DE112019005293T5

DE112019005293T5 - Neigungssteuerung für baumaschinen

Info

Publication number: DE112019005293T5
Application number: DE112019005293.4T
Authority: DE
Inventors: Eric S. Engelmann; Mark A. Tarvin; Conwell K. Rife
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc; Caterpillar Trimble Control Technologies LLC
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc; Caterpillar Trimble Control Technologies LLC
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2019-10-22
Publication date: 2021-07-08
Also published as: US11105051B2; CN113167050A; WO2020086577A1; CN113167050B; US20200123716A1

Abstract

Ein System kann eine erste Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216), ein Steuergerät (150) und ein Neigungs-Steuersystem (230, 302) beinhalten. Das Steuergerät kann eine Baumaschine (100, 200, 300) steuern, welche die erste Transportvorrichtung beinhaltet, welche die Baumaschine über eine Arbeitsoberfläche bewegen kann. Das Neigungs-Steuersystem beinhaltet erste und zweite Neigungssensoren. Der erste Neigungssensor (142, 218, 220, 222, 224) ist mit der ersten Transportvorrichtung gekoppelt und der zweite Neigungssensor (142, 218, 220, 222, 224, 225) ist mit der Baumaschine gekoppelt. Das Steuergerät steuert die Baumaschine auf Grundlage von Neigungsinformationen, die von dem Neigungs-Steuersystem kommend empfangen werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Gebiet des Bauwesens. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung Systeme und Verfahren zur Neigungssteuerung für Baumaschinen.
Hintergrund
Kaltfräsen-Maschinen und Kreiselmischer-Maschinen können verwendet werden, um alten oder verschlissenen Belag von Oberflächen wie etwa Straßen und Parkflächen zu entfernen. Diese und andere Baumaschinen können unebenes Gelände befahren, was ein Kippen der Baumaschine verursacht, das die Leistung beeinträchtigt.
US-Patent Nr. 9.879.390 bis Berning et al., mit dem Titel „Straßenfräsmaschine und Verfahren zum Messen der Frästiefe“ offenbart ein Verfahren zum „Messen der Frästiefe einer Straßenfräsmaschine”.
Zusammenfassung der Erfindung
Um zumindest einen Teil der Offenbarung zusammenzufassen, wird hier eine nicht einschränkende Liste von Beispielen gegeben:

Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein System, das eine erste Transportvorrichtung, ein Steuergerät und ein Neigungs-Steuersystem beinhaltet. Die erste Transportvorrichtung kann eine Baumaschine über eine Arbeitsoberfläche bewegen. Das Steuergerät kann die Baumaschine steuern, welche die erste Transportvorrichtung beinhaltet. Das Neigungs-Steuersystem beinhaltet einen ersten Neigungssensor, der mit der ersten Transportvorrichtung gekoppelt ist, und einen zweiten Neigungssensor, der mit der Baumaschine gekoppelt ist. Das Steuergerät kann die Baumaschine auf Grundlage von Neigungsinformationen steuern, die von dem Neigungs-Steuersystem kommend empfangen werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Steuern der Neigung einer Baumaschine. Das Verfahren beinhaltet das Sammeln von Positions- oder Orientierungsinformationen in Verbindung mit einer ersten Transportvorrichtung einer Baumaschine an einem ersten Neigungssensor. Das Verfahren beinhaltet ferner das Sammeln von Positions- oder Orientierungsinformationen in Verbindung mit einem Abschnitt der Baumaschine an einem zweiten Neigungssensor. Das Verfahren beinhaltet auch das Bestimmen einer Neigungsmessung der Baumaschine relativ zu einer Arbeitsoberfläche auf Grundlage der Positions- oder Orientierungsinformationen von dem ersten und zweiten Neigungssensor. Das Verfahren beinhaltet ferner das Ausfahren oder Einfahren einer ersten Hubsäule auf Grundlage der Neigungsmessung.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein System, das einen ersten Neigungssensor, einen zweiten Neigungssensor, eine Vielzahl von Transportvorrichtungen und ein Steuergerät beinhaltet. Der erste Neigungssensor ist mit einer Baumaschine an einer ersten Position gekoppelt. Der zweite Neigungssensor ist mit der Baumaschine an einer zweiten Position gekoppelt. Das Steuergerät kann eine erste Transportvorrichtung der Vielzahl von Transportvorrichtungen auf Grundlage eines Vergleichs von Informationen, die von dem ersten und dem zweiten Neigungssensor kommend empfangen werden, manipulieren.
