DE112012000107B4

DE112012000107B4 - Hydraulikbagger-Positionsleitsystem und Verfahren zur Steuerung desselben

Info

Publication number: DE112012000107B4
Application number: DE112012000107.9T
Authority: DE
Inventors: Ryo Fukano; Etsuo Fujita; Masao Ando
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2015-10-29
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: JP5202667B2; JP2012172428A; US20130158785A1; KR101443769B1; US8498806B2; WO2012114871A1; CN103080434A; DE112012000107T5; KR20130069744A; CN103080434B

Abstract

Positionsleitsystem zum Lenken eines Hydraulikbaggers zu einer Zielfläche innerhalb eines Arbeitsbereichs, wobei der Hydraulikbagger einen Fahrzeughauptkörper und eine an dem Fahrzeughauptkörper befestigte Arbeitsmaschine umfasst, wobei das System umfasst:
eine Geländedaten-Speichereinheit zum Speicher von Geländedaten, die eine Position der Zielfläche angeben;
eine Arbeitsmaschinendaten-Speichereinheit zum Speichern von Arbeitsmaschinendaten, die einen durch die Arbeitsmaschine zu erreichenden möglichen Arbeitsbereich rund um den Fahrzeughauptkörper angeben;
eine Positionsdetektoreinheit zum Detektieren einer aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers;
eine Recheneinheit zum Berechnen einer optimalen Arbeitsposition, die als die optimale Arbeitsposition eine Position des Fahrzeughauptkörpers, in der ein bearbeitbarer Bereich, in dem sich die Zielfläche und der mögliche Arbeitsbereich überschneiden, am größten ist, auf der Grundlage der Geländedaten, der Arbeitsmaschinendaten und der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers berechnet; und
eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines Leitbilds, das die optimale Arbeitsposition zeigt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydraulikbagger-Positionsleitsystem und ein Verfahren zur Steuerung desselben.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Ein Positionsleitsystem zum Lenken eines Hydraulikbaggers oder eines anderen Arbeitsfahrzeugs zu einem Ziel-Arbeitsobjekt ist bekannt. Zum Beispiel verfügt das in Patentliteratur 1 beschriebene Positionsleitsystem über Modelldaten, die ein dreidimensionales Geländemodell darstellen. Das Geländemodell umfasst eine Mehrzahl von Modellflächen, und ein Teil der Modellflächen wird als eine Zielfläche gewählt. Die aktuelle Position des Hydraulikbaggers wird mit Hilfe von Positionsmessvorrichtungen wie beispielsweise ein GPS detektiert. Das Positionsleitsystem zeigt ein Leitbild, das die aktuelle Position des Hydraulikbaggers zeigt, auf einer Displayeinheit an, wodurch der Hydraulikbagger zur Zielfläche gelenkt wird. Das Leitbild enthält den Hydraulikbagger in einer Seitansicht, die Zielfläche und den Bewegungsbereich des vorderen Endes eines Baggerlöffels.
Literatur des Standes der Technik
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldungspublikation JP 2001-98 585 A

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Bei dem vorstehend beschriebenen Positionsleitsystem kann sich ein Maschinenführer auf das Positionsverhältnis der Zielfläche und des Bewegungsbereichs des vorderen Endes des Baggerlöffels in dem Leitbild beziehen, wenn entschieden wird, ob sich der Hydraulikbagger in einer für die Durchführung einer Arbeit geeigneten Position befindet. Eine präzise Entscheidung, ob sich der Hydraulikbagger in einer für die Durchführung einer Arbeit geeigneten Position befindet, ist jedoch nicht einfach. Hinzukommt, dass es nicht einfach ist, den Hydraulikbagger zu einer Position bewegen, die für die Durchführung der Arbeit geeignet ist, selbst wenn auf das Positionsverhältnis der Zielfläche und des Bewegungsbereichs des vorderen Endes des Baggerlöffels in dem Leitbild Bezug genommen wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Hydraulikbagger-Positionsleitsystems und ein Verfahren zum Steuern desselben, wodurch es möglich ist, einen Hydraulikbagger problemlos zu einer für die Durchführung einer Arbeit geeigneten Position zu bewegen.
Mittel zur Lösung des Problems
Ein Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Positionsleitsystem zum Lenken eines Hydraulikbaggers zu einer Zielfläche innerhalb eines Arbeitsbereichs. Der Hydraulikbagger hat einen Fahrzeughauptkörper und eine Arbeitsmaschine, die an dem Fahrzeughauptkörper befestigt ist. Das Positionsleitsystem umfasst eine Speichereinheit für die Speicherung von Geländedaten, eine Speichereinheit für die Speicherung von Arbeitsmaschinendaten, eine Positionsdetektoreinheit, eine Recheneinheit zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition und eine Displayeinheit. Die Speichereinheit für die Speicherung von Geländedaten speichert Geländedaten, die eine Position der Zielfläche angeben. Die Speichereinheit für die Speicherung von Arbeitsmaschinendaten speichert Arbeitsmaschinendaten. Die Arbeitsmaschinendaten geben den möglichen Arbeitsbereich (kann auch als Einsatzreichweite bezeichnet werden) der Arbeitsmaschine in dem Bereich rund um den Fahrzeugkörper an, den die Arbeitsmaschine erreichen kann. Die Positionsdetektoreinheit detektiert eine aktuelle Position des Fahrzeughauptkörpers. Die Einheit (oder Recheneinheit) zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition berechnet als optimale Arbeitsposition eine Position des Fahrzeughauptkörpers, in der bearbeitbare Bereich, in dem sich die Zielfläche und der mögliche Arbeitsbereich überschneiden, am größten ist, auf der Basis der Geländedaten, der Arbeitsmaschinendaten und der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers. Die Displayeinheit zeigt ein Leitbild an, das die optimale Arbeitsposition zeigt.
Ein Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Hydraulikbagger-Positionsleitsystem nach dem ersten Aspekt, wobei der durch den Bagger bearbeitbare Bereich ein Bereich ist, in dem sich bei seitlicher Betrachtung der mögliche Arbeitsbereich und eine Linie, die den Querschnitt der Zielfläche zeigt, überschneiden.
Ein Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Hydraulikbagger-Positionsleitsystem nach dem ersten Aspekt, wobei das Leitbild eine Seitenansicht enthält, die den Querschnitt der Zielfläche, den Hydraulikbagger und die optimale Arbeitsposition von der Seite betrachtet darstellt.
Ein Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Hydraulikbagger-Positionsleitsystem nach dem ersten Aspekt, wobei das Leitbild eine Aufsicht enthält, die die Zielfläche, den Hydraulikbagger und die optimale Arbeitsposition von oben betrachtet darstellt.
Ein Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Hydraulikbagger-Positionsleitsystem nach dem ersten Aspekt, ferner umfassend eine Detektoreinheit zum Detektieren der aktuellen Fläche und eine Speichereinheit zum Speichern der aktuellen Fläche. Die Detektoreinheit zum Detektieren der aktuellen Fläche detektiert die jüngste aktuelle Fläche. Die Speichereinheit zum Speichern der aktuellen Fläche speichert und aktualisiert die jüngste aktuelle Fläche, die durch die Detektoreinheit zum Detektieren der aktuellen Fläche detektiert wurde. Die optimale Arbeitsposition wird auf der Basis der Höhe des möglichen Arbeitsbereichs berechnet, wenn der Fahrzeughauptkörper auf der aktuellen Fläche positioniert ist.
Ein Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Hydraulikbagger-Positionsleitsystem nach dem ersten Aspekt, ferner umfassend eine Detektoreinheit zum Detektieren einer aktuellen Fläche und eine Speichereinheit zum Speichern einer aktuellen Fläche. Die Detektoreinheit zum Detektieren der aktuellen Fläche detektiert die jüngste aktuelle Fläche. Die Speichereinheit zum Speichern der aktuellen Fläche speichert und aktualisiert die jüngste aktuelle Fläche, die durch die Detektoreinheit zum Detektieren der aktuellen Fläche detektiert wurde. Die Einheit zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition klassifiziert die Zielfläche in einen gebaggerten Bereich und einen nichtgebaggerten Bereich auf der Basis eines Grads eines Spalts zwischen der aktuellen Fläche und der Zielfläche. Die Einheit zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition legt den am nächsten zu dem Fahrzeughauptkörper liegenden nichtgebaggerten Bereich als das Objekt des durch den Bagger bearbeitbaren Bereichs fest.
Ein Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Hydraulikbagger-Positionsleitsystem nach dem ersten Aspekt, wobei die Einheit zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition veranlasst, dass das Leitbild die optimale Arbeitsposition zeigt, wenn der Neigungswinkel der aktuellen Fläche oder der Zielfläche gleich einem oder größer als ein voreingestellter Schwellwert ist.
Ein Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Hydraulikbagger-Positionsleitsystem nach dem ersten Aspekt, wobei die optimale Arbeitsposition eine Position derart ist, dass die von dem Fahrzeughauptkörper am weitesten entfernte Schnittlinie der Schnittlinien der Grenze des möglichen Arbeitsbereichs und der Zielfläche dem oberen Ende der Zielfläche entspricht, wenn die Zielfläche von dem Hydraulikbagger aus gesehen eine Steigung oder eine ebene Fläche (oder Ebene) ist.
