DE112008003243T5 - Nutzlastsystem mit Kompensation von Rotationkräften - Google Patents

Nutzlastsystem mit Kompensation von Rotationkräften Download PDF

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Abstract

Nutzlastberechnungssystem (42) zur Anwendung bei einem Arbeitswerkzeug (18), welches Folgendes aufweist:
einen Zustandssensor (44), der konfiguriert ist, um einen Zustand des Arbeitswerkzeugs zu messen; und
eine Verarbeitungsvorrichtung (48), die konfiguriert ist, um eine Masse einer Nutzlast zu berechnen, die von dem Arbeitswerkzeug bewegt wird, wobei die Verarbeitungsvorrichtung konfiguriert ist, um den gemessenen Zustand zu verwenden, um die Kalkulation der Masse bezüglich Zentrifugal-, Trägheits- und Reibungskräften des Arbeitswerkzeugs zu kompensieren, die dadurch verursacht werden, dass sich das Arbeitswerkzeug um eine vertikale Schwenkachse (19) dreht.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Nutzlastberechnungssystem und insbesondere auf ein Nutzlastberechnungssystem, welches Zentrifugal-, Trägheits- und Reibungskräfte des Arbeitswerkzeugs kompensiert, die dadurch verursacht werden, dass sich das Arbeitswerkzeug um einen vertikalen Schwenkpunkt dreht.
  • Hintergrund
  • Verschiedene Arten von Maschinen können ein Arbeitswerkzeug verwenden, um Material von einer Baustelle zu transportieren und dieses Material auf Transportfahrzeuge zu laden (beispielsweise auf Lastwägen und Güterwagen). Diese Maschinen weisen Bagger, Radlader, Baggerlader und andere Materialbewegungsmaschinen auf. Die Transportfahrzeuge, die durch die Maschinen beladen werden, haben eine bestimmte Ladekapazität, die durch eine maximale Nennlast eines Herstellers und/oder durch andere Faktoren bestimmt wird, wie beispielsweise durch Gewichtsbeschränkungen für Straßenfahrzeuge. Um die maximale Anwendbarkeit bzw. Einsatzfähigkeit von diesen Transportfahrzeugen zu begünstigen, kann es wünschenswert sein, jedes Transportfahrzeug so nahe wie möglich an seiner Ladekapazität zu beladen. Das Überladen des Transportfahrzeuges kann jedoch negative Konsequenzen haben. Insbesondere kann das Anordnen von zu viel Gewicht auf einem Transportfahrzeug beträchtlich die Instandhaltungskosten für das Transportfahrzeug steigern oder teure Verzögerungen erzeugen, wenn das überschüssige Material vor dem Transport entfernt wird.
  • Um das Gewicht des Materials zu überwachen, welches auf jedem Transportfahrzeug angeordnet wird, haben Maschinenhersteller Nutzlastberechnungssysteme entwickelt. Ein Nutzlastberechnungssystem kann das Gewicht eines Materials bestimmen, welches gegenwärtig von dem Arbeitswerkzeug getragen wird (beispielsweise das Materialgewicht einer Baggerschaufel), genauso wie das Ge samtgewicht des Materials, welches auf ein Transportfahrzeug während eines speziellen Zyklus oder einer Zeitperiode geladen wird. Für eine verbesserte Produktivität kann das Nutzlastberechnungssystem das Gewicht eines Materials bestimmen, welches von der Maschine und/oder einem Arbeitswerkzeug getragen wird, während die Maschine und/oder das Arbeitswerkzeug in Bewegung sind (anstatt statische Messungen auszuführen).
  • Ein Verfahren zur Bestimmung der Masse, die von einem Arbeitswerkzeug bewegt wird, wird offenbart in "Identification of Inertial and Friction Parameters for Excavator Arms" von Tafazoli und Anderen (die Veröffentlichung von Tafazoli), die im Oktober 1999 veröffentlicht wurde. Die Veröffentlichung von Tafazoli offenbart einen Minibagger mit Instrumenten und Computersteuerung. Die Computersteuervorrichtung weist ein dynamisches Modell eines Manipulators eines starren Verbindungselementes des Minibaggers auf. Das Modell sagt die Gelenkdrehmomente des Minibaggers sowohl unter statischen als auch unter dynamischen Bedingungen vorher und berücksichtigt Coulomb-Reibung und Viskosereibung unter dynamischer Bedingung. Die Ergebnisse der Veröffentlichung von Tafazoli zusammen mit einem entwickelten Algorithmus können für die dynamische Nutzlastüberwachung verwendet werden.
  • Obwohl der Minibagger der Veröffentlichung von Tafazoli Viskosereibung und Coulomb-Reibung unter dynamischer Bedingung berücksichtigen kann, kann dies immer noch nicht optimal sein. Insbesondere kann das Modell der Veröffentlichung von Tafazoli nicht gewisse Drehkräfte berücksichtigen (beispielsweise Zentrifugal- und Trägheitskräfte aufgrund einer Drehung des Manipulators um eine Achse, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche unter dem Minibagger ist). Das Vernachlässigen dieser Rotationskräfte kann Fehler bei der Berechnung der Nutzlastmasse einführen.