Diese und weitere Beispiele und Merkmale der vorliegenden Vorrichtungen, Systeme und Verfahren werden teilweise in der folgenden detaillierten Beschreibung dargelegt. Diese Übersicht soll eine Zusammenfassung des Gegenstandes der vorliegenden Patentanmeldung bieten. Sie soll nicht dazu dienen, eine ausschließliche oder umfassende Erläuterung der Erfindung bereitzustellen. Die detaillierte Beschreibung ist hier enthalten, um weitere Informationen über die vorliegende Patentanmeldung bereitzustellen.
Figurenliste
Die Zeichnungen veranschaulichen allgemein rein beispielhaft, aber ohne jegliche Einschränkung, verschiedene Ausführungsformen, die in dem vorliegenden Dokument erläutert werden.

1 ist eine Seitenansicht einer Baumaschine, die ein Neigungs-Steuersystem beinhaltet, gemäß zumindest einem Beispiel.
2 ist eine schematische Draufsicht einer Baumaschine, die ein Neigungs-Steuersystem beinhaltet, gemäß zumindest einem Beispiel.
3 ist eine schematische Darstellung einer Baumaschine, die ein Neigungs-Steuersystem beinhaltet, gemäß zumindest einem Beispiel.

Detaillierte Beschreibung
Ein Neigungs-Steuersystem kann einen oder mehrere Neigungssensoren beinhalten, die an einer Baumaschine positioniert sind, um die Neigung der Baumaschine zu bestimmen. Die Neigungssensoren können an den Raupenketten von Transportvorrichtungen der Baumaschine und in einigen Beispielen an dem Fahrgestell oder Rahmen der Baumaschine positioniert sein. Der Neigungssensor an der Raupenkette der Transportvorrichtung kann auf einen Winkel oder eine Position der Raupenkette hinweisen, der verwendet werden kann, um zu bestimmen, ob der Rahmen der Baumaschine parallel zu der Arbeitsoberfläche ist. In einigen Beispielen können ein oder mehrere Raupenketten-Sensoren zusammen mit einem oder mehreren Neigungssensoren, die an dem Rahmen der Baumaschine positioniert sind, verwendet werden, um auf den Winkel der Baumaschine relativ zu der Arbeitsoberfläche hinzuweisen. Das Neigungs-Steuersystem erlaubt einem Steuergerät, den Rahmen der Baumaschine parallel zu der Arbeitsoberfläche (oder in einem vorbestimmten Versatzwinkel relativ zu der Arbeitsoberfläche) zu halten, indem es die Hubsäulen der Transportvorrichtungen auf Grundlage der von dem Neigungs-Steuersystem empfangenen Informationen einstellt.
Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet Neigungssensor einen beliebigen Sensor, der (allein oder in Kombination mit anderen Neigungssensoren oder Informationen) verwendet werden kann, um eine Orientierung oder einen Winkel des Rahmens der Baumaschine relativ zu einer Arbeitsoberfläche zu bestimmen, zum Beispiel Sensoren, die eine Neigung messen, Winkelsensoren, lineare Sensoren (einschließlich Magnetwiderstandssensoren, Lasersensoren, Drahtpotentiometer etc.), Drehwinkel-Stellungssensoren, Trägheitsmesseinheiten (IMUs), einachsige Sensoren, mehrachsige Sensoren, Sensoren mit sechs Freiheitsgraden (6DoF), optische Sensoren (einschließlich smarte Kameras, etc.), eine Kombination von diesen oder dergleichen mehr. Die Verwendung des Neigungs-Steuersystems erlaubt eine präzisere Steuerung der Baumaschine, um den Rahmen der Baumaschine parallel zu der Arbeitsoberfläche (oder in einem vorbestimmten Versatz dazu) zu halten.