Ein Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Hydraulikbagger-Positionsleitsystem nach dem ersten Aspekt, wobei die optimale Arbeitsposition eine Position derart ist, dass die zum Fahrzeughauptkörper nächstgelegene Schnittlinie der Schnittlinien der Grenze des möglichen Arbeitsbereichs und der Zielfläche dem oberen Ende der Zielfläche entspricht, wenn die Zielfläche von dem Hydraulikbagger aus gesehen ein Gefälle ist.
Ein Hydraulikbagger gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
Ein Verfahren zum Steuern eines Hydraulikbagger-Positionsleitsystems gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Positionsleitsystems zum Lenken eines Hydraulikbaggers zu einer Zielfläche innerhalb eines Arbeitsbereichs. Der Hydraulikbagger hat einen Fahrzeughauptkörper und eine an dem Fahrzeughauptkörper befestigte Arbeitsmaschine. Das Verfahren zum Steuern des Hydraulikbagger-Positionsleitsystems umfasst die folgenden Schritte. In dem ersten Schritt wird eine aktuelle Position des Fahrzeughauptkörpers detektiert. In dem zweiten Schritt wird auf der Basis der Geländedaten, der Arbeitsmaschinendaten und der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers eine Position des Fahrzeughauptkörpers als die optimale Arbeitsposition berechnet, in der ein durch den Bagger bearbeitbarer Bereich, in dem sich die Zielfläche und der mögliche Arbeitsbereich überschneiden, am größten ist. Die Geländedaten geben die Position der Zielfläche an. Die Arbeitsmaschinendaten geben den möglichen Arbeitsbereich der Arbeitsmaschine in dem Bereich rund um den Fahrzeughauptkörper an, den die Arbeitsmaschine erreichen kann. In dem dritten Schritt wird ein die optimale Arbeitsposition zeigendes Leitbild angezeigt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Bei dem Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird als optimale Arbeitsposition die Position des Fahrzeughauptkörpers, in der ein durch den Bagger bearbeitbarer Bereich, in dem sich die Zielfläche und der mögliche Arbeitsbereich überschneiden, am größten ist. Das Leitbild, das die optimale Arbeitsposition zeigt, wird dann auf der Displayeinheit angezeigt. Es ist daher einfach für einen Maschinenführer, den Hydraulikbagger zu einer für die Durchführung der Arbeit geeigneten Position zu navigieren, indem er den Hydraulikbagger in Richtung auf die in dem Leitbild gezeigte Arbeitsposition bewegt.
Bei dem Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird als optimale Arbeitsposition die Position berechnet, in der bei seitlicher Betrachtung der Bereich auf der Zielfläche, den die Arbeitsmaschine erreichen kann, am größten ist. Ein Maschinenführer ist dadurch in der Lage, effizient zu arbeiten, indem er die Arbeitsmaschine in der optimalen Arbeitsposition bedient.
Bei dem Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Maschinenführer unter Verwendung der Seitenansicht die optimale Arbeitsposition erkennen. Aus diesem Grund ist es einfach für einen Maschinenführer, die Vorwärts-/Rückwärtsposition des Hydraulikbaggers einzustellen.
Bei dem Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Maschinenführer die optimale Arbeitsposition unter Verwendung der Aufsicht erkennen. Aus diesem Grund ist es einfach für einen Maschinenführer, die Links-/Rechtsposition des Hydraulikbaggers einzustellen.
Bei dem Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die optimale Arbeitsposition auf der Basis der Höhe des möglichen Arbeitsbereichs berechnet, wenn der Fahrzeughauptkörper auf der aktuellen Fläche positioniert ist. Das Gelände innerhalb des Arbeitsbereichs ist nicht immer eben, sondern oftmals unregelmäßig. Aus diesem Grund können die Höhe des Hauptfahrzeugkörpers in einer von der Zielfläche entfernten Position und die Höhe des Fahrzeughauptkörpers, nachdem dieser in die Nähe der Zielfläche bewegt wurde, differieren. Es ist daher schwierig, die optimale Arbeitsposition präzise zu berechnen, wenn die Berechnung der optimalen Arbeitsposition auf der Basis der Höhe des möglichen Arbeitsbereichs in der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers erfolgt. Aus diesem Grund wird bei einem Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß vorliegender Erfindung die optimale Arbeitsposition auf der Basis der Höhe des möglichen Arbeitsbereichs berechnet, wenn der Fahrzeughauptkörper auf der aktuellen Fläche positioniert ist, auch wenn die Berechnung der optimalen Arbeitsposition in einer von der Zielfläche entfernten Position erfolgt. Dies ermöglicht eine präzise Berechnung der optimalen Arbeitsposition sogar in einem unebenen Arbeitsbereich.
Bei dem Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird selbst dann, wenn aufgrund eines diskontinuierlichen Baggerbetriebs ein nichtgebaggerter Bereich mit einem gebaggerten Bereich gemischt ist, der gebaggerte Bereich, der nicht mehr bearbeitet werden muss, ausgenommen, wenn die optimale Arbeitsposition berechnet wird. Dies ermöglicht die präzise Berechnung einer effektiven optimalen Arbeitsposition.
Bei dem Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die optimale Arbeitsposition nicht in dem Leitbild angezeigt, wenn der Neigungswinkel der aktuellen Fläche oder der Zielfläche gleich einem oder größer als ein voreingestellter Schwellwert ist. Zum Beispiel ist der voreingestellte Schwellwert auf einen Hangwinkel eingestellt, der die Grenze angibt, bis zu welcher der Hydraulikbagger stabil arbeiten kann. Es ist dadurch möglich, in dem Leitbild eine optimale Arbeitsposition innerhalb eines Bereichs anzuzeigen, in dem der Hydraulikbagger stabil arbeiten kann.
Bei dem Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird als die optimale Arbeitsposition eine Position berechnet, von der aus die Arbeitsmaschine bei Ausstreckung das obere Ende der Zielfläche erreichen kann, wenn die Zielfläche von dem Hydraulikbagger aus gesehen eine Steigung oder eine ebene Fläche ist. Dadurch ist ein Maschinenführer in der Lage, den Hydraulikbagger derart zu bedienen, dass dieser sich an der Steigung nach unten bewegt und dabei von dem oberen Ende abwärts gräbt, wenn eine Steigung viel größer ist als der Hydraulikbagger.
Bei dem Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird als die optimale Arbeitsposition eine Position berechnet, von der aus die Arbeitsmaschine 2 einklappen kann, um das obere Ende der Zielfläche zu erreichen, wenn die Zielfläche von dem Hydraulikbagger aus gesehen ein Gefälle ist. Ein Maschinenführer ist dadurch in der Lage, den Hydraulikbagger derart zu bedienen, dass dieser sich an dem Gefälle beispielsweise nach unten bewegt und dabei den Bereich vor dem Fahrzeughauptkörper bearbeitet.
Bei dem Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird als die optimale Arbeitsposition die Position des Fahrzeughauptkörpers berechnet, in der der durch den Bagger bearbeitbare Bereich, in dem sich die Zielfläche und der mögliche Arbeitsbereich überschneiden, am größten ist. Das die optimale Arbeitsposition zeigende Leitbild wird dann auf der Displayeinheit angezeigt. Dementsprechend kann ein Maschinenführer den Hydraulikbagger ohne weiteres zu einer Position bewegen, die für die Durchführung der Arbeit geeignet ist, indem er den Hydraulikbagger in Richtung auf die in dem Leitbild gezeigte optimale Arbeitsposition bewegt.
Bei dem Hydraulikbagger-Positionsleitsystem gemäß dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird als die optimale Arbeitsposition die Position des Fahrzeughauptkörpers berechnet, in der der durch den Bagger bearbeitbare Bereich, in dem sich die Zielfläche und der mögliche Arbeitsbereich überschneiden, am größten ist. Ein Leitbild, das die optimale Arbeitsposition zeigt, wird dann auf der Displayeinheit angezeigt. Es ist dementsprechend einfach für einen Maschinenführer, den Hydraulikbagger zu einer Position zu navigieren, die für die Durchführung der Arbeit geeignet ist, indem er den Hydraulikbagger in Richtung auf die Position bewegt, die in dem Leitbild gezeigt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Hydraulikbaggers;
2 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration des Hydraulikbaggers;
3 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der Konfiguration eines Steuersystems, das ein Hydraulikbagger umfasst;
4 ist die Darstellung eines Geländemodells, das durch Geländemodelldaten angezeigt wird;
5 ist eine Darstellung eines Leitbilds;
6 zeigt ein Verfahren zum Berechnen der aktuellen Position des vorderen Endes eines Baggerlöffels;
7 ist eine schematische Darstellung der Arbeitsmaschine in ihrer Stellung mit maximaler Reichweite;
8 ist eine schematische Darstellung der Arbeitsmaschine in ihrer Stellung mit minimaler Reichweite;
9 ist eine Darstellung eines Verfahrens zum Berechnen eines möglichen Arbeitsbereichs;
10 ist eine Darstellung eines Verfahrens zum Berechnen einer optimalen Arbeitsposition;
11 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zum Berechnen einer optimalen Arbeitsposition;
12 ist eine Darstellung eines Verfahrens zum Klassifizieren eines nichtgebaggerten Bereichs und eines gebaggerten Bereichs;
13 ist eine Darstellung eines Verfahrens zum Berechnen einer optimalen Arbeitsposition;
14 ist eine Darstellung eines Verfahrens zum Berechnen einer optimalen Arbeitsposition an einer Steigung;
15 ist eine Darstellung eines Verfahrens zum Berechnen einer optimalen Arbeitsposition an einem Gefälle; und
16 ist eine Darstellung eines Verfahrens zum Berechnen einer optimalen Arbeitsposition gemäß einer weiteren Ausführungsform.