  • Das offenbarte Maschinensystem ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
  • Zusammenfassung
  • Gemäß einem Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Nutzlastberechnungssystem zur Anwendung bei einem Arbeitswerkzeug gerichtet. Das Nutzlastberechnungssystem kann einen Zustandssensor aufweisen, der konfiguriert ist, um einen Zustand des Arbeitswerkzeugs zu messen. Das Nutzlastberechnungssystem kann weiter eine Verarbeitungsvorrichtung aufweisen, die konfiguriert ist, um eine Masse einer Nutzlast zu berechnen, die von dem Arbeitswerkzeug bewegt wird. Die Verarbeitungsvorrichtung kann konfiguriert sein, um den gemessenen Zustand zu verwenden, um die Berechnung der Masse bezüglich Zentrifugal-, Trägheits- und Reibungskräften des Arbeitswerkzeugs zu kompensieren, die davon bewirkt werden, dass das Arbeitswerkzeug sich um einen vertikalen Schwenkpunkt dreht.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur Berechnung einer Nutzlast gerichtet. Das Verfahren kann aufweisen, ein Arbeitswerkzeug zu betätigen, um eine Nutzlast zu bewegen. Das Verfahren kann auch aufweisen, einen Zustand des Arbeitswerkzeugs zu überwachen. Das Verfahren kann weiter aufweisen, eine Masse der Nutzlast, die durch das Arbeitswerkzeug bewegt wird, unter Verwendung des gemessenen Zustandes zu berechnen und die Berechnung der Masse bezüglich Zentrifugal-, Trägheits- und Reibungskräften des Arbeitswerkzeuges zu kompensieren, die davon verursacht werden, dass sich das Arbeitswerkzeug um eine Achse dreht, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Arbeitsoberfläche ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Veranschaulichung einer beispielhaften offenbarten Maschine;
  • 2 ist eine schematische und diagrammartige Veranschaulichung eines beispielhaften offenbarten Nutzlastberechnungssystems, welches bei der Maschine der der 1 verwendet werden kann;
  • 3 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften offenbarten Arbeitswerkzeuges; und
  • 4 ist ein Flussdiagramm, welches einen beispielhaften Betrieb des Nutzlastberechnungssystems abbildet, welches in 2 veranschaulicht ist.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 1 veranschaulicht eine beispielhafte Maschine 10. Die Maschine 10 kann eine mobile Maschine sein, die eine gewisse Art eines Betriebs ausführt, der mit einem Industriezweig assoziiert ist, wie beispielsweise Bergbau, Bau, Ackerbau, Transport oder mit irgendeinem anderen in der Technik bekannten Industriezweig. Die Maschine 10 kann beispielsweise eine Erdbewegungsmaschine sein, wie beispielsweise ein Bagger, ein Radlader, ein Baggerlader oder irgendeine andere geeignete Erdbewegungsmaschine, wie sie in der Technik bekannt ist. Die Maschine 10 kann eine Plattform 12, ein Unterfahrgestell 14 mit dem die Plattform 12 drehbar gekoppelt ist, eine Leistungsquelle 16 und ein Arbeitswerkzeug 18 aufweisen, welches mit der Plattform 12 gekoppelt ist.
  • Die Plattform 12 kann ein Strukturglied sein, welches eine Bedienerstation 20 trägt (die Bedienerstation 20 kann eine Stelle sein, von der aus ein Bediener die Maschine 10 steuern kann). Die Plattform 12 kann mit dem Unterfahrgestell 14 über eine vertikale Schwenkverbindung 19 gekoppelt sein. Die vertikale Schwenkverbindung 19 kann gestatten, dass die Plattform 12 sich relativ zum Unterfahrgestell 14 um eine Achse 50 dreht. Anders gesagt, die vertikale Schwenkverbindung 19 kann gestatten, dass das Arbeitswerkzeug 18 in einer Ebene im Wesentlichen parallel zu einer Arbeitsoberfläche unter der Maschine 10 schwenkt oder rotiert (die Achse 50 kann im Wesentlichen senkrecht zur Arbeitsoberfläche sein). In einer alternativen (nicht gezeigten) Konfiguration können die Plattform 12 und das Unterfahrgestell 14 fest gekoppelt sein, und ein vertikales Schwenkgelenk oder Kugelgelenk kann das Arbeitswerkzeug 18 mit der Plattform 12 koppeln. Das vertikale Schwenkgelenk oder Kugelgelenk der alternativen Konfiguration können auch eine Schwenkbewegung oder Rotation des Arbeitswerkzeugs 18 gestatten (wobei die Achse 50 nun am vertikalen Schwenkgelenk oder Kugelgelenk gelegen ist).
  • Das Unterfahrgestell 14 kann ein struktureller Träger für ein oder mehrere Traktionsvorrichtungen 22 sein. Die Traktionsvorrichtungen 22 können Raupen aufweisen, die auf jeder Seite der Maschine 10 gelegen sind, die konfiguriert sind, um eine Translationsbewegung der Maschine 10 über eine Arbeitsoberfläche zu gestatten. Alternativ können die Traktionsvorrichtungen 22 Räder, Riemen oder andere in der Technik bekannte Traktionsvorrichtungen aufweisen. Jede der Traktionsvorrichtungen 22 kann antreibbar und/oder lenkbar sein. Es wird in Betracht gezogen, dass das Schwenken oder die Rotation des Arbeitswerkzeugs 18 auch durch Antreiben einer Traktionsvorrichtung 22 in einer ersten Richtung, während eine zweite Traktionsvorrichtung 22 in einer zweiten Richtung im Allgemeinen entgegengesetzt zur ersten Richtung angetrieben wird, erreicht werden kann.
  • Die Leistungsquelle 16 kann Leistung für den Betrieb der Maschine 10 liefern. Die Leistungsquelle 16 kann einen Verbrennungsmotor verkörpern, wie beispielsweise einen Dieselmotor, einen Benzinmotor, einen mit gasförmigem Brennstoff angetriebenen Motor (beispielsweise einen Erdgasmotor) oder irgendeine andere Art eines in der Technik bekannten Verbrennungsmotors. Die Leistungsquelle 16 kann alternativ eine nicht mit Verbrennung arbeitende Leistungsquelle aufweisen, wie beispielsweise eine Brennstoffzelle oder eine andere Leistungsspeichervorrichtung, die mit einem Motor gekoppelt ist. Die Leistungsquelle 16 kann eine Drehausgangsgröße liefern, um die Traktionsvorrichtungen 22 anzutreiben, wodurch die Maschine 10 vorangetrieben wird. Die Leistungsquelle 16 kann auch Leistung zur Drehung der Plattform 12 relativ zum Unterfahrgestell bzw. Laufwerk 14 liefern.
