsmodifikator berücksichtigt den Hebelvorteil, den das Gewicht des Inhalts gegenüber dem Stellglied hat. Der Positionsmodifikator kann auf einem visuellen Sensorwert basieren oder geschätzt werden durch Kenntnis der Position der Schaufel 108. Zum Beispiel kann der Inhalt in der Schaufel 108 einen gewissen Abstand vom Drehpunkt des Auslegers 104 entfernt sein und der Hebelvorteil des Gewichts des Inhalts kann größer als das Gewicht des Inhalts allein sein. Der Hebelvorteil kann auf Grundlage einer Position des Inhalts bestimmt und berücksichtigt werden.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang 600 der Dichtekalibrierung zeigt. Der Vorgang 600 beginnt bei Block 610, wo die Näherungslogik 172 anfängliche Näherungswerte festlegt. Wie durch Block 612 angezeigt, kann ein Näherungswert die Zeit sein. Zum Beispiel startet die Näherungslogik 172 einen Timer oder ruft die aktuelle Zeit ab. Wie durch Block 614 angezeigt, kann ein Näherungswert die Position sein. Beispielsweise ruft die Näherungslogik 172 die aktuelle Position ab (z. B. GPS-Empfänger, lokale Triangulation, manuell eingegebene Position, Höhe, Grabtiefe usw.). Es können auch andere Näherungswerte vorhanden sein, wie durch Block 616 angezeigt.
Der Vorgang 600 fährt bei Block 620 fort, wo die Schaufel 108 die Inhalte abruft. Beispielsweise nimmt die Schaufel 108 eine Ladung Erde von der Baustelle 100 auf.
Bei Block 630 wird, falls erforderlich, die Schaufel 108 in eine Position betätigt, die zu einer genauen Sensormessung führt. Beispielsweise kann es Positionen geben, an denen ein Gewicht oder Volumen des Inhalts in der Schaufel 108 genauer erfasst wird. Beispielsweise kann es bei Verwendung eines Bildsensors zum Erfassen des Volumens des Inhalts in einer Schaufel 108 Positionen geben, an denen der Bildsensor den Inhalt der Schaufel 108 nicht sehen kann (z. B. blockiert der Schaufelwinkel die Sicht auf den Inhalt). In einigen Fällen gibt es wenig Unterschied zwischen den Erfassungsgenauigkeiten zwischen den Positionen, in welchem Fall Block 630 möglicherweise nicht erforderlich ist. In einem Beispiel weisen Volumen- und Gewichtssensoren (die an den Blöcken 640 bzw. 650 erfasst werden) unterschiedliche Positionen auf, die zu einer genauen Erfassung beitragen, und in diesem Fall kann Block 630 zwischen Block 640 und 650 wiederholt werden.
Bei Block 640 erfasst der 3D-Sensor 134 (oder ein anderer Volumensensor) das Volumen des Inhalts in der Schaufel 108. Ein Beispiel zum Erfassen des Inhaltsvolumens in der Schaufel 108 wird in Bezug auf 5A ausführlicher erklärt.
Bei Block 650 erfasst der Drucksensor 136 (oder ein anderer geeigneter Gewichtssensor) das Gewicht des Inhalts in der Schaufel 108. Ein beispielhafter Vorgang des Erfassens des Gewichts von Inhalten in der Schaufel 108 wird in Bezug auf 5B ausführlicher erklärt.
Bei Block 660 berechnet die Dichtegeneratorlogik 166 die Dichte des Inhalts in der Schaufel 108 auf Grundlage des erfassten Volumens (aus Block 640) und des erfassten Gewichts (in Block 650). In einem Beispiel teilt die Dichtegeneratorlogik 166 einfach das erfasste Gewicht durch das erfasste Volumen. In anderen Beispielen kann die Dichtegeneratorlogik 166 kompliziertere Algorithmen verwenden und mehr Eingaben nutzen. Zum Beispiel kann das Gewicht eines Materials durch die Feuchtigkeit des Materials verzerrt sein, und in einigen Anwendungen kann es erwünscht sein, die Feuchtigkeit herauszufiltern, um eine genaue Menge eines trockenen Produkts zu erhalten (z. B. erfordern Präzisionsbetonanwendungen eine bestimmte Menge an Wasser für das fertig gemischte Produkt).
