DE112019001094T5

DE112019001094T5 - Vorrichtung zum bestimmen von abmessungen und verfahren zum bestimmen von abmessungen

Info

Publication number: DE112019001094T5
Application number: DE112019001094.8T
Authority: DE
Inventors: Yoshito Kumakura; Daiki Arimatsu
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2020-12-24
Also published as: WO2019207992A1; JP2019190171A; JP6942671B2; CN111936705A; US20210017733A1; CN111936705B

Abstract

Eine Einheit für Speicherung von Abmessungen speichert erste Abmessungen, die Abmessungen eines Anbaugerätes sind, wenn ein erster Verbindungsabschnitt mit einem Stiel verbunden ist. Eine Einheit für Berechnung von Abmessungen berechnet auf Basis der ersten Abmessungen zweite Abmessungen, die Abmessungen des Anbaugerätes sind, wenn ein zweiter Verbindungsabschnitt mit dem Stiel verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen sowie ein Verfahren zum Bestimmen von Abmessungen für eine Arbeitsausrüstung, die einen Stiel und einen Löffel enthält.
Priorität wird für die japanische Patentanmeldung Nr. 2018-085853 beansprucht, die am 26. April 2018 eingereicht wurde und deren Inhalt hier durch Verweis aufgenommen wird.
Technischer Hintergrund
Patentdokument 1 offenbart ein Anzeigesystem, das ein Bild anzeigt, das eine Positionsbeziehung zwischen einer Position von Zähnen eines Löffels und einer geplanten Fläche zeigt, damit eine Bedienungsperson eine Soll-Fläche fehlerfrei formen kann.
Liste der Anführungen
Patentdokumente
Patentdokument 1
Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichungs-Nr. 2012-172431
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Je nach Arbeitsaufgaben auf einer Baustelle kann ein Löffel einer Arbeitsausrüstung, die an einer Arbeitsmaschine, wie einem Hydraulikbagger, vorhanden ist, in einer entgegengesetzten Richtung angebracht werden. Wenn es sich bei einer Arbeitsmaschine beispielsweise um einen Löffelbagger handelt, wird der Löffel in der Regel so angebracht, dass die Zähne einer Fahrzeugkarosserie zugewandt sind. Je nach Arbeitsaufgabe kann der Löffel jedoch so angebracht werden, dass die Zähne zur Vorderseite zeigen. Das heißt, der Löffelbagger kann als ein Ladebagger eingesetzt werden. Im Folgenden wird die normale Anbringung des Löffels als „normale Verbindung“ bezeichnet, und die Anbringung des Löffels in einer entgegengesetzten Richtung wird als „umgekehrte Verbindung“ bezeichnet.
Der Löffel weist einen Verbindungsabschnitt an der Zahn-Seite und einen Verbindungsabschnitt an der Rücken-Seite (heel side) an einem hinteren Endabschnitt auf, von denen einer an einem vorderen Ende eines Stiels angebracht wird und der andere an einem Zylinder angebracht wird. Wenn der Löffel in einen Zustand umgekehrter Verbindung gebracht wird, wird daher der Zylinder an dem Verbindungsabschnitt angebracht, an dem bei normaler Verbindung der Stiel angebracht ist, und wird der Stiel an dem Verbindungsabschnitt angebracht, an dem bei normaler Verbindung der Zylinder angebracht ist.
Bei dem in Patentdokument 1 beschriebenen Anzeigesystem wird eine Abmessung des Löffels auf Basis in einer Speichervorrichtung gespeicherter Abmessungs-Informationen des Löffels bestimmt. Die Abmessungs-Informationen des Löffels sind Informationen, die eine Abmessung des Löffels bei einem angenommenen Verfahren zum Anbringen des Löffels an dem Stiel angeben. Andererseits unterscheidet sich eine Länge von dem vorderen Ende des Stiels bis zu den Zähnen des Löffels bei der normalen Verbindung und der umgekehrten Verbindung. Daher kann das in Dokument 1 beschriebene Anzeigesystem eine Abmessung des Löffels nicht genau bestimmen, wenn der Löffel mit einem Anbringungsverfahren an dem Stiel angebracht wird, das sich von dem angenommenen Anbringungsverfahren unterscheidet.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen sowie ein Verfahren zum Bestimmen von Abmessungen zu schaffen, mit denen eine Abmessung eines Löffels unabhängig von einem Verfahren für Anbringung des Löffels bestimmt werden kann.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen, die Abmessungen eines Anbaugerätes einer Arbeitsausrüstung bestimmt, die einen Stiel und das Anbaugerät einschließt und bei der ein erster Verbindungsabschnitt oder ein zweiter Verbindungsabschnitt, der an dem Anbaugerät vorhanden ist, mit dem Stiel verbunden ist, wobei die Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen eine Einheit für Speicherung von Abmessungen, die erste Abmessungen speichert, die Abmessungen des Anbaugerätes sind, wenn der erste Verbindungsabschnitt mit dem Stiel verbunden wird, sowie eine Einheit für Berechnung von Abmessungen enthält, die auf Basis der ersten Abmessungen zweite Abmessungen berechnet, die Abmessungen des Anbaugerätes sind, wenn der zweite Verbindungsabschnitt mit dem Stiel verbunden ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß dem oben dargestellten Aspekt kann die Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen eine Abmessung eines Löffels unabhängig von dem Verfahren für Anbringung des Löffels bestimmen.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Stellung einer Arbeitsausrüstung zeigt.
2 ist eine schematische Darstellung, die einen Aufbau einer Arbeitsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, das Konfigurationen einer Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung sowie einer Ein-/Ausgabevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
4 ist eine Darstellung, die Abmessungen eines Löffels in einem Zustand normaler Verbindung zeigt.
5 ist eine Darstellung, die Abmessungen eines Löffels in einem Zustand umgekehrter Verbindung zeigt.
6 ist eine Darstellung, die ein Verfahren zum Berechnen von Abmessungen eines Löffels in dem Zustand umgekehrter Verbindung zeigt.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen eines Löffels für die Arbeitsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess für Anzeige eines Bildes des Löffels sowie einen Eingriffs-Steuerungsprozess, bei dem eingestellte Abmessungen verwendet werden, in der ersten Ausführungsform darstellt.
9 ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines Bildes des Löffels zeigt.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen eines Löffels für eine Arbeitsmaschine gemäß einer anderen Ausführungsform darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Koordinatensystem
1 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Stellung einer Arbeitsausrüstung zeigt.
In der folgenden Beschreibung werden ein dreidimensionales Baustellen-Koordinatensystem (Xg, Yg, Zg) sowie ein dreidimensionales Fahrzeugkörper-Koordinatensystem (Xm, Ym, Zm) definiert, und eine Positionsbeziehung wird auf Basis der Koordinatensysteme beschrieben.
Das Baustellen-Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, das aus einer Xg-Achse, die sich im Norden und Süden erstreckt, einer Yg-Achse, die sich im Osten und Westen erstreckt, sowie einer Zg-Achse besteht, die sich in der vertikalen Richtung erstreckt, wobei eine Position einer GNSS-Referenzstation, die sich an einer Baustelle befindet, als ein Bezugspunkt dient. Ein Beispiel für das GNSS ist ein globales Positionierungssystem (GPS).
Das Fahrzeugkörper-Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, das aus einer Xm-Achse, die sich nach vorn und nach hinten erstreckt, einer Ym-Achse, die sich nach links und nach rechts erstreckt, sowie einer Zm-Achse besteht, die sich nach oben und nach unten erstreckt, wobei ein repräsentativer Punkt O, der an einem Schwenkkörper 120 einer Arbeitsmaschine 100 definiert ist und weiter unten beschrieben wird, als eine Bezugsgröße dient. Die nach vorn verlaufende Richtung wird als +Xm-Richtung bezeichnet, die nach hinten verlaufende Richtung wird als -Xm-Richtung bezeichnet, die nach links verlaufende Richtung wird als +Ym-Richtung bezeichnet, die nach rechts verlaufende Richtung wird als -Ym-Richtung bezeichnet, die nach oben verlaufende Richtung wird als +Zm-Richtung bezeichnet, und die nach unten verlaufende Richtung wird als -Zm-Richtung bezeichnet, wobei der repräsentative Punkt O des Schwenkkörpers 120 als eine Bezugsgröße dient.
Eine Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 der Arbeitsmaschine 100, die weiter unten beschrieben wird, kann mittels Berechnung eine Position in einem bestimmten Koordinatensystem in eine Position in einem anderen Koordinatensystem umwandeln. Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 kann beispielsweise eine Position in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem in eine Position in dem Baustellen-Koordinatensystem umwandeln und Positionen in den Koordinatensystemen auch umgekehrt ineinander umwandeln.
Erste Ausführungsform
Arbeitsmaschine
2 ist eine schematische Darstellung, die einen Aufbau der Arbeitsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
Die Arbeitsmaschine 100 enthält ein Fahrgestell 110, den Schwenkkörper 120, der an dem Fahrgestell 110 gelagert ist, sowie eine Arbeitsausrüstung 130, die mit Hydraulikdruck betätigt wird und an dem Schwenkkörper 120 gelagert ist. Der Schwenkkörper 120 ist an dem Fahrgestell 110 so gelagert, dass er frei um den Schwenkmittelpunkt herum geschwenkt werden kann.
Die Arbeitsausrüstung 130 schließt einen Ausleger 131, einen Stiel 132, eine Schwinge 133, eine Löffelkoppel 134, einen Löffel 135, einen Auslegerzylinder 136, einen Stielzylinder 137 und einen Löffelzylinder 138 ein.
Ein hinterer Endabschnitt des Auslegers 131 ist über einen Auslegerbolzen P1 an dem Schwenkkörper 120 angebracht.
Der Stiel 132 verbindet den Ausleger 131 mit dem Löffel 135. Ein hinterer Endabschnitt des Stiels 132 ist über einen Stielbolzen P2 an einem vorderen Endabschnitt des Auslegers 131 angebracht.