  • Das Arbeitswerkzeug 18 kann ein oder mehrere Gelenkverbindungsglieder 24 aufweisen, die ausgelegt sind, um eine spezielle Aufgabe auszuführen. Insbesondere können die Gelenkverbindungsglieder 24 ein Auslegerglied 28, ein Vorderauslegerglied 30 und ein Arbeitswerkzeug 32 verkörpern. Ein erstes Ende des Auslegergliedes 28 kann schwenkbar mit der Plattform 12 verbunden sein, und ein zweites Ende des Auslegergliedes 28 kann schwenkbar mit einem ersten Ende des Vorderauslegergliedes 30 verbunden sein. Das Arbeitswerkzeug 32 kann schwenkbar mit dem zweiten Ende des Vorderauslegergliedes 30 verbunden sein. Es wird in Betracht gezogen, dass das Arbeitswerkzeug 32 beispielsweise eine Schaufel, eine Greifvorrichtung, eine Gabel, einen Hubhaken oder irgendein anderes geeignetes Arbeitswerkzeug verkörpern kann, das in der Technik bekannt ist. Jedes Gelenkverbindungsglied 24 kann einen oder mehrere Betätigungsvorrichtungen 26 aufweisen und von einer solchen Betätigungsvorrichtung betätigt werden. Es wird in Betracht gezogen, dass die Gelenkverbindungsglieder 24 in einer Ebene schwenken können, die ungefähr senkrecht zur Arbeitsoberfläche ist.
  • Wie in 2 gezeigt, kann jede Betätigungsvorrichtung 26 ein Hydraulikzylinder sein, der beispielsweise eine Kolbenanordnung 36 und ein Zylinderrohr 38 aufweist. Die Kolbenanordnung 36 kann zwei Hydraulikflächen aufweisen, eine Fläche, die mit einer ersten Kammer assoziiert ist und eine andere Fläche, die mit einer zweiten Kammer assoziiert ist. Die erste und/oder die zweite Kammer können selektiv mit einem unter Druck gesetzten Strömungsmittel beliefert werden, und das unter Druck gesetzte Strömungsmittel kann abgeleitet werden, um eine Unausgeglichenheit von Kräften auf den zwei Hydraulikoberflächen zu erzeugen. Die Unausgeglichenheit der Kräfte kann bewirken, dass die Kolbenanordnung 36 sich axial im Zylinderrohr 38 verschiebt. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Betätigungsvorrichtungen 26 alternativ Elektromotoren, Pneumatikmotoren oder irgendwelche anderen in der Technik bekannten Betätigungsvorrichtungen verkörpern können.
  • Ein Hydrauliksystem 40 kann unter Druck gesetztes Strömungsmittel liefern, um jede Betätigungsvorrichtung 26 anzutreiben. Insbesondere kann das Hydrauliksystem 40 eine (nicht gezeigte) Pumpe und eine Vielzahl von (nicht gezeigten) Steuerventilen aufweisen. Die Pumpe (die von einer Drehausgangsgröße der Leistungsquelle 16 mit Leistung versorgt wird) kann ein Hydraulikströmungsmittel unter Druck setzen, welches zu der Vielzahl von Steuerventilen geliefert wird. Die Vielzahl von Steuerventilen kann selektiv das unter Druck gesetzte Strömungsmittel über eine oder mehrere Hydraulikleitungen 41 zu den ersten und/oder zweiten Kammern der Betätigungsvorrichtungen 26 liefern, was somit eine axiale Verschiebung der Kolbenanordnung 36 bewirkt. Es wird in Betracht gezogen, dass das Hydrauliksystem 40 zusätzliche oder andere Komponenten aufweisen kann, wie beispielsweise Akkumulatoren, Rückschlagventile, Druckentlastungs- bzw. Druckbegrenzungsventile oder Nachfühlventile, Druckkompensationselemente, einschränkende Zumessöffnungen bzw. Drosseln und andere Hydraulikkomponenten, die in der Technik bekannt sind.
  • Wie weiter in 2 gezeigt, kann die Maschine 10 ein Nutzlastberechnungssystem 42 aufweisen, das konfiguriert ist, um eine Masse (oder ein Gewicht) zu berechnen, welche bzw. welches von dem Arbeitswerkzeug 18 bewegt wird. Das Nutzlastberechnungssystem 42 kann einen oder mehrere Zustandssensoren 44, einen Ausrichtungssensor 45, einen oder mehrere Kraftsensoren 46 und eine Verarbeitungsvorrichtung 48 aufweisen.
  • Die Zustandssensoren 44 können Winkelabfühlvorrichtungen sein, die nahe einem oder mehreren Gelenken der Gelenkverbindungsglieder 24 angeordnet sind (d. h. nahe einem Gelenk zwischen dem Arbeitswerkzeug 32 und dem Vorderauslegerglied 30, nahe einem Gelenk zwischen dem Vorderauslegerglied 30 und dem Auslegerglied 28 und nahe einem Gelenk zwischen dem Auslegerglied 28 und der Plattform 12. Die Zustandssensoren 44 können Drehencoder, Potentiometer oder andere Winkel- oder Positionsabfühlvorrichtungen aufweisen (beispielsweise kann der Zustandssensor 44 an einer Linearbetätigungsvorrichtung gelegen sein und konfiguriert sein, um einen Gelenkwinkel unter Verwendung einer Betätigungsvorrichtungsposition zu bestimmen). Ausgangssignale der Zustandssensoren 44 können verwendet werden, um einen Zustand des Arbeitswerkzeugs 18 zu bestimmen, wie beispielsweise eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, einen Winkel, eine Winkelgeschwindigkeit oder eine Winkelbeschleunigung von jedem Gelenkverbindungsglied 24. Ein oder mehrere Zustandssensoren 44 können zusätzlich nahe einem Drehgelenk zwischen der Plattform 12 und dem Unterfahrgestell 14 gelegen sein und können konfiguriert sein, um einen Winkel, eine Winkelgeschwindigkeit oder eine Winkelbeschleunigung der Plattform 12 relativ zum Unterfahrgestell 14 zu messen.
  • Die Kraftsensoren 46 können konfiguriert sein, um ein Signal auszugeben, welches verwendbar ist, um eine Kraft zu bestimmen, die von den Betätigungsvorrichtungen 26 und/oder den Gelenkverbindungsgliedern 24 erzeugt wird oder auf diese einwirkt. Beispielsweise können die Kraftsensoren 46 Drucksensoren verkörgern, die angeordnet und konfiguriert sind, um den Druck des unter Druck gesetzten Strömungsmittels innerhalb der ersten und/oder zweiten Kammern der Betätigungsvorrichtungen 26 zu messen, oder des Druckes des unter Druck gesetzten Strömungsmittels, welches in diese Kammern geliefert wird. Es wird in Betracht gezogen, dass der gemessene Druck zusammen mit den physischen Abmessungen der Betätigungsvorrichtungen 26 und der Gelenkverbindungsglieder 24 verwendet werden kann, um Gelenkdrehmomente der Gelenkverbindungsglieder 24 zu bestimmen. Es wird weiter in Betracht gezogen, dass die Kraftsensoren 46 alternativ Dehnmessstreifen, piezoelektrische Wandler oder andere Kraftabfühlvorrichtungen verkörpern können, die an den Gelenken der Gelenkverbindung, an den Betätigungsvorrichtungsgelenken oder an anderen geeigneten Stellen gelegen sind.
