DE102019216781A1

DE102019216781A1 - Steuersystem zur kalibrierung eines anbaugeräts

Info

Publication number: DE102019216781A1
Application number: DE102019216781.0A
Authority: DE
Inventors: Doug Lehmann; David Myers; Aaron Kenkel
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-04-30
Also published as: US10781575B2; BR102019022744A2; US20200131741A1

Abstract

Ein Steuersystem zur Kalibrierung des Anbaugeräts für eine Arbeitsmaschine, wobei das System einen Ausleger, ein Anbaugerät, ein Auslegerstellglied, ein Anbaugerätestellglied, einen Auslegerpositionssensor, einen Anbaugerätepositionssensor und ein Maschinensteuermodul mit einer Empfangseinheit, einer Berechnungseinheit und einer Kalibriereinheit umfasst. Die Empfangseinheit ist konfiguriert, um eine Vielzahl von Auslegerpositionssignalen und eine Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen zu empfangen, die mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionssignalen korrelieren. Die Berechnungseinheit ist konfiguriert, um geometrische Parameter der Anbaugeräte zu berechnen, basierend auf der Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen und der Vielzahl von Auslegerpositionssignalen, die mit der Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen korrelieren. Die Kalibriereinheit ist kommunizierend mit dem Auslegerstellglied und dem Anbaugerätestellglied gekoppelt und konfiguriert, um einen Standardparameter der Auslegerposition und/oder der Anbaugeräteposition basierend auf den geometrischen Parametern des Anbaugeräts anzupassen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE PATENTANMELDUNGEN
Nicht zutreffend
GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und ein System zur Kalibrierung eines Anbaugeräts für eine Arbeitsmaschine.
HINTERGRUND
Arbeitsmaschinen, wie etwa Lader, Baggerlader und Bagger können mit einer Vielzahl von Anbaugeräten basierend auf der gewünschten Funktion und Verwendung der Arbeitsmaschine ausgerüstet werden. Diese Anbaugeräte können entweder vom Originalhersteller der Arbeitsmaschine oder von einem Lieferanten des Nachrüstmarkts bereitgestellt werden. Eines der Probleme bei Nachrüstanbaugeräten sind unterschiedliche geometrische Parameter (z. B. können die Schaufeltiefen für Radlader zwischen zwei und vier Fuß betragen). Dass es derzeit keine Verfahren zum Koppeln eines Nachrüstanbaugeräts an ein Steuersystem eines Originalteileherstellers gibt, schränkt seine Funktion ein, wodurch die Arbeitsmaschine das Anbaugerät nicht an automatisierte Funktionen wie den Modus „Zurück zu Niveau“ und den Modus „Lkw-Abstand“ anpassen kann. Die Ausführung derartiger Funktionen beschränkt sich auf die manuelle Steuerung durch den Bediener und die Erfahrung des Bedieners bei der Steuerung der Arbeitsmaschine. Darüber hinaus wird dadurch die Präzisionssteuerung des Anbaugeräts beeinträchtigt, da das Steuersystem der Arbeitsmaschine das Anbaugerät nicht angemessen erkennt.
ZUSAMMENFASSUNG
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform wird ein Steuersystem zur Kalibrierung des Anbaugeräts für eine Arbeitsmaschine wird offenbart. Das Steuersystem zur Kalibrierung kann einen Ausleger mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt beinhalten.
Der erste Abschnitt ist schwenkbar mit dem Rahmen um einen Ausleger-Drehzapfen gekoppelt. Ein Anbaugerät kann schwenkbar mit dem zweiten Abschnitt des Auslegers verbunden sein. Das Anbaugerät kann eine Spitze haben. Darüber hinaus kann ein Auslegerstellglied mit dem Ausleger gekoppelt sein, wobei das Auslegerstellglied konfiguriert ist, um den Ausleger in Reaktion auf ein Auslegersteuersignal kontrolliert um den Ausleger-Drehzapfen zu bewegen. Darüber hinaus kann ein Anbaugerätestellglied mit dem Anbaugerät gekoppelt sein, wobei das Anbaugerätestellglied konfiguriert ist, um das Anbaugerät in Reaktion auf ein Anbaugerätesteuersignal kontrolliert um den Ausleger-Drehzapfen zu bewegen. Zusätzlich kann ein Auslegerpositionssensor mit dem Auslegerstellglied gekoppelt sein, wobei der Auslegerpositionssensor konfiguriert ist, um eine Auslegerposition zu erfassen und ein Auslegerpositionssignal zu senden. Ein Anbaugerätepositionssensor kann mit dem Anbaugerätestellglied gekoppelt sein, wobei der Anbaugerätepositionssensor konfiguriert ist, um eine Anbaugeräteposition zu erfassen und ein Anbaugerätepositionssignal zu senden. Das System kann ferner ein Maschinensteuermodul mit einer Empfangseinheit, einer Berechnungseinheit und einer Kalibriereinheit umfassen. Die Empfangseinheit ist konfiguriert, um eine Vielzahl von Auslegerpositionssignalen und eine Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen zu empfangen. Die Vielzahl von Auslegerpositionssignalen und die Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen korrelieren mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen. Die Berechnungseinheit ist konfiguriert, um geometrische Parameter des Anbaugeräts zu berechnen, basierend auf dieser Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen. Die Kalibriereinheit kann kommunizierend mit dem Auslegerstellglied und dem Anbaugerätestellglied gekoppelt sein. Die Kalibriereinheit ist konfiguriert, um den Parameter der Auslegerposition und/oder der Anbaugeräteposition basierend auf den geometrischen Parametern des Anbaugeräts anzupassen.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Kalibrierung eines Anbaugeräts offenbart, das schwenkbar mit einer Arbeitsmaschine gekoppelt ist. Das Verfahren kann das Koppeln eines Anbaugeräts an die Arbeitsmaschine beinhalten, so dass das Anbaugerät schwenkbar um einen Anbaugerät-Drehzapfen an einen zweiten Abschnitt des Auslegers der Arbeitsmaschine gekoppelt ist. Das Verfahren kann ferner das Positionieren des Anbaugeräts in einer ersten Position und das Erzeugen eines ersten Auslegerpositionssignals mithilfe eines Auslegerpositionssensors und eines ersten Anbaugerätepositionssignals mithilfe eines Anbaugerätepositionssensors basierend auf der ersten Position beinhalten. Zusätzlich kann das Verfahren das Senden des ersten Auslegerpositionssignals und des ersten Anbaugerätepositionssignals an ein Maschinensteuermodul umfassen, das sich am Rahmen der Arbeitsmaschine befindet. Das Verfahren kann ferner das Positionieren des Anbaugeräts in einer zweiten Position und das Erzeugen eines zweiten Auslegerpositionssignals mithilfe eines Auslegerpositionssensors und eines zweiten Anbaugerätepositionssignals mithilfe eines Anbaugerätepositionssensors basierend auf der zweiten Position beinhalten. Dies kann das Senden des zweiten Auslegerpositionssignals und des zweiten Anbaugerätepositionssignals an das Maschinensteuermodul beinhalten. Zusätzlich kann das Verfahren das Berechnen von geometrischen Parametern des Anbaugeräts auf der Grundlage der ersten und zweiten Auslegerpositionssignale sowie der ersten und zweiten Anbaugerätepositionssignale beinhalten, wenn die Signale durch das Maschinensteuermodul empfangen werden. Infolgedessen kann das Verfahren das Berechnen von geometrischen Parametern des Anbaugeräts auf der Grundlage der ersten und zweiten Auslegerpositionssignale sowie der ersten und zweiten Anbaugerätepositionssignale beinhalten, wenn die Signale durch das Maschinensteuermodul empfangen werden. Des Weiteren kann das Verfahren das Kalibrieren eines Standardparameters von der Auslegerposition und/oder der Anbaugeräteposition beinhalten, basierend auf den geometrischen Parametern des Anbaugeräts in dem Maschinensteuermodul.