1 ist eine Seitenansicht einer Baumaschine 100, die in dem veranschaulichten Beispiel eine Kaltfräsen-Maschine ist. Die Kaltfräsen-Maschine 100 beinhaltet einen Rahmen 102, mit welchem eine Leistungsquelle 104 und Transportvorrichtungen 106 verbunden sein können. Die Transportvorrichtungen 106 können über Hubsäulen 108 mit dem Rahmen 102 verbunden sein. In zumindest einem Beispiel können die Transportvorrichtungen 106 die Hubsäulen 108 beinhalten, so dass das Steuern der Transportvorrichtungen 106 das Steuern der Hubsäulen 108 beinhalten kann. Eine Fräsanordnung 110 kann zum Beispiel zwischen den Transportvorrichtungen 106 mit der Unterseite des Rahmens 102 gekoppelt sein.
Der Rahmen 102 erstreckt sich in Längsrichtung zwischen einem ersten (z. B. vorderen) Ende 112 und einem zweite (z. B. hinteren) Ende 114 entlang einer Rahmenachse 116. Die Leistungsquelle 104 kann in einer beliebigen Reihe von unterschiedlichen Formen vorgesehen sein, die, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Otto- und Diesel-Verbrennungsmotoren. Elektromotoren, Hybridmotoren oder dergleichen umfasst. Die Leistung von der Leistungsquelle 104 kann auf verschiedene Komponenten und Systeme der Maschine 100 übertragen werden, wie etwa die Transportvorrichtungen 106 und eine Fräsanordnung 118.
Der Rahmen 102 kann von den Transportvorrichtungen 106 über Hubsäulen 108 getragen werden. Jede der Transportvorrichtungen 106 können eine beliebige Art von Bodeneingriffsvorrichtung sein, die es der Kaltfräsen-Maschine 100 erlaubt, sich über eine Bodenoberfläche zu bewegen, zum Beispiel eine mit Belag versehene Straße oder einen bereits mit der Kaltfräsen-Maschine 100 bearbeiteten Boden. In dem veranschaulichten Beispiel sind die Transportvorrichtungen 106 als Raupenanordnungen ausgestattet, die jeweils eine Raupenkette 144 und Laufrahmen 146 beinhalten, um welchen sich die Raupenkette 144 dreht. Die Transportvorrichtungen 106 können dazu ausgestaltet sein, die Kaltfräsen-Maschine 100 in den Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen entlang der Bodenoberfläche in der Richtung der Achse 116 zu bewegen. Die Hubsäulen 108 können dazu ausgestaltet sein, den Rahmen 102 relativ zu den Transportvorrichtungen 106 und dem Boden anzuheben und abzusenken.
Die Fräsanordnung 110 kann die drehbare Fräswalze 118 beinhalten, die mit der Leistungsquelle 104 wirkverbunden ist. Die Fräswalze 118 kann eine Vielzahl von daran angeordneten Schneidwerkzeugen, wie etwa Meißel, beinhalten. Die Fräswalze 118 kann um eine Walzen- oder Gehäuseachse 120 rotiert werden, die sich in einer Richtung senkrecht auf die Rahmenachse 116 in die Ebene von 1 hinein erstreckt. Während sich die drehbare Fräswalze 118 dreht oder um die Walzenachse 120 rotiert, können die Schneidwerkzeuge mit gehärteten Materialien 122, wie beispielsweise etwa Asphalt und Beton, bestehender Straßen, Brücken, Parkflächen und dergleichen in Eingriff gelangen. Wenn die Schneidwerkzeuge mit solchen gehärteten Materialien 122 in Eingriff gelangen, entfernen die Schneidwerkzeuge darüber hinaus Schichten dieser gehärteten Materialien 122. Die drehende Betätigung der drehbaren Walze 118 und ihrer Schneidwerkzeuge kann dann die gehärteten Materialien 122 auf ein Fördersystem 124 übertragen.