BESTE ART UND WEISE FÜR DIE DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
1. Konfiguration
1-1. Gesamtkonfiguration des Hydraulikbaggers
Es folgt eine Beschreibung eines Hydraulikbagger-Positionsleitsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Hydraulikbaggers 100, in dem ein Positionsleitsystem installiert ist. Der Hydraulikbagger 100 hat einen Fahrzeughauptkörper 1 und eine Arbeitsmaschine 2. Der Fahrzeughauptkörper 1 hat einen oberen Drehkörper 3, eine Kabine 4 und eine Fahreinheit 5. Der obere Drehkörper 3 enthält Vorrichtungen wie eine Antriebsmaschine, eine Hydraulikpumpe und/oder dergleichen, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind. Die Kabine 4 ist an der Vorderseite des oberen Drehkörpers 3 angeordnet. Eine Display-Eingabeeinheit 38 und eine Bedienvorrichtung 25, die nachstehend beschrieben werden, sind in der Kabine 4 angeordnet (siehe 3). Die Fahreinheit 5 hat Raupen 5a, 5b, und die Drehung der Raupen 5a, 5b bewirkt die Fahrbewegung des Hydraulikbaggers 100.
Die Arbeitsmaschine 2 ist an der Vorderseite des Fahrzeughauptkörpers 1 befestigt und hat einen Ausleger 6, einen Arm 7, einen Baggerlöffel 8, einen Auslegerzylinder 10, einen Armzylinder 11 und einen Löffelzylinder 12. Das Basisende des Auslegers 6 ist schwenkbar an der Vorderseite des Hauptfahrzeugkörpers 1 befestigt, wobei ein Auslegerbolzen 13 zwischengeschaltet ist. Das Basisende des Arms 7 ist schwenkbar an dem vorderen Ende des Auslegers 6 befestigt, wobei ein Arm 14 zwischengeschaltet ist. Das vordere Ende des Arms 7 ist schwenkbar an dem Baggerlöffel 8 befestigt, wobei ein Löffelbolzen 15 zwischengeschaltet ist.
2 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration des Hydraulikbaggers 100. 2(a) ist eine Seitenansicht des Hydraulikbaggers 110, und 2(b) ist eine Rückansicht des Hydraulikbaggers 100. Wie in 2(a) gezeigt ist, ist L1 die Länge des Auslegers 6, d. h. die Länge von dem Auslegerbolzen 13 zu dem Armbolzen 14. L2 ist die Länge des Arms 7, d. h. die Länge von dem Armbolzen 14 zu dem Löffelbolzen 15. L3 ist die Länge des Baggerlöffels 8, d. h. die Länge von dem Löffelbolzen 15 zu dem vorderen Ende eines Zahns des Baggerlöffels 8.
Der Auslegerzylinder 10, der Armzylinder 11 und der Baggerlöffelzylinder 12, die in 1 gezeigt sind, sind Hydraulikzylinder, die jeweils durch Hydraulikdruck angetrieben werden. Der Auslegerzylinder 10 treibt den Ausleger 6 an. Der Armzylinder 11 treibt den Arm 7 an. Der Baggerlöffelzylinder 12 treibt den Baggerlöffel 8 an. Ein Proportionalsteuerventil 37 (siehe 3) ist zwischen einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Hydraulikpumpe und den Hydraulikzylindern wie beispielsweise dem Auslegerzylinder 10, dem Armzylinder 11, dem Baggerlöffelzylinder 12 und dergleichen angeordnet. Das Proportionalsteuerventil 37 wird durch einen Arbeitsmaschinen-Controller 26 gesteuert, der nachstehend beschrieben wird. Dadurch wird die Durchflussrate des Hydrauliköls gesteuert, das zu den Hydraulikzylindern 10 bis 12 geleitet wird. Auf diese Weise werden die Bewegungen der Hydraulikzylinder 10 bis 12 gesteuert.
Wie in 2(a) gezeigt ist, sind der Ausleger 6, der Arm 7 und der Baggerlöffel 8 jeweils mit einem ersten bis dritten Hubsensor 16 bis 18 versehen. Der erste Hubsensor 16 detektiert die Hublänge des Auslegerzylinders 10. Eine nachstehend beschriebene Positionsleitsteuerung 39 (siehe 3) berechnet einen Neigungswinkel (im Folgenden ”Auslegerwinkel” genannt) θ1 des Auslegers 6 relativ zu einer Achse Za (siehe 6) in einem nachstehend beschriebenen Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem unter Verwendung der Hublänge des Auslegerzylinders 10, die durch den ersten Hubsensor 16 detektiert wurde. Der zweite Hubsensor 17 detektiert die Hublänge des Armzylinders 11. Die Positionsleitsteuerung 39 berechnet einen Neigungswinkel (im Folgenden ”Armwinkel” genannt) θ2 des Arms 7 relativ zu dem Ausleger 6 unter Verwendung der Hublänge des Armzylinders 11, die durch den zweiten Hubsensor 17 detektiert wurde. Der dritte Hubsensor 18 detektiert die Hublänge des Baggerlöffelzylinders 12. Die Positionsleitsteuerung 39 berechnet einen Neigungswinkel (im Folgenden ”Löffelwinkel” genannt) θ3 des Baggerlöffels 8 relativ zu dem Arm 7 unter Verwendung der Hublänge des Baggerlöffelzylinders 12, die durch den dritten Hubsensor 18 detektiert wurde.
Der Fahrzeughauptkörper 1 ist mit einer Positionsdetektoreinheit 19 ausgestattet. Die Positionsdetektoreinheit 19 detektiert die aktuelle Position des Hydraulikbaggers 100. Die Positionsdetektoreinheit 19 hat zwei globale Echtzeitkinematik-Navigationssatellitensystem-(RTK-GNSS)-Antennen 21, 22 (im Folgenden als ”GNSS-Antennen 21, 22” bezeichnet), einen dreidimensionalen Positionssensor 23 und einen Neigungswinkelsensor 24. Die GNSS-Antennen 21, 22 sind in einem festen Abstand entlang einer Ya-Achse (siehe 6) eines nachstehend beschriebenen Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystems Xa-Ya-Za angeordnet. Signale, die GNSS-Funkwellen entsprechen, die durch die GNSS-Antennen 21, 22 empfangen werden, werden in den dreidimensionalen Positionssensor 23 eingegeben. Der dreidimensionale Positionssensor 23 detektiert Montagepositionen P1, P2 der GNSS-Antennen 21, 22. Wie in 2(b) dargestellt ist, detektiert der Neigungswinkelsensor 24 einen Neigungswinkel θ4 (im Folgenden als ”Rollwinkel θ4” bezeichnet) der Breitenrichtung des Fahrzeughauptkörpers 1 hinsichtlich der Schwerkraftrichtung, d. h. der vertikalen Richtung in dem globalen Koordinatensystem.
3 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration eines Steuersystems, das der Hydraulikbagger 100 umfasst. Der Hydraulikbagger 100 umfasst die Bedienvorrichtung 25, den Arbeitsmaschinen-Controller 26, eine Arbeitsmaschinensteuervorrichtung 27 und ein Positionsleitsystem 28. Die Bedienvorrichtung 25 hat ein Arbeitsmaschinen-Bedienelement 31, eine Arbeitsmaschinenbetätigungs-Detektoreinheit 32, ein Fahrbetätigungselement 33 und eine Fahrbetrieb-Detektoreinheit 34. Das Arbeitsmaschinen-Bedienelement 31 ist ein Element, das dem Maschinenführer die Betätigung der Arbeitsmaschine 2 ermöglicht, und ist beispielsweise ein Bedienhebel. Die Arbeitsmaschinenbetätigungs-Detektoreinheit 32 detektiert die Details der Betätigung, die über das Arbeitsmaschinen-Bedienelement 31 eingegeben werden, und sendet die Details als Detektionssignal an den Arbeitsmaschinen-Controller 26. Das Fahrbetätigungselement 33 ist ein Element, das dem Maschinenführer den Fahrbetrieb des Hydraulikbaggers 100 erlaubt, und ist zum Beispiel ein Bedienhebel. Die Fahrbetrieb-Detektoreinheit 34 detektiert die Details der Betätigung, die über das Fahrbetätigungselement 33 eingegeben werden, und sendet die Details als Detektionssignal an den Arbeitsmaschinen-Controller 26.