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform wird eine Arbeitsmaschine mit einem Steuersystem zur Kalibrierung des Anbaugeräts offenbart. Die Arbeitsmaschine kann einen Rahmen beinhalten, der zum Aufnehmen einer Energiequelle konfiguriert ist, und der Rahmen wird von Bodeneingriffsstützen getragen, um den Rahmen auf einer geografischen Oberfläche zu stützen. Eine Fahrerkabine kann an dem Rahmen montiert sein und die Fahrerkabine kann eine Bedienereingabevorrichtung aufweisen. Die Arbeitsmaschine kann ferner einen Ausleger mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt aufweisen, wobei der erste Abschnitt schwenkbar um einen Ausleger-Drehzapfen mit dem Rahmen gekoppelt ist. Zusätzlich kann die Arbeitsmaschine ein Anbaugerät beinhalten, das schwenkbar mit dem zweiten Abschnitt des Auslegers um einen Anbaugeräte-Drehzapfen gekoppelt ist, wobei das Anbaugerät eine Spitze aufweist. Die Arbeitsmaschine kann ein Auslegerstellglied beinhalten, das mit dem Ausleger gekoppelt ist, wobei das Auslegerstellglied konfiguriert ist, um den Ausleger in Reaktion auf ein Auslegersteuersignal kontrolliert um den Ausleger-Drehzapfen zu bewegen. Des Weiteren kann die Arbeitsmaschine ein Anbaugerätestellglied beinhalten, das mit dem Anbaugerät gekoppelt ist, wobei das Anbaugerätestellglied konfiguriert ist, um das Anbaugerät in Reaktion auf ein Anbaugerätesteuersignal kontrolliert um den Anbaugeräte-Drehzapfen zu bewegen. Ein Auslegerpositionssensor kann mit dem Auslegerstellglied gekoppelt sein, wobei der Auslegerpositionssensor konfiguriert ist, um eine Auslegerposition zu erfassen und ein Auslegerpositionssignal zu senden. Ein Anbaugerätepositionssensor kann mit dem Anbaugerätestellglied gekoppelt sein, wobei der Anbaugerätepositionssensor konfiguriert ist, um eine Anbaugeräteposition zu erfassen und ein Anbaugerätepositionssignal zu senden. Zusätzlich kann die Arbeitsmaschine ein Maschinensteuermodul beinhalten. Das Maschinensteuermodul kann eine Empfangseinheit, eine Berechnungseinheit und eine Kalibriereinheit beinhalten. Die Empfangseinheit kann konfiguriert sein, um eine Vielzahl von Auslegerpositionssignalen und eine Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen zu empfangen. Die Vielzahl von Auslegerpositionssignalen und die Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen können mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen korrelieren. Durch die Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen kann sich die Anbaugerätespitze um einen Punkt drehen, an dem das Anbaugerät in eine geografische Oberfläche eingreift. Die Berechnungseinheit kann konfiguriert sein, um geometrische Parameter des Anbaugeräts zu berechnen, basierend auf dieser Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen und der Vielzahl von Auslegerpositionssignalen, die mit der Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen korrelieren. Die Kalibriereinheit kann kommunizierend mit dem Auslegerstellglied und dem Anbaugerätestellglied gekoppelt sein. Die Kalibriereinheit kann konfiguriert sein, um einen Standardparameter der Auslegerposition und/oder der Anbaugeräteposition basierend auf den geometrischen Parametern des Anbaugeräts anzupassen.
Diese und andere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden besser verständlich beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
Figurenliste
Die detaillierte Beschreibung der Zeichnungen bezieht sich auf die beigefügten Figuren, in denen:

1 eine perspektivische Seitenansicht einer Arbeitsmaschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist.
2 eine schematische Darstellung eines Steuersystems zur Kalibrierung eines Anbaugeräts für eine Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist.
3A eine erste Position einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist.
3B eine zweite Position einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist.
3C eine dritte Position einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist.
4A eine beispielhafte Ansicht einer Arbeitsmaschine veranschaulicht, die einen Abladevorgang durchführt, in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
4B eine beispielhafte Ansicht einer Arbeitsmaschine veranschaulicht, die einen Planiervorgang durchführt, in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
4C eine beispielhafte Ansicht einer Arbeitsmaschine veranschaulicht, die einen vorbestimmten Schwellenwert zeigt, in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
4D eine beispielhafte Ansicht einer Arbeitsmaschine veranschaulicht, die einen Absenkvorgang durchführt, in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens ist, das von dem Steuersystem zur Kalibrierung des Anbaugeräts von 2 ausgeführt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Ausführungsformen, die in den obigen Zeichnungen und der folgenden ausführlichen Beschreibung offenbart werden, sind nicht als erschöpfend oder die Offenbarung auf diese Ausführungsformen einzuschränkend anzusehen. Vielmehr gibt es einige Varianten und Modifizierungen, die vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 und 2 Bezug nehmend, ist eine Arbeitsmaschine 100 gemäß bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Wie in den FIGUREN dargestellt, ist der vordere Abschnitt oder die Richtung der Arbeitsmaschine 100 im Allgemeinen nach links und der hintere Abschnitt oder die Richtung der Arbeitsmaschine 100 ist im Allgemeinen nach rechts ausgerichtet. Während ein nicht einschränkendes Beispiel der Arbeitsmaschine 100 als ein Lader dargestellt ist, versteht es sich, dass die Arbeitsmaschine 100 andere Arten von Maschinen beinhalten kann, wie beispielsweise einen Kompaktlader, einen Frontlader, eine Baumaschine, eine Forstmaschine, eine landwirtschaftliche Maschine oder eine industrielle Bergbaumaschine, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Arbeitsmaschine 100 kann einen Rahmen 110 beinhalten, der konfiguriert ist, um eine Energiequelle 120 zu tragen, Bodeneingriffsstützen 130, die den Rahmen 110 auf einer geografischen Oberfläche 140 tragen, und eine Fahrerkabine 150, die an dem Rahmen 110 angebracht ist. In einigen Ausführungsformen kann die Energiequelle 120 eine Energieerzeugungsquelle sein, wie beispielsweise ein Dieselverbrennungsmotor, ein Benzinverbrennungsmotor, ein Elektromotor und jede andere bekannte Energieerzeugungsquelle oder eine Kombination davon, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die Fahrerkabine 150 kann einen Bediener aufnehmen und beinhaltet Bedienereingabevorrichtungen 160 zum Steuern der Komponenten, einschließlich des Anbaugeräts 170 der Arbeitsmaschine 100.