Bei Block 670 speichert die Dichtegeneratorlogik 166 die berechnete Dichte im Datenspeicher 178. Die Dichtegeneratorlogik 166 kann den Dichtewert mit zusätzlichen Metadaten speichern, wie durch die Blöcke 672-679 angezeigt. Wie durch Block 672 angezeigt, kann der Dichtewert in Verbindung mit der Zeit, zu der er berechnet wurde, gespeichert werden. Wie durch Block 674 angezeigt, kann der Dichtewert in Verbindung mit dem erfassten Volumenwert (z. B. aus Block 640) gespeichert werden. Wie durch Block 676 angezeigt, kann der Dichtewert in Verbindung mit dem erfassten Gewichtswert (z. B. aus Block 650) gespeichert werden. Wie durch Block 678 angezeigt, kann der Dichtewert in Verbindung mit der Position gespeichert werden, an der die Metriken der Inhalte gemessen wurden.
Bei Block 680 wird der Inhalt aus der Schaufel 108 entleert. Bei Block 682 bestimmt die metrische Mittelungslogik 170, ob eine Schwellenanzahl von Abtastwerten (z. B. berechnete Dichtewerte) erhalten wurde. Eine Schwellenanzahl von Abtastwerten kann indikativ für eine Anzahl von Abtastungen sein, die erforderlich ist, um einen zuverlässigen Dichtedurchschnitt zu erhalten. Die Schwellenzahl kann identifiziert, vorbestimmt oder dynamisch berechnet werden.
Wenn die Schwellenanzahl von Abtastwerten nicht erhalten wurde, dann fährt der Vorgang 600 bei Block 694 fort. Bei Block 694 bestimmt die Näherungslogik 172, ob eine Schwellennähe beibehalten wurde. Wenn die Maschine beispielsweise noch innerhalb eines Schwellenabstands von früheren Stellen arbeitet, an denen Dichten berechnet wurden. Zum Beispiel kann die Standortnähe 100 Yards betragen und wenn die Maschine außerhalb des 100-Yard-Bereichs arbeitet, wird der Näherungsschwellenwert nicht beibehalten und der Vorgang 600 fährt bei Block 696 fort. Oder zum Beispiel, wenn eine Schwellenzeitspanne seit der Berechnung der letzten Dichten verstrichen ist. Zum Beispiel kann die Zeitnähe ein Tag sein, und wenn mehr als ein Tag seit der Berechnung der letzten Dichte vergangen ist, wird der Näherungsschwellenwert nicht beibehalten und der Vorgang 600 wird bei Block 696 fortgesetzt. Wenn die Schwellennähe beibehalten wird, fährt der Vorgang 600 mit Block 620 fort, um einen weiteren Dichtewert zu erhalten. Wenn die Schwellennähe nicht beibehalten wird, fährt der Vorgang 600 mit Block 696 fort, wo die gespeicherten Dichten und Näherungsschwellen zurückgesetzt werden. Nachdem diese Werte zurückgesetzt wurden, fährt der Vorgang 600 mit Block 610 fort, wo neue Näherungsschwellenwerte eingestellt werden.
Zurückkehrend zu Block 682, wenn die Schwellenanzahl von Abtastwerten erhalten wurde, fährt der Vorgang 600 mit Block 690 fort. Bei Block 690 ruft die metrische Mittelungslogik 170 die zuvor gespeicherten Dichten ab (z. B. von Block 670) und berechnet eine durchschnittliche Dichte. Die metrische Mittelungslogik 170 kann einen Durchschnitt auf Grundlage der Gewichtung der zuvor erhaltenen Dichten berechnen. Wenn beispielsweise zehn Dichtewerte gemittelt werden sollen und neun von ihnen an einer ersten Position waren und der letzte verbleibende Wert an einer Position innerhalb der Schwelle, aber an einer zweiten Position in einiger Entfernung von der ersten Position erhalten wurde, könnte sein Wert als Beitrag zur durchschnittlichen Dichte reduziert werden. Die metrische Mittelungslogik 170 kann einen Durchschnitt auf Grundlage ungewichteter Werte berechnen, wie durch Block 693 angezeigt. Beispielsweise werden alle berechneten Dichten (aus Block 660) addiert und durch die Anzahl der berechneten Dichten geteilt. Die metrische Mittelungslogik 170 kann einen Durchschnitt auch auf andere Weise berechnen, wie durch Block 695 angezeigt.