Ein erstes Ende der Schwinge 133 ist über einen Schwingenbolzen P3 an einer Seitenfläche des Stiels 132 an der Seite seines vorderen Endes angebracht. Ein zweites Ende der Schwinge 133 ist über einen Löffelzylinderbolzen P4 an einem vorderen Endabschnitt des Löffelzylinders 138 und einem ersten Ende der Löffelkoppel 134 angebracht.
Der Löffel 135 enthält Zähne T zum Ausheben von Erde und dergleichen sowie einen Aufnahmeabschnitt zum Aufnehmen des Erdaushubs. Zwei Verbindungsabschnitte zur Verbindung mit dem Stiel 132 und der Löffelkoppel 134 sind an einem hinteren Endabschnitt des Löffels 135 vorhanden. Im Folgenden wird der Verbindungsabschnitt des Löffels 135 an der Seite der Zähne T desselben als ein vorderer Verbindungsabschnitt 1351 bezeichnet und wird der Verbindungsabschnitt des Löffels 135 an der Seite des Rückens desselben als ein hinterer Verbindungsabschnitt 1352 bezeichnet.
Ein Verbindungsabschnitt (vorderer Verbindungsabschnitt 1351 in 2) des Löffels 135 ist über einen Löffelbolzen P5 an dem vorderen Endabschnitt des Stiels 132 angebracht. Der andere Verbindungsabschnitt (der hintere Verbindungsabschnitt 1352 in 2) des Löffels 135 ist über einen Löffelkoppelbolzen P6 an dem zweiten Ende der Löffelkoppel 134 angebracht. Der Löffel 135 kann ein Löffel zum Nivellieren, beispielsweise ein Böschungslöffel, oder ein Löffel sein, der nicht mit einem Aufnahmeabschnitt versehen ist. Die Arbeitsausrüstung 130 gemäß einer anderen Ausführungsform kann anstelle des Löffels 135 auch andere Anbaugeräte, wie beispielsweise einen Hammer zum Schlagen und Zerkleinern von Steinen, enthalten.
Im Folgenden wird ein Zustand, in dem der Stiel 132 und der Löffelbolzen P5 an dem vorderen Verbindungsabschnitt 1351 des Löffels 135 angebracht sind und die Löffelkoppel 134 und der Löffelkoppelbolzen P6 an dem hinteren Verbindungsabschnitt 1352 angebracht sind, als ein Zustand normaler Verbindung bezeichnet. Hingegen wird ein Zustand, in dem die Löffelkoppel 134 und der Löffelkoppelbolzen P6 an dem vorderen Verbindungsabschnitt 1351 des Löffels 135 angebracht sind und der Stiel 132 und der Löffelbolzen P5 an dem hinteren Verbindungsabschnitt 1352 angebracht sind, als ein Zustand umgekehrter Verbindung bezeichnet. Der vordere Verbindungsabschnitt 1351 ist ein Beispiel für einen ersten Verbindungsabschnitt oder einen zweiten Verbindungsabschnitt einer anderen Ausführungsform, die weiter unten beschrieben wird. Der hintere Verbindungsabschnitt 1352 ist ein Beispiel für einen zweiten Verbindungsabschnitt oder einen ersten Verbindungsabschnitt einer anderen Ausführungsform, die weiter unten beschrieben wird.
Der Auslegerzylinder 136 ist ein Hydraulikzylinder zum Betätigen des Auslegers 131. Ein hinterer Endabschnitt des Auslegerzylinders 136 ist an dem Schwenkkörper 120 angebracht. Ein vorderer Endabschnitt des Auslegerzylinders 136 ist an dem Ausleger 131 angebracht.
Der Stielzylinder 137 ist ein Hydraulikzylinder zum Antreiben des Stiels 132. Ein hinterer Endabschnitt des Stielzylinders 137 ist an dem Ausleger 131 angebracht. Ein vorderer Endabschnitt des Stielzylinders 137 ist an dem Stiel 132 angebracht.
Der Löffelzylinder 138 ist ein Hydraulikzylinder zum Antreiben des Löffels 135. Ein hinterer Endabschnitt des Löffelzylinders 138 ist an dem Stiel 132 angebracht. Ein vorderer Endabschnitt des Löffelzylinders 138 ist an der Löffelschwinge 133 und der Löffelkoppel 134 angebracht.
Der Schwenkkörper 120 schließt eine Bedienungsvorrichtung 121, die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 sowie eine Ein-/Ausgabevorrichtung 160 ein.
Die Bedienungsvorrichtung 121 besteht aus zwei Hebeln, die sich in einem Führerhaus befinden. Die Bedienungsvorrichtung 121 empfängt von einer Bedienungsperson eine Betätigung zum Anheben sowie eine Betätigung zum Absenken des Auslegers 131, eine Betätigung zum Ausfahren und eine Betätigung zum Einfahren des Stiels 132, eine Betätigung für Aushub und eine Betätigung für Entleeren mit dem Löffel 135 sowie eine Betätigung zum Schwenken nach rechts und eine Betätigung zum Schwenken nach links mit dem Schwenkkörper 120. Das Fahrgestell 110 empfängt über Hebel (nicht dargestellt) eine Vorwärtsfahrt-Betätigung sowie eine Rückwärtsfahrt-Betätigung.
Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 bestimmt eine Position und eine Stellung des Löffels 135 in dem Baustellen-Koordinatensystem auf Basis von Messwerten von einer Vielzahl in der Arbeitsmaschine 100 vorhandener Messvorrichtungen, die weiter unten beschrieben werden. Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 steuert die Arbeitsausrüstung 130 auf Basis einer Betätigung an der Bedienungsvorrichtung 121. In diesem Fall führt die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 bei der Betätigung der Bedienungsvorrichtung 121 Eingriffs-Steuerung durch, die weiter unten beschrieben wird.
Die Ein-/Ausgabevorrichtung 160 zeigt einen Bildschirm an, der eine Beziehung zwischen dem Löffel 135 der Arbeitsmaschine 100 und einer geplanten Fläche einer Baustelle zeigt. Die Ein-/Ausgabevorrichtung 160 erzeugt des Weiteren ein Eingangs-Signal entsprechend einer Bedienung durch den Benutzer und gibt das Eingangs-Signal an die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 aus. Die Ein-/Ausgabevorrichtung 160 befindet sich in dem Führerhaus der Arbeitsmaschine 100. Als die Ein-/Ausgabevorrichtung 160 kann beispielsweise ein Touchscreen eingesetzt werden. In anderen Ausführungsformen kann die Arbeitsmaschine 100 anstelle der Ein-/Ausgabevorrichtung 160 separat eine Eingabevorrichtung und eine Ausgabevorrichtung enthalten.
Die Arbeitsmaschine 100 enthält eine Vielzahl von Messvorrichtungen. Jede Messvorichtung gibt einen Messwert an die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 aus. Im Einzelnen enthält die Arbeitsmaschine 100 einen Auslegerhub-Sensor 141, einen Stielhub-Sensor 142, einen Löffelhub-Sensor 143, eine Vorrichtung 144 für Berechnung einer Position sowie einer Azimut-Richtung und einen Neigungs-Detektor 145.
Der Auslegerhub-Sensor 141 misst einen Hubbetrag des Auslegerzylinders 136.
Der Stielhub-Sensor 142 misst einen Hubbetrag des Stielzylinders 137.
Der Löffelhub-Sensor 143 misst einen Hubbetrag des Löffelzylinders 138.
Folglich kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 auf Basis der jeweiligen Hublängen des Auslegerzylinders 136, des Stielzylinders 137 sowie des Löffelzylinders 138 eine Position und einen Stellungs-Winkel der Arbeitsausrüstung 130 einschließlich des Löffels 135 in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem erfassen. In anderen Ausführungsformen können eine Position und ein Stellungs-Winkel der Arbeitsausrüstung 130 in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem Unter Einsatz eines Neigungsmessers, eines Winkel-Sensors, wie beispielsweise einer IMU, und anderer Sensoren erfasst werden, die an der Arbeitsausrüstung 130 statt an dem Auslegerzylinder 136, dem Stielzylinder 137 und dem Löffelzylinder 138 angebracht sind.
Die Vorrichtung 144 für Berechnung einer Position sowie einer Azimut-Richtung berechnet eine Position des Schwenkkörpers 120 in dem Baustellen-Koordinatensystem sowie eine Azimut-Richtung, in die der Schwenkkörper 120 gerichtet ist. Die Vorrichtung 144 für Berechnung einer Position sowie einer Azimut-Richtung enthält einen ersten Empfänger 1441 sowie einen zweiten Empfänger 1442, die Positionierungs-Signale von künstlichen Satelliten empfangen, die das GNSS bilden. Der erste Empfänger 1441 und der zweite Empfänger 1442 sind jeweils an verschiedenen Positionen an dem Schwenkkörper 120 installiert. Die Vorrichtung 144 für Berechnung einer Position sowie einer Azimut-Richtung erfasst auf Basis des durch den ersten Empfänger 1441 empfangenen Positionierungs-Signals eine Position des repräsentativen Punktes O (der Ursprung des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems) des Schwenkkörpers 120 in dem Baustellen-Koordinatensystem.
Die Vorrichtung 144 für Berechnung einer Position sowie einer Azimut-Richtung berechnet eine Azimut-Richtung des Schwenkkörpers 120 in dem Baustellen-Koordinatensystem unter Verwendung der durch den ersten Empfänger 1441 empfangenen Positionierungs-Signale sowie der durch den zweiten Empfänger 1442 empfangenen Positionierungs-Signale.