Darüber hinaus kann die Arbeitsmaschine 100 ein Maschinensteuermodul 180 beinhalten, das zum Überwachen und Ausführen verschiedener Bedienbefehle und anderer solcher Funktionen der Arbeitsmaschine 100, wie beispielsweise der verschiedenen Hydraulikkomponenten der Arbeitsmaschine 100, konfiguriert ist. Das Maschinensteuermodul 180 kann kommunizierend mit einer oder mehreren Bedienereingabevorrichtung(en) 160 gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen kann das Maschinensteuermodul 180 kommunizierend mit Bedienereingabevorrichtungen 160 gekoppelt sein, wie beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, einer Lenkeingabevorrichtung (nicht gezeigt), einer Drosselsteuerung (nicht gezeigt), einer Anbaugerätesteuerung (gezeigt als Bedienereingabevorrichtung 160) und anderer derartiger Bedienelemente. Weiterhin kann das Maschinensteuermodul 180 mit einer Anzeigevorrichtung (nicht gezeigt) kommunizierend gekoppelt sein, die Anweisungen oder andere Bedienerbefehle dem Bediener der Arbeitsmaschine 100 anzeigt oder auf andere Weise ausgibt. Infolgedessen kann das Maschinensteuermodul 180 Eingabesignale, Ausgabesignale und andere solche Daten empfangen und senden, die zwischen den verschiedenen Bedienersteuerungen (nicht gezeigt) der Arbeitsmaschine 100 übertragen werden. Die Bodeneingriffsstützen 130 können von der Energiequelle 120 angetrieben werden, um die Arbeitsmaschine 100 in einer Fahrtrichtung auf einer geografischen Oberfläche 140 anzutreiben. Darüber hinaus können die Bodeneingriffsstützen 130 funktionsfähig mit der Lenkeingabevorrichtung (nicht gezeigt), der Drosselsteuerung (nicht gezeigt) und anderen derartigen Bedienersteuerungen gekoppelt sein, die zum Lenken und Manövrieren der Arbeitsmaschine 100 konfiguriert sind. Es sollte beachtet werden, dass das Maschinensteuermodul 180 einem vorhandenen Maschinensteuermodul 180 der Arbeitsmaschine entsprechen kann oder das Maschinensteuermodul 180 einer separaten Verarbeitungsvorrichtung entsprechen kann. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform das Maschinensteuermodul das gesamte oder einen Teil eines separaten Einsteckmoduls bilden, das in der Arbeitsmaschine installiert sein kann, um zu ermöglichen, dass das offenbarte System und Verfahren implementiert werden, ohne dass zusätzliche Software in vorhandene Steuereinrichtungen der Arbeitsmaschine 100 hochgeladen werden muss.
Zusätzlich kann die Arbeitsmaschine 100 mit mindestens einem Anbaugerät 170, das funktionsfähig an dem Rahmen 110 oder an einen anderen Abschnitt der Arbeitsmaschine 100 angebracht ist, gekoppelt werden. Beispielsweise kann das Anbaugerät 170 vom Ausleger 190 abnehmbar sein. An einer einzigen Arbeitsmaschine 100 können mehrere Anbaugeräte austauschbar sein.
In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Anbaugerät für eine Arbeitsmaschine 100, wie beispielsweise der gezeigte Lader, Originalteile wie etwa Mehrzweck-Schaufeln, Felslöffel, Seitenentladungs-Schaufeln, Baggerschaufeln, Palettengabeln, Schneeschieber und dergleichen umfassen. Alternativ kann das Anbaugerät für eine Arbeitsmaschine 100 unter anderem Nachrüstkomponenten wie Auswurfschaufeln, Planierschilde, Pflüge, Autokarosseriegabeln, Kiesschaufeln und alternative Hersteller für die oben genannten Anbaugeräte umfassen. Jedes Anbaugerät kann mit einem Ausleger 190, der einen oder mehrere Anbaugerätearme oder Gestänge und einen oder mehrere Stellglieder umfasst, an den Rahmen 110 gekoppelt werden. Das Stellglied kann ein hydraulisches oder pneumatisches Stellglied oder Zylinder, ein lineares Stellglied oder eine andere Art von Stellglied sein. Die Stellglieder können ausgefahrene und eingefahrene Zustände oder Positionen aufweisen. Das heißt, die Stellglieder können ausfahren oder sich verlängern und einfahren oder sich verkürzen. Die Stellglieder können auch eine Vielzahl von Zwischenpositionen zwischen einer vollständig ausgefahrenen Position und einer vollständig eingefahrenen Position aufweisen. Ein Positionssensor kann eine oder mehrere Positionen, Richtungen und Geschwindigkeiten des Stellglieds erfassen oder erkennen.
Bei dem nicht einschränkenden Beispiel von 1 umfasst die Arbeitsmaschine 100 ein Auslegerstellglied 215 und ein Anbaugerätestellglied 220, die konfiguriert sein können, um den Ausleger 190 und das Anbaugerät 170 relativ zur geografischen Oberfläche 140 der Arbeitsmaschine 100 anzuheben/abzusenken und/oder zu schwenken. Beispielsweise kann das Auslegerstellglied 215 ausgefahren und eingefahren werden, um den Ausleger 190 relativ zum Ausleger-Drehzapfen 225 nach oben und unten zu schwenken, wodurch die vertikale Positionierung des Anbaugeräts 170 relativ zur geografischen Oberfläche 140 zumindest teilweise gesteuert wird. In ähnlicher Weise kann das Anbaugerätestellglied 220 ausgefahren und eingefahren werden, um das Anbaugerät 170 relativ zum Ausleger 190 um den Anbaugeräte-Drehzapfen 230 zu schwenken, wodurch der Neigungswinkel und die Ausrichtung des Anbaugeräts 170 relativ zur geografischen Oberfläche 140 gesteuert wird. Wie nachstehend beschrieben wird, kann eine solche Steuerung der Positionierung und/oder Ausrichtung der verschiedenen Komponenten der Arbeitsmaschine 100 ermöglichen, dass der Ausleger 190 und das Anbaugerät 170 während des Betriebs der Arbeitsmaschine 100 automatisch in eine oder mehrere vordefinierte Positionen bewegt werden. Wenn zum Beispiel die Arbeitsmaschine 100 verwendet wird, um einen Materialbewegungsvorgang durchzuführen, wie etwa Material von einem Stapel zu bewegen und es zurück in den Behälter eines Kipplastwagens 385 (in 4A-4D gezeigt) abzuladen, können der Ausleger 190 und das Anbaugerät 170 automatisch zwischen einer Grab- und einer Ladeposition und einer Ablade- oder einer Entladeposition bewegt werden (in 4A-4D gezeigt). Darüber hinaus verbessert die Verwendung von automatisierten Funktionen wie „Zurück zu Niveau“ und „Objektabstand“ die Gesamteffizienz der Arbeitsmaschine 100 beim Ausführen des Materialbewegungsvorgangs. Das Bewegen des Anbaugeräts 170 mit einer solchen Präzision im manuellen Modus und/oder das Verwenden der automatisierten Funktionen erfordert, dass das Maschinensteuermodul 180 die geometrischen Parameter 240 (beispielhafte Ausführungsform von geometrischen Parametern oder der vorliegenden Offenbarung, die in 3A - 3C gezeigt sind) des Anbaugeräts 170 erkennt. Mit anderen Worten, das Anbaugerät 170 muss zur Verwendung durch die Arbeitsmaschine 100 so kalibriert werden, dass das Maschinensteuermodul 180 das Signal, das die Standardparameter 245 (in 2 gezeigt) der Arbeitsmaschine 100 darstellt, an die geometrischen Parameter 240 des Anbaugeräts 170 anpasst und daher die Verwendung des Anbaugeräts 170 optimiert.
Um die zuvor genannten Probleme zu behandeln und Bezug nehmend auf 2 und 3A - 3C, mit fortgesetztem Bezug auf 1, wird eine schematische Darstellung eines Steuersystems zur Kalibrierung eines Anbaugeräts 250 für die Arbeitsmaschine 100 veranschaulicht. Das Steuersystem zur Kalibrierung des Anbaugeräts 250 ermöglicht es dem Bediener vorteilhafterweise, die Arbeitsmaschine 100 zu kalibrieren, wenn ein Anbaugerät 170 mit Leichtigkeit von der Bedienerstation 150 gekoppelt wird, wobei die Standardparameter 245 des Maschinensteuermoduls 180 modifiziert werden, um die geometrischen Parameter 240 des Anbaugeräts 170 zu reflektieren. Außerdem kalibriert das Steuersystem zur Kalibrierung des Anbaugeräts 250 ohne die Verwendung irgendwelcher fremder Komponenten und nutzt die vorhandene Gestängekinematik aus.