Der Arbeitsmaschinen-Controller 26 hat eine Speichereinheit 35 wie beispielsweise ein RAM oder ROM und eine Recheneinheit 36 wie beispielsweise eine CPU. Der Arbeitsmaschinen-Controller 26 steuert in erster Linie die Arbeitsmaschine 2. Der Arbeitsmaschinen-Controller 26 erzeugt ein Steuersignal, das die Arbeitsmaschine 2 veranlasst, entsprechend der Betätigung des Arbeitsmaschinen-Bedienelements 31 zu arbeiten, und gibt das Signal an die Arbeitsmaschinensteuervorrichtung 27 aus. Die Arbeitsmaschinensteuervorrichtung 27 hat ein Proportionalsteuerventil 37, und das Proportionalsteuerventil 37 wird auf der Basis des Steuersignals von dem Arbeitsmaschinen-Controller 26 gesteuert. Hydrauliköl wird mit einer Flussrate, die dem Steuersignal von dem Arbeitsmaschinen-Controller 26 entspricht, aus dem Proportionalsteuerventil 37 abgelassen und den Hydraulikzylindern 10 bis 12 zugeführt. Die Hydraulikzylinder 10 bis 12 werden entsprechend dem Hydrauliköl angetrieben, das von dem Proportionalsteuerventil 37 zugeführt wird. Dies bewirkt, dass die Arbeitsmaschine 2 arbeitet.
1-2. Konfiguration des Positionsleitsystems 28
Das Positionsleitsystem 28 ist ein System zum Lenken des Hydraulikbaggers 100 zu einer Zielfläche innerhalb des Arbeitsbereichs. Das Positionsleitsystem 28 umfasst eine Display-Eingabevorrichtung 38 und die Positionsleitsteuerung 39 zusammen mit dem ersten bis dritten Hubsensor 16 bis 18, dem dreidimensionalen Positionssensor 23 und dem Neigungswinkelsensor 24, wie oben beschrieben.
Die Display-Eingabevorrichtung 38 hat eine Eingabeeinheit 41 wie beispielsweise ein Tastfeld und eine Displayeinheit 42 wie beispielsweise ein LCD. Die Display-Eingabevorrichtung 38 zeigt ein Leitbild an zum Lenken des Hydraulikbaggers 100 zu einem Ziel-Arbeitsobjekt innerhalb eines Arbeitsbereichs. In dem Leitbild ist eine Vielfalt von Tasten gezeigt. Ein Maschinenführer kann die Vielfalt von Funktionen des Positionsleitsystems 28 abrufen, indem er die Tasten in dem Leitbild berührt. Das Leitbild wird an späterer Stelle im Detail beschrieben.
Die Positionsleitsteuerung 39 führt eine Vielfalt von Funktion des Positionsleitsystems 28 aus. Die Positionsleitsteuerung 39 und der Arbeitsmaschinen-Controller 26 können über ein verdrahtetes oder drahtloses Kommunikationsmittel miteinander in Verbindung stehen. Die Positionsleitsteuerung 39 hat eine Speichereinheit 43 wie beispielsweise ein RAM oder ROM und eine Recheneinheit 44 wie beispielsweise eine CPU.
Die Speichereinheit 43 speichert Daten, die für die verschiedenen Prozesse benötigt werden, die von der Recheneinheit 44 durchgeführt werden. Die Speichereinheit 43 hat eine Speichereinheit zum Speichern von Geländedaten, eine Speichereinheit 47 zum Speichern von Arbeitsmaschinendaten und eine Speichereinheit 48 zum Speichern der aktuellen Fläche. Geländemodelldaten werden erstellt und vorab in der Speichereinheit 46 zum Speichern von Geländedaten gespeichert. Die Geländemodelldaten geben die Form/Gestalt und die Position einer dreidimensionalen Modelltopographie in dem Arbeitsbereich an. Wie insbesondere in 4 gezeigt ist, enthält das Geländemodell eine Mehrzahl von Modellflächen 45, deren jede mit Hilfe eines Dreieckpolygons dargestellt ist. In 4 ist nur eine der Mehrzahl von Modellflächen mit dem Bezugszeichen 45 gekennzeichnet, wohingegen die Kennzeichnung der restlichen Modellflächen entfällt. Der Maschinenführer wählt aus der Mehrzahl von Modellflächen 45 eine oder mehrere als eine Zielfläche 70 aus.
Die Speichereinheit 47 zum Speichern von Arbeitsmaschinendaten speichert Arbeitsmaschinendaten. Die Arbeitsmaschinendaten geben einen möglichen Arbeitsbereich 76 der Arbeitsmaschine 2 in dem Bereich rund um den Fahrzeughauptkörper 1 an, den die Arbeitsmaschine 2 erreichen kann (siehe 5). Die Arbeitsmaschinendaten umfassen die Länge L1 des Auslegers 6, die Länge L2 des Arms 7 und die Länge L2 des Baggerlöffels 8, wie vorstehend beschrieben. Die Arbeitsmaschinendaten umfassen auch jeweils Minimal- und Maximalwerte für den Auslegerwinkel θ1, den Armwinkel θ2 und den Löffelwinkel θ3.
Die Speichereinheit 48 zum Speichern der aktuellen Fläche speichert die aktuellen Flächendaten. Die aktuellen Flächendaten sind Daten, die eine aktuelle Fläche angeben (siehe die Kennzeichnung 78 in 5), die durch eine nachstehend beschriebene Detektoreinheit 50 zum Detektieren der aktuellen Fläche detektiert wurden. Die aktuelle Fläche gibt die aktuelle Geländeform an. Die Detektoreinheit 50 zum Detektieren der aktuellen Fläche detektiert nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeit wiederholt die aktuelle Fläche. Die Speichereinheit 48 zum Speichern der aktuellen Fläche aktualisiert die Daten in Daten, die die jüngste aktuelle Fläche angeben, die durch die Detektoreinheit 50 zum Detektieren der aktuellen Fläche detektiert wurde.
Die Recheneinheit 44 hat eine Recheneinheit 49 zum Berechnen einer aktuellen Position, die Detektoreinheit 50 zum Detektieren der aktuellen Fläche und eine Recheneinheit 51 zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition. Die Recheneinheit 49 zum Berechnen der aktuellen Position detektiert die aktuelle Position des Fahrzeughauptkörpers 1 in dem globalen Koordinatensystem auf der Basis des Detektionssignals von der Positionsdetektoreinheit 19. Die Recheneinheit 49 zum Berechnen der aktuellen Position berechnet auch die aktuelle Position des vorderen Endes des Baggerlöffels 8 in dem globalen Koordinatensystem auf der Basis der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers 1 in dem globalen Koordinatensystem und der vorstehend beschriebenen Arbeitsmaschinendaten. Die Detektoreinheit 50 zum Detektieren der aktuellen Fläche detektiert die jüngste aktuelle Fläche. Die Recheneinheit 51 zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition berechnet die optimale Arbeitsposition basierend auf den Geländemodelldaten, den Arbeitsmaschinendaten und der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers 1. Die optimale Arbeitsposition gibt die für die Durchführung der Baggerarbeiten auf der Zielfläche 70 optimale Position des Fahrzeughauptkörpers 1 an. Das Verfahren zum Berechnen der aktuellen Position des vorderen Endes des Baggerlöffels 8, das Verfahren zum Detektieren der aktuellen Fläche und das Verfahren zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition werden nachstehend im Detail beschrieben.
Die Positionsleitsteuerung 39 bewirkt, dass die Anzeige-Eingabevorrichtung 38 ein Leitbild auf der Basis der Ergebnisse anzeigt, die durch die Recheneinheit 49 zum Berechnen der aktuellen Position, die Detektoreinheit 50 zum Detektieren der aktuellen Fläche und die Recheneinheit 51 zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition ermittelt wurden. Das Leitbild ist ein Bild zum Lenken des Hydraulikbaggers 100 zur Zielfläche 70. Es folgt eine Detailbeschreibung des Leitbilds.
2. Leitbild
2.1 Leitbild-Konfiguration
Ein Leitbild 52 ist in 5 dargestellt. Das Leitbild 52 enthält eine Aufsicht 52a und eine Seitenansicht 52b.
Die Aufsicht 52a zeigt die Geländemodellform des Arbeitsbereichs und die aktuelle Position des Hydraulikbaggers 100. Die Aufsicht 52a zeigt die Geländemodellform bei Betrachtung von oben unter Verwendung einer Mehrzahl von Dreieck-Polygonen. Die Zielfläche 70 ist in einer anderen Farbe dargestellt als der Rest der Modellfläche. In 5 ist die aktuelle Position des Hydraulikbaggers 100 als Piktogramm 61 des von oben betrachteten Hydraulikbaggers 100 dargestellt, wobei jedoch auch ein anderes Symbol verwendet werden kann, um die aktuelle Position anzuzeigen.