Bei Block 692 wird die durchschnittliche Dichte im Datenspeicher 178 gespeichert. Durch einen entsprechenden Wert kann die durchschnittliche Dichte mit verschiedenen Metadaten oder Indizes abgespeichert werden. Wie durch Block 694 angezeigt, kann die durchschnittliche Dichte mit einem Berechnungszeitpunkt gespeichert oder indiziert werden. Zum Beispiel kann der Zeitpunkt der Berechnung während der Laufzeit (z. B. Vorgang 300 in 3) genutzt werden, um zu bestimmen, ob die durchschnittliche Dichte neu berechnet werden muss, da eine „alte“ durchschnittliche Dichte möglicherweise nicht mehr repräsentativ für aktuelle Dichten ist. Wie durch Block 696 angezeigt, kann die durchschnittliche Dichte mit einer Berechnungsstelle gespeichert oder durch diese indiziert werden. Beispielsweise wird die Position der Berechnung während der Ausführungszeit (z. B. Vorgang 300 in 3) benutzt, um zu bestimmen, ob die durchschnittliche Dichte neu berechnet werden muss, da eine durchschnittliche Berechnung an einer Position möglicherweise nicht für die Materialdichte an einer zweiten Position repräsentativ ist. Wie durch Block 698 angezeigt, kann die durchschnittliche Dichte auch mit anderen Werten gespeichert oder indiziert werden.
Es ist zu beachten, dass die vorstehende Erläuterung eine Vielzahl unterschiedlicher Systeme, Komponenten und/oder Logiken beschrieben hat. Es versteht sich, dass solche Systeme, Komponenten und/oder Logik aus Hardwareelementen (wie etwa Prozessoren und zugehörigem Speicher oder anderen Verarbeitungskomponenten, von denen einige im Folgenden beschrieben werden) bestehen können, die die mit diesen Systemen, Komponenten und/oder Logik verbundenen Funktionen ausführen. Darüber hinaus können die Systeme, Komponenten und/oder Logiken aus Software bestehen, die in einen Speicher geladen werden und anschließend von einem Prozessor oder Server oder einer anderen Rechnerkomponente ausgeführt werden, wie unten beschrieben. Die Systeme, Komponenten und/oder Logiken können auch aus verschiedenen Kombinationen von Hardware, Software, Firmware usw. bestehen, von denen einige Beispiele nachfolgend beschrieben werden. Dies sind nur einige Beispiele für unterschiedliche Strukturen, die zur Bildung der oben beschriebenen Systeme, Komponenten und/oder Logik verwendet werden können. Es können auch andere Strukturen verwendet werden.
7 ist ein Beispiel für eine Computerumgebung, in der Elemente von 2, oder Teile davon, (zum Beispiel) eingesetzt werden können. Unter Bezugnahme auf 7 umfasst ein beispielhaftes System zur Implementierung einiger Beispiele eine Universal-Rechenvorrichtung in Form eines Computers 2810. Komponenten des Computers 2810 können unter anderem eine Prozessoreinheit 2820 (die den Prozessor 154 oder andere Prozessoren oder Server umfassen kann), einen Systemspeicher 2830 und einen Systembus 2821 umfassen, die verschiedene Systemkomponenten, einschließlich des Systemspeichers, mit der Prozessoreinheit 2820 koppeln. Der Systembus 2821 kann eine von mehreren Arten von Busstrukturen sein, einschließlich eines Speicherbusses oder einer Speichersteuerung, eines Peripheriebusses und eines lokalen Busses mit einer Vielzahl von Busarchitekturen. Speicher und Programme, die in Bezug auf 2 beschrieben werden, können in entsprechenden Teilen von 7 eingesetzt werden.
Der Computer 2810 enthält typischerweise eine Vielzahl von computerlesbaren Medien. Computerlesbare Medien können beliebige verfügbare Medien sein, auf die der Computer 2810 zugreifen kann, und umfassen sowohl flüchtige als auch nichtflüchtige Medien, entfernbare und nicht entfernbare Medien. Beispielsweise und nicht einschränkend können computerlesbare Medien Computerspeichermedien und Kommunikationsmedien umfassen. Computerspeichermedien unterscheiden sich von einem modulierten Datensignal oder einer Trägerwelle und beinhalten diese nicht. Sie umfassen Hardware-Speichermedien, die sowohl flüchtige als auch nichtflüchtige, entfernbare und nicht entfernbare Medien beinhalten, die in einem beliebigen Verfahren oder einer beliebigen Technologie zum Speichern von Informationen implementiert sind, wie etwa computerlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten. Computerspeichermedien umfassen, sind aber nicht beschränkt auf RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher oder andere Speichertechnologie, CD-ROM, Digitalversatile-Disks (DVD) oder andere optische Plattenspeicher, Magnetkassetten, - bänder, -plattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder jedes andere Medium, das verwendet werden kann, um die gewünschte Information zu speichern, auf die durch den Computer 2810 zugegriffen werden kann. Kommunikationsmedien können computerlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten in einem Transportmechanismus verkörpern und beinhalten beliebige Informationslieferungsmedien. Der Begriff „moduliertes Datensignal“ bezeichnet ein Signal, bei dem eine oder mehrere seiner Merkmale so eingestellt oder geändert werden, dass Informationen in dem Signal codiert werden.