Die Fräsanordnung 110 kann ferner ein Walzengehäuse 126 beinhalten, das eine Kammer zur Aufnahme der Fräswalze 118 bildet. Das Walzengehäuse 126 kann vordere und hintere Wände sowie eine obere Abdeckung beinhalten, die über der Fräswalze 118 positioniert ist. Ferner kann das Walzengehäuse 126 seitliche Abdeckungen oder Seitenplatten auf der linken und rechten Seite der Fräswalze 118 in Bezug auf eine Fahrtrichtung der Kaltfräsen-Maschine 100 beinhalten. Das Walzengehäuse 126 kann zum Boden hin offen sein, so dass die Fräswalze 118 von dem Walzengehäuse 126 heraus in den Boden eingreifen kann. Darüber hinaus kann das Walzengehäuse 126 für Wartung, Reparatur und Transport von dem Rahmen 102 entfernt werden.
Die Kaltfräsen-Maschine 100 kann ferner eine Bedienerstation oder Plattform 128 beinhalten, die eine Bedienerschnittstelle 130 zur Eingabe von Befehlen an ein Steuergerät 150 zur Steuerung der Kaltfräsen-Maschine 100 und zur Ausgabe von Informationen in Verbindung mit einem Betrieb der Kaltfräsen-Maschine 100 beinhaltet. So kann eine Bedienperson der Kaltfräsen-Maschine 100 die Steuerungs- und Überwachungsfunktionen der Kaltfräsen-Maschine 100 von der Plattform 128 aus durchführen, etwa durch Beobachten verschiedener Daten, die von den an der Kaltfräsen-Maschine 100 befindlichen Sensoren ausgegeben werden. Darüber hinaus kann die Bedienerschnittstelle 130 Steuerungen zum Betätigen der Transportvorrichtungen 106 und der Hubsäulen 108 beinhalten.
Ein Plattenschutzsystem 132 kann mit dem Walzengehäuse 126 gekoppelt sein und kann eine nach oben orientierte Grundplatte (in 1 nicht sichtbar), die sich über eine Vorderseite der Fräskammer erstreckt, eine nach vorne wegragende Schar 134 zum Schieben von losem Material, das auf den gehärteten Materialien 122 aufliegt, und eine Vielzahl von Schürzen 136 beinhalten. Das Fördersystem 124 kann eine primäre Fördereinrichtung 138 und eine sekundäre Fördereinrichtung 140 beinhalten. Die primäre Fördereinrichtung 138 kann vor der Fräswalze 118 positioniert sein und mit der Grundplatte des Plattenschutzsystems 132 gekoppelt sein und auf dieser getragen werden. Die primäre Fördereinrichtung 138 kann von der Fräswalze 118 aus den gehärteten Materialien 122 gefrästes Material an die sekundäre Fördereinrichtung 140 zuführen, die von dem Rahmenende 112 nach vorne wegragt. Ein Positioniermechanismus 143 kann mit der sekundären Fördereinrichtung 140 gekoppelt sein, um eine Positionssteuerung der sekundären Fördereinrichtung 140 nach links, rechts, oben und unten zu ermöglichen. Die sekundäre Fördereinrichtung 140 kann entfernte gehärtete Materialien 122 in eine Aufnahme ablegen, etwa den Muldenaufbau eines Muldenkippers.