Der Neigungs-Detektor 145 misst eine Beschleunigung und eine Winkelgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 und erfasst auf Basis des Messergebnisses eine Stellung des Schwenkkörpers 120 (z.B. eine Roll-Bewegung, die Drehung um die Xm-Achse anzeigt, eine Nick-Bewegung, die Drehung um die Ym-Achse anzeigt, und eine Gier-Bewegung, die Drehung um die Zm-Achse anzeigt). Der Neigungs-Detektor 145 ist beispielsweise an einer Unterseite des Führerhauses installiert. Ein Beispiel für den Neigungs-Detektor 145 kann eine inertiale Mess-Einheit (IMU) sein.
Stellung der Arbeitsausrüstung
Im Folgenden werden eine Position und eine Stellung der Arbeitsausrüstung 130 unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 berechnet eine Position und eine Stellung der Arbeitsausrüstung 130 und erzeugt auf Basis der Position und der Stellung einen Steuerungs-Befehl für die Arbeitsausrüstung 130. Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 berechnet einen relativen Winkel α des Auslegers, der ein Stellungs-Winkel des Auslegers 131 mit dem Auslegerbolzen P1 als einem Bezugspunkt ist, einen relativen Winkel β des Stiels, der ein Stellungs-Winkel des Stiels 132 mit dem Stielbolzen P2 als Bezugspunkt ist, einen relativen Winkel γ des Löffels, der ein Stellungs-Winkel des Löffels 135 mit dem Löffelbolzen P5 als Bezugspunkt ist, sowie eine Position der Zähne T des Löffels 135 in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem.
Der relative Winkel α des Auslegers wird durch einen Winkel repräsentiert, der zwischen einem Strahl, der sich von dem Auslegerbolzen P1 i der Aufwärts-Richtung (+Zm-Richtung) des Schwenkkörpers 120 aus erstreckt, und einem Strahl gebildet wird, der sich von dem Auslegerbolzen P1 aus zu dem Stielbolzen P2 erstreckt. Je nach einer Stellung (Gier-Winkel) θ des Schwenkkörpers 120 stimmen die Aufwärts-Richtung (+Zm-Richtung) des Schwenkkörpers 120 und die vertikale Aufwärts-Richtung (+Zg-Richtung) nicht unbedingt miteinander überein.
Der relative Winkel β des Stiels wird durch einen Winkel repräsentiert, der zwischen einem Strahl, der sich von dem Auslegerbolzen P1 aus zu dem Stielbolzen P2 erstreckt, und einem Strahl gebildet wird, der sich von dem Stielbolzen P2 aus zu dem Löffelbolzen P5 erstreckt.
Der relative Winkel γ des Löffels wird durch einen Winkel repräsentiert, der zwischen einem Strahl, der sich von dem Stielbolzen P2 aus zu dem Löffelbolzen P5 erstreckt, und einem Strahl gebildet wird, der sich von dem Löffelbolzen P5 aus zu den Zähnen T des Löffels 135 erstreckt.
Dabei ist ein absoluter Winkel η des Löffels, der ein Stellungs-Winkel des Löffels 135 um die Zm-Achse des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems herum ist, gleich der Summe des relativen Winkels α des Auslegers, des relativen Winkels β des Stiels und des relativen Winkels γ des Löffels. Der absolute Winkel η des Löffels ist der gleiche wie ein Winkel, der zwischen einem Strahl, der sich von dem Löffelbolzen P5 aus in der Aufwärts-Richtung (+Zm-Richtung) des Schwenkkörpers 120 erstreckt, und einem Strahl gebildet wird, der sich von dem Löffelbolzen P5 aus zu den Zähnen T des Löffels 135 erstreckt.
Eine Position der Zähne T des Löffels 135 wird unter Verwendung einer Ausleger-Länge L1, die eine Abmessung des Auslegers 131 ist, einer Stiel-Länge L2, die eine andere Abmessung des Stiels 132 ist, einer Löffel-Länge L3, die eine andere Abmessung des Löffels 135 ist, des relativen Winkels α des Auslegers, des relativen Winkels β des Stiels, des relativen Winkels γ des Löffels, Informationen über die Form des Löffels 135, einer Position des repräsentativen Punktes O des Schwenkkörpers 120 in dem Baustellen-Koordinatensystem sowie einer Positionsbeziehung zwischen dem repräsentativen Punkt O und dem Auslegerbolzen P1 ermittelt. Die Ausleger-Länge L1 ist ein Abstand von dem Auslegerbolzen P1 zu dem Stielbolzen P2. Die Stiel-Länge L2 ist ein Abstand von dem Stielbolzen P2 zu dem Löffelbolzen P5. Die Löffel-Länge L3 ist ein Abstand von dem Löffelbolzen P5 zu den Zähnen T des Löffels 135. Der Löffelbolzen P5 ist in dem Zustand normaler Verbindung an dem vorderen Verbindungsabschnitt 1351 angebracht und ist in dem Zustand umgekehrter Verbindung an dem hinteren Verbindungsabschnitt 1352 angebracht, und daher ist es möglich, dass ein Abstand von dem vorderen Verbindungsabschnitt 1351 zu den Zähnen T nicht mit einem Abstand von dem hinteren Verbindungsabschnitt 1352 zu den Zähnen T übereinstimmt. In diesem Fall hat die Löffel-Länge L3 je nachdem, ob sich der Löffel 135 in dem Zustand normaler Verbindung oder in dem Zustand umgekehrter Verbindung befindet, unterschiedliche Werte. Die Positionsbeziehung zwischen dem repräsentativen Punkt O und dem Auslegerbolzen P1 wird beispielsweise durch eine Position des Auslegerbolzens P1 in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem repräsentiert.
Eingriffs-Steuerung
Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 begrenzt eine Geschwindigkeit des Löffels 135 in einer Richtung der Annäherung an ein Bau-Objekt so, dass der Löffel 135 nicht in eine auf einer Baustelle festgelegte geplante Fläche eindringt. Im Folgenden wird die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150, die eine Geschwindigkeit des Löffels 135 begrenzt, auch als Eingriffs-Steuerung bezeichnet.
Bei der Eingriffs-Steuerung erzeugt die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 einen Steuerungs-Befehl für den Auslegerzylinder 136 so, dass der Löffel 135 nicht in die geplante Fläche eindringt, wenn ein Abstand zwischen Löffel 135 und der geplanten Fläche kürzer ist als ein vorgegebener Abstand. Daher wird der Ausleger 131 so angetrieben, dass eine Geschwindigkeit des Löffels 135 zu einer Geschwindigkeit wird, die dem Abstand zwischen dem Löffel 135 und der geplanten Fläche entspricht. Das heißt, die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 begrenzt die Geschwindigkeit des Löffels 135 durch Anheben des Auslegers 131 entsprechend dem Steuerungs-Befehl für den Auslegerzylinder 136.
In anderen Ausführungsformen kann bei der Eingriffs-Steuerung ein Steuerungs-Befehl für den Stielzylinder 137 oder ein Steuerungs-Befehl für den Löffelzylinder 138 erzeugt werden. Das heißt, in anderen Ausführungsformen kann eine Geschwindigkeit des Löffels 135 bei der Eingriffs-Steuerung durch Anheben des Stiels 132 begrenzt werden oder kann eine Geschwindigkeit des Löffels 135 direkt begrenzt werden.
Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung
3 ist ein Blockdiagramm, das die Konfigurationen der Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung sowie der Ein-/Ausgabevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 ist ein Beispiel für eine Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen.
Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 enthält einen Prozessor 151, einen Hauptspeicher 153, einen Speicher 155 sowie eine Schnittstelle 157.
Der Speicher 155 speichert ein Programm zum Steuern der Arbeitsausrüstung 130. Beispiele für den Speicher 155 schließen ein Festplattenlaufwerk (HDD), ein Solid-State-Laufwerk (SSD) sowie einen nichtflüchtigen Speicher ein. Bei dem Speicher 155 kann es sich um ein internes Medium, das direkt mit einem Bus der Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 verbunden ist, oder um ein externes Medium handeln, das über die Schnittstelle 157 oder eine Kommunikationsleitung mit der Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 verbunden ist.
Der Prozessor 151 liest das Programm aus dem Speicher 155, lädt das Programm in den Hauptspeicher 153 und führt entsprechend dem Programm einen Prozess aus. Der Prozessor 151 weist entsprechend dem Programm einen Speicherbereich in dem Hauptspeicher 153 zu. Die Schnittstelle 157 ist mit der Bedienungsvorrichtung 121, der Ein-/Ausgabevorrichtung 160, dem Auslegerhub-Sensor 141, dem Stielhub-Sensor 142, dem Löffelhub-Sensor 143, der Vorrichtung 144 für Berechnung einer Position sowie einer Azimut-Richtung, dem Neigungs-Detektor 145 sowie anderen Peripheriegeräten verbunden und führt damit Eingeben und Ausgeben von Signalen durch.
Das Programm kann einige Funktionen der Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 realisieren. Beispielsweise kann das Programm eine Funktion mittels einer Kombination mit einem anderen, bereits in dem Speicher 155 gespeicherten Programm oder einer Kombination mit einem anderen, in einer anderen Vorrichtung installierten Programm realisieren. In anderen Ausführungsformen kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 zusätzlich zu oder anstelle der Bestandteile eine kundenspezifische hochintegrierte Schaltung (LSI), wie beispielsweise einen programmierbaren Logikbaustein (PLD), enthalten. Beispiele für den PLD schließen eine programmierbare logische Anordnung (programmable array logic - PAL), eine allgemeine Gatterlogik (generic array logic - GAL), einen komplexen programmierbaren Logikbaustein (complex programmable logic device - CPLD) oder eine anwenderprogrammierbare Gatteranordnung (field programmable gate array - FPGA) ein. In diesem Fall können einige oder alle durch den Prozessor realisierten Funktionen durch die integrierte Schaltung realisiert werden.