Der Systemspeicher 2830 beinhaltet Computerspeichermedien in Form von flüchtigen und/oder nichtflüchtigen Speichern, wie etwa Festspeicher (ROM, Read Only Memory) 2831 und Arbeitsspeicher (RAM, Random Access Memory) 2832. Ein grundlegendes Ein-/Ausgabesystem 2833 (Basic Input Output System, kurz BIOS), das die grundlegenden Programme enthält, die helfen, Informationen zwischen Elementen innerhalb des Computers 2810, zum Beispiel während des Starts, zu übertragen, wird typischerweise im ROM 2831 gespeichert. Der RAM 2832 enthält typischerweise Daten- und/oder Programmmodule, die für die Prozessoreinheit 2820 unmittelbar zugänglich sind und/oder gegenwärtig von dieser bearbeitet werden. Beispielhaft und nicht einschränkend veranschaulicht 7 das Betriebssystem 2834, die Anwendungsprogramme 2835, andere Programmmodule 2836 und Programmdaten 2837.
Der Computer 2810 kann auch andere entfernbare/nicht entfernbare, flüchtige/nichtflüchtige Computerspeichermedien beinhalten. Beispielhaft veranschaulicht 7 ein Festplattenlaufwerk 2841, das von nicht entfernbaren, nicht flüchtigen magnetischen Medien, einem optischen Plattenlaufwerk 2855 und einer nicht flüchtigen optischen Platte 2856 liest und darauf schreibt. Das Festplattenlaufwerk 2841 ist typischerweise über eine nicht entfernbare Speicherschnittstelle, wie etwa die Schnittstelle 2840, mit dem Systembus 2821 verbunden, und das optische Plattenlaufwerk 2855 ist typischerweise über eine entfernbare Speicherschnittstelle, wie etwa die Schnittstelle 2850 mit dem Systembus 2821 verbunden.
Alternativ oder zusätzlich kann die hierin beschriebene Funktionalität mindestens teilweise durch eine oder mehrere Hardware-Logikkomponenten ausgeführt werden. Zu den veranschaulichenden Arten von Hardware-Logikkomponenten, die verwendet werden können, gehören beispielsweise feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), Applikations-spezifische integrierte Schaltungen (z. B. ASICs), Applikations-spezifische Standardprodukte (z. B. ASSPs), System-on-a-Chip-Systeme (SOCs), „Complex Programmable Logic Devices“ (CPLDs) usw.
Die Laufwerke und die zugehörigen Computerspeichermedien, die obenstehend erörtert und in 7 veranschaulicht wurden, stellen Speicherplatz von computerlesbaren Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodulen und anderen Daten für den Computer 2810 bereit. In 7 ist beispielsweise das Festplattenlaufwerk 2841 so dargestellt, dass es das Betriebssystem 2844, die Anwendungsprogramme 2845, andere Programmmodule 2846 und Programmdaten 2847 speichert. Es sei angemerkt, dass diese Komponenten entweder mit dem Betriebssystem 2834, den Anwendungsprogrammen 2835, anderen Programmmodulen 2836 und den Programmdaten 2837 identisch oder von diesen verschieden sein können.
Ein Benutzer kann Befehle und Informationen in den Computer 2810 über Eingabevorrichtungen, wie etwa eine Tastatur 2862, ein Mikrofon 2863 und eine Zeigevorrichtung 2861, wie etwa eine Maus, einen Trackball oder ein Touchpad, eingeben. Andere Eingabevorrichtungen (nicht dargestellt) können einen Joystick, ein Gamepad, eine Satellitenschüssel, einen Scanner oder dergleichen beinhalten. Diese und andere Eingabevorrichtungen sind oft mit der Prozessoreinheit 2820 über eine Benutzereingabeschnittstelle 2860 verbunden, die mit dem Systembus gekoppelt ist, aber auch über andere Schnittstellen- und Busstrukturen verbunden werden kann. Eine optische Anzeige 2891 oder eine andere Art von Anzeigevorrichtung ist ebenfalls über eine Schnittstelle, wie etwa eine Videoschnittstelle 2890, mit dem Systembus 2821 verbunden. Zusätzlich zum Monitor können Computer auch andere periphere Ausgabevorrichtungen, wie etwa die Lautsprecher 2897 und den Drucker 2896 beinhalten, die über eine periphere Ausgabeschnittstelle 2895 verbunden werden können.