In der Aufsicht 52a wird die Information zum Lenken des Hydraulikbaggers 100 zur Zielfläche 70 dargestellt. Insbesondere ist ein Richtungsanzeiger 71 angezeigt. Der Richtungsanzeiger 71 ist ein Piktogramm für Darstellung der Richtung der Zielfläche 70 relativ zu dem Hydraulikbagger 100. Die Aufsicht 52a enthält ferner Informationen, die die optimale Arbeitsposition angeben, und Informationen, die dazu dienen, den Hydraulikbagger direkt in Gegenüberstellung zur Zielfläche 70 zu bringen. Die optimale Arbeitsposition ist die für den Hydraulikbagger 100 optimale Position zum Bearbeiten der Zielfläche 70 und wird auf der Basis der Position der Zielfläche 70 und eines noch zu beschreibenden möglichen Arbeitsbereichs 76 berechnet. Die optimale Arbeitsposition ist in der Aufsicht 52a als eine gerade Linie 72 angegeben. Die Information, die dazu dient, den Hydraulikbagger 100 direkt in Gegenüberstellung mit der Zielfläche 70 zu bringen, ist als Kompass 73 für die Gegenüberstellung angezeigt. Der Kompass 73 für die Gegenüberstellung ist ein Piktogramm, das die direkt zur Zielfläche 70 weisende Richtung und die Richtung darstellt, in die der Hydraulikbagger 100 schwenken muss. Der Maschinenführer kann den Grad, unter welchem der Bagger der Zielfläche gegenübersteht, mit Hilfe des Kompasses 73 für die Gegenüberstellung erkennen.
Die Seitenansicht 52b enthält eine Modellflächenlinie 74, die aktuelle Flächenlinie 78, eine Zielflächenlinie 84, ein Piktogramm 75 des von der Seite betrachteten Hydraulikbaggers 100, den möglichen Arbeitsbereich 76 der Arbeitsmaschine 2 und die die optimale Arbeitsposition anzeigende Information. Die Modellflächenlinie 74 gibt außer der Zielfläche 70 einen Querschnitt der Modellfläche 45 an. Die aktuelle Flächenlinie 78 gibt einen Querschnitt der oben beschriebenen aktuellen Fläche an. Die Zielflächenlinie 84 gibt einen Querschnitt der Zielfläche 70 an. Wie in 4 gezeigt ist, werden die Modellflächenlinie 74 und die Zielflächenlinie 84 durch eine Berechnung einer Schnittlinie 80 der Geländemodellform und einer Ebene 77, die durch eine aktuelle Position des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8 verläuft, ermittelt. Die Zielflächenlinie 84 wird in einer anderen Farbe als die Modellflächenlinie 74 angezeigt. In 5 werden verschiedene Linienarten für die Darstellung der Zielflächenlinie 84 und der Modellflächenlinie 74 verwendet. Der mögliche Arbeitsbereich 76 gibt den Bereich rund um den Fahrzeughauptkörper 1 an, in dem die Arbeitsmaschine 2 arbeiten kann. Der mögliche Arbeitsbereich 76 wird anhand der vorstehend beschriebenen Arbeitsmaschinendaten berechnet. Das Verfahren zum Berechnen des möglichen Arbeitsbereichs 76 wird im Folgenden im Detail beschrieben. Die in der Seitenansicht 52b gezeigte optimale Arbeitsposition ist äquivalent zur optimalen Arbeitsposition, die in der vorstehend beschriebenen Aufsicht 52a gezeigt und durch ein Dreieck-Piktogramm 81 dargestellt ist. Die Referenzposition des Fahrzeughauptkörpers 1 wird durch ein Dreieck-Piktogramm 82 dargestellt. Der Maschinenführer bewegt den Hydraulikbagger 100 derart, dass das Piktogramm 82 für die Referenzposition mit dem Piktogramm 81 für die optimale Arbeitsposition konvergiert.
Wie vorstehend beschrieben, enthält das Leitbild 52 eine Information, die die optimale Arbeitsposition angibt, und eine Information, die dazu dient, den Hydraulikbagger 100 direkt gegenüber der Zielfläche 70 in Anordnung zu bringen. Ein Maschinenführer ist dadurch in der Lage, unter Verwendung des Leitbilds 52 den Hydraulikbagger 100 in der für die Durchführung der Arbeit an der Zielfläche 70 optimalen Position und Richtung zu platzieren. Auf das Leitbild 52 wird hauptsächlich Bezug genommen, um den Hydraulikbagger 100 zu positionieren.
2-2 Verfahren zum Berechnen der aktuellen Position des vorderen Endes des Baggerlöffels 8
Wie vorstehend beschrieben, wird die Zielflächenlinie 84 auf der Basis der aktuellen Position des vorderen Endes des Baggerlöffels 8 berechnet. Die Positionsleitsteuerung 39 berechnet die aktuelle Position des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8 in einem globalen Koordinatensystem {X, Y, Z} auf der Basis der Ergebnisse, die durch den dreidimensionalen Positionssensor 23, den ersten bis dritten Hubsensor 16 bis 18, den Neigungswinkelsensor 24 und dergleichen ermittelt wurden. Insbesondere wird die aktuelle Position des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8 wie folgt ermittelt.
Wie in 6 gezeigt ist, wird zunächst ein Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem {Xa, Ya, Za} erstellt, dessen Urspung die Montageposition P1 der vorstehend beschriebenen GNSS-Antenne 21 ist. 6(a) ist eine Seitenansicht des Hydraulikbaggers 100. 6(b) ist eine Rückansicht des Hydraulikbaggers 100. Hier ist die Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Hydraulikbaggers 100, d. h. die Ya-Achsenrichtung des Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystems hinsichtlich der Y-Achsenrichtung des globalen Koordinatensystems geneigt. Die Koordinaten des Auslegerbolzens 13 in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem sind (0, Lb1, –Lb2) und werden vorab in der Arbeitsmaschinendaten-Speichereinheit 47 der Positionsleitsteuerung 39 gespeichert.
Der dreidimensionale Positionssensor 23 detektiert die Montagepositionen P1, P2 der GNSS-Antennen 21, 22. Ein Einheitsvektor für die Ya-Achsenrichtung wird gemäß Formel (1) anhand der detektierten Koordinatenpositionen P1, P2 berechnet. Ya = (P1 – P2)/|P1 – P2| (1)
Wie in 6(a) gezeigt ist, ergibt sich durch die Einführung des Vektors Z', der senkrecht auf Ya steht und durch die Ebene verläuft, die durch die beiden Vektoren Ya und Z beschrieben wird, folgende Beziehung. (Z', Ya) = 0 (2) Z' = (1 – c)Z + cYa (3), wobei c eine Konstante ist.
Auf der Basis der Formeln (2) und (3) wird Z' durch Formel (4) ermittelt. Z' = Z + {(Z, Ya)/((Z, Ya) – 1)}(Ya – Z) (4)
Wenn ferner X' als ein Vektor senkrecht zu Ya und Z' definiert wird, wird X' anhand der folgenden Formel (5) ermittelt. X' = Ya ⊥ Z' (5)
Wie in 6(b) dargestellt ist, wird das Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem um den Rollwinkel θ4 um die Ya-Achse gedreht und erscheint wie in der folgenden Formel (6) dargestellt.
Die jeweiligen aktuellen Neigungswinkel θ1, θ2, θ3 des Auslegers 6, des Arms 7 und des Baggerlöffels 8 werden wie vorstehend beschrieben anhand der Detektionsergebnisse des ersten bis dritten Hubsensors 16 bis 18 ermittelt. Die Koordinaten (xat, yat, zat) des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8 in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem werden gemäß den folgenden Formeln (7) bis (9) unter Verwendung der Neigungswinkel θ1, θ2, θ3 und der Längen L1, L2, L3 des Auslegers 6, des Arms 7 und des Baggerlöffels 8 berechnet. xat = 0 (7) yat = Lb1 + L1sinθ1 + L2sin(θ1 + θ2) + L3sin(θ1 + θ2 + θ3) (8) zat = –Lb2 + L1cosθ1 + L2cos(θ1 + θ2) + L3cos(θ1 + θ2 + θ3) (9)
Das vordere Ende P3 des Baggerlöffels 8 bewegt sich über die Ebene Ya-Za in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem.
Die Koordinaten des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8 in dem globalen Koordinatensystem werden gemäß der folgenden Formel (10) ermittelt. P3 = xat·Xa + yat·Ya + zat·Za + P1 (10)
Wie 4 zeigt, berechnet die Positionsleitsteuerung 39 auf der Basis der aktuellen Position des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8, die wie vorstehend beschrieben berechnet wurde, und der in der Speichereinheit 43 gespeicherten Geländemodelldaten die Schnittlinie 80 des dreidimensionalen Geländemodells und die Ya-Za-Ebene 77, durch welche das vordere Ende P3 des Baggerlöffels 8 verläuft. Die Positionsleitsteuerung 39 zeigt den Teil der Schnittlinie an, der in dem Leitbild 52 als die vorstehend beschriebene Zielflächenlinie 84 durch die Zielfläche 70 verläuft.