Die Kaltfräsen-Maschine 100 kann weitere Komponenten beinhalten, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind und die hierin nicht weiter beschrieben werden. Zum Beispiel kann die Kaltfräsen-Maschine 100 ferner einen Kraftstofftank, ein Kühlsystem, ein Fräsfluid-Sprühsystem, verschiedene Arten von Schaltungen etc. beinhalten. Außerdem ist, obwohl die vorliegende Anmeldung unter Bezugnahme auf eine Kaltfräsen-Maschine beschrieben wird, die eine Fräswalze beinhaltet, die vorliegende Erfindung auch auf andere Typen von Baumaschinen anwendbar.
Die Kaltfräsen-Maschine 100 kann über die gehärteten Materialien 122 fahren, so dass die vorderen Transportvorrichtungen 106 über die gehärteten Materialien 122 rollen. Die Kaltfräsen-Maschine 100 kann dazu ausgestaltet sein, die gehärteten Materialien 122 von einer Straßenfahrbahn zu entfernen, um eine planierte Oberfläche zu hinterlassen. In einigen Beispielen können die hinteren Transportvorrichtungen 106 auf der planierten Oberfläche rollen, wobei die Fräsanordnung 110 einen Rand des gehärteten Materials 122 zwischen gefrästen und nicht gefrästen Oberflächen des gehärteten Materials 122 bildet. Die gefräste Oberfläche kann eine Oberfläche beinhalten, von welcher das Belagsmaterial bereits vollständig entfernt wurde, oder eine Oberfläche des Belagsmaterials, von welcher nur eine oberste Schicht des Belagsmaterials entfernt wurde, oder eine Oberfläche umfassend Material, das von der Fräsanordnung 110 gemischt wurde.
Die Kaltfräsen-Maschine 100 kann dazu ausgestaltet sein, in einer Vorwärtsrichtung (unter Bezugnahme auf 1 von links nach rechts) zu fahren, um die gehärteten Materialien 122 zu entfernen. Das Plattenschutzsystem 132 kann oben über die gehärteten Materialien 122 hinweglaufen, um zu verhindern oder zu hemmen, dass die gehärteten Materialien 122 während den Vorgängen zur Entfernung der gehärteten Materialien 122 zu früh gelöst werden. Die Fräswalze 118 kann hinter dem Plattenschutzsystem 132 nachfolgen, um mit den gehärteten Materialien 122 in Eingriff zu gelangen. Die Fräswalze 118 kann dazu ausgestaltet sein, sich unter Bezugnahme auf 1 gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, so dass das Material der gehärteten Materialien 122 durch die Schneidzähne oder Meißel der Fräswalze 118 angehoben und in kleine Stücke gebrochen werden kann. Das Plattenschutzsystem 132 kann dazu ausgestaltet sein, Stücke der gehärteten Materialien 122 innerhalb des Walzengehäuse 126 zurückzuhalten. Entfernte Stücke der gehärteten Materialien 122 können die primäre Fördereinrichtung 138 hochgeschoben und, etwa durch ein Endlosband, nach vorne zu der sekundären Fördereinrichtung 140 getragen werden. Die sekundäre Fördereinrichtung 140 kann von dem vorderen Rahmenende 112 freitragend nach vorne weg ragen, um über ein Sammelgefäß, etwa die Mulde eines Muldenkippers, positioniert zu werden. Während das veranschaulichte Beispiel unter Bezugnahme auf eine aufwärts fräsende Maschine beschrieben wird, sind die vorliegenden Lehren auch auf eine abwärts fräsende Maschine anwendbar.
Im Lauf der Bewegung über die gehärteten Materialien 122 können die Transportvorrichtungen 106 auf Hindernisse, Vorsprünge oder Neigungen treffen, über welche die Transportvorrichtungen 106 rollen. Solche Hindernisse, Vorsprünge oder Neigungen können die Kaltfräsen-Maschine 100 dazu veranlassen, in eine oder mehrere Richtungen zu kippen. In zumindest einem Beispiel kann die Baumaschine 100 ein Neigungs-Steuersystem beinhalten, um die Neigung der Baumaschine 100 zu bestimmen, damit das Steuergerät 150 die Baumaschine 100 so steuern kann, um die Neigung zu kompensieren.