Der Computer 2810 wird in einer Netzwerkumgebung über logische Verbindungen (wie etwa ein lokales Netzwerk - LAN oder ein Wide Area Network WAN) zu einem oder mehreren entfernten Computern, wie etwa einem entfernten Computer 2880, betrieben.
Bei Verwendung in einer LAN-Netzwerkumgebung ist der Computer 2810 über eine Netzwerkschnittstelle oder einen Adapter 2870 mit dem LAN 2871 verbunden. Bei Verwendung in einer WAN-Netzwerkumgebung umfasst der Computer 2810 typischerweise ein Modem 2872 oder andere Mittel zum Aufbauen einer Kommunikation über das WAN 2873, wie etwa mit dem Internet. In einer vernetzten Umgebung können Programmmodule in einer entfernten Speichervorrichtung gespeichert sein. Beispielsweise können sich diese Remote-Anwendungsprogramme 2885 auf einem Remote-Computer befinden.
Es ist auch zu beachten, dass die verschiedenen hierin beschriebenen Beispiele unterschiedlich kombiniert werden können. Das heißt, Teile eines oder mehrerer Beispiele können mit Teilen eines oder mehrerer anderer Beispiele kombiniert werden. All dies wird hier in Betracht gezogen.
Beispiel 1 ist eine mobile Arbeitsmaschine, umfassend:

einen Rahmen;
ein Bodeneingriffselement, das beweglich von dem Rahmen getragen und von einem Motor angetrieben wird, um eine Bewegung der mobilen Arbeitsmaschine anzutreiben;
einen Behälter, der beweglich von dem Rahmen getragen wird, wobei der Behälter konfiguriert ist, um Inhalte aufzunehmen;
ein Stellglied, das konfiguriert ist, um die Bewegung des Behälters in Bezug auf den Rahmen steuerbar anzutreiben;
ein Steuersystem, das konfiguriert ist, um ein Stellgliedsteuersignal zu erzeugen, das eine befohlene Bewegung des Stellglieds anzeigt und das Stellgliedsteuersignal an das Stellglied liefert, um das Stellglied zum Ausführen der befohlenen Bewegung zu steuern; und
ein Inhaltsdichtebestimmungssystem, das kommunikativ mit dem Steuersystem gekoppelt und konfiguriert ist, um eine Dichte des Inhalts des Behälters zu bestimmen.

Beispiel 2 ist die mobile Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, ferner umfassend:

einen Volumensensor, der konfiguriert ist, um ein Volumensensorsignal zu erzeugen;
eine Volumengeneratorlogik, die konfiguriert ist, um ein Volumen des Inhalts in dem Behälter auf Grundlage des Volumensensorsignals zu bestimmen; und
wobei das Inhaltsdichtebestimmungssystem die Dichte auf Grundlage des Volumens des Inhalts bestimmt.

Beispiel 3 ist die mobile Arbeitsmaschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend:

einen Gewichtssensor, der konfiguriert ist, um ein Gewichtssensorsignal zu erzeugen;
eine Gewichtsgeneratorlogik, die konfiguriert ist, um ein Gewicht von Inhalten in dem Behälter auf Grundlage des Gewichtssensorsignals zu bestimmen; und
wobei das Inhaltsdichtebestimmungssystem die Dichte auf Grundlage des Gewichts des Inhalts bestimmt.

Beispiel 4 ist die mobile Arbeitsmaschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei die Gewichtsgeneratorlogik dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf das Empfangen einer Anzeige, die eine Fehlfunktion des Gewichtssensors angibt, das Gewicht des Inhalts auf der Grundlage eines Volumens des Inhalts und einer zuvor bestimmten Dichte des Inhalts zu bestimmen.
Beispiel 5 ist das System eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei die Volumengeneratorlogik dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf das Empfangen einer Anzeige, die eine Fehlfunktion des Gewichtssensors angibt, das Volumen des Inhalts auf Grundlage eines Gewichts des Inhalts und einer zuvor bestimmten Dichte des Inhalts zu bestimmen.