Die Arbeitsmaschine 100 kann einen Ausleger 190 mit einem ersten Abschnitt 255 und einem zweiten Abschnitt 260 umfassen, wobei der erste Abschnitt 255 schwenkbar um einen Ausleger-Drehzapfen 225 mit dem Rahmen 110 der Arbeitsmaschine 100 gekoppelt ist. Die Arbeitsmaschine 100 kann ferner ein Anbaugerät 170 umfassen, das schwenkbar mit dem zweiten Abschnitt 260 des Auslegers 190 um einen Anbaugeräte-Drehzapfen 230 gekoppelt ist, wobei das Anbaugerät 170 eine Spitze 265 aufweist, oder auch als eine vorderste Kante beschrieben. In dieser beispielhaften Ausführungsform kann die Spitze 265 die Vorderkante des Anbaugeräts 170 sein (z. B. die Schneide der Schaufel). Die Identifizierung der Position der Spitze relativ zu dem Rahmen 110 der Arbeitsmaschine 100 identifiziert am genauesten die Tiefe des Anbaugeräts und dadurch das „Arbeitsvolumen“ oder die „Arbeitstiefe“ des Anbaugeräts, am Beispiel eines Laders mit einer Schaufel als ein Anbaugerät. Bei anderen Anbaugeräten, z. B. Gabeln, die zum Bewegen von Autokarosserien ausgelegt sind, kann die „Arbeitstiefe“ die relevante Berechnung sein. Darüber hinaus ermöglicht die Kenntnis der Position der Spitze 265 relativ zum Rahmen 110 durch Gestängekinematik dem Bediener vorteilhafterweise, versehentliche Kollisionen beim Arbeiten mit den Anbaugeräten zu vermeiden, wodurch die Sicherheit und das Vertrauen des Bedieners erhöht werden.
Ein Anbaugerätestellglied 220 kann an das Anbaugerät 170 gekoppelt und kommunizierend mit dem Maschinensteuermodul 180 gekoppelt werden, wobei das Anbaugerätestellglied 220 konfiguriert ist, um kontrolliert das Anbaugerät 170 um den Anbaugerät-Drehzapfen 230 zu bewegen, in Reaktion auf ein Anbaugerätesteuersignal 270 von dem Maschinensteuermodul 180, das sich an der Arbeitsmaschine 100 befindet. Befehle für das Anbaugerätesteuersignal 270 können entweder von einer Bedienereingabevorrichtung 160 oder einem automatisierten Programm von dem Maschinensteuermodul 180 stammen. In ähnlicher Weise kann das Auslegerstellglied 215 an den Ausleger 190 gekoppelt und kommunizierend mit dem Maschinensteuermodul 180 gekoppelt werden, wobei das Auslegerstellglied 215 konfiguriert ist, um kontrolliert den Ausleger 190 um den Ausleger-Drehzapfen 225 zu bewegen, in Reaktion auf das Auslegersteuersignal 275. Ähnlich wie das Anbaugerätesteuersignal 270 können Befehle für das Auslegersteuersignal 275 entweder von einer Bedienereingabevorrichtung 160 oder einem automatisierten Programm von dem Maschinensteuermodul 180 stammen.
Während des Betriebs kann das Maschinensteuermodul 180 konfiguriert werden, um den Betrieb jedes Stellglieds (215, 220) zu steuern. In dem gezeigten nicht einschränkenden Beispiel sind die Stellglieder (215, 220) Ventile in einem Hydrauliksystem, wobei das Maschinensteuermodul 180 konfiguriert sein kann, um den Fluss von Hydraulikfluid zu steuern, das jedem der Zylinder zugeführt wird. Beispielsweise kann das Maschinensteuermodul 180 konfiguriert sein, um geeignete Steuerbefehle an die Auslegerventile zu senden, um den Fluss von Hydraulikfluid zu regeln, das jedem Zylinder zugeführt wird, wodurch die Hublänge der jedem Zylinder zugeordneten Kolbenstange gesteuert wird. Jede Bewegung der Kolbenstange entlang ihrer Achse führt zu einer proportionalen Bewegung des relativen Gestänges entlang derselben Achse, die daher als synchron betrachtet wird. Ähnliche Befehle können von dem Maschinensteuermodul 180 an die Anbaugeräteventile übertragen werden, um eine Hublänge der Anbaugerätezylinder zu steuern. Zusätzlich kann das Maschinensteuermodul 180 konfiguriert sein, um Informationen zu speichern, die vordefinierten Positionseinstellungen für den Ausleger 190 und/oder das Anbaugerät 170 zugeordnet sind. Beispielsweise können vordefinierte Lade- und Entladepositionen im Speicher des Maschinensteuerungsmoduls gespeichert werden, die vorprogrammierten Werkseinstellungen und/oder vom Bediener festgelegten Positionseinstellungen entsprechen.
Ein Auslegerpositionssensor 280 kann mit dem Auslegerstellglied 215 gekoppelt sein, wobei der Auslegerpositionssensor 280 konfiguriert ist, um eine Auslegerposition zu erfassen und ein Auslegerpositionssignal 285 an das Maschinensteuermodul 180 zu senden. Der Auslegerpositionssensor 280 kann eine resultierende Kraft, Druck in dem zugeordneten Hydraulikkreis, eine Hublänge des Zylinders, ein Strömungsvolumen oder ein anderes Mittel erfassen, das die Position eines Stellglieds oder eines Hydraulikzylinders erfassen kann. In ähnlicher Weise kann ein Anbaugerätepositionssensor 287 mit dem Anbaugerätestellglied 220 gekoppelt sein, wobei der Anbaugerätepositionssensor 285 konfiguriert ist, um eine Anbaugeräteposition zu erfassen und ein Anbaugerätepositionssignal 290 zu senden. Da das Auslegerstellglied 215 und das Anbaugerätestellglied 220 ausfahren oder sich verlängern und einfahren oder sich verkürzen können, können die Stellglieder mehrere Zwischenpositionen zwischen einer vollständig ausgefahrenen Position und einer vollständig eingefahrenen Position aufweisen. Der Auslegerpositionssensor 280 und der Anbaugerätepositionssensor 287 können eine oder mehrere der Positionen, Richtungen und Geschwindigkeiten ihrer entsprechenden Stellglieder erfassen oder erkennen.
Das Maschinensteuermodul 180, das sich an der Arbeitsmaschine befindet, kann eine Empfangseinheit 300, eine Berechnungseinheit 305 und eine Kalibriereinheit 310 umfassen.
Die Empfangseinheit 300 kann konfiguriert sein, um eine Vielzahl von Auslegerpositionssignalen 285 und eine Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen 290 basierend auf der Eingabe des Bedieners von einer Bedienereingabevorrichtung 160 zu empfangen. Die Vielzahl von Auslegerpositionssignalen 285 und die Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen 290 können mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen 315 korrelieren. Die 3A, 3B und 3C zeigen eine Ausführungsform einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen. Die Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen 315 umfasst das Anbaugerät, das um einen Punkt dreht, an dem die Spitze des Anbaugeräts 265 in eine ebene Oberfläche 320 eingreift. Die ebene Oberfläche 320 ist entweder eine geografische Oberfläche oder eine künstliche Oberfläche. Beispielsweise kann die ebene Oberfläche 320 eine im Wesentlichen flache Schmutzoberfläche, eine asphaltierte Straße, ein Kiesbett, die Pritsche eines Lastwagens oder einen Garagenboden umfassen, um nur einige zu nennen.