Die Detektoreinheit 50 für die aktuelle Fläche detektiert die aktuelle Flächenlinie 78 auf der Basis der Bewegungsbahn des Unterwagens des Fahrzeughauptkörpers 1 und der Bewegungsbahn des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8. Insbesondere berechnet die Detektoreinheit 50 für die aktuelle Fläche die aktuelle Position eines Detektionsreferenzpunkts P5 aus der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers 1 (die Montageposition P1 der GNSS-Antenne 21), wie in 6 gezeigt. Der Detektionsreferenzpunkt P5 liegt an der Bodenfläche der Raupen 5a, 5b. Die Detektoreinheit 50 für die aktuelle Fläche speichert die Bahn des Detektionsreferenzpunkts P5 als aktuelle Flächendaten in der Speichereinheit 48 für die aktuelle Fläche. Daten, die das Positionsverhältnis zwischen der Montageposition P1 der GNSS-Antenne 21 und dem Detektionsreferenzpunkt P5 angeben, werden vorab in der vorstehend beschriebenen Speichereinheit 48 für die aktuelle Fläche gespeichert. Die Bahn des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8 wird durch eine Aufzeichnung der aktuellen Position des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8 erhalten, die wie vorstehend beschrieben durch die Recheneinheit 49 für die Berechnung der aktuellen Position ermittelt wurde.
2-3. Verfahren zum Berechnen des möglichen Arbeitsbereichs 76
Bevor das Verfahren zum Berechnen des möglichen Arbeitsbereichs 76 beschrieben wird, werden zunächst die maximale Reichweite Lmax und die minimale Reichweite Lmin der Arbeitsmaschine 2 beschrieben. Die maximale Reichweite Lmax ist die Reichweite der Arbeitsmaschine 2, wenn diese maximal ausgestreckt ist. Die Reichweite der Arbeitsmaschine 2 ist der Abstand zwischen dem Auslegerbolzen 13 und dem vorderen Ende des Baggerlöffels 8. 7 zeigt schematisch die Stellung der Arbeitsmaschine 2, wenn die Länge der Arbeitsmaschine 2 äquivalent zur maximalen Reichweite Lmax (im Folgenden ”Stellung mit maximaler Reichweite” genannt) ist. Der Ursprung der Koordinatenebene Yb-Zb, die in 7 dargestellt ist, ist die Position des Auslegers 13 in dem vorstehend beschriebenen Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem {Xa, Ya, Za}. In der Stellung mit maximaler Reichweite weist der Armwinkel θ2 den Minimalwert auf. Der Löffelwinkel θ3 wird unter Anwendung einer numerischen Analyse für Parameteroptimierung berechnet, so dass die Reichweite der Arbeitsmaschine maximal ist. Der Wert des Löffelwinkels θ3 zu diesem Zeitpunkt wird im Folgenden als ”Winkel bei maximaler Reichweite” bezeichnet.
Die minimale Reichweite Lmin ist die Reichweite der Arbeitsmaschine 2, wenn die Arbeitsmaschine 2 auf die kleinste mögliche Länge eingeklappt ist. 8 zeigt schematisch die Stellung der Maschine 2, wenn die Länge der Arbeitsmaschine äquivalent zur minimalen Reichweite Lmin (im Folgenden ”Stellung bei minimaler Reichweite” genannt) ist. In der Stellung mit minimaler Reichweite weist der Armwinkel θ2 den maximalen Wert auf. Der Löffelwinkel θ3 wird unter Anwendung einer numerischen Analyse für Parameteroptimierung berechnet, so dass die Reichweite der Arbeitsmaschine minimal ist. Der Wert des Löffelwinkels θ3 zu diesem Zeitpunkt wird im Folgenden als ”Winkel bei minimaler Reichweite” bezeichnet.
Nachstehend wird das Verfahren zum Berechnen des möglichen Arbeitsbereichs 76 mit Bezug auf 9 erläutert. Der mögliche Arbeitsbereich ist ein Bereich, in dem ein Unterbodenbereich 86 von einem erreichbaren Bereich 83 ausgenommen ist. Der erreichbare Bereich 83 ist ein Bereich, der durch die Arbeitsmaschine 2 erreichbar ist. Der Unterbodenbereich 86 ist ein Bereich, der unter dem Fahrzeughauptkörper 1 liegt. Der erreichbare Bereich 83 wird berechnet aus den vorstehend beschriebenen Arbeitsmaschinendaten und der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers 1. Die Grenze des erreichbaren Bereichs 83 umfasst eine Mehrzahl von Bögen A1 bis A4. Zum Beispiel umfasst die Grenze des erreichbaren Bereichs 83 einen ersten Bogen A1 bis vierten Bogen A4. Der erste Bogen A1 ist eine Bahn, die das vordere Ende des Baggerlöffels 8 beschreibt, wenn der Armwinkel θ2 den minimalen Wert aufweist, der Löffelwinkel θ3 dem Winkel bei maximaler Reichweite entspricht und der Auslegerwinkel θ1 zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert variiert. Der zweite Bogen A2 ist eine Bahn, die das vordere Ende des Baggerlöffels 8 beschreibt, wenn der Auslegerwinkel θ1 den maximalen Wert aufweist, der Löffelwinkel θ3 0° beträgt und der Armwinkel θ2 zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert variiert. Der dritte Bogen A3 ist eine Bahn, die das vordere Ende des Baggerlöffels 8 beschreibt, wenn der Armwinkel θ2 den maximalen Wert aufweist, der Löffelwinkel θ3 dem Wert bei minimaler Reichweite entspricht und der Auslegerwinkel θ1 zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert variiert. Der vierte Bogen A4 ist eine Bahn, die das vordere Ende des Baggerlöffels 8 beschreibt, wenn der Auslegerwinkel θ1 den minimalen Wert aufweist, der Löffelwinkel θ3 0° beträgt und der Armwinkel θ2 zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert variiert.
2-4. Verfahren zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition
Als nächstes wird ein Verfahren zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition beschrieben. Die Einheit 51 zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition berechnet als die optimale Arbeitsposition die Position des Fahrzeughauptkörpers, in der ein durch den Bagger bearbeitbarer Bereich 79, in dem sich die Zielfläche 70 und der mögliche Arbeitsbereich 76 überschneiden, am größten ist. Das Verfahren zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition wird im Folgenden auf der Basis des Flussdiagramms in 11 beschrieben.
In Schritt S1 wird die aktuelle Position des Fahrzeughauptkörpers 1 detektiert. Wie vorstehend beschrieben, berechnet die Recheneinheit 49 zum Berechnen der aktuellen Position hier die aktuelle Position des Fahrzeughauptkörpers 1 in dem globalen Koordinatensystem auf der Basis des Detektionssignals von der Positionsdetektoreinheit 19.
In Schritt S2 wird bestimmt, ob der Neigungswinkel der Zielflächenlinie 84 oder der aktuellen Flächenlinien 78 auf oder über einem auf dem Display voreingestellten Bestimmungsschwellwert liegt. Der auf dem Display voreingestellte Bestimmungsschwellwert ist auf einen Neigungswinkel eingestellt, der das Limit für ein stabiles Arbeiten des Hydraulikbaggers 100 angibt. Der auf dem Display eingestellte Bestimmungsschwellwert wird im Voraus ermittelt und in der Speichereinheit 47 für die Speicherung der Arbeitsmaschinendaten gespeichert. Ein Neigungswinkel θ5 der Zielflächenlinie 84 (siehe 10) wird anhand der Geländemodelldaten ermittelt, die in der Speichereinheit 46 für die Geländedaten gespeichert sind. Ein Neigungswinkel θ6 der aktuellen Flächenlinie 78 (siehe 10) wird aus den aktuellen Flächendaten ermittelt, die in der Speichereinheit 48 für die aktuellen Flächendaten gespeichert sind. Wenn mindestens einer der Neigungswinkel, nämlich der Neigungswinkel θ5 der Zielflächenlinie 84 oder der Neigungswinkel θ6 der aktuellen Flächenlinie 78, gleich dem oder größer als der auf dem Display voreingestellte Bestimmungsschwellwert ist, wird in Schritt S7 die optimale Arbeitsposition in dem Leitbild 52 nicht angezeigt. Wenn weder der Neigungswinkel θ5 der Zielflächenlinie 84 noch der Neigungswinkel θ6 der aktuellen Flächenlinie 78 gleich dem oder größer als der auf dem Display voreingestellte Bestimmungsschwellwert sind, folgt Schritt S3 in dem Ablauf. Mit anderen Worten: Wenn sowohl der Neigungswinkel θ5 der Zielflächenlinie 84 und der Neigungswinkel θ6 der aktuellen Flächenlinie 78 kleiner ist als der auf dem Display voreingestellte Bestimmungsschwellwert, folgt Schritt S3 in dem Ablauf. Wie in 10 gezeigt ist, ist der bearbeitbare Bereich 79 ein Bereich, in dem sich die Zielflächenlinie 84 und der mögliche Arbeitsbereich 76 bei seitlicher Betrachtung überschneiden. Wie jedoch in 12 dargestellt ist, klassifiziert die Recheneinheit 51 zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition die Zielflächenlinie 84 auf der Basis des Abstands G1 zwischen der aktuellen Flächenlinie 78 und der Zielflächenlinie 84 nach einem gebaggerten Bereich und einem nichtgebaggerten Bereich. Insbesondere klassifiziert die Recheneinheit 51 zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition einen Teil der Zielflächenlinie 84, in dem der Abstand G1 von der aktuellen Flächenlinie 78 gleich einem oder größer als ein Bestimmungsschwellwert Gth einer voreingestellten Klassifizierung ist, als den nichtgebaggerten Bereich. Die Recheneinheit 51 zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition klassifiziert einen Teil der Zielflächenlinie 84, in dem der Abstand G1 von der aktuellen Flächenlinie 78 kleiner als ein Bestimmungsschwellwert Gth einer voreingestellten Klassifizierung ist, als den gebaggerten Bereich. Die Recheneinheit 51 zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition bestimmt den nichtgebaggerten Bereich, der am nächsten zu dem Fahrzeughauptkörper liegt, als das Objekt des mit dem Bagger bearbeitbaren Bereichs 79.