Durch Ausführen des Programms fungiert der Prozessor 151 als eine Einheit 1511 für Auswahl eines Löffels, eine Einheit 1512 für Feststellung einer Verbindung, eine Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung, eine Einheit 1514 für Erfassung eines Maßes von Betätigung, eine Einheit 1515 für Erfassung von Ermittlungs-Informationen, eine Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position, eine Einheit 1517 für Festlegung einer Steuerungs-Linie, eine Einheit 1518 für Anzeige-Steuerung sowie eine Einheit 1519 für Eingriffs-Steuerung.
In dem Speicher 155 sind Speicherbereiche reserviert, beispielsweise eine Einheit 1551 für Speicherung von Arbeitsmaschinen-Informationen, eine Einheit 1552 für Speicherung von Löffel-Informationen sowie eine Einheit 1553 für Speicherung von Soll-Baudaten.
Die Einheit 1551 für Speicherung von Arbeitsmaschinen-Informationen speichert die Ausleger-Länge L1, die Stiel-Länge L2 sowie eine Positionsbeziehung zwischen einer Position des repräsentativen Punktes O des Schwenkkörpers 120 und dem Auslegerbolzen P1.
4 ist eine Darstellung, die Abmessungen des Löffels in dem Zustand normaler Verbindung zeigt.
Die Einheit 1552 für Speicherung von Löffel-Informationen speichert eine Länge Lo des hinteren Endabschnitts, die eine Länge zwischen dem vorderen Verbindungsabschnitt 1351 und dem hinteren Verbindungsabschnitt 1352 des Löffels 135 ist, die Löffel-Länge L3 in dem Zustand normaler Verbindung und die relativen Positionen einer Vielzahl von Kontur-Punkten in dem Zustand normaler Verbindung in Verbindung mit Typ-Informationen des Löffels 135. Insbesondere speichert die Einheit 1552 für Speicherung von Löffel-Informationen relative Positionen eines Kontur-Punktes A, der ein Schnittpunkt zwischen einem unteren Geraden-Abschnitt und einem Eck-Abschnitt (Rücken-Abschnitt) des Löffels 135 ist, eines Kontur-Punktes E, der ein Schnittpunkt zwischen der Kontur des Löffels 135 und einer Geraden ist, die durch den vorderen Verbindungsabschnitt 1351 und den hinteren Verbindungsabschnitt 1352 verläuft, sowie der Kontur-Punkte B, C und D, die einen Abschnitt zwischen dem Kontur-Punkt A und dem Kontur-Punkt E gleichmäßig unterteilen. Beispiele für die Typ-Informationen des Löffels 135 schließen eine Modellnummer, die Bezeichnung sowie eine Kennung des Löffels 135 ein.
Die relativen Positionen der Vielzahl von Kontur-Punkten mit dem Löffelbolzen P5 als Bezugsgröße werden beispielsweise durch Längen La, Lb, Lc, Ld und Le von dem Löffelbolzen P5 zu den jeweiligen Kontur-Punkten sowie Winkel θa, θb, θc, θd und θe repräsentiert, die zwischen einer Geraden, die durch den Löffelbolzen P5 und den Kontur-Punkt verläuft, und einer Geraden gebildet werden, die durch den Löffelbolzen P5 und die Zähne T verläuft. Die Einheit 1552 für Speicherung von Löffel-Informationen ist ein Beispiel für eine Einheit für Speicherung von Abmessungen.
Im Folgenden wird die Löffel-Länge L3 in dem Zustand normaler Verbindung auch als eine Löffel-Länge L3n bezeichnet. Die Längen La, Lb, Lc, Ld und Le zu den jeweiligen Kontur-Punkten in dem Zustand normaler Verbindung werden jeweils auch als Längen Lan Lbn, Lcn, Ldn und Len bezeichnet. Die Winkel θa, θb, θc, θd und θe der jeweiligen Kontur-Punkte in dem Zustand normaler Verbindung werden auch jeweils als θan, θbn, θcn, θdn und θen bezeichnet. Die Löffel-Länge L3n, die Längen Lan, Lbn, Lcn, Ldn, Len und die Winkel θan, θbn, θcn, θdn und θen sind Beispiele für erste Abmessungen oder zweite Abmessungen einer anderen Ausführungsform, die weiter unten beschrieben wird. Die Längen Lan, Lbn, Lcn, Ldn, Len sowie die Winkel θan, θbn, θcn, θdn und θen sind Beispiele für erste Kontur-Positionen oder zweite Kontur-Positionen einer anderen Ausführungsform, die weiter unten beschrieben wird.
Die Einheit 1553 für Speicherung von Soll-Baudaten speichert Soll-Baudaten, die die geplante Fläche auf der Baustelle repräsentieren. Die Soll-Baudaten sind dreidimensionale Daten, die durch das Baustellen-Koordinatensystem repräsentiert werden, sowie stereoskopische topografische Daten, die aus einer Vielzahl dreieckiger Polygone bestehen, die die geplante Fläche repräsentieren. Die dreieckigen Polygone, die die Soll-Baudaten bilden, haben gemeinsame Seiten mit anderen angrenzenden dreieckigen Polygonen. Das heißt, die Soll-Baudaten repräsentieren eine durchgehende Ebene, die aus einer Vielzahl von Ebenen besteht. Die Soll-Baudaten werden von einem externen Speichermedium gelesen oder von einem externen Server über ein Netzwerk empfangen und in der Einheit 1553 für Speicherung von Soll-Baudaten gespeichert.
Die Einheit 1511 für Auswahl eines Löffels zeigt einen in der Einheit 1552 für Speicherung von Löffel-Informationen gespeicherten Auswahl-Bildschirm für den Löffel 135 an der Ein-/Ausgabevorrichtung 160 an. Die Einheit 1511 für Auswahl eines Löffels empfängt auch Auswahl des Löffels 135 von einer Bedienungsperson über die Ein-/Ausgabevorrichtung 160.
Die Einheit 1512 für Feststellung einer Verbindung empfängt über die Ein-/Ausgabevorrichtung 160 Verbindungs-Informationen, die angeben, ob sich der Löffel 135 in dem Zustand normaler Verbindung oder in dem Zustand umgekehrter Verbindung befindet.
5 ist eine Darstellung, die Abmessungen des Löffels in dem Zustand umgekehrter Verbindung zeigt.
Die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung berechnet Abmessungs-Informationen des Löffels 135 in dem Zustand umgekehrter Verbindung auf Basis der in der Einheit 1552 für Speicherung von Löffel-Informationen gespeicherten Abmessungs-Informationen des Löffels 135 in dem Zustand normaler Verbindung. Das heißt, die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung berechnet die Löffel-Länge L3 in dem Zustand umgekehrter Verbindung, die Längen La, Lb, Lc, Ld und Le von dem Löffelbolzen P5 zu der Vielzahl von Kontur-Punkten sowie die Winkel θa, θb, θc, θd und θe der Vielzahl von Kontur-Punkten in dem Zustand umgekehrter Verbindung. Die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung ist ein Beispiel für eine Einheit für Berechnung von Abmessungen.
Im Folgenden wird die Löffel-Länge L3 in dem Zustand umgekehrter Verbindung auch als eine Löffel-Länge L3i bezeichnet. Die Längen La, Lb, Lc, Ld und Le zu den jeweiligen Kontur-Punkten in dem Zustand umgekehrter Verbindung werden jeweils auch als Längen Lai, Lbi, Lci, Ldi und Lei bezeichnet. Die Winkel der Kontur-Punkte in dem Zustand umgekehrter Verbindung werden jeweils auch durch θai, θbi, θci, θdi und θei angegeben. Die Löffel-Länge L3i, die Längen Lai, Lbi, Lci, Ldi, Lei sowie die Winkel θai, θbi, θci, θdi und θei sind Beispiele für zweite Abmessungen oder erste Abmessungen einer anderen Ausführungsform, die weiter unten beschrieben wird. Die Längen Lai, Lbi, Lci, Ldi, Lei sowie die Winkel θai, θbi, θci, θdi und θei sind Beispiele für zweite Kontur-Positionen oder erste Kontur-Positionen einer anderen Ausführungsform, die weiter unten beschrieben wird.
6 ist eine Darstellung, die ein Verfahren zum Berechnen von Abmessungen des Löffels in dem Zustand umgekehrter Verbindung zeigt.
Die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung berechnet die Löffel-Länge L3i in dem Zustand umgekehrter Verbindung gemäß der folgenden Gleichung (1). ${L3i}^{2} = {L3n}^{2} + {Lo}^{2} - 2 * L3n * Lo*cos θ en$
Das heißt, die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung kann die Löffel-Länge L3i in dem Zustand umgekehrter Verbindung nach dem Kosinussatz unter Verwendung der Löffel-Länge L3n, der Länge Lo des hinteren Endabschnitts sowie des Winkels θen in dem Zustand normaler Verbindung berechnen. Da der Kontur-Punkt E ein Schnittpunkt zwischen der Geraden, die durch den vorderen Verbindungsabschnitt 1351 und den hinteren Verbindungsabschnitt 1352 verläuft, und der Kontur des Löffels 135 ist, ist der Winkel θen äquivalent zu einem Zahn-Winkel bei normaler Verbindung, der ein Winkel ist, der in dem Zustand normaler Verbindung zwischen der Geraden, die durch den vorderen Verbindungsabschnitt 1351 und den hinteren Verbindungsabschnitt 1352 verläuft, und der Geraden gebildet wird, die durch den vorderen Verbindungsabschnitt 1351 und die Zähne T verläuft. Der Zahn-Winkel bei normaler Verbindung, d.h. der Winkel θen, ist ein Beispiel für einen ersten Zahn-Winkel oder einen zweiten Zahn-Winkel einer anderen Ausführungsform, die weiter unten beschrieben wird.