In einer beispielhaften Ausführungsform zeigt 3A eine erste Position 325 der Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen 315, wobei die erste Position 325 eine Bodenfläche 327 des Anbaugeräts 170 einschließlich der Anbaugerätespitze 265, welche in die ebene Oberfläche 320 eingreift. Der Bediener kann eine Bedienereingabevorrichtung 160 verwenden, um das Auslegerpositionssignal 285 und das Anbaugerätepositionssignal 290 in dieser ersten Position 325 aufzuzeichnen. Der Bediener kann dann das Anbaugerät 170 in eine nachfolgende Position bewegen, beispielsweise wie in 3B gezeigt.
3B zeigt eine zweite Position 330 der Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen 315, wobei die zweite Position 330 das in einem ersten willkürlichen Winkel 341 (α1) um einen Punkt gedrehte Anbaugerät 170 umfasst, an dem die Anbaugerätespitze 265 in die ebene Oberfläche 320 eingreift. Wieder kann der Bediener die Bedienereingabevorrichtung 160 verwenden, um das Auslegerpositionssignal 285 und das Anbaugerätepositionssignal 290 in der zweiten Position 330 aufzuzeichnen. Obwohl das Erhalten von Positionssignalen (285, 290) von zwei Positionen ausreichen kann, um die geometrischen Parameter 240 des Anbaugeräts 170 zu berechnen, können Positionssignale von einer anderen nachfolgenden Position erhalten werden, wie beispielsweise in 3C gezeigt, um die Genauigkeit der Berechnungen zu verbessern.
3C zeigt eine dritte Position 335 der Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen 315, wobei die dritte Position 335 das in einem zweiten willkürlichen Winkel 342 (α2) um einen Punkt gedrehte Anbaugerät 170 umfasst, an dem die Anbaugerätespitze 265 in die ebene Oberfläche 320 eingreift.
Nun zu 2 zurückkommend, empfängt die Empfangseinheit 300 an dem Maschinensteuermodul 180 die Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionssignalen 315 von den Positionen 325 (3A), 330 (3B) und möglicherweise 335 (3C). Die Berechnungseinheit 305 am Maschinensteuermodul 180 kann konfiguriert sein, um geometrische Parameter 240 des Anbaugerätes 170 zu berechnen, basierend auf der Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen 290 und der Vielzahl von Auslegerpositionssignalen 285, die mit der Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen 315 korrelieren. Die geometrischen Parameter 240 können Winkelpositionsdaten 340 (auch gezeigt als β) des Anbaugeräte-Drehzapfens 230 relativ zu der Anbaugerätespitze 265 und der Bodenfläche 327, vertikale Positionsdaten 345 des Anbaugeräte-Drehzapfens 230 relativ zu der Bodenfläche 327, horizontale Positionsdaten 350 des Anbaugeräte-Drehzapfens 230 relativ zu der Anbaugerätespitze 265 und einen linearen Abstand des Anbaugeräte-Drehzapfens relativ zu der Anbaugerätespitze 343 umfassen. Diese geometrischen Parameter 240 reichen aus, um eine Tiefe des Anbaugeräts 170 oder ein ungefähres „Arbeitsvolumen“ oder eine „Arbeitstiefe“ zu bestimmen. Der geometrische Parameter 240, der für die „Arbeitstiefe“ am relevantesten ist, sind die horizontalen Positionsdaten 350.
Es ist möglich, die Position der Anbaugerätespitze 265 relativ zum Rahmen 110 der Arbeitsmaschine 100 geometrisch und trigonometrisch zu berechnen, wenn die Winkelbeziehung zwischen den Elementen (z. B. die Gestänge-Geometrie des Auslegers 190) bekannt ist. Die 3A, 3B und 3C zeigen ein nicht einschränkendes Beispiel von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen.
In 3A, wo die Bodenfläche 327 des Anbaugeräts 170 auf der ebenen Oberfläche 320 liegt (die eine geografische Oberfläche 140 sein kann), kann die folgende Beziehung verwendet werden, um die geometrischen Parameter 240 zusammen mit der Gestänge-Geometrie des Auslegers 190 zu bestimmen.
$sin β (340) = 345 / 343$
In 3B, wo das Anbaugerät 170 in einem ersten willkürlichen Winkel 341 (α1) um einen Punkt gedreht wird, an dem die Anbaugerätespitze 265 in die ebene Oberfläche 320 eingreift, kann die folgende Beziehung verwendet werden, um die geometrischen Parameter 240 zusammen mit der Gestänge-Geometrie des Auslegers 190 zu bestimmen.
$sin (α1 + β) = (345 + 346) / 343$
In 3C, wo das Anbaugerät 170 in einem zweiten willkürlichen Winkel 342 (α1) um einen Punkt gedreht wird, an dem die Anbaugerätespitze 265 in die ebene Oberfläche 320 eingreift, kann die folgende Beziehung verwendet werden, um die geometrischen Parameter 240 zusammen mit der Gestänge-Geometrie des Auslegers 190 zu bestimmen.
$sin (α1+β) = (345 + 346) / 343$
Die Kalibriereinheit 310 kann kommunizierend mit dem Auslegerstellglied 215 und dem Anbaugerätestellglied 220 gekoppelt sein. Die Kalibriereinheit 310 kann konfiguriert sein, um einen Standardparameter 245 der Auslegerposition und/oder der Anbaugeräteposition basierend auf den geometrischen Parametern 240 des Anbaugeräts 170 anzupassen. Zum Beispiel variieren die relativen Positionen des Auslegerstellglieds 215 und des Anbaugerätestellglieds 220 für eine „waagrechte Position“, wie in 4B gezeigt, basierend auf den geometrischen Parametern 240 des Anbaugeräts 170.
Das Maschinensteuermodul 180 kann ferner eine Float-Einheit 355 umfassen. Die Float-Einheit 355 kann kommunizierend mit dem Auslegerstellglied 215 und dem Anbaugerätestellglied 220 gekoppelt sein. Die Float-Einheit 355 ist konfiguriert, um einen Float-Modus 360 basierend auf einem Float-Signal 365 von der Bedienereingabevorrichtung 265 zu aktivieren und zu deaktivieren (d. h. der Bediener kann einen Schalter drücken oder einen Joystick bewegen oder irgendein anderes geeignetes Verfahren). In einer Ausführungsform sorgen das Auslegerstellglied 215 und das Anbaugerätestellglied 220 im Float-Modus 360 für einen Druckabfall, so dass ein Netto-Null-Abwärtsdruck auf das Anbaugerät 170 ausgeübt wird, der eine ebene Oberfläche 320 berührt. In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist der Float-Modus 360 nur für die erste Position 325 in der Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen aktiviert, wie in 3A gezeigt. Der Float-Modus 360 ermöglicht es dem Anbaugerät, auf der geografischen Oberfläche 140 zu „schweben“, da die Arbeitsmaschine 100 stationär sein kann, ohne zusätzlichen Abwärtsdruck außer dem Gewicht des Auslegers 190 zu erhalten. Als Nächstes berechnet die Float-Einheit 355 die resultierende Kraft oder den Druck, der auf das Auslegerstellglied 215 und das Anbaugerätestellglied 220 wirkt. Alternativ kann die Float-Einheit 355 die Hublänge der Stellglieder (215, 220) berechnen. In einer anderen Ausführungsform kann die Float-Einheit 355 das Durchflussvolumen durch ein Ventil und den Hydraulikkreis für das Auslegerstellglied 215 und das Anbaugerätestellglied 220 messen. Mit anderen Worten, die Float-Einheit 355 kann die Positionen der Stellglieder (215, 220) und möglicherweise die relativen Gestänge des Auslegers 190 aufzeichnen. Die Kalibriereinheit 310 erkennt anschließend das Auslegerstellglied 215 und das Anbaugerätestellglied 220 als Referenznullpunkt, wenn sich das Anbaugerät 170 in dieser in 3A gezeigten ersten Position 325 befindet, wobei Null als das auf einer ebenen Oberfläche 320 ruhende Anbaugerät 170 definiert ist. Nach dem Identifizieren des Referenznullpunkts deaktiviert der Bediener den Float-Modus 360, wodurch die Stellglieder (215, 220) im normalen Modus wieder in Eingriff gebracht werden und platziert den Ausleger 190 und das Anbaugerät 170 in einer nächsten Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen 315 (z. B. der zweiten Position 330 und der dritten Position 335). Der Float-Modus 360 vereinfacht vorteilhafterweise die Berechnungen, die von dem Maschinensteuermodul 180 benötigt werden, zusätzlich zum Erzeugen eines leicht identifizierbaren Referenznullpunkts für den Bediener. Alternativ kann die Kalibriereinheit den Referenznullpunkt erkennen, während oder nachdem der Bediener den Float-Modus deaktiviert hat.