Das Neigungs-Steuersystem beinhaltet eine Vielzahl von Neigungssensoren 142, die mit der Baumaschine 100 gekoppelt sind, um Informationen in Verbindung mit dem Kippen der Baumaschine 100 in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung (Nicken), dem Kippen in der Seitenrichtung (Rollen) oder in Verbindung mit beidem zu sammeln. In einigen Beispielen kann einer oder können mehrere der Vielzahl von Neigungssensoren 142 an einer oder mehreren der Transportvorrichtungen 106, zum Beispiel an dem Laufrahmen 146, positioniert sein, um Informationen in Verbindung mit der Position oder Orientierung der Transportvorrichtung 106 zu sammeln. In einigen Beispielen kann einer oder können mehrere der Vielzahl von Neigungssensoren 142 an dem Rahmen 102 oder einem anderen Abschnitt der Baumaschine 100 positioniert sein, um Informationen über die Position oder Orientierung der Baumaschine 100 zu sammeln. In einigen Beispielen können die Informationen von jedem von zwei oder mehr Neigungssensoren 142 verglichen werden, um eine Orientierung der Baumaschine 100 zu bestimmen. In zumindest einem Beispiel werden ein oder mehrere Neigungssensoren 142, die an einer Transportvorrichtung 106 positioniert sind, in Verbindung mit einem oder mehreren Neigungssensoren 142m die an dem Rahmen 102 der Baumaschine 100 positioniert sind, verwendet, so dass die Informationen von diesen Sensoren verglichen werden können, um eine Position oder Orientierung der Baumaschine 100 relativ zu der Fräsebene (der Arbeitsoberfläche) zu bestimmen, und um diese Informationen zu verwenden, um die Baumaschine 100 einzustellen und den Rahmen 102 der Maschine parallel zu der Fräsebene zu halten. In zumindest einem Beispiel stellt das Steuergerät 150 die Baumaschine 100 ein, um den Rahmen 102 parallel zu der Raupenkette der Transportvorrichtung 146 zu halten. In einigen Beispielen kann die Bedienperson wählen, die Baumaschine 100 auf einer Steigung oder einem Gefälle zu betätigen, und in diesem Fall kann das Neigungs-Steuersystem verwendet werden, um den Rahmen 102 der Baumaschine 100 in einem vorbestimmten Versatz zur Parallele zur Arbeitsoberfläche zu halten. In zumindest einem Beispiel erfordert das Neigungs-Steuersystem nur einen Sensor (statt einer Vielzahl), der an einer einzelnen Transportvorrichtung positioniert ist, um die Neigung der Baumaschine 100 zu steuern.
Das Steuergerät 150 kann Informationen von der Vielzahl von Sensoren 142 in Verbindung mit weiteren Maschineninformationen, zum Beispiel Lenkungsdaten, verwenden, um das Kippen oder Neigen der Kaltfräsen-Maschine 100 relativ zu der Arbeitsoberfläche zu steuern. In zumindest einem Beispiel kann die Vielzahl von Sensoren 142 verwendet werden, um die Fräsebene der Fräswalze 118 durch Steuern der Orientierung der Fräswalze 118 zu steuern. In zumindest einem Beispiel kann die Vielzahl von Sensoren 142 verwendet werden, um die Kaltfräsen-Maschine 100 zum Fräsen auf Niveau zu halten. In zumindest einem Beispiel verwendet das Steuergerät 150 die Neigungsinformationen (auf Grundlage der Neigungssensoren), um eine oder mehrere der Hubsäulen 108 einstellen (z. B. auszufahren oder einzufahren). In zumindest einem Beispiel kann das Neigungs-Steuersystem, das die Vielzahl von Sensoren 142 beinhaltet, verwendet werden, um die Stabilität der Baumaschine 100 zu steuern, wenn diese sich über eine Erhebung oder ein anderes Hindernis bewegt oder wenn sie sich zwischen Oberflächen unterschiedlicher Höhe bewegt.