Die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung berechnet die Länge Lai des Kontur-Punktes A von dem Löffelbolzen P5 in dem Zustand umgekehrter Verbindung gemäß der folgenden Gleichung (2). ${Lai}^{2} = {Lan}^{2} + {Lo}^{2} - 2 * Lan * Lo*cos (θ en - θ an)$
Das heißt, die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung kann die Länge Lai des Kontur-Punktes A von dem Löffelbolzen P5 in dem Zustand umgekehrter Verbindung nach dem Kosinussatz unter Verwendung der Länge Lan des Kontur-Punktes A von dem Löffelbolzen P5, der Länge Lo des hinteren Endabschnitts, des Winkels θen sowie des Winkels θan in dem Zustand normaler Verbindung berechnen. Desgleichen berechnet die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung die Längen Lbi, Lci, Ldi und Lei auf die gleiche Weise wie für die anderen Kontur-Punkte B, C, D und E.
Die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung berechnet den Winkel θai des Kontur-Punktes A in dem Zustand umgekehrter Verbindung gemäß der folgenden Gleichung (3). $θ ai = arccos (({L3i}^{2} + {Lai}^{2} - {AT}^{2}) / (2 * L3i * Lai))$
Das heißt, die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung kann den Winkel θai des Kontur-Punktes A in dem Zustand umgekehrter Verbindung nach dem Kosinussatz unter Verwendung der Löffel-Länge L3i in dem Zustand umgekehrter Verbindung, der Länge Lai des Kontur-Punktes A von dem Löffelbolzen P5 in dem Zustand umgekehrter Verbindung sowie eines Abstandes AT zwischen dem Kontur-Punkt A und den Zähnen T berechnen. Desgleichen berechnet die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung die Winkel θbi, θci, θdi und θei auf gleiche Weise wie für die anderen Kontur-Punkte B, C, D und E. Der Winkel θei ist äquivalent zur einem Zahn-Winkel bei umgekehrter Verbindung, der ein Winkel ist, der in dem Zustand umgekehrter Verbindung zwischen der Geraden, die durch den vorderen Verbindungsabschnitt 1351 und den hinteren Verbindungsabschnitt 1352 verläuft, und der Geraden gebildet wird, die durch den hinteren Verbindungsabschnitt 1352 und die Zähne T verläuft. Der Zahn-Winkel bei umgekehrter Verbindung, d.h. der Winkel θei, ist ein Beispiel für einen zweiten Zahn-Winkel oder einen ersten Zahn-Winkel einer anderen Ausführungsform, die weiter unten beschrieben wird.
Die Einheit 1514 für Erfassung eines Maßes von Betätigung erfasst ein BetätigungsSignal, das ein Maß von Betätigung angibt, von der Bedienungsvorrichtung 121. Die Einheit 1514 für Erfassung eines Maßes von Betätigung erfasst wenigstens ein Maß von Betätigung in Bezug auf den Ausleger 131, ein Maß von Betätigung in Bezug auf den Stiel 132 sowie ein Maß von Betätigung in Bezug auf die Löffel 135.
Die Einheit 1515 für Erfassung von Ermittlungs-Informationen erfasst Informationen, die jeweils von dem Auslegerhub-Sensor 141, dem Stielhub-Sensor 142, dem Löffelhub-Sensor 143, der Vorrichtung 144 für Berechnung einer Position sowie einer Azimut-Richtung und dem Neigungs-Detektor 145 ermittelt werden. Das heißt, die Einheit 1515 für Erfassung von Ermittlungs-Informationen erfasst Positions-Informationen des Schwenkkörpers 120 in dem Baustellen-Koordinatensystem, eine Azimut-Richtung, in die der Schwenkkörper 120 gerichtet ist, eine Stellung des Schwenkkörpers 120, eine Hublänge des Auslegerzylinders 136, eine Hublänge des Stielzylinders 137 und eine Hublänge des Löffelzylinders 138.
Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position bestimmt eine Position und eine Stellung des Löffels 135 auf Basis der durch die Einheit 1515 für Erfassung von Ermittlungs-Informationen erfassten Informationen. In diesem Fall bestimmt die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position den absoluten Winkel η des Löffels. Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position bestimmt den absoluten Winkel η des Löffels gemäß der folgenden Verfahrensweise. Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position berechnet den relativen Winkel α des Auslegers unter Verwendung der Hublänge des Auslegerzylinders 136. Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position berechnet den relativen Winkel β des Stiels unter Verwendung der Hublänge des Stielzylinders 137. Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position berechnet den relativen Winkel γ des Löffels unter Verwendung der Hublänge des Löffelzylinders 138. Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position berechnet den absoluten Winkel η des Löffels, indem sie den relativen Winkel α des Auslegers, den relativen Winkel β des Stiels und den relativen Winkel γ des Löffels addiert.
Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position bestimmt eine Position der Zähne T des Löffels 135 in dem Baustellen-Koordinatensystem auf Basis der durch die Einheit 1515 für Erfassung von Ermittlungs-Informationen erfassten Informationen und der in der Einheit 1551 für Speicherung von Arbeitsmaschinen-Informationen gespeicherten Informationen. Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position bestimmt die Position der Zähne T der Arbeitsausrüstung 130 in dem Baustellen-Koordinatensystem gemäß der folgenden Verfahrensweise. Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position bestimmt eine Position des Stielbolzens P2 in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem auf Basis des durch die Einheit 1515 für Erfassung von Ermittlungs-Informationen erfassten relativen Winkels α des Auslegers sowie der in der Einheit 1551 für Speicherung von Arbeitsmaschinen-Informationen gespeicherten Ausleger-Länge L1. Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position bestimmt eine Position des Löffelbolzens P5 in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem auf Basis des durch die Einheit 1515 für Erfassung von Ermittlungs-Informationen erfassten relativen Winkels β des Stiels sowie der in der Einheit 1551 für Speicherung von Arbeitsmaschinen-Informationen gespeicherten Stiel-Länge L2. Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position bestimmt eine Position und eine Stellung der Zähne T des Löffels 135 auf Basis der Position des Löffelbolzens P5, des durch die Einheit 1515 für Erfassung von Ermittlungs-Informationen erfassten relativen Winkels γ des Löffels sowie der Löffel-Länge L3. In diesem Fall, bestimmt, wenn sich der Löffel 135 in dem Zustand normaler Verbindung befindet, die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position die Position und die Stellung der Zähne T des Löffels 135 auf Basis der in der Einheit 1552 für Speicherung von Löffel-Informationen gespeicherten Löffel-Länge L3. Hingegen bestimmt, wenn sich der Löffel 135 in dem Zustand umgekehrter Verbindung befindet, die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position die Position und die Stellung der Zähne T des Löffels 135 auf Basis der durch die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung berechneten Löffel-Länge L3. Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position wandelt die Position der Zähne T des Löffels 135 in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem auf Basis der durch die Einheit 1515 für Erfassung von Ermittlungs-Informationen erfassten Positions-Informationen des Schwenkkörpers 120 in dem Baustellen-Koordinatensystem, der Azimut-Richtung, in die der Schwenkkörper 120 gerichtet ist, sowie der Stellung des Schwenkkörpers 120 in eine Position in dem Baustellen-Koordinatensystem um. Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position ist ein Beispiel für eine Einheit zum Bestimmen einer Anbaugerät-Position.
Die Einheit 1517 für Festlegung einer Steuerungs-Linie legt eine Steuerungs-Linie fest, die für Eingriffs-Steuerung an dem Löffel 135 verwendet wird. Die Einheit 1517 für Festlegung einer Steuerungs-Linie legt beispielsweise eine Schnittlinie zwischen einem vertikalen Teilabschnitt des Löffels 135 und der geplanten Fläche als Steuerungs-Linie fest.
Die Einheit 1518 für Anzeige-Steuerung erzeugt eine Darstellung, die eine Positionsbeziehung zwischen der durch die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position bestimmten Position des Löffels 135 in dem Baustellen-Koordinatensystem und der durch die Einheit 1517 für Festlegung einer Steuerungs-Linie festgelegten Steuerungs-Linie zeigt, und zeigt die Darstellung an der Ein-/Ausgabevorrichtung 160 an. In diesem Fall erzeugt die Einheit 1518 für Anzeige-Steuerung eine Grafik, die eine Form des Löffels 135 darstellt, auf Basis der relativen Positionen der Kontur-Punkte des Löffels 135, und stellt die Grafik an der Ein-/Ausgabevorrichtung 160 dar. Wenn sich der Löffel 135 in dem Zustand normaler Verbindung befindet, erzeugt die Einheit 1518 für Anzeige-Steuerung die Grafik des Löffels 135 auf Basis der relativen Positionen der Kontur-Punkte, die in der Einheit 1552 für Speicherung von Löffel-Informationen gespeichert sind. Wenn sich hingegen der Löffel 135 in dem Zustand umgekehrter Verbindung befindet, erzeugt die Einheit 1518 für Anzeige-Steuerung eine Grafik des Löffels 135 auf Basis der relativen Positionen der Kontur-Punkte, die durch die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung berechnet werden. Die Einheit 1518 für Anzeige-Steuerung ist ein Beispiel für eine Einheit für Erzeugung von Informationen zum grafischen Darstellen und eine Einheit zum grafischen Darstellen eines Anbaugerätes.
Die Einheit 1519 für Eingriffs-Steuerung führt Eingriffs-Steuerung an der Arbeitsausrüstung 130 auf Basis des durch die Einheit 1514 für Erfassung eines Maßes von Betätigung erfassten Maßes von Betätigung an der Bedienungsvorrichtung 121 sowie eines durch die Einheit 1517 für Festlegung einer Steuerungs-Linie festgelegten Abstandes zwischen der Steuerungs-Linie und dem Löffel 135 durch.