  • Der Ausrichtungssensor 45 kann die Steigung und die Rollneigung der Maschine 10 messen. Der Ausrichtungssensor kann an irgendeiner geeigneten Stelle an der Maschine 10 gelegen sein, wie beispielsweise in der Bedienerstation 20. Der Ausrichtungssensor 45 kann ein oder mehrere Gyroskope, Beschleunigungsmesser, Schwerkraftneigungsmesser oder eine Kombination davon aufweisen.
  • Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann die Leistung der Maschine 10 und ihrer Komponenten überwachen und/oder modifizieren. Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann über eine oder mehrere Kommunikationsleitungen 43 (oder drahtlos) mit den Zustandssensoren 44, mit dem Ausrichtungssensor 45 und den Kraftsensoren 46 kommunizieren. Es wird in Betracht gezogen, dass die Verarbeitungsvorrichtung 48 auch (nicht gezeigt) mit der Leistungsquelle 16, mit der Bedienerstation 20, mit dem Hydrauliksystem 40 und/oder mit anderen Komponenten der Maschine 10 kommunizieren kann.
  • Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann einen einzigen Mikroprozessor oder mehrere Mikroprozessoren verkörpern. Zahlreiche kommerziell erhältliche Mikroprozessoren können konfiguriert sein, um die Funktionen der Verarbeitungsvorrichtung 48 auszuführen, und es sei bemerkt, dass die Verarbeitungsvorrichtung 48 leicht einen allgemeinen Maschinenmikroprozessor verkörpern kann, der fähig ist, zahlreiche Maschinenfunktionen zu überwachen und/oder zu steuern. Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann einen Speicher, eine sekundäre Speichervorrichtung, einen Prozessor und irgendwelche anderen Komponenten aufweisen, um eine Anwendung laufen zu lassen. Verschiedene andere Schaltungen können mit der Verarbeitungsvorrichtung 48 assoziiert sein, wie beispielsweise eine Leistungsversorgungsschaltung, eine Signalkonditionierungsschaltung, eine Datenaufnahmeschaltung, eine Signalausgabeschaltung, eine Signalverstärkungsschaltung und andere Arten von Schaltungen, die in der Technik bekannt sind. Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann ein oder mehrere Kennfelder aufweisen, die im internen Speicher der Verarbeitungsvorrichtung 48 gespeichert sind. Jedes dieser Kennfelder kann eine Sammlung von Daten in Form von Tabellen, Kurvendarstellungen und/oder Gleichungen aufweisen. Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann ein dynamisches Modell, ein Kalibrierungsverfahren und ein Abschätzungsverfahren aufweisen. Das dynamische Modell kann eine Gleichung aufweisen, die die Gelenkdrehmomente T mit anderen messbaren und/oder berechenbaren Ausdrücken in Beziehung setzt. T kann ein Vektor oder eine Anordnung sein, die Gelenkdrehmomentwerte an jedem Gelenk des Arbeitswerkzeugs 18 aufweist, wie beispielsweise Tbo, Tst und Twt (3). Es wird in Betracht gezogen, dass das dynamische Modell irgendein geeignetes Modell aufweisen kann, das in der Technik bekannt ist (beispielsweise eine mathematische oder logisch basierte Beziehung). Ein Beispiel eines akzeptablen dynamischen Modells ist: T = M(q)q .. + N(q, q .)q . + G(q) + F(q .), (1)wobei q der Gelenkverbindungszustandsvektorist, wobei M(q) die Trägheitsmatrix ist, wobei N(q, q .) die Matrix der Coriolis- und Zentrifugalausdrücke ist, wobei G(q) die Schwerkraftdrehmomentmatrix ist, und wobei F(q .) die Reibungsmatrix ist. Die Gelenkdrehmomentbeziehung des dynamischen Modells kann umgewandelt wer den und als Modell dargestellt werden, das in den Parametern linear ist, und zwar in der folgenden Form: T = W(q, q ., q ..)Ψ, (2)wobei W(q, q ., q ..) eine Matrix von nicht-linearen Funktionen ist, und wobei Ψ ein Parametervektor ist.
  • Figure 00100001
  • Jedes Element ψ des Parametervektors Ψ kann Ausdrücke aufweisen, die mit den Abmessungen des Gelenkverbindungsgliedes, der Masse M, der Trägheit I und der Lage des Schwerpunktes (”CG-Lage”, CG = center of gravity = Schwerpunkt) in Beziehung stehen. Beispielsweise kann der Parametervektor wie folgt dargestellt werden:
    Figure 00100002
    wobei, wie auch schon in 3 gezeigt, α und r der Winkel und der Radius sind, die die Lage des Schwerpunktes bzw. CG-Lage eines gegebenen Gelenkverbindungsgliedes definieren, wobei der Ursprung von r das Gelenk des Gelenkverbindungsgliedes ist (das gegebene Gelenkverbindungsglied kann das Auslegerglied 28, das Vorderauslegerglied 30 oder das Arbeitswerkzeug 32 sein), wobei b die Länge des gegebenen Gelenkverbindungsgliedes ist, wobei der Index ”wt” einen Ausdruck bezeichnet, der mit dem Arbeitswerkzeug 32 (wt = work tool) in Beziehung steht, wobei ”st” einen Ausdruck bezeichnet, der mit dem Vorderauslegerglied 30 (st = stick) in Beziehung steht, und wobei ”bo” einen Ausdruck bezeichnet, der mit dem Auslegerglied 28 (bo = boom) in Beziehung steht.