Beispiel 7 ist die mobile Arbeitsmaschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei der Volumensensor Folgendes umfasst:

einen Bildsensor, der konfiguriert ist, um ein Bild des Inhalts in dem Behälter der Arbeitsmaschine aufzunehmen; und
wobei die Volumengeneratorlogik konfiguriert ist, um das Volumen des Inhalts in dem Behälter auf Grundlage des Bildes zu bestimmen.

Beispiel 8 ist die mobile Arbeitsmaschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei der Bildsensor mindestens eine Stereokamera oder einen Laserscanner umfasst.
Beispiel 9 ist die mobile Arbeitsmaschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei der Behälter eine Schaufel umfasst, die mobile Arbeitsmaschine einen Bagger umfasst und der Inhalt Erde umfasst.
Beispiel 10 ist die mobile Arbeitsmaschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend:
Anzeigegeneratorlogik, die konfiguriert ist, um die Dichte des Inhalts in dem Behälter auf einer Anzeigevorrichtung in einer Kabine der mobilen Arbeitsmaschine anzuzeigen.
Beispiel 11 ist ein Steuersystem einer mobilen Arbeitsmaschine, umfassend:

Steuerlogik, die konfiguriert ist, um ein Stellgliedsteuersignal zu erzeugen, das eine befohlene Bewegung eines Stellglieds anzeigt, das mit einem Behälter der mobilen Arbeitsmaschine gekoppelt ist, um die Bewegung des Behälters der mobilen Arbeitsmaschine steuerbar anzutreiben, und das Stellgliedsteuersignal für das Stellglied bereitzustellen, um das Stellglied zum Ausführen der befohlenen Bewegung zu steuern;
ein Inhaltsdichtebestimmungssystem, das konfiguriert ist, um eine durchschnittliche Dichte von Inhalten in dem Behälter über einen Zeitraum zu bestimmen;
ein Inhaltsschätzsystem, das konfiguriert ist, um basierend auf der durchschnittlichen Dichte und einem Sensorsignal von einem Behältersensor mindestens eines von Folgendem zu bestimmen:
ein aktuelles Volumen des aktuellen Inhalts in dem Behälter; oder
ein aktuelles Gewicht des aktuellen Inhalts in dem Behälter.

Beispiel 12 ist das Steuersystem einer mobilen Arbeitsmaschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei der Behältersensor einen Bildsensor umfasst, der konfiguriert ist, um ein Bild des Behälters aufzunehmen, wobei das Bild zumindest teilweise das aktuelle Volumen des aktuellen Inhalts in dem Behälter angibt.
Beispiel 13 ist das Steuersystem einer mobilen Arbeitsmaschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei der Behältersensor einen Gewichtssensor umfasst, der dazu konfiguriert ist, ein Gewicht des aktuellen Volumens des aktuellen Inhalts in dem Behälter zu erfassen.
Beispiel 14 ist das Steuersystem einer mobilen Arbeitsmaschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele, eine Klassifizierungslogik umfassend, die dazu konfiguriert ist, eine Art von aktuellem Inhalt auf Grundlage der durchschnittlichen Dichte zu bestimmen.
Beispiel 15 ist das Steuersystem einer mobilen Arbeitsmaschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei der Gewichtssensor einen hydraulischen Drucksensor umfasst.
Beispiel 16 ist das mobile Arbeitsmaschinensteuersystem eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei der Bildsensor mindestens eine Stereokamera oder einen Laserscanner umfasst.
Beispiel 17 ist ein Verfahren zum Steuern einer mobilen Arbeitsmaschine, umfassend:

Empfangen einer Bedienereingabe mit einem Steuersystem, einer Bedienereingabe, die eine befohlene Bewegung eines Stellglieds anzeigt, das konfiguriert ist, um die Bewegung eines Behälters anzutreiben, der beweglich von einem Rahmen der mobilen Arbeitsmaschine getragen wird;
Erzeugen eines Steuersignals mit dem Steuersystem, das die befohlene Bewegung anzeigt;
Empfangen eines Gewichts des ersten Inhalts in einem Behälter eines Arbeitsfahrzeugs mit einer Gewichtsgeneratorlogik und von einem Gewichtssensor;
Empfangen eines Bildes des ersten Inhalts in dem Behälter eines Arbeitsfahrzeugs mit einer Volumengeneratorlogik und von einem Bildsensor;
Bestimmen eines Volumens des ersten Inhalts in dem Behälter mit einer Volumengeneratorlogik auf Grundlage des Bildes;
Bestimmen einer Dichte des ersten Inhalts in dem Behälter mit einer Dichtegeneratorlogik auf Grundlage des Gewichts und Volumens des ersten Inhalts.