Verfahren zum Einstellen eines Löffels
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Steuern der Arbeitsmaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
Zunächst stellt eine Bedienungsperson der Arbeitsmaschine 100 unter Verwendung der Ein-/Ausgabevorrichtung 160 Informationen in Bezug auf den in der Arbeitsmaschine 100 enthaltenen Löffel 135 ein.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen eines Löffels für die Arbeitsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
Die Einheit 1511 für Auswahl eines Löffels der Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 liest die in der Einheit 1552 für Speicherung von Löffel-Informationen gespeicherten Informationen in Bezug auf den Löffel 135 (Schritt S01). Die Einheit 1511 für Auswahl eines Löffels gibt auf Basis der gelesenen Informationen ein Anzeige-Signal zum Anzeigen eines Auswahl-Bildschirms für den Löffel 135 an die Ein-/Ausgabevorrichtung 160 aus (Schritt S02). Daher wird der Auswahl-Bildschirm für den Löffel 135 an der Ein-/Ausgabevorrichtung 160 angezeigt. Die Bedienungsperson wählt den an der Arbeitsmaschine 100 angebrachten Löffel 135 an dem an der Ein-/Ausgabevorrichtung 160 angezeigten Auswahl-Bildschirm aus. Die Einheit 1511 für Auswahl eines Löffels bestimmt die mit dem ausgewählten Löffel 135 zusammenhängenden Abmessungen des Löffels 135 in dem Zustand normaler Verbindung aus der Einheit 1552 für Speicherung von Löffel-Informationen (Schritt S03). Die Einheit 1511 für Auswahl eines Löffels speichert die gelesenen Abmessungen des Löffels 135 in dem Hauptspeicher 153 (Schritt S04).
Danach gibt die Einheit 1512 für Feststellung einer Verbindung ein Anzeige-Signal für Verbindungszustand-Schaltflächen, mit denen ausgewählt werden kann, ob ein Verbindungszustand des Löffels 135 der Zustand normaler Verbindung oder der Zustand umgekehrter Verbindung ist, an die Ein-/Ausgabevorrichtung 160 aus (Schritt S05). Beispiele für die Verbindungszustand-Schaltflächen schließen eine Checkbox, die während eines AN-Zustands den Zustand umgekehrter Verbindung und während eines AUS-Zustands den Zustand normaler Verbindung anzeigt, sowie eine Kombination aus einer Schaltfläche, die den Zustand normaler Verbindung anzeigt, und einer Schaltfläche, die den Zustand umgekehrter Verbindung anzeigt, sowie eine Listbox ein, aus der Zustands-Informationen ausgewählt werden können. Die Bedienungsperson drückt von den an der Ein-/Ausgabevorrichtung 160 angezeigten Verbindungszustand-Schaltflächen eine Schaltfläche, die den Verbindungszustand der Arbeitsmaschine 100 anzeigt. Die Einheit 1512 für Feststellung einer Verbindung empfängt Eingabe der Zustands-Informationen durch Drücken der Schaltfläche (Schritt S06).
Die Einheit 1512 für Feststellung einer Verbindung stellt fest, ob die Zustands-Informationen den Zustand umgekehrter Verbindung anzeigen (Schritt S07). Wenn die Zustands-Informationen den Zustand umgekehrter Verbindung anzeigen (Schritt S07: JA), berechnet die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung Abmessungen des Löffels 135 in dem Zustand umgekehrter Verbindung auf Basis der in Schritt S04 in dem Hauptspeicher gespeicherten Abmessungen des Löffels 135 in dem Zustand normaler Verbindung. Das heißt, die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung berechnet die Löffel-Länge L3 in dem Zustand umgekehrter Verbindung, die Längen La, Lb, Lc, Ld und Le von dem Löffelbolzen P5 zu der Vielzahl von Kontur-Punkten in dem Zustand umgekehrter Verbindung sowie die Winkel θa, θb, θc, θd und θe einer Vielzahl von Kontur-Punkten in dem Zustand umgekehrter Verbindung auf Basis der obenstehenden Gleichungen (1) bis (3). In diesem Fall berechnet die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung auch eine relative Position des Löffelkoppelbolzens P6 in dem Zustand umgekehrter Verbindung, d.h. eine relative Position des vorderen Verbindungsabschnitts 1351. Die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung überschreibt die in dem Hauptspeicher 153 gespeicherten Abmessungen des Löffels 135 mit den berechneten Abmessungen des Löffels 135 in dem Zustand umgekehrter Verbindung (Schritt S09).
Wenn die Zustands-Informationen den Zustand normaler Verbindung anzeigen (Schritt S07: NEIN), überschreibt die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung die in dem Hauptspeicher 153 gespeicherten Abmessungen des Löffels 135 nicht.
Steuerungsverfahren bei Bedienung
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess für Anzeige eines Bildes des Löffels sowie einen Eingriffs-Steuerungsprozess zeigt, bei dem die in dem oben beschriebenen Steuerungsverfahren festgelegten Abmessungen verwendet werden. Wenn die Bedienungsperson der Arbeitsmaschine 100 beginnt, die Arbeitsmaschine 100 zu bedienen, führt die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 in jedem vorgegebenen Steuerungs-Zyklus die folgende Steuerung aus.
Die Einheit 1514 für Erfassung eines Maßes von Betätigung erfasst ein Maß von Betätigung in Bezug auf den Ausleger 131, ein Maß von Betätigung in Bezug auf den Stiel 132, ein Maß von Betätigung in Bezug auf den Löffel 135 sowie ein Maß von Betätigung in Bezug auf Schwenken von der Bedienungsvorrichtung 121 (Schritt S31). Die Einheit 1515 für Erfassung von Ermittlungs-Informationen erfasst Informationen, die jeweils durch die Vorrichtung 144 für Berechnung einer Position sowie einer Azimut-Richtung, den Neigungs-Detektor 145, den Auslegerzylinder 136, den Stielzylinder 137 sowie den Löffelzylinder 138 ermittelt werden (Schritt S32).
Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position berechnet den relativen Winkel α des Auslegers, den relativen Winkel β des Stiels sowie den relativen Winkel γ des Löffels unter Verwendung der Hublänge jedes Hydraulikzylinders (Schritt S33). Die Einheit 1516 zum Bestimmen einer Löffel-Position berechnet den absoluten Winkel η des Löffels sowie eine Position der Zähne T des Löffels 135 in dem Baustellen-Koordinatensystem auf Basis der berechneten relativen Winkel α, β und γ, der Ausleger-Länge L1 sowie der Stiel-Länge L2, die in der Einheit 1551 für Speicherung von Arbeitsmaschinen-Informationen gespeichert sind, der in dem Hauptspeicher 153 gespeicherten Löffel-Länge L3 sowie der Position, Azimut-Richtung und Stellung des Schwenkkörpers 120, die durch die Einheit 1515 für Erfassung von Ermittlungs-Informationen erfasst werden (Schritt S34).
Die Einheit 1517 für Festlegung einer Steuerungs-Linie legt eine Steuerungs-Linie auf Basis der Zähne T des Löffels 135 und der in der Einheit 1553 für Speicherung von Soll-Baudaten gespeicherten Soll-Baudaten fest (Schritt S35). Die Einheit 1518 für Anzeige-Steuerung erzeugt ein Bild des Löffels 135 auf Basis der in dem Hauptspeicher 153 gespeicherten Abmessungen des Löffels 135 (Schritt S36). 9 ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines Löffel-Bildes zeigt. Das Bild des Löffels 135 kann beispielsweise mittels einer konvexen Hülle aus einer Vielzahl von Punkten dargestellt werden, die die Positionen der Zähne T, der Kontur-Punkte A, B, C, D, E, des Löffelbolzens P5 sowie des Löffelkoppelbolzens P6 des Löffels 135 repräsentieren. Ein Bild, das mittels einer konvexen Hülle aus einer Vielzahl von Punkten dargestellt wird, ist ein Beispiel für Darstellungs-Informationen. Die Einheit 1518 für Anzeige-Steuerung dreht das erzeugte Bild auf Basis des absoluten Winkels η des Löffels (Schritt S37). Die Einheit 1518 für Anzeige-Steuerung wandelt die erfasste Position der Zähne T und die erfasste Steuerungs-Linie in eine Position in einem Bild-Koordinatensystem um und erzeugt Bildschirm-Daten, in denen eine Strecke, die die Steuerungs-Linie repräsentiert, und das Bild des Löffels 135 dargestellt sind (Schritt S38). Die Einheit 1518 für Anzeige-Steuerung gibt die erzeugten Bildschirm-Daten an die Ein-/Ausgabevorrichtung 160 aus (Schritt S39). Daher wird an der Ein-/Ausgabevorrichtung 160 ein Bildschirm angezeigt, der eine Positionsbeziehung zwischen dem Löffel 135 und der geplanten Fläche repräsentiert.
Parallel zu dem Prozess der Anzeige von Bildschirm-Daten in den Schritten S36 bis S39 stellt die Einheit 1519 für Eingriffs-Steuerung fest, ob ein Abstand zwischen jedem der Zähne T sowie den Kontur-Punkten A, B, C, D, E und der Steuerungs-Linie kürzer ist als ein vorgegebener Abstand (Schritt S40). Wenn der Abstand zwischen jedem der Zähne T sowie den Kontur-Punkten A, B, C, D, E und der Steuerungs-Linie nicht kürzer ist als der vorgegebene Abstand (Schritt S40: NEIN), führt die Einheit 1519 für Eingriffs-Steuerung die Eingriffs-Steuerung nicht durch und erzeugt einen Steuerungs-Befehl für die Arbeitsausrüstung 130 auf Basis des durch die Einheit 1514 für Erfassung eines Maßes von Betätigung erfassten Maßes von Betätigung (Schritt S41). Hingegen erzeugt, wenn der Abstand zwischen wenigstens einem der Zähne T sowie wenigstens einem der Kontur-Punkte A, B, C, D und E und der Steuerungs-Linie kürzer ist als der vorgegebene Abstand (Schritt S40: JA), die Einheit 1519 für Eingriffs-Steuerung einen Steuerungs-Befehl für die Arbeitsausrüstung 130 auf Basis einer unter Verwendung des Abstandes zwischen den Zähnen T und der Steuerungs-Linie bestimmten zulässigen Geschwindigkeit des Löffels 135 sowie des durch die Einheit 1514 für Erfassung eines Maßes von Betätigung erfassten Maßes von Betätigung (Schritt S42).