  • Mit Bezug auf 2 kann der Kalibrierungsprozess zur Kalibrierung des Nutzlastberechnungssystems 42 verwendet werden. Während der Kalibrierung kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 Messungen von den Zustandssensoren 44, vom Ausrichtungssensor 45 und von den Kraftsensoren 46 aufnehmen (das Arbeitswerkzeug 18 kann sich während der Messungen bewegen oder kann stehen). Unter Verwendung der Gleichung (2) kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 die Sensordaten (beispielsweise Gelenkdrehmomentdaten bei gegebenen Winkeln der Gelenkverbindungsglieder) und die vorprogrammierten Gelenkverbindungsdaten (beispielsweise die physischen Abmessungen der Gelenkverbindungsglieder 24) in Verbindung mit einem Algorithmus der kleinsten Quadrate verwenden, um nach dem Parametervektor Ψ aufzulösen. Es wird in Betracht gezogen, dass jegliche andere geeignete Kalibrierung oder jegliches anderes analytisches Verfahren alternativ verwendet werden können, um das dynamische Modell zu kalibrieren.
  • Das Abschätzungsverfahren kann zur Berechnung einer Masse einer Nutzlast verwendet werden, die von dem Arbeitswerkzeug 18 bewegt wird (die Nutzlast kann ein Material, ein Objekt oder irgendeine andere Masse sein). Um die Masse der Nutzlast MPL abzuschätzen, kann die Gleichung (2) wie folgt geschrieben werden: T = W(q, q ., q ..)Ψ + W ^(q, q ., q ..)MPL (6)wobei W ^(q, q ., q ..) eine zweite Matrix von nicht-linearen Funktionen ist. In einem beispielhaften Betrieb kann der Bediener das Arbeitswerkzeug 18 anweisen, ein Material oder ein Objekt aufzunehmen und zu einer neuen Stelle zu bewegen, wo es abgeladen werden kann. Während das Material oder das Objekt bewegt werden, kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 Daten von den Zustandssensoren 44 und den Kraftsensoren 46 empfangen. Die Daten von den Zustandssensoren 44 (d. h. die Zustandsdaten) können beispielsweise eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, einen Winkel, eine Winkelgeschwindigkeit oder eine Winkelbeschleunigung von jedem Gelenkverbindungsglied 24 aufweisen. Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann die empfangenen Sensordaten (d. h. die Zustandsdaten und die Gelenkdrehmomentdaten) und die vorprogrammierten Gelenkverbindungsdaten verwenden, um die Werte für T, W(q, q ., q ..), Ψ und W ^(q, q ., q ..) von Gleichung (6) zu bestimmen und/oder einzustellen. Anders gesagt, die Gelenkdrehmomentdaten können verwendet werden, um T einzustellen, Ψcomp kann a priori bestimmt werden (beispielsweise aus einer Kalibrierung), und W(q, q ., q ..) und W ^(q, q ., q ..) kann unter Verwendung der Sensordaten und/oder der vorprogrammierten Gelenkverbindungsdaten zu bestimmen sein. Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann dann eine Technik der kleinsten Quadrate und/oder eine adaptive Abschätzungstechnik (basierend auf der Theorie von Lyapunov) verwenden, um MPL zu berechnen.
  • Das Drehen oder Schwenken des Arbeitswerkzeugs 18 um die Achse 50 kann Zentrifugal- oder Trägheitskräfte erzeugen, die wiederum Momente am Arbeitswerkzeug 18 erzeugen können. Das Moment aufgrund der Zentrifugal- und Trägheitskräfte am Gelenk zwischen dem Arbeitswerkzeug 32 und dem Vorderauslegerglied 30 kann wie folgt dargestellt werden: MF3wt = f1(Fwt,pl, θbo, θst, θwt, αbo, αst, αwt), (7)wobei f1 eine nicht-lineare Funktion ist, und wobei Fwt,pl die Zentrifugal- und Trägheitskräfte aufgrund der Drehung des Arbeitswerkzeugs 32 und der Masse der Nutzlast um die Achse 50 darstellt. Die Momente aufgrund der Zentrifugal- und Trägheitskräfte an dem Gelenk zwischen dem Vorderauslegerglied 30 und dem Auslegerglied 28 können wie folgt dargestellt werden: MF3st = f2(Fwt,pl, θbo, θst, θwt, αbo, αst, αwt) und (8) MF2st = g1(Fst, θbo, θst, αbo, αst), (9)wobei f2 und g1 nicht-lineare Funktionen sind, und wobei Fwt,pl die Zentrifugal- und Trägheitskräfte aufgrund der Drehung des Vorderauslegergliedes 30 um die Achse 50 darstellt. Schließlich können die Momente aufgrund der Zentrifugal- und Trägheitskräfte am Gelenk zwischen dem Auslegerglied 28 und der Plattform 12 wie folgt dargestellt werden: MF3bo = f3(Fwt,pl, θbo, θst, θwt, αbo, αst, αwt), (10) MF2bo = g2(Fst, θbo, θst, αbo, αst), und (11) MF1bo = h1(Fbo, θbo, αbo), (12)wobei f3, g2 und h1 nicht-lineare Funktionen sind, und wobei Fbo die Zentrifugal- und Trägheitskräfte aufgrund der Drehung des Auslegergliedes 28 um die Achse 50 darstellt. Es wird in Betracht gezogen, dass das Auslegerglied 28, das Vorderauslegerglied 30 und das Arbeitswerkzeug 32 als Punktmassen in den Gleichungen (7)–(12) modelliert sein können.
  • Es wird in Betracht gezogen, dass die Momente aufgrund der Zentrifugal- und Trägheitskräfte (d. h. die Zentrifugal- und Trägheitsmomente) genauso wie die Reibungskräfte und Reibungseffekte, die Werte der gemessenen Gelenkdrehmomente beeinflussen können, die in dem dynamischen Modell verwendet werden, um die Masse der Nutzlast zu berechnen. Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann die Nutzlastberechnung bezüglich dieser Kräfte korrigieren oder kompensieren (d. h. Schwenkkompensation). Insbesondere kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 die Nutzlastberechnung durch Korrigieren oder Kompensieren des Wertes von T korrigieren: T2_Compensated = T2 – (MF3bo + MF2bo + MF1bo)·sf1, (13) T3_Compensated = T3 – (MF3st + MF2st)·sf2 und (14) T4_Compensated = T4 – MCF3wt·sf3, (15)wobei T2 das Drehmoment an dem Gelenk zwischen der Plattform 12 und dem Auslegerglied 28 ist, wobei T3 das Drehmoment an dem Gelenk zwischen dem Auslegerglied 28 und dem Vorderauslegerglied 30 ist, und wobei T4 das Drehmoment an dem Gelenk zwischen dem Vorderauslegerglied 30 und dem Arbeitswerkzeug 32 ist.