Beispiel 18 ist das Verfahren eines oder aller vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend das Bestimmen eines Gewichts eines zweiten Inhalts in dem Behälter mit einer Gewichtsgeneratorlogik auf Grundlage der Dichte des ersten Inhalts und eines erfassten Volumens des zweiten Inhalts.
Beispiel 19 ist das Verfahren eines oder aller vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend das Bestimmen eines Volumens eines zweiten Inhalts in dem Behälter mit einer Volumengeneratorlogik auf Grundlage der Dichte des ersten Inhalts und eines erfassten Gewichts des zweiten Inhalts.
Beispiel 20 ist das Verfahren eines oder aller vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend das Bestimmen eines Typs des Inhalts mit einer Klassifizierungslogik auf Grundlage der Dichte.
Die vorstehende Beschreibung bestimmter Beispiele, einschließlich der veranschaulichten Beispiele, wurde nur zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung vorgestellt und ist nicht dazu bestimmt erschöpfend zu sein oder die Offenbarung auf die genau offenbarten Form zu beschränken. Zahlreiche Abwandlungen, Anpassungen und Verwendungen davon werden für Fachleute ersichtlich sein, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen.

Claims

Mobile Arbeitsmaschine (102), umfassend: einen Rahmen (105); ein Bodeneingriffselement (103), das beweglich von dem Rahmen (105) getragen und von einem Motor angetrieben wird, um eine Bewegung der mobilen Arbeitsmaschine (102) anzutreiben; einen Behälter (108), der beweglich von dem Rahmen (105) getragen wird, wobei der Behälter (108) konfiguriert ist, um Inhalte aufzunehmen; ein Stellglied (152), das konfiguriert ist, um die Bewegung des Behälters (108) in Bezug auf den Rahmen (105) steuerbar anzutreiben; ein Steuersystem (160), das konfiguriert ist, um ein Stellgliedsteuersignal zu erzeugen, das eine befohlene Bewegung des Stellglieds (152) anzeigt und das Stellgliedsteuersignal an das Stellglied (152) liefert, um das Stellglied (152) zum Ausführen der befohlenen Bewegung zu steuern; und ein Inhaltsdichtebestimmungssystem (166), das kommunikativ mit dem Steuersystem (166) gekoppelt und konfiguriert ist, um eine Dichte des Inhalts des Behälters (108) zu bestimmen.
Mobile Arbeitsmaschine (102) nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Volumensensor (134), der konfiguriert ist, um ein Volumensensorsignal zu erzeugen; eine Volumengeneratorlogik (162), die konfiguriert ist, um ein Volumen des Inhalts in dem Behälter (108) auf Grundlage des Volumensensorsignals zu bestimmen; und wobei das Inhaltsdichtebestimmungssystem (166) die Dichte auf Grundlage des Volumens des Inhalts bestimmt.
Mobile Arbeitsmaschine (102) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: einen Gewichtssensor (136), der konfiguriert ist, um ein Gewichtssensorsignal zu erzeugen; eine Gewichtsgeneratorlogik (164), die konfiguriert ist, um ein Gewicht von Inhalten in dem Behälter (108) auf Grundlage des Gewichtssensorsignals zu bestimmen; und wobei das Inhaltsdichtebestimmungssystem (166) die Dichte auf Grundlage des Gewichts des Inhalts bestimmt.
Mobile Arbeitsmaschine (102) nach Anspruch 3, wobei die Gewichtsgeneratorlogik (164) konfiguriert ist, um als Reaktion auf den Empfang einer Anzeige, die auf eine Fehlfunktion des Gewichtssensors hinweist, das Gewicht des Inhalts auf Grundlage eines Volumens des Inhalts und einer zuvor bestimmten Dichte des Inhalts zu bestimmen.
System nach Anspruch 2, wobei die Volumengeneratorlogik (162) konfiguriert ist, um als Reaktion auf das Empfangen einer Anzeige, die auf eine Fehlfunktion des Gewichtssensors hinweist, das Volumen des Inhalts auf Grundlage eines Gewichts des Inhalts und einer zuvor bestimmten Dichte des Inhalts zu bestimmen.