In Schritt S4 wird der Hangtyp bestimmt. An diesem Punkt wird bestimmt; ob die Zielfläche 70 von dem Hydraulikbagger aus betrachtet eine Steigung, eine ebene Fläche oder ein Gefälle ist. Die Recheneinheit 51 zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition bestimmt den Hangtyp auf der Basis der Geländemodelldaten in der Speichereinheit 46 für die Geländedaten und der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers 1.
In Schritt S5 wird die optimale Arbeitsposition berechnet. Wie in 10 gezeigt, wird an diesem Punkt als die optimale Arbeitsposition eine Position des Fahrzeughauptkörpers 1 berechnet, in der die Länge Le des bearbeitbaren Bereichs 79, in dem sich die Zielflächenlinie 84 und der mögliche Arbeitsbereich 76 überschneiden, am größten ist. Jedoch wird eine Position berechnet, in der die Länge Le des bearbeitbaren Bereichs 79 innerhalb des Bereichs, der das Objekt des in Schritt S3 gewählten bearbeitbaren Bereichs 79 ist, am größten ist.
Die optimale Arbeitsposition wird auf der Basis der Höhe des möglichen Arbeitsbereichs 76 berechnet, wenn der Fahrzeughauptkörper 1 auf der aktuellen Flächenlinie 78 positioniert ist. Wie in 13 gezeigt, unterscheiden sich insbesondere die aktuelle Position P4 des Auslegerbolzens 13, wenn der Fahrzeughauptkörper 1 von der Zielflächenlinie 84 entfernt ist, und die Position P4' des Auslegerbolzens 13, wenn der Fahrzeughauptkörper 1 in der Nähe der Zielflächenlinie 84 positioniert ist, entsprechend der Gestalt der aktuellen Flächenlinie 78. Aus diesem Grund variiert mit der Höhe der aktuellen Flächenlinie 78 auch die Höhe des möglichen Arbeitsbereichs 76. Dadurch wird die optimale Arbeitsposition auf der Basis der Höhe des möglichen Arbeitsbereichs 76 entsprechend der aktuellen Flächenlinie 78 berechnet. Insbesondere werden Daten, die die Höhe Hb von dem Detektionsreferenzpunkt P5 an der Bodenfläche der Raupen 5a, 5b zu dem Auslegerbolzen 13 angeben, in der Speichereinheit 47 für die Speicherung der Arbeitsmaschinendaten gespeichert, und eine Position, die um die Höhe Hb des Auslegerbolzens 13 höher als die aktuelle Flächenlinie 78 liegt, wird als die Bahn Tb des Auslegerbolzens 13 berechnet, wenn der Fahrzeughauptkörper 1 auf der aktuellen Flächenlinie 78 positioniert ist. Die optimale Arbeitsposition wird basierend auf dem möglichen Arbeitsbereich 76 berechnet, wenn sich der Auslegerbolzen 13 entlang der Bahn Tb bewegt.
Wenn in dem vorstehend beschriebenen Schritt S4 bestimmt wird, dass die Zielfläche 70 eine Steigung oder eine ebene Fläche ist, wie in 14 gezeigt, wird als die optimale Arbeitsposition eine Position berechnet, in der von den Schnittlinien der Grenze des möglichen Arbeitsbereichs 76 und der Zielflächenlinie 84 die von dem Fahrzeughauptkörper 1 am weitesten entfernte Schnittlinie der Position des oberen Endes der Zielflächenlinie 84 entspricht. Wenn in Schritt S4 bestimmt wird, dass die Zielfläche 70 ein Gefälle ist, wie in 15 gezeigt, wird als die optimale Arbeitsposition eine Position berechnet, in der von den Schnittlinien der Grenze des möglichen Arbeitsbereichs 76 und der Zielflächenlinie 84 die zum Fahrzeughauptkörper 1 am nächsten gelegene Schnittlinie der Position des oberen Endes der Zielflächenlinie 84 entspricht.
In Schritt S6 wird das die optimale Position zeigende Leitbild 52 auf der Displayeinheit 42 angezeigt. Dabei wird, wie 5 zeigt, die die optimale Arbeitsposition darstellende gerade Linie 72 in der Aufsicht 52a des Leitbilds 52 angezeigt. Das Dreieck-Piktogramm 81, das die optimale Arbeitsposition zeigt, wird in der Seitenansicht 52b des Leitbilds 52 angezeigt.
3. Merkmale
Bei dem Positionsleitsystem 28 des Hydraulikbaggers 100 gemäß der vorliegenden Erfindung wird als die optimale Arbeitsposition die Position des Fahrzeughauptkörpers 1 berechnet, in der der bearbeitbare Bereich 79, in dem sich die Zielflächenlinie 84 und der mögliche Arbeitsbereich 76 überschneiden, am größten ist. Das Leitbild 52, das die optimale Arbeitsposition zeigt, wird dann auf der Displayeinheit 42 angezeigt. Dementsprechend kann ein Maschinenführer den Hydraulikbagger 100 ohne weiteres zu einer Position bewegen, die für die Durchführung der Baggerarbeiten geeignet ist, indem er den Hydraulikbagger 100 in Richtung auf die in dem Leitbild 52 gezeigte optimale Arbeitsposition lenkt. Insbesondere kann ein Maschinenführer die optimale Arbeitsposition mit Hilfe des Piktogramms erkennen, das in der Seitenansicht 52b des Leitbilds 52 in 5 dargestellt ist. Dadurch ist ein Maschinenführer in der Lage, die Vorwärts-/Rückwärtsposition des Hydraulikbaggers 100 ohne weiteres einzustellen. Ebenso kann der Maschinenführer die optimale Arbeitsposition mit Hilfe der geraden Linie 72 erkennen, die in der Aufsicht 52a des Leitbilds 52 dargestellt ist. Dies ermöglicht einem Maschinenführer ein einfaches Einstellen der Links-/Rechtsposition des Hydraulikbaggers 100.
Wie 13 zeigt, wird die optimale Arbeitsposition nicht auf der Basis der Höhe des möglichen Arbeitsbereichs 76 in der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers 1 berechnet, sondern auf der Basis der Höhe des möglichen Arbeitsbereichs 76, wenn der Fahrzeughauptkörper 1 auf der aktuellen Flächenlinie 78 positioniert ist. Dies ermöglicht eine präzise Berechnung der optimalen Arbeitsposition auch auf unebenem Gelände.
Die Zielflächenlinie 84 wird klassifiziert nach einem nichtgebaggerten Bereich und einem gebaggerten Bereich, und der nichtgebaggerte Bereich wird als das Objekt des mit dem Bagger bearbeitbaren Bereichs 79 festgelegt. Dies ermöglicht bei der Berechnung der optimalen Arbeitsposition den Ausschluss des gebaggerten Bereichs, der nicht mehr bearbeitet werden muss, auch wenn, wie in 12 gezeigt, der nichtgebaggerte Bereich und der gebaggerte Bereich aufgrund eines diskontinuierlichen Baggerns gemischt sind. Dies ermöglicht die präzise Berechnung einer effektiven, optimalen Arbeitsposition.
Wenn der Neigungswinkel θ5 der Zielflächenlinie 84 oder der Neigungswinkel θ6 der aktuellen Flächenlinie 78 gleich dem oder größer als der voreingestellte Bestimmungsschwellwert sind, wird die optimale Arbeitsposition in dem Leitbild 52 nicht angezeigt. Es ist daher möglich, in dem Leitbild 52 eine optimale Arbeitsposition innerhalb des Bereichs anzuzeigen, in dem der Hydraulikbagger 100 stabil arbeiten kann.
Wenn die Zielfläche 70 von dem Hydraulikbagger 100 aus betrachtet eine Steigung oder eine ebene Fläche ist, wie in 14 gezeigt, wird eine Position als die optimale Arbeitsposition berechnet, in der die Arbeitsmaschine 2 ausgestreckt werden kann, um das obere Ende der Zielflächenlinie 84 zu erreichen. Ein Maschinenführer ist somit in der Lage, den Hydraulikbagger 100 beispielsweise so zu bedienen, dass dieser sich an der Steigung abwärts bewegt und dabei von dem oberen Ende nach unten baggert, wenn die Steigung viel größer ist als der Hydraulikbagger 100.
Wenn die Zielfläche 70 von dem Hydraulikbagger 100 aus betrachtet ein Gefälle ist, wie in 15 gezeigt, wird als die optimale Arbeitsposition eine Position berechnet, in der die Arbeitsmaschine 2 eingeklappt werden kann, um das obere Ende der Zielfläche 84 zu erreichen. Ein Maschinenführer ist somit in der Lage, den Hydraulikbagger 100 beispielsweise so zu bedienen, dass dieser sich an dem Gefälle abwärts bewegt und dabei den Bereich vor dem Fahrzeughauptkörper 1 baggert.