  • sf1, sf2, und sf3 können Funktionen sein, die die Werte der Zentrifugal- und Trägheitsmomente abhängig von der Drehgeschwindigkeit des Arbeitswerkzeugs 18 oder der Drehgeschwindigkeit eines gegebenen Gelenkverbindungsgliedes modifizieren (wobei die Drehgeschwindigkeiten der Gelenkverbindungsglieder 24 θ .2, θ .3, und/oder θ .4 sind, wobei gilt θ2 = αbo + θbo, θ3 = αst + θst, und θ4 = αwt + θwt). sf1, sf2 und sf3 können die Zentrifugal- und Trägheitsmomente bezüglich Reibungskräften korrigieren, beispielsweise der Reibung in den Gelenken der Gelenkverbindungsglieder, Reibung in den Betätigungsvorrichtungen 26 und so weiter, und/oder bezüglich Reibungseffekten (beispielsweise dem Übergang von statischer Reibung auf dynamische Reibung), die mit der Drehung des Arbeitswerkzeugs 18 um den vertikalen Schwenkpunkt 19 in Beziehung stehen. Beispielsweise können die Momente aufgrund der Zentrifugal- und Trägheitskräfte zu vernachlässigen sein oder können nicht von den Kraftsensoren 46 abgefühlt werden, wenn das Arbeitswerkzeug 18 oder ein spezielles Gelenkverbindungsglied (beispielsweise das Auslegerglied 28, das Vorderauslegerglied 30 oder das Arbeitswerkzeug 32) unter der assoziierten Schwellengeschwindigkeit θ .TH gedreht wird. Wenn jedoch das Arbeitswerkzeug 18 oder das spezielle Gelenkverbindungsglied über der Schwellengeschwindigkeit θ .TH gedreht wird, kann das gemessene Gelenkdrehmoment durch die Zentrifugal- und Trägheitskräfte beeinflusst werden (dieses Schwellenverhalten kann zumindest teilweise durch einen Übergang von statischer Reibung auf dynamische Reibung in den Betätigungsvorrichtungen 26 der Gelenkverbindungsglieder 24 verursacht werden).
  • Es wird in Betracht gezogen, dass sf1, sf2 und sf3 eine einheitenlose Zahl mit einem Wert von zwischen Null und Eins erzeugen können, der verwendet werden kann, um den Wert der Zentrifugal- und Trägheitsmomente zu skalieren. Eine beispielhafte Darstellung von sf1, sf2 und sf3 kann Folgende sein: sf1 = tanh(kbo·(θ .2/θ .th,bo)2), (16) sf2 = tanh(kst·(θ .3/θ .TH,st)2),und (17) sf3 = tanh(kwt·(θ .4/θ .TH,wt)2), (18)wobei kbo, kst und kwt Gelenkschwenkkompensationsfaktoren für Gelenkverbindungsglieder sind, und wobei θ .TH,bo, θ .TH,st und θ .TH,wt Schwellengeschwindigkeiten sind.
  • Die Gelenkschwenkkompensationsfaktoren für Gelenkverbindungsglieder kbo, kst und kwt, und die Schwellengeschwindigkeiten θ .TH,bo, θ .TH,st und θ .TH,wt können durch Kurveneinpassung der Ergebnisse des dynamischen Modells mit experimentellen Daten erhalten werden, die von den Zustandssensoren 44 und den Kraftsensoren 46 erhalten wurden. sf1, sf2 und sf3 können somit für ein spezielles Arbeitswerkzeug 18 und ein spezielles Hydrauliksystem 40 eingestellt werden.
  • Es wird in Betracht gezogen, dass die Werte von kbo, kst, und kwt, genauso wie von θ .TH,bo, θ .TH,st und θ .TH,wt von den Temperaturen des Hydrauliksystems und/oder der Gelenkverbindung abhängen können. Diese Temperaturabhängigkeit kann von Variationen der Viskosität des Hydrauliköls und Unterschieden in thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Kolbenanordnung 36 und des Zylinderrohrs 38 herrühren (siehe 2). Um die Temperatureffekte zu korrigieren, können die Werte von kbo, kst, und kwt, genauso wie von θTH,bo, θTH,st und θTH,wt innerhalb eines normalen Betriebssystemtemperaturbereichs bestimmt werden (d. h. 50–80°C). Alternativ können die Werte von kbo, kst, kwt, θ .TH,bo, θ .TH,st und θ .TH,wt bei variierenden Temperaturen bestimmt werden und in einem Temperaturkompensationsalgorithmus oder einer Temperaturkompensationsfunktion verwendet werden. Somit können die Werte von kbo, kst, kwt, θ .TH,bo, θ .TH,st und θ .TH,wt als Funktionen des Hydrauliksystems und/oder der Gelenkverbindungstemperaturen ausgedrückt werden.
  • Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann die Masse der Nutzlast berechnen und die berechnete Masse verwenden, um das Gelenkdrehmoment zu kompensieren (d. h. die Masse der Nutzlast kann erforderlich sein, um Fwt,pl zu bestimmen). Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann dann das kompensierte Gelenkdrehmoment verwenden, um eine neue Masse der Nutzlast zu berechnen. Dieser iterative Prozess (d. h. die Verwendung einer berechneten Nutzlast zur Bestimmung des kompensierten Gelenkdrehmomentes und dann die Verwendung des kompensierten Gelenkdrehmomentes zur Bestimmung einer neuen berechneten Nutzlast) kann für eine eingestellte Anzahl von Zyklen fortgesetzt werden, oder bis die Lösung gemäß einem vorbestimmten Konvergenzkriterium konvergiert. Die daraus resultierende berechnete Nutzlastmasse kann in der Verarbeitungsvorrichtung 48 gespeichert werden und/oder auf einer Bedieneranzeige angezeigt werden (nicht gezeigt).