Funktion und Effekt
Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 gemäß der ersten Ausführungsform berechnet, wie oben beschrieben, die Löffel-Länge L3i in dem Zustand umgekehrter Verbindung auf Basis der Löffel-Länge L3n in dem Zustand normaler Verbindung. Dadurch kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 Abmessungen des Löffels 135 in dem Zustand umgekehrter Verbindung bestimmen. In anderen Ausführungsformen kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 die Löffel-Länge L3n in dem Zustand normaler Verbindung auf Basis der Löffel-Länge L3i in dem Zustand umgekehrter Verbindung berechnen. In diesem Fall kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 Abmessungen des Löffels 135 in dem Zustand normaler Verbindung bestimmen, wenn Abmessungen des Löffels 135 in dem Zustand umgekehrter Verbindung bekannt sind. In diesem Fall ist die Löffel-Länge L3i ein Beispiel für eine erste Abmessung, und ist die Löffel-Länge L3n ein Beispiel für eine zweite Abmessung.
Gemäß der ersten Ausführungsform berechnet die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 die Löffel-Länge L3i in dem Zustand umgekehrter Verbindung auf Basis der Löffel-Länge L3n, der Länge Lo des hinteren Endabschnitts sowie des Winkels θen in dem Zustand normaler Verbindung. Daher kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 die Löffel-Länge L3i in dem Zustand umgekehrter Verbindung auf Basis des Kosinussatzes berechnen.
Gemäß der ersten Ausführungsform empfängt die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 Eingabe der Verbindungs-Informationen und bestimmt eine Position des Löffels 135 in dem Baustellen-Koordinatensystem auf Basis der Löffel-Länge L3n in dem Zustand normaler Verbindung, wenn der Verbindungszustand der Zustand normaler Verbindung ist, und zeigt eine Position des Löffels 135 in dem Baustellen-Koordinatensystem auf Basis der Löffel-Länge L3i in dem Zustand umgekehrter Verbindung an, wenn der Verbindungszustand der Zustand umgekehrter Verbindung ist. Daher kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 eine Position des Löffels 135 genau anzeigen und unabhängig von einem Verbindungszustand des Löffels 135 eine Eingriffs-Steuerung fehlerfrei durchführen.
Gemäß der ersten Ausführungsform berechnet die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 relative Positionen der Kontur-Punkte A, B, C, D und E in dem Zustand umgekehrter Verbindung in Bezug auf die Vielzahl der Kontur-Punkte A, B, C, D und E des Löffels 135 und stellt eine Form des Löffels auf Basis der berechneten relativen Positionen dar. Daher kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 eine Position des Löffels 135 unabhängig von einem Verbindungszustand des Löffels 135 genau anzeigen.
Gemäß der ersten Ausführungsform empfängt die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 Eingabe von Typ-Informationen des Löffels 135 und berechnet die Löffel-Länge L3i in dem Zustand umgekehrter Verbindung bezüglich des Löffels 135 in Bezug auf die eingegebenen Typ-Informationen. Folglich kann selbst dann, wenn der Löffel 135 ausgetauscht wird, eine Abmessung des Löffels 135 in dem Zustand umgekehrter Verbindung entsprechend bestimmt werden.
Obwohl oben eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben worden ist, ist eine konkrete Konfiguration nicht auf die oben dargestellte Konfiguration beschränkt, und es können verschiedene konstruktive Änderungen und dergleichen vorgenommen werden.
Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 gemäß der oben beschriebenen Ausführung führt Anzeige einer Position der Zähne T in den Schritten S36 bis S39 und Eingriffs-Steuerung in den Schritten S40 bis S42 auf Basis der berechneten Löffel-Länge L3 durch, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 gemäß anderen Ausführungsformen die Anzeige einer Position der Zähne T oder die Eingriffs-Steuerung oder andere Prozesse auf Basis der Löffel-Länge L3 durchführen.
Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 gemäß der oben beschriebenen Ausführung stellt eine Grafik des Löffels 135 auf Basis von Positionen der Zähne T, der Kontur-Punkte A, B, C, D und E, des Löffelbolzens P5 sowie des Löffelkoppelbolzens P6 des Löffels 135 dar, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 gemäß anderen Ausführungsformen die Grafik des Löffels 135 in dem umgekehrten Anschlusszustand darstellen, indem sie ein zuvor gespeichertes Bild des Löffels 135 in dem normalen Anschlusszustand dreht.
Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform berechnet die Löffel-Länge L3i in dem umgekehrten Anschlusszustand auf Basis des Kosinussatzes, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 gemäß anderen Ausführungsformen die Löffel-Länge L3i in dem Zustand umgekehrter Verbindung auf Basis des Sinus- oder Tangentensatzes berechnen. Das heißt, für jedes Dreieck einschließlich einer Strecke, die in dem Zustand umgekehrter Verbindung den vorderen Endabschnitt des Stiels 132 mit den Zähnen T verbindet, kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150, wenn ein Parameter bekannt ist, der die Bedingung für Bestimmung des Dreiecks erfüllt, die Löffel-Länge L3i in dem Zustand umgekehrter Verbindung berechnen.
Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 gemäß anderen Ausführungsformen kann die Löffel-Länge L3i in dem Zustand umgekehrter Verbindung unter Verwendung der Länge des hinteren Endabschnitts Lo anstelle der Löffel-Länge L3n in dem Zustand normaler Verbindung berechnen. Beispielsweise berechnet die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung die Länge Lai auf Basis der oben stehenden Gleichung (2).
Dann ermittelt die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung einen Winkel θap, der zwischen einer Geraden, die durch den vorderen Verbindungsabschnitt 1351 und den Kontur-Punkt A hindurch verläuft, und einer Geraden gebildet wird, die durch den hinteren Verbindungsabschnitt 1352 und den Kontur-Punkt A verläuft, auf Basis der folgenden Gleichung (4). Die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung ermittelt einen Winkel θat, der zwischen einer Geraden, die durch den Kontur-Punkt A und die Zähne T hindurch verläuft, und einer Geraden gebildet wird, die durch den vorderen Verbindungsabschnitt 1351 und den Kontur-Punkt A verläuft, auf Basis der folgenden Gleichung (5). $θ ap = arccos (({Lan}^{2} + {Lai}^{2} - {Lo}^{2}) / (2 * Lan * Lai))$
$θ at = arccos (({Lan}^{2} + {AT}^{2} - {L3n}^{2}) / (2 * Lan * AT))$
Die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung berechnet die Löffel-Länge L3i in dem Zustand umgekehrter Verbindung auf Basis der folgenden Gleichung (6). ${L3i}^{2} = {AE}^{2} + {AT}^{2} - 2 * AE * AT * cos (θ ap + θ at)$
In anderen Ausführungsformen kann, wenn ein Abstand zwischen dem hinteren Verbindungsabschnitt 1352 und dem Kontur-Punkt E ausreichend kurz ist, die Länge Len anstelle der Länge Lo als die Länge des hinteren Endabschnitts verwendet werden. Das heißt, die Länge des hinteren Endabschnitts ist nicht unbedingt erforderlich, um einen Abstand zwischen dem vorderen Verbindungsabschnitt 1351 und dem hinteren Verbindungsabschnitt 1352 abzugleichen.
Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wandelt eine Position des Löffels 135 von dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem in das Baustellen-Koordinatensystem um, um Bilddaten anzuzeigen, in denen die Steuerungs-Linie und der Löffel 135 dargestellt sind, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In anderen Ausführungsformen kann beispielsweise die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 eine durch Soll-Baudaten angegebene Position einer geplanten Fläche von dem Baustellen-Koordinatensystem in das Fahrzeugkörper-Koordinatensystem umwandeln. In anderen Ausführungsformen kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 Positionen der Steuerungs-Linie und des Löffels 135 in Positionen in einem anderen Koordinatensystem umwandeln.
Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform bestimmt einen Verbindungszustand mittels Drücken der Verbindungszustand-Schaltfläche, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 gemäß anderen Ausführungsformen einen Verbindungszustand anhand von auf den Stiel 132 oder den Ausleger 131 ausgeübtem Zylinderdrucks oder mittels Bildanalyse unter Verwendung einer Stereokamera oder dergleichen oder anderer Verfahren unabhängig davon bestimmen, ob die Verbindungszustand-Schaltfläche gedrückt wird oder nicht.
Die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform berechnet eine Abmessung des Löffels 135 in dem Zustand umgekehrter Verbindung unter Verwendung eine Abmessung des Löffels 135 in dem Zustand normaler Verbindung, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In anderen Ausführungsformen kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150, wie oben beschrieben, eine Abmessung des Löffels 135 in dem Zustand normaler Verbindung unter Verwendung einer Abmessung des Löffels 135 in dem Zustand umgekehrter Verbindung berechnen. In diesem Fall schließt die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 anstelle der Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung eine Einheit für Berechnung von Abmessungen bei normaler Verbindung ein, und speichert die Einheit 1552 für Speicherung von Löffel-Informationen Abmessungs-Informationen des Löffels 135 in dem Zustand umgekehrter Verbindung. Die Einheit für Berechnung von Abmessungen bei normaler Verbindung ist ein Beispiel für eine Einheit für Berechnung von Abmessungen.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen eines Löffels für eine Arbeitsmaschine gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
Die Einheit 1511 für Auswahl eines Löffels der Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 liest die in der Einheit 1552 für Speicherung von Löffel-Informationen gespeicherten Informationen in Bezug auf den Löffel 135 (Schritt S101). Die Einheit 1511 für Auswahl eines Löffels gibt auf Basis der gelesenen Informationen ein Anzeige-Signal zum Anzeigen eines Auswahl-Bildschirms für den Löffel 135 an die Ein-/Ausgabevorrichtung 160 aus (Schritt S102). Daher wird der Auswahl-Bildschirm für den Löffel 135 an der Ein-/Ausgabevorrichtung 160 angezeigt. Die Bedienungsperson wählt den an der Arbeitsmaschine 100 angebrachten Löffel 135 an dem an der Ein-/Ausgabevorrichtung 160 angezeigten Auswahl-Bildschirm aus. Die Einheit 1511 für Auswahl eines Löffels bestimmt mit dem ausgewählten Löffel 135 zusammenhängende Abmessungen des Löffels 135 in dem Zustand umgekehrter Verbindung aus der Einheit 1552 für Speicherung von Löffel-Informationen (Schritt S103). Die Einheit 1511 für Auswahl eines Löffels speichert die gelesenen Abmessungen des Löffels 135 in dem Hauptspeicher 153 (Schritt S104).