Unter Bezugnahme auf 4A-4D mit fortgesetztem Bezug auf 2 kann das Maschinensteuermodul 180 ferner eine Objektabstandseinheit 370 umfassen, wobei die Objektabstandseinheit 370 kommunizierend mit dem Auslegerstellglied 215 und dem Anbaugerätestellglied 220 gekoppelt sein kann. Die Objektabstandseinheit 370 kann konfiguriert sein, um einen Objektabstandsmodus 375 basierend auf einem Objektabstandssignal 380 von der Bedienereingabevorrichtung 160 zu aktivieren und zu deaktivieren. Alternativ kann der Objektabstandsmodus 375 als Teil eines auf dem Maschinensteuermodul 180 vorprogrammierten Abladezyklus automatisiert werden. Wenn Material in einen Behälter 385 abgeladen wird, ist es für einen Bediener nicht ungewöhnlich, die Platzierung des Anbaugeräts 170 relativ zum Behälter 385 eines Muldenkippers geringfügig falsch zu beurteilen. Diese geringfügige Fehleinschätzung kann zu einem unerwünschten Kontakt zwischen dem Anbaugerät 170 und dem Behälter 385 führen. Wenn sich die Arbeitsmaschine 100 zum Beispiel mit dem wie in 4A gezeigten Anbaugerät nach hinten bewegt, würde die Bodenfläche 327 des Anbaugeräts den Behälter 385 beeinträchtigen. Diese fehlerhafte Positionierung wird durch die Verwendung von Nachrüstkomponenten weiter erschwert, bei denen das Maschinensteuermodul 180 das Anbaugerät 170 oder die geometrischen Parameter 240 des Anbaugeräts 170 nicht erkennt. Die Objektabstandseinheit 370 in Kombination mit den zuvor genannten Einheiten (d. h. der Empfangseinheit 300, der Berechnungseinheit 305, der Kalibriereinheit 310 des Steuersystems zur Kalibrierung des Anbaugeräts 250) spricht dieses Problem an. Der Objektabstandsmodus 375 beschränkt die aufeinanderfolgende Bewegung des Anbaugeräts 170 nach einer Abladeposition 390 (in 4A gezeigt) auf eine Nivellierposition 395 (in 4B gezeigt) und anschließend auf eine Absenkposition 400 (in 4D gezeigt). Die Absenkposition 400 (in 4D gezeigt) wird beschränkt, bis eine Rückwärtsbewegung (in 4C durch einen Pfeil gekennzeichnet) der Arbeitsmaschine 100 einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Der vorbestimmte Schwellenwert kann erste horizontale Positionsdaten 350 des Anbaugeräte-Drehzapfens 230 relativ zur Anbaugerätespitze 265 (die während der Schritte des Steuersystems zur Kalibrierung des Anbaugeräts 250 erfasst wurden) umfassen sowie zweite horizontale Positionsdaten 410 des Anbaugeräte-Drehzapfens 230 relativ zu den Bodeneingriffsstützen 130, die ein bekannter Wert sind, basierend auf der Gestänge-Geometrie und der Kinematik des Auslegers 190. Das heißt, die Entfernung, um die sich die Arbeitsmaschine 100 nach hinten bewegt, basiert auf ersten horizontalen Positionsdaten 350 von dem Anbaugeräte-Drehzapfen 230 relativ zu der Anbaugerätespitze 265, die aus den Berechnungen der geometrischen Parameter 240 aus einem oder mehreren Schritten von dem Steuersystem zur Kalibrierung des Anbaugeräts 250 abgeleitet sind und die zweiten horizontalen Positionsdaten 410 des Anbaugeräte-Drehzapfens 230 relativ zu den Bodeneingriffsstützen 130 können aus der bekannten Gestänge-Geometrie des Auslegers berechnet werden. In einer beispielhaften Ausführungsform können die zweiten horizontalen Positionsdaten auf einem festen bekannten Abstand von dem Ausleger-Drehzapfen 225 zu den Bodeneingriffsstützen 130 (z. B. der Achse des Rades 297 oder einer Vorderfläche des Rades basierend auf einem bekannten Durchmesser) und der Gestänge-Geometrie von dem Anbaugeräte-Drehzapfen 230 zu den Bodeneingriffsstützen 130 basieren. Die Rückwärtsbewegung der Arbeitsmaschine (wie durch den Pfeil in 4C gezeigt) kann aus mehreren verschiedenen Verfahren berechnet werden. In einem Fall kann die Rückwärtsbewegung der Arbeitsmaschine 100 von einem IMU-(Inertial Measurement Units - Trägheitseinheiten) Sensor gemessen werden. Alternativ kann der Abstand basierend auf der Anzahl der Umdrehungen eines Bodeneingriffsträgers 130 und dem Durchmesser des Bodeneingriffsträgers gemessen werden. Der vorgenannte Ansatz ermöglicht es dem Bediener vorteilhaft, sicher zu sein, dass das Anbaugerät den Behälter des Muldenkippers 385 vor dem Absenken des Anbaugeräts 170 entlädt, um eine Kollision zu vermeiden. Es beseitigt ferner Bedienerfehler während der Abladezyklen bei Verwendung von Nachrüstanbaugeräten und ermöglicht es dem Bediener, vorprogrammierte Software zu verwenden, die vom Originalhersteller der Arbeitsmaschine 100 angeboten wird.
Nun bezugnehmend auf 5 und fortgesetzter Bezugnahme auf die 1-4 wird ein Verfahren zur Kalibrierung eines schwenkbar mit einer Arbeitsmaschine gekoppelten Anbaugeräts gezeigt. In einem ersten Block 420 des Verfahrens ist das Anbaugerät so an die Arbeitsmaschine gekoppelt, dass das Anbaugerät schwenkbar um einen Anbaugerät-Drehzapfen an einen zweiten Abschnitt des Auslegers der Arbeitsmaschine gekoppelt ist.
In einem nächsten Block 425 positioniert der Bediener das Anbaugerät in einer ersten Position mithilfe einer Benutzereingabevorrichtung.