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Das offenbarte Nutzlastberechnungssystem kann bei jeglicher Maschine anwendbar sein, wo eine Berechnung einer Nutzlast erwünscht ist. Die Kompensation bezüglich Zentrifugal-, Trägheits- und Reibungskräften kann die Genauigkeit der Nutzlastmessungen steigern. Der Betrieb des Nutzlastberechnungssystems 42 wird nun beschrieben.
  • Wie in 4 gezeigt, kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 zuerst bestimmen, ob das dynamische Modell des Nutzlastberechnungssystems 42 eine Kalibrierung erfordert (Schritt 100). Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann die Kalibrierung des dynamischen Modells auf einer eingestellten periodischen Basis oder auf einen Anwenderbefehl hin erfordern. Wenn das dynamische Modell des Nutzlastberech nungssystems 42 eine Kalibrierung erfordert, kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 das Kalibrierungsverfahren beginnen (Schritt 110). Während des Kalibrierungsverfahrens kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 den Winkel eines vorbestimmten Gelenkverbindungsgliedes variieren (beispielsweise des Auslegergliedes 28, des Vorderauslegergliedes 30 oder des Arbeitswerkzeugs 32), und kann Messungen von den Zustandssensoren 44, vom Ausrichtungssensor 45 und von den Kraftsensoren 46 empfangen. Die Sensordaten können verwendet werden, um den Parametervektor Ψ des dynamischen Modells zu berechnen. Wenn das Nutzlastberechnungssystem 42 schon kalibriert worden ist, kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 den Parametervektor von der vorherigen Kalibrierung wieder aufrufen (Schritt 120).
  • Sobald es kalibriert ist, kann das Nutzlastberechnungssystem 42 die Masse der Nutzlast berechnen, die vom Arbeitswerkzeug 18 bewegt wird, und kann bezüglich einer Schwenkbewegung kompensieren (Schritt 130). Beispielsweise kann die Maschine 10 (siehe 1) einen Ladevorgang ausführen, wo sie Material in ein (nicht gezeigtes) Transportfahrzeug lädt. Während des Ladebetriebsvorgangs kann der Bediener anweisen, dass das Arbeitswerkzeug 18 eine Materialladung aufnimmt, bewegt und danach auf das Transportfahrzeug ablädt. Während der Bewegung der Last (einschließlich des Drehens der Plattform 12 relativ zum Unterfahrgestell 14) kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 Daten vom Zustandssensor 44 und von den Kraftsensoren 46 empfangen. Die Verarbeitungsvorrichtung 48 verwendet die empfangenen Sensordaten (d. h. die Zustandsdaten und die Gelenkdrehmomentdaten) und die vorprogrammierten Gelenkverbindungsdaten, um die Werte für T, W(q, q ., q ..), Ψ, und W ^(q, q ., q ..) der Gleichung (6) zu bestimmen oder einzustellen. Die Verarbeitungsvorrichtung kann dann eine Technik der kleinsten Quadrate und/oder eine adaptive Abschätzungstechnik (basierend auf der Theorie von Lyapunov) verwenden, um die Masse der Nutzlast MPL aus der Gleichung (6) zu berechnen.
  • Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann danach eine Schwenkkompensation einsetzen, um die Berechnung der Nutzlastmasse bezüglich der Effekte der sich drehenden Plattform 12 relativ zum Unterfahrgestell 14 zu korrigieren (d. h. des Schwenkens des Arbeitswerkzeugs 18 um die Achse 50). Insbesondere kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 die Nutzlastberechnung durch Korrigieren oder Kompensieren des Wertes von T unter Verwendung der Gleichungen (13) bis (18) korrigieren. Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann dann das kompensierte Gelenkdrehmoment verwenden, um eine neue Masse der Nutzlast zu berechnen, und dies wiederholen. Dieser iterative Prozess (d. h. die Berechnung der Nutzlastmasse, die Verwendung der berechneten Nutzlastmasse zur Kompensation des gemessenen Gelenkdrehmomentes bezüglich des Schwenkens, dann die Verwendung des kompensierten Gelenkdrehmomentes um die neue Nutzlastmasse zu berechnen) kann für eine eingestellte Anzahl von Zyklen fortgesetzt werden oder bis die Lösung gemäß einem vorbestimmten Konvergenzkriterium konvergiert. Sobald das Nutzlastabschätzungsverfahren (d. h. der Schritt 130) vollendet ist, kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 die berechnete Nutzlastmasse anzeigen und/oder speichern (Schritt 140). Es wird in Betracht gezogen, dass eine kumulative berechnete Nutzlastmasse (über eine gegebene Zeitperiode oder einen Arbeitszyklus) ebenfalls angezeigt und/oder gespeichert werden kann.
  • Die Verarbeitungsvorrichtung 48 kann dann die berechnete Nutzlastmasse gegen ein Kennfeld prüfen, um zu bestimmen, ob die berechnete Nutzlastmasse innerhalb eines vordefinierten akzeptablen Bereiches ist (Schritt 150). Der akzeptable Bereich kann beispielsweise den möglichen Bereich für Massen definieren, der vom Arbeitswerkzeug 18 in einer speziellen Zeitperiode bewegbar ist. Wenn die berechnete Nutzlastmasse nicht innerhalb des vordefinierten akzeptablen Bereiches ist, kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 die Nutzlastmasse erneut berechnen (zum Schritt 130 zurückkehren). Wenn die Nutzlastmasse innerhalb des akzeptablen Bereiches ist, kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 bestimmen, ob der Bediener einen Reset- bzw. Rücksetzvorgang des Nutzlastberechnungssystems 42 über eine oder mehrere Bedienereingabevorrichtungen angewiesen hat, die in der Bedienerstation 20 angeordnet sind (Schritt 160). Wenn ein Rücksetzvorgang durch den Bediener angewiesen worden ist, kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 die Nutzlastmessroutine abbrechen. Alternativ kann die Verarbeitungsvorrichtung 48 zurück zum Schätzen der Nutzlastmasse gehen (zurück zum Schritt 130).