Mobile Arbeitsmaschine (102) nach Anspruch 2 oder 5, wobei der Volumensensor (134) Folgendes umfasst: einen Bildsensor, der konfiguriert ist, um ein Bild des Inhalts in dem Behälter (108) der Arbeitsmaschine (102) aufzunehmen; und wobei die Volumengeneratorlogik (162) konfiguriert ist, um das Volumen des Inhalts in dem Behälter (108) auf Grundlage des Bildes zu bestimmen.
Mobile Arbeitsmaschine (102) nach Anspruch 7, wobei der Bildsensor mindestens eine Stereokamera oder einen Laserscanner umfasst.
Mobile Arbeitsmaschine (102) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Behälter (108) eine Schaufel umfasst, die mobile Arbeitsmaschine (102) einen Bagger umfasst und der Inhalt Erde umfasst.
Mobile Arbeitsmaschine (102) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend: Anzeigegeneratorlogik (174), die konfiguriert ist, um die Dichte des Inhalts in dem Behälter (108) auf einer Anzeigevorrichtung in einer Kabine der mobilen Arbeitsmaschine (102) anzuzeigen.
Steuersystem (160) einer mobilen Arbeitsmaschine, umfassend: Steuerlogik (168), die konfiguriert ist, um ein Stellgliedsteuersignal zu erzeugen, das eine befohlene Bewegung eines Stellglieds (152) anzeigt, das mit einem Behälter (108) der mobilen Arbeitsmaschine (102) gekoppelt ist, um die Bewegung des Behälters (108) der mobilen Arbeitsmaschine (102) steuerbar anzutreiben, und das Stellgliedsteuersignal für das Stellglied (152) bereitzustellen, um das Stellglied (152) zum Ausführen der befohlenen Bewegung zu steuern; ein Inhaltsdichtebestimmungssystem (166), das konfiguriert ist, um eine durchschnittliche Dichte von Inhalten in dem Behälter (108) über einen Zeitraum zu bestimmen; ein Inhaltsschätzsystem (162, 164), das konfiguriert ist, um basierend auf der durchschnittlichen Dichte und einem Sensorsignal von einem Behältersensor mindestens eines von Folgendem zu bestimmen: ein aktuelles Volumen des aktuellen Inhalts in dem Behälter (108); oder ein aktuelles Gewicht des aktuellen Inhalts in dem Behälter (108).
Steuersystem (160) einer mobilen Arbeitsmaschine nach Anspruch 11, wobei der Behälter-(108)sensor einen Bildsensor umfasst, der konfiguriert ist, um ein Bild des Behälters (108) aufzunehmen, wobei das Bild zumindest teilweise das aktuelle Volumen des aktuellen Inhalts in dem Behälter (108) anzeigt.
Steuersystem (160) einer mobilen Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei der Behälter-(108)sensor einen Gewichtssensor (136) umfasst, der konfiguriert ist, um ein Gewicht des aktuellen Volumens des aktuellen Inhalts in dem Behälter (108) zu erfassen.
Steuersystem einer mobilen Arbeitsmaschine (160) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, das eine Klassifizierungslogik umfasst, die konfiguriert ist, um einen Typ von aktuellen Inhalten auf Grundlage der durchschnittlichen Dichte zu bestimmen.
Verfahren zum Steuern einer mobilen Arbeitsmaschine (102), umfassend: Empfangen (310) einer Bedienereingabe mit einem Steuersystem (160), einer Bedienereingabe, die eine befohlene Bewegung eines Stellglieds (152) anzeigt, das konfiguriert ist, um die Bewegung eines Behälters (108) anzutreiben, der beweglich von einem Rahmen (105) der mobilen Arbeitsmaschine (102) getragen wird; Erzeugen (310) eines Steuersignals mit dem Steuersystem (160), das die befohlene Bewegung anzeigt; Empfangen (650) eines Gewichts des ersten Inhalts in einem Behälter (108) eines Arbeitsfahrzeugs mit einer Gewichtsgeneratorlogik (164) und von einem Gewichtssensor (136); Empfangen (510) eines Bildes des ersten Inhalts in dem Behälter (108) eines Arbeitsfahrzeugs mit einer Volumengeneratorlogik (162) und von einem Bildsensor; Bestimmen (540) eines Volumens des ersten Inhalts in dem Behälter (108) mit einer Volumengeneratorlogik auf Grundlage des Bildes; Bestimmen (660) einer Dichte des ersten Inhalts in dem Behälter (108) mit einer Dichtegeneratorlogik auf Grundlage des Gewichts und Volumens des ersten Inhalts.