In einem nächsten Block 430 kann der Bediener den Float-Modus im Maschinensteuermodul mithilfe einer Benutzereingabevorrichtung aktivieren.
In einem nächsten Block 435 erzeugt der Auslegerpositionssensor ein erstes Auslegerpositionssignal und der Anbaugerätepositionssensor erzeugt ein erstes Anbaugerätepositionssignal basierend auf der ersten Position.
In einem nächsten Block 440 senden der Auslegerpositionssensor und der Anbaugerätepositionssensor das erste Auslegerpositionssignal und das erste Anbaugerätepositionssignal an das Maschinensteuermodul.
In einem nächsten Block 445 kann der Bediener den Float-Modus im Maschinensteuermodul mithilfe einer Benutzereingabevorrichtung deaktivieren.
In einem nächsten Block 450 positioniert der Bediener das Anbaugerät in einer zweiten Position mithilfe einer Benutzereingabevorrichtung.
In einem nächsten Block 455 erzeugt der Auslegerpositionssensor ein zweites Auslegerpositionssignal und der Anbaugerätepositionssensor erzeugt ein zweites Anbaugerätepositionssignal basierend auf der zweiten Position.
In einem nächsten Block 460 senden der Auslegerpositionssensor und der Anbaugerätepositionssensor das zweite Auslegerpositionssignal und das zweite Anbaugerätepositionssignal an das Maschinensteuermodul.
In einem nächsten Block 465 berechnet das Maschinensteuermodul geometrische Parameter des Anbaugeräts auf der Grundlage des ersten und zweiten Auslegerpositionssignals sowie der ersten und zweiten Anbaugerätepositionssignale, wobei die Signale durch das Maschinensteuermodul empfangen werden.
In einem nächsten Block 470 kalibriert das Maschinensteuermodul einen Standardparameter von der Auslegerposition und/oder der Anbaugeräteposition, basierend auf den geometrischen Parametern des Anbaugeräts in dem Maschinensteuermodul.
Sobald der Bediener die Standardparameter kalibriert, kann der Bediener den Objektabstandsmodus während eines Abladezyklus aktivieren, indem er ein Objektabstandssignal von der Bedienereingabevorrichtung an eine Objektabstandseinheit auslöst, wobei der Objektabstandsmodus die aufeinanderfolgende Bewegung des Anbaugeräts nach einer Abladeposition in eine Nivellierposition und anschließend in eine Absenkposition beschränkt.
Ein oder mehrere der Schritte oder Vorgänge in einem der Verfahren, Prozesse oder hier erörterten Systeme kann weggelassen, wiederholt oder erneut befohlen werden und liegen im Rahmen der vorliegenden Offenbarung.
Während das obige Beispiel Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschreibt, sollten diese Beschreibungen nicht begrenzend oder einschränkend betrachtet werden. Vielmehr gibt es einige Varianten und Modifizierungen, die vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Steuersystem zur Kalibrierung des Anbaugeräts für eine Arbeitsmaschine mit einem Rahmen, Bodeneingriffsstützen zum Stützen des Rahmens auf einer geografischen Oberfläche, einer Fahrerkabine auf dem Rahmen und einer Bedienereingabevorrichtung, wobei das System Folgendes umfasst: einen Ausleger mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt um einen Ausleger-Drehzapfen mit dem Rahmen gekoppelt ist; ein Anbaugerät, das schwenkbar mit dem zweiten Abschnitt des Auslegers um einen Anbaugeräte-Drehzapfen gekoppelt ist, wobei das Anbaugerät eine Spitze aufweist; ein Auslegerstellglied, das mit dem Ausleger gekoppelt ist, wobei das Auslegerstellglied konfiguriert ist, um den Ausleger in Reaktion auf ein Auslegersteuersignal kontrolliert um den Ausleger-Drehzapfen zu bewegen; ein Anbaugerätestellglied, das mit dem Anbaugerät gekoppelt ist, wobei das Anbaugerätestellglied konfiguriert ist, um das Anbaugerät in Reaktion auf ein Anbaugerätesteuersignal kontrolliert um den Ausleger-Drehzapfen zu bewegen; einen Auslegerpositionssensor, der mit dem Auslegerstellglied gekoppelt ist, wobei der Auslegerpositionssensor konfiguriert ist, um eine Auslegerposition zu erfassen und ein Auslegerpositionssignal zu senden; einen Anbaugerätepositionssensor, der mit dem Anbaugerätestellglied gekoppelt ist, wobei der Anbaugerätepositionssensor konfiguriert ist, um eine Anbaugeräteposition zu erfassen und ein Anbaugerätepositionssignal zu senden; und ein Maschinensteuermodul, Folgendes umfassend: eine Empfangseinheit, die konfiguriert ist, um eine Vielzahl von Auslegerpositionssignalen und eine Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen zu empfangen, wobei die Vielzahl von Auslegerpositionssignalen und die Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen korrelieren, eine Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, um geometrische Parameter des Anbaugeräts zu berechnen, basierend auf der Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen und der Vielzahl von Auslegerpositionssignalen, die mit der Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen korrelieren, und eine Kalibriereinheit, die kommunizierend mit dem Auslegerstellglied und dem Anbaugerätestellglied gekoppelt ist, wobei die Kalibriereinheit konfiguriert ist, um einen Standardparameter der Auslegerposition und/oder der Anbaugeräteposition basierend auf den geometrischen Parametern des Anbaugeräts anzupassen.
System nach Anspruch 1, wobei das Anbaugerät vom Ausleger abnehmbar ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Maschinensteuermodul ferner eine Float-Einheit umfasst, wobei die Float-Einheit kommunizierend mit dem Auslegerstellglied und dem Anbaugerätestellglied gekoppelt ist, wobei die Float-Einheit konfiguriert ist, um einen Float-Modus basierend auf einem Float-Signal von der Benutzereingabevorrichtung zu aktivieren und zu deaktivieren.
System nach Anspruch 3, wobei der Float-Modus einen Netto-Null-Abwärtsdruck auf das Anbaugerät ausübt, das eine ebene Oberfläche berührt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen das Anbaugerät umfasst, das um einen Punkt dreht, an dem die Spitze des Anbaugeräts in eine ebene Oberfläche eingreift.
System nach Anspruch 5, wobei die ebene Oberfläche die geografische Oberfläche und/oder die eine künstliche Oberfläche ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die geometrischen Parameter Winkelpositionsdaten des Anbaugeräte-Drehzapfens relativ zur Anbaugerätespitze und einer ebenen Oberfläche, vertikale Positionsdaten des Anbaugeräte-Drehzapfens relativ zur ebenen Oberfläche und horizontale Positionsdaten des Anbaugeräte-Drehzapfens relativ zur Anbaugerätespitze umfassen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Maschinensteuermodul ferner eine Objektabstandseinheit umfasst, wobei die Objektabstandseinheit kommunizierend mit dem Auslegerstellglied und dem Anbaugerätestellglied gekoppelt ist, wobei die Objektabstandseinheit konfiguriert ist, um einen Objektabstandsmodus basierend auf einem Objektabstandssignal von der Benutzereingabevorrichtung zu aktivieren und zu deaktivieren.
System nach Anspruch 8, wobei der Objektabstandsmodus eine aufeinanderfolgende Bewegung des Anbaugeräts nach einer Abladeposition in eine Nivellierposition und anschließend in eine Absenkposition beschränkt.
System nach Anspruch 9, wobei die Absenkposition beschränkt ist, bis eine Rückwärtsbewegung der Arbeitsmaschine einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wobei der vorbestimmte Schwellenwert auf den horizontalen Positionsdaten des Anbaugeräte-Drehzapfens relativ zu der Anbaugerätespitze basiert, wobei die horizontalen Positionsdaten erste horizontale Positionsdaten und zweite horizontale Positionsdaten des Anbaugeräte-Drehzapfens relativ zu den Bodeneingriffsstützen sind.