  • Verschiedene Vorteile des Nutzlastberechnungssystems können verwirklicht werden. Insbesondere kann die Kompensation bezüglich Zentrifugal-, Trägheits- und Reibungskräften aufgrund der Drehung des Arbeitswerkzeuges die Genauigkeit der Massenmessungen steigern. Verbesserte Messungen der Nutzlastmasse können die Produktivität verbessern, indem sie gestatten, dass die offenbarte Maschine ein assoziiertes Transportfahrzeug oder einen Container näher an seiner maximalen Kapazität belädt. Durch besseres Sicherstellen einer maximalen Beladung ohne Überlastung kann das offenbarte Nutzlastberechnungssystem auch die Instandhaltungskosten des assoziierten Transportfahrzeugs verringern oder teure Verzögerungen in Fällen verringern, wo überschüssiges Material vor dem Transport entfernt werden muss.
  • Es wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem offenbarten Nutzlastberechnungssystem vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele des Nutzlastberechnungssystems werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und einer praktischen Ausführung des hier offenbarten Nutzlastberechnungssystems offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang durch die folgenden Ansprüche gezeigt wird.
  • Zusammenfassung
  • NUTZLASTSYSTEM MIT KOMPENSATION VON ROTATIONSKRAFTEN
  • Die vorliegende Offenbarung ist auf ein Nutzlastberechnungssystem zur Anwendung mit einem Arbeitswerkzeug gerichtet. Das Nutzlastberechnungssystem kann einen Zustandssensor haben, der konfiguriert ist, um einen Zustand des Arbeitswerkzeugs zu messen. Das Nutzlastberechnungssystem kann weiter eine Verarbeitungsvorrichtung haben, die konfiguriert ist, um eine Masse einer Nutzlast zu berechnen, welche von dem Arbeitswerkzeug bewegt wird. Die Verarbeitungsvorrichtung kann konfiguriert sein, um den gemessenen Zustand zu verwenden, um die Berechnung der Masse bezüglich Zentrifugal-, Trägheits- und Reibungskräften des Arbeitswerkzeuges zu kompensieren, die dadurch verursacht werden, dass das Arbeitswerkzeug sich um eine vertikale Schwenkachse dreht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - ”Identification of Inertial and Friction Parameters for Excavator Arms” von Tafazoli und Anderen (die Veröffentlichung von Tafazoli), die im Oktober 1999 [0004]

Claims (10)

  1. Nutzlastberechnungssystem (42) zur Anwendung bei einem Arbeitswerkzeug (18), welches Folgendes aufweist: einen Zustandssensor (44), der konfiguriert ist, um einen Zustand des Arbeitswerkzeugs zu messen; und eine Verarbeitungsvorrichtung (48), die konfiguriert ist, um eine Masse einer Nutzlast zu berechnen, die von dem Arbeitswerkzeug bewegt wird, wobei die Verarbeitungsvorrichtung konfiguriert ist, um den gemessenen Zustand zu verwenden, um die Kalkulation der Masse bezüglich Zentrifugal-, Trägheits- und Reibungskräften des Arbeitswerkzeugs zu kompensieren, die dadurch verursacht werden, dass sich das Arbeitswerkzeug um eine vertikale Schwenkachse (19) dreht.
  2. Nutzlastberechnungssystem nach Anspruch 1, wobei das Arbeitswerkzeug weiter Folgendes aufweist: mindestens ein Gelenkverbindungsglied (24) mit einer Betätigungsvorrichtung (26); und einen Kraftsensor (46), der konfiguriert ist, um eine Kraft der Betätigungsvorrichtung zu messen, wobei die Verarbeitungsvorrichtung in Verbindung mit dem Kraftsensor ist, und wobei die Verarbeitungsvorrichtung konfiguriert ist, um die gemessene Kraft zusätzlich zu dem gemessenen Zustand zu verwenden, um die Masse der Nutzlast zu berechnen.
  3. Nutzlastberechnungssystem nach Anspruch 2, wobei der gemessene Zustand einen Winkel und/oder eine Winkelgeschwindigkeit und/oder eine Winkelbeschleunigung des mindestens einen Gelenkverbindungsgliedes aufweist.
  4. Nutzlastberechnungssystem nach Anspruch 3, wobei die Verarbeitungsvorrichtung konfiguriert ist, um ein Gelenkdrehmoment unter Verwendung der gemessenen Kraft zu bestimmen; ein oder mehrere Momente zu bestimmen, die durch die Zentrifugal- und Trägheitskräfte des Arbeitswerkzeugs erzeugt werden; und die Berechnung der Masse durch Subtrahieren der Momente von dem Gelenkdrehmoment zu kompensieren.
  5. Nutzlastberechnungssystem nach Anspruch 4, wobei die Verarbeitungsvorrichtung konfiguriert ist um den Wert der Momente als eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit des mindestens einen Gelenkverbindungsgliedes zu modifizieren.
  6. Verfahren zur Berechnung einer Masse einer Nutzlast, welches Folgendes aufweist: Betätigen eines Arbeitswerkzeugs (18), um eine Nutzlast zu bewegen; Messen eines Zustands des Arbeitswerkzeugs; Berechnen einer Masse der Nutzlast, die von dem Arbeitswerkzeug bewegt wird, unter Verwendung des gemessenen Zustandes; und Kompensieren der Berechnung der Masse bezüglich Zentrifugal-, Trägheits- und Reibungskräften des Arbeitswerkzeugs, die dadurch verursacht werden, dass das Arbeitswerkzeug sich um eine Achse dreht, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Arbeitsoberfläche ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, welches weiter aufweist, ein Drehmoment zu bestimmen, welches an einem Gelenk des mindestens einen Gelenkverbindungsgliedes wirkt, wobei die Berechnung der Masse aufweist, das Drehmoment zusätzlich zum gemessenen Zustand zu verwenden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der gemessene Zustand einen Winkel und/oder eine Winkelgeschwindigkeit und/oder eine Winkelbeschleunigung des mindestens einen Gelenkverbindungsgliedes aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Kompensieren aufweist, ein oder mehrere Momente von dem Drehmoment zu subtrahieren, wobei die Momente durch die Zentrifugal- und Trägheitskräfte erzeugt werden.
  10. Maschine (10), die Folgendes aufweist: ein Unterfahrgestell (14); eine Plattform (12), die mit dem Unterfahrgestell gekoppelt ist; ein Arbeitswerkzeug (18), welches mit der Plattform gekoppelt ist; und eine Leistungsquelle (16), die konfiguriert ist, um die Plattform relativ zum Unterfahrgestell zu drehen; das Nutzlastberechnungssystem nach einem der Ansprüche 1–5.
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