4. Weitere Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Modifikationen sind möglich, soweit sie nicht von dem Erfindungsgedanken abweichen. Zum Beispiel können einige oder sämtliche der Funktionen des Positionsleitsystems 28 durch einen Computer ausgeführt werden, der außerhalb des Hydraulikbaggers 100 angeordnet ist. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hat die Arbeitsmaschine 2 einen Ausleger 6, einen Arm 7 und einen Baggerlöffel 8, wobei die Konfiguration der Arbeitsmaschine 2 jedoch nicht darauf beschränkt ist.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Neigungswinkel des Auslegers 6, des Arms 7 und des Baggerlöffels 8 durch den ersten bis dritten Hubsensor 16 bis 18 ermittelt. Jedoch sind die Mittel zum Detektieren der Neigungswinkel nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann zum Detektieren der Neigungswinkel des Auslegers 6, des Arms 7 und des Baggerlöffels 8 ein Winkelsensor vorgesehen sein. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Bahn der Positionen des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8 und die Bahn der Positionen des Detektionsreferenzpunkts P5 an der Bodenfläche der Raupen 5a, 5b als die aktuelle Flächenlinie 78 detektiert. Das Verfahren zum Detektieren der aktuellen Flächenlinie 78 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann Die aktuelle Flächenlinie 78 mit Hilfe eines Laserdistanzmessgeräts detektiert werden, wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldungspublikation 2002-328022 beschrieben. Alternativ dazu kann Die aktuelle Flächenlinie 78 unter Verwendung eines Stereokameramessgeräts detektiert werden, wie in der offengelegten japanischen Patenanmeldungspublikation H11-211473 beschrieben.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die optimale Arbeitsposition, wie in 13 dargestellt, auf der Basis der Höhe des möglichen Arbeitsbereichs 76 entsprechend der aktuellen Flächenlinie 78 berechnet. Die optimale Arbeitsposition kann jedoch auch auf der Basis der Höhe des möglichen Arbeitsbereichs 76 ab einer imaginären Grundlinie 90 berechnet werden, wie in 16 gezeigt. Die imaginäre Grundlinie 90 ist eine Linie, die durch den Detektionsreferenzpunkt P5 an der Bodenfläche in der aktuellen Position des Hydraulikbaggers 100 und parallel zur Y-Achsenrichtung in dem globalen Koordinatensystem verläuft.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung ist wirksam für die Ermöglichung der Bewegung eines Hydraulikbaggers auf einfache Weise zu einer für die Durchführung einer Arbeit geeigneten Position und sie ist nützlich als Positionsleitsystem in einem Hydraulikbagger und als Verfahren zum Steuern desselben.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeughauptkörper
2: Arbeitsmaschine
19: Positionsdetektoreinheit
28: Positionsleitsystem
42: Anzeigeeinheit
46: Speichereinheit zum Speichern von Geländedaten
47: Speichereinheit zum Speichern von Arbeitsmaschinendaten
48: Speichereinheit zum Speichern der aktuellen Fläche
50: Detektoreinheit zum Detektieren der aktuellen Fläche
51: Recheneinheit zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition
52: Leitbild
70: Zielfläche
76: möglicher Arbeitsbereich
100: Hydraulikbagger

Claims

Positionsleitsystem zum Lenken eines Hydraulikbaggers zu einer Zielfläche innerhalb eines Arbeitsbereichs, wobei der Hydraulikbagger einen Fahrzeughauptkörper und eine an dem Fahrzeughauptkörper befestigte Arbeitsmaschine umfasst, wobei das System umfasst: eine Geländedaten-Speichereinheit zum Speicher von Geländedaten, die eine Position der Zielfläche angeben; eine Arbeitsmaschinendaten-Speichereinheit zum Speichern von Arbeitsmaschinendaten, die einen durch die Arbeitsmaschine zu erreichenden möglichen Arbeitsbereich rund um den Fahrzeughauptkörper angeben; eine Positionsdetektoreinheit zum Detektieren einer aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers; eine Recheneinheit zum Berechnen einer optimalen Arbeitsposition, die als die optimale Arbeitsposition eine Position des Fahrzeughauptkörpers, in der ein bearbeitbarer Bereich, in dem sich die Zielfläche und der mögliche Arbeitsbereich überschneiden, am größten ist, auf der Grundlage der Geländedaten, der Arbeitsmaschinendaten und der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers berechnet; und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines Leitbilds, das die optimale Arbeitsposition zeigt.
Positionsleitsystem für den Hydraulikbagger gemäß Anspruch 1, wobei ein bearbeitbarer Bereich ein Bereich ist, in dem sich bei seitlicher Betrachtung der mögliche Arbeitsbereich und eine einen Querschnitt der Zielfläche darstellende Linie überschneiden.
Positionsleitsystem für den Hydraulikbagger gemäß Anspruch 1, wobei das Leitbild eine Seitenansicht enthält, die einen Querschnitt der Zielfläche, den Hydraulikbagger und die optimale Arbeitsposition von der Seite betrachtet darstellt.
Positionsleitsystem für den Hydraulikbagger gemäß Anspruch 1, wobei der Instruktionsbildschirm eine Aufsicht der Zielfläche, des Hydraulikbaggers und der optimalen Arbeitsposition von oben betrachtet enthält.
Positionsleitsystem für den Hydraulikbagger gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: eine Detektoreinheit zum Detektieren der aktuellen Fläche, die die jüngste aktuelle Fläche detektiert; und eine Speichereinheit zum Speichern und Aktualisieren der jüngsten aktuellen Fläche, die durch die Detektoreinheit zum Detektieren der aktuellen Fläche detektiert wurde; wobei die optimale Arbeitsposition auf der Basis der Höhe des möglichen Arbeitsbereichs berechnet wird, wenn der Fahrzeughauptkörper auf der aktuellen Fläche positioniert ist.
Positionsleitsystem für den Hydraulikbagger gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: eine Detektoreinheit zum Detektieren der aktuellen Fläche, die die jüngste aktuelle Fläche detektiert; und eine Speichereinheit zum Speichern und Aktualisieren der jüngsten aktuellen Fläche, die durch die Detektoreinheit zum Detektieren der aktuellen Fläche detektiert wurde; wobei die Recheneinheit zum Berechnen der aktuellen Arbeitsposition die Zielfläche auf der Basis eines Grades eines Spalts zwischen der aktuellen Fläche und der Zielfläche in einen gebaggerten Bereich und einen nichtgebaggerten Bereich klassifiziert und den am nächsten zum Fahrzeughauptkörper liegenden nichtgebaggerten Bereich als den bearbeitbaren Bereich festlegt.
Positionsleitsystem für den Hydraulikbagger nach Anspruch 1, wobei die Recheneinheit zum Berechnen der optimalen Arbeitsposition veranlasst, dass das Leitbild die optimale Arbeitsposition zeigt, wenn der Neigungswinkel der aktuellen Fläche oder der Zielfläche gleich einem oder größer als ein voreingestellter Schwellwert ist.
Positionsleitsystem für den Hydraulikbagger gemäß Anspruch 1, wobei die optimale Arbeitsposition eine Position derart ist, dass die von dem Fahrzeughauptkörper am weitesten entfernte Schnittlinie der Schnittlinien der Grenze des möglichen Arbeitsbereichs und der Zielfläche dem oberen Ende der Zielfläche entspricht, wenn die Zielfläche von dem Hydraulikbagger aus gesehen eine Steigung oder eine ebene Fläche ist.
Positionsleitsystem für den Hydraulikbagger gemäß Anspruch 1, wobei die optimale Arbeitsposition eine Position derart ist, dass die zum Fahrzeughauptkörper nächstgelegene Schnittlinie der Schnittlinien der Grenze des möglichen Arbeitsbereichs und der Zielfläche dem oberen Ende der Zielfläche entspricht, wenn die Zielfläche von dem Hydraulikbagger aus gesehen ein Gefälle ist.
Hydraulikbagger, umfassend das Positionsleitsystem für den Hydraulikbagger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
Verfahren zum Steuern eines Positionsleitsystems zum Lenken eines Hydraulikbaggers zu einer Zielfläche innerhalb eines Arbeitsbereichs, wobei der Hydraulikbagger einen Fahrzeughauptkörper und eine an dem Fahrzeughauptkörper befestigte Arbeitsmaschine hat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Detektieren einer aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers; Berechnen einer Position des Fahrzeughauptkörpers als die optimale Arbeitsposition, in der ein bearbeitbarer Bereich, in dem sich eine Zielfläche und ein durch die Arbeitsmaschine zu erreichender möglicher Arbeitsbereich rund um den Fahrzeughauptkörper überschneiden, am größten ist, auf der Basis von Geländedaten, die eine Position der Zielfläche angeben, der Arbeitsmaschinendaten, die den möglichen Arbeitsbereich angeben, und der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers; und Anzeigen eines Leitbilds, das die optimale Arbeitsposition zeigt.