Danach gibt die Einheit 1512 für Feststellung einer Verbindung ein Anzeige-Signal für Verbindungszustand-Schaltflächen, mit denen ausgewählt werden kann, ob ein Verbindungszustand des Löffels 135 der Zustand normaler Verbindung oder der Zustand umgekehrter Verbindung ist, an die Ein-/Ausgabevorrichtung 160 aus (Schritt S105). Die Bedienungsperson drückt von den an der Ein-/Ausgabevorrichtung 160 angezeigten Verbindungszustand-Schaltflächen eine Schaltfläche, die den Verbindungszustand der Arbeitsmaschine 100 anzeigt. Die Einheit 1512 für Feststellung einer Verbindung empfängt Eingabe der Zustands-Informationen durch Drücken der Schaltfläche (Schritt S106).
Die Einheit 1512 für Feststellung einer Verbindung stellt fest, ob die Zustands-Informationen den Zustand normaler Verbindung anzeigen (Schritt S107). Wenn die Zustands-Informationen den Zustand normaler Verbindung anzeigen (Schritt S107: JA), berechnet die Einheit 1513 für Berechnung von Abmessungen bei normaler Verbindung Abmessungen des Löffels 135 in dem Zustand umgekehrter Verbindung auf Basis der in Schritt S104 in dem Hauptspeicher gespeicherten Abmessungen des Löffels 135 in dem Zustand normaler Verbindung. Die Einheit für Berechnung von Abmessungen bei normaler Verbindung überschreibt die in dem Hauptspeicher 153 gespeicherten Abmessungen des Löffels 135 mit den berechneten Abmessungen des Löffels 135 in dem Zustand normaler Verbindung (Schritt S109).
Wenn hingegen die Zustands-Informationen den Zustand umgekehrter Verbindung anzeigen (Schritt S107: NEIN), überschreibt die Einheit für Berechnung von Abmessungen bei normaler Verbindung die in dem Hauptspeicher 153 gespeicherten Abmessungen des Löffels 135 nicht.
Dementsprechend kann die Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 150 eine Abmessung des Löffels 135 in dem Zustand normaler Verbindung unter Verwendung einer Abmessung des Löffels 135 in dem Zustand umgekehrter Verbindung berechnen.
Industrielle Einsatzmöglichkeiten
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen eine Abmessung eines Löffels unabhängig von einem Verfahren für Anbringung des Löffels bestimmen.
Bezugszeichenliste

100: Arbeitsmaschinen
110: Fahrgestell
120: Schwenkkörper
130: Arbeitsausrüstung
131: Ausleger
132: Stiel
133: Schwinge
134: Löffelkoppel
135: Löffel
1351: vorderer Verbindungsabschnitt
1352: hinterer Verbindungsabschnitt
136: Auslegerzylinder
137: Stielzylinder
138: Löffelzylinder
150: Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung
1551: Einheit für Speicherung von Arbeitsmaschinen-Informationen
1552: Einheit für Speicherung von Löffel-Informationen
1553: Einheit für Speicherung von Soll-Baudaten
1511: Einheit für Auswahl eines Löffels
1512: Einheit für Feststellung einer Verbindung
1513: Einheit für Berechnung von Abmessungen bei umgekehrter Verbindung
1514: Einheit für Erfassung eines Maßes von Betätigung
1515: Einheit für Erfassung von Ermittlungs-Informationen
1516: Einheit zum Bestimmen einer Löffel-Position
1517: Einheit für Festlegung einer Steuerungs-Linie
1518: Einheit für Anzeige-Steuerung
1519: Einheit für Eingriffs-Steuerung
160: Ein-/Ausgabevorrichtung
T: Zähne
P1: Auslegerbolzen
P2: Stielbolzen
P3: Schwingenbolzen
P4: Löffelzylinderbolzen
P5: Löffelbolzen
P6: Löffelkoppelbolzen
Lo: Länge des hinteren Endabschnitts
L1: Ausleger-Länge
L2: Stiel-Länge
L3: Löffel-Länge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012172431 [0004]

Claims

Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen, die Abmessungen eines Anbaugerätes einer Arbeitsausrüstung bestimmt, die einen Stiel und das Anbaugerät einschließt und bei der ein erster Verbindungsabschnitt oder ein zweiter Verbindungsabschnitt, der an dem Anbaugerät vorhanden ist, mit dem Stiel verbunden wird wobei die Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen umfasst: eine Einheit für Speicherung von Abmessungen, die erste Abmessungen speichert, die Abmessungen des Anbaugerätes sind, wenn der erste Verbindungsabschnitt mit dem Stiel verbunden ist; und eine Einheit für Berechnung von Abmessungen, die auf Basis der ersten Abmessungen zweite Abmessungen berechnet, die Abmessungen des Anbaugerätes sind, wenn der zweite Verbindungsabschnitt mit dem Stiel verbunden ist.
Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen nach Anspruch 1, wobei das Anbaugerät ein Löffel mit Zähnen ist, und entweder die ersten Abmessungen oder die zweiten Abmessungen oder beide eine Löffel-Länge einschließen, die eine Länge von dem Stiel bis zu den Zähnen angibt.
Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen nach Anspruch 2, wobei die Einheit für Speicherung von Abmessungen eine Länge des hinteren Endabschnitts, die eine Länge zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt und dem zweiten Verbindungsabschnitt ist, sowie einen ersten Zahn-Winkel speichert, der ein Winkel ist, der zwischen einer Geraden, die durch den ersten Verbindungsabschnitt und den zweiten Verbindungsabschnitt hindurch verläuft, und einer Geraden gebildet wird, die durch den ersten Verbindungsabschnitt und die Zähne hindurch verläuft, und wobei die Einheit für Berechnung von Abmessungen die zweiten Abmessungen auf Basis der ersten Abmessungen, der Länge des hinteren Endabschnitts sowie des ersten Zahn-Winkels berechnet.
Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, des Weiteren umfassend: eine Einheit für Feststellung einer Verbindung, die feststellt, ob der Stiel mit dem ersten Verbindungsabschnitt oder dem zweiten Verbindungsabschnitt verbunden ist, wobei die Einheit für Berechnung von Abmessungen die zweiten Abmessungen auf Basis der ersten Abmessungen berechnet, wenn festgestellt wird, dass der Stiel mit dem zweiten Verbindungsabschnitt verbunden ist.
Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Einheit für Speicherung von Abmessungen als die ersten Abmessungen erste Kontur-Positionen speichert, die Positionen einer Vielzahl von Kontur-Punkten des Anbaugerätes mit dem Stiel als einer Bezugsgröße sind, wenn der erste Verbindungsabschnitt mit dem Stiel verbunden ist, und die Einheit für Berechnung von Abmessungen als die zweiten Abmessungen auf Basis der ersten Kontur-Position zweite Kontur-Positionen berechnet, die Positionen der Vielzahl von Kontur-Punkten mit dem Stiel als einer Bezugsgröße sind, wenn der zweite Verbindungsabschnitt mit dem Stiel verbunden ist.
Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, des Weiteren umfassend: eine Einheit für Erzeugung von Darstellungs-Informationen, die Darstellungs-Informationen, mit denen eine Form des Anbaugerätes dargestellt wird, auf Basis der zweiten Abmessungen erzeugt; sowie eine Einheit zum Darstellen des Anbaugerätes, die auf der Basis der Darstellungs-Informationen zum Darstellen ein Bild ausgibt, das die Form des Anbaugerätes anzeigt.
Vorrichtung zum Bestimmen von Abmessungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, des Weiteren umfassend: eine Einheit für Eingabe eines Typs, die Eingabe von Typ-Informationen empfängt, die einen Typ des Anbaugerätes angeben, wobei die Einheit für Speicherung von Abmessungen für jede Typ-Information des Anbaugerätes die ersten Abmessungen des Anbaugerätes in Bezug auf den Typ speichert, und die Einheit für Berechnung von Abmessungen die zweiten Abmessungen auf Basis der ersten Abmessungen in Bezug auf den durch die eingegebenen Typ-Informationen angegebenen Typ berechnet.
Verfahren zum Bestimmen von Abmessungen, mit dem Abmessungen eines Anbaugerätes einer Arbeitsausrüstung bestimmt werden, die einen Stiel und das Anbaugerät einschließt und bei der ein erster Verbindungsabschnitt oder ein zweiter Verbindungsabschnitt, der an dem Anbaugerät vorhanden ist, mit dem Stiel verbunden wird, wobei das Verfahren zum Bestimmen von Abmessungen die folgenden Schritte umfasst: Erfassen erster Abmessungen, die Abmessungen des Anbaugerätes sind, wenn der erste Verbindungsabschnitt mit dem Stiel verbunden ist; und Berechnen zweiter Abmessungen, die Abmessungen des Anbaugerätes sind, wenn der zweite Verbindungsabschnitt mit dem Stiel verbunden ist, auf Basis der ersten Abmessungen.