Verfahren zum Kalibrieren eines Anbaugeräts, das schwenkbar mit einer Arbeitsmaschine gekoppelt ist, wobei die Arbeitsmaschine einen Rahmen, einen Ausleger mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt des Auslegers mit dem Rahmen gekoppelt ist, Bodeneingriffsstützen, um den Rahmen auf einer geografischen Oberfläche zu stützen, eine am Rahmen montierte Fahrerkabine mit einer Bedienereingabevorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: das Koppeln eines Anbaugeräts an die Arbeitsmaschine, so dass das Anbaugerät schwenkbar um einen Anbaugerät-Drehzapfen an einen zweiten Abschnitt des Auslegers der Arbeitsmaschine gekoppelt ist; das Positionieren des Anbaugeräts in einer ersten Position; das Erzeugen eines ersten Auslegerpositionssignals mithilfe eines Auslegerpositionssensors und eines ersten Anbaugerätepositionssignals mithilfe eines Anbaugerätepositionssensors basierend auf der ersten Position; das Senden des ersten Auslegerpositionssignals und des ersten Anbaugerätepositionssignals an ein Maschinensteuermodul, das sich am Rahmen der Arbeitsmaschine befindet; das Positionieren des Anbaugeräts in einer zweiten Position; das Erzeugen eines zweiten Auslegerpositionssignals mithilfe eines Auslegerpositionssensors und eines zweiten Anbaugerätepositionssignals mithilfe eines Anbaugerätepositionssensors basierend auf der zweiten Position; das Senden des zweiten Auslegerpositionssignals und des zweiten Anbaugerätepositionssignals an das Maschinensteuermodul; das Berechnen von geometrischen Parametern des Anbaugeräts auf der Grundlage der ersten und zweiten Auslegerpositionssignale sowie der ersten und zweiten Anbaugerätepositionssignale, wobei Auslegerpositionssignale und die Anbaugerätepositionssignale durch das Maschinensteuermodul empfangen werden; das Kalibrieren eines Standardparameters von der Auslegerposition und/oder der Anbaugeräteposition, basierend auf den geometrischen Parametern des Anbaugeräts in dem Maschinensteuermodul.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Aktivieren eines Float-Modus basierend auf einem Float-Signal von der Bedienereingabevorrichtung vor dem Positionieren des Anbaugeräts in der ersten Position; und Deaktivieren des Float-Modus basierend auf einem De-Float-Signal von der Bedienereingabevorrichtung nach dem Kalibrieren des Standardparameters der Auslegerposition und/oder der Anbaugeräteposition.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Float-Modus einen Netto-Null-Abwärtsdruck auf das Anbaugerät ausübt, das eine ebene Oberfläche berührt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Anbaugeräteposition das Anbaugerät von der ersten Position in die zweite Position um einen Punkt schwenkt, an dem die Anbaugerätespitze in eine ebene Oberfläche eingreift.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die ebene Oberfläche die geografische Oberfläche und/oder eine künstliche Oberfläche ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die geometrischen Parameter Winkelpositionsdaten des Anbaugeräte-Drehzapfens relativ zur Anbaugerätespitze und einer ebenen Oberfläche, vertikale Positionsdaten des Anbaugeräte-Drehzapfens relativ zur ebenen Oberfläche und horizontale Positionsdaten des Anbaugeräte-Drehzapfens relativ zur Anbaugerätespitze umfassen.
Verfahren von Anspruch 16, ferner umfassend: Aktivieren eines Objektabstandsmodus basierend auf einem Objektabstandssignal von der Bedienereingabevorrichtung an eine Objektabstandseinheit, wobei der Objektabstandsmodus die aufeinanderfolgende Bewegung des Anbaugeräts nach einer Abladeposition in eine Nivellierposition und anschließend in eine Absenkposition beschränkt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Objektabstandseinheit kommunizierend mit dem Auslegerstellglied und dem Anbaugerätestellglied gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Absenkposition beschränkt ist, bis eine Rückwärtsbewegung der Arbeitsmaschine einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wobei der vorbestimmte Schwellenwert auf den horizontalen Positionsdaten des Anbaugeräte-Drehzapfens relativ zu der Anbaugerätespitze basiert, wobei die horizontalen Positionsdaten erste horizontale Positionsdaten und zweite horizontale Positionsdaten des Anbaugeräte-Drehzapfens relativ zu dem Bodeneingriffsstützen sind.
Arbeitsmaschine mit einem Steuersystem zur Kalibrierung des Anbaugeräts für ein Anbaugerät, wobei die Arbeitsmaschine umfasst: einen Rahmen, der zum Aufnehmen einer Energiequelle konfiguriert ist, und der von Bodeneingriffsstützen getragen wird, um den Rahmen auf einer geografischen Oberfläche zu stützen; eine Fahrerkabine, die an dem Rahmen montiert ist und wobei die Fahrerkabine eine Bedienereingabevorrichtung aufweist; einen Ausleger mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt schwenkbar um einen Ausleger-Drehzapfen mit dem Rahmen gekoppelt ist; ein Anbaugerät, das schwenkbar mit dem zweiten Abschnitt des Auslegers um einen Anbaugeräte-Drehzapfen gekoppelt ist, wobei das Anbaugerät eine Spitze aufweist; ein Auslegerstellglied, das mit dem Ausleger gekoppelt ist, wobei das Auslegerstellglied konfiguriert ist, um den Ausleger in Reaktion auf ein Auslegersteuersignal kontrolliert um den Ausleger-Drehzapfen zu bewegen; ein Anbaugerätestellglied, das mit dem Anbaugerät gekoppelt ist, wobei das Anbaugerätestellglied konfiguriert ist, um das Anbaugerät in Reaktion auf ein Anbaugerätesteuersignal kontrolliert um den Ausleger-Drehzapfen zu bewegen; ein Auslegerpositionssensor, der mit dem Auslegerstellglied gekoppelt ist, wobei der Auslegerpositionssensor konfiguriert ist, um eine Auslegerposition zu erfassen und ein Auslegerpositionssignal zu senden; einen Anbaugerätepositionssensor, der mit dem Anbaugerätestellglied gekoppelt ist, wobei der Anbaugerätepositionssensor konfiguriert ist, um eine Anbaugeräteposition zu erfassen und ein Anbaugerätepositionssignal zu senden; und ein Maschinensteuermodul, Folgendes umfassend: eine Empfangseinheit, die konfiguriert ist, um eine Vielzahl von Auslegerpositionssignalen und eine Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen zu empfangen, wobei die Vielzahl von Auslegerpositionssignalen und die Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen korrelieren, wobei die Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen eine Anbaugerätespitze haben, die um einen Punkt dreht, an dem die Anbaugerätespitze in eine geografische Oberfläche eingreift, eine Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, um geometrische Parameter des Anbaugeräts zu berechnen, basierend auf der Vielzahl von Anbaugerätepositionssignalen und der Vielzahl von Auslegerpositionssignalen, die mit der Vielzahl von aufeinanderfolgenden Anbaugerätepositionen korrelieren, und eine Kalibriereinheit, die kommunizierend mit dem Auslegerstellglied und dem Anbaugerätestellglied gekoppelt ist, wobei die Kalibriereinheit konfiguriert ist, um einen Standardparameter der Auslegerposition und/oder der Anbaugeräteposition basierend auf den geometrischen Parametern des Anbaugeräts anzupassen.