2 ist eine schematische Draufsicht einer Baumaschine 200, die ein Neigungs-Steuersystem 230 beinhaltet, gemäß zumindest einem Beispiel. Die Baumaschine 200 beinhaltet ein vorderes Ende 202, eine rechte Seite 204, ein hinteres Ende 206 und eine linke Seite 208. Die Baumaschine 200 umfasst ferner eine rechte vordere Transportvorrichtung 210, eine rechte hintere Transportvorrichtung 212, eine linke hintere Transportvorrichtung 214 und eine linke vordere Transportvorrichtung 216. Das Neigungs-Steuersystem 230 beinhaltet eine Vielzahl von Neigungssensoren 218, 220, 222, 224, 225, die mit der Baumaschine 200 gekoppelt sind. In dem veranschaulichten Beispiel ist eine Vielzahl von Neigungssensoren 218, 220, 222, 224 dargestellt, die an den-Transportvorrichtungen 210, 212, 214, 216 positioniert sind. Das Neigungs-Steuersystem 230 kann jedoch mehr oder weniger Neigungssensoren als dargestellt beinhalten.
In einigen Beispielen kann das Neigungs-Steuersystem 230 mehrere Neigungssensoren 218, 220, 222, 224, 225 für jede Transportvorrichtung 210, 212, 214, 216 oder einen anderen Abschnitt der Baumaschine 200 (z. B. den Rahmen) beinhalten. In zumindest einem Beispiel ist einer oder sind mehrere der Neigungssensoren 218, 220, 222, 224, 225 ein einachsiger Sensor. In zumindest einem Beispiel benötigt das Neigungs-Steuersystem 230 nicht zwei Neigungssensoren an jeder Seite. In zumindest einem Beispiel benötigt das Neigungs-Steuersystem 230 nur einen der Neigungssensoren 218, 224 an dem vorderen Ende 202 der Baumaschine 200, und einen der Neigungssensoren 220, 222 an dem hinteren Ende 206 der Baumaschine 200. In einem weiteren Beispiel benötigt das Neigungs-Steuersystem 230 nur einen der Neigungssensoren 222, 224 an der linken Seite 208 und einen der Neigungssensoren 210, 212 an der rechten Seite 204. In zumindest einem Beispiel beinhaltet das Neigungs-Steuersystem 230 nur Neigungssensoren an den vorderen Transportvorrichtungen 210, 216. In einem weiteren Beispiel beinhaltet das Neigungs-Steuersystem 230 nur Neigungssensoren an den hinteren Transportvorrichtungen 212, 214. In einem weiteren Beispiel beinhaltet das Neigungs-Steuersystem 230 nur Neigungssensoren an den Transportvorrichtungen 210, 212 auf der rechten Seite. In einem weiteren Beispiel beinhaltet das Neigungs-Steuersystem 230 nur Neigungssensoren an den Transportvorrichtungen 214, 216 auf der linken Seite. In zumindest einem Beispiel beinhaltet das Neigungs-Steuersystem 230 nur einen einzelnen Neigungssensor, der an einer einzelnen Transportvorrichtung positioniert ist. In jedem dieser Beispiele können ein oder mehrere Neigungssensoren 225 an der Baumaschine 200 an einer anderen Stelle als einer Transportvorrichtung 210, 212, 214, 216, positioniert sein, zum Beispiel an einem Rahmen oder Fahrgestell der Baumaschine 200.
In einigen Beispielen erfasst und korrigiert das Neigungs-Steuersystem 230 nur das Kippen oder Rollen von Seite zu Seite. In einigen Beispielen erfasst und korrigiert das Neigungs-Steuersystem 230 nur das Kippen oder Nicken in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung. In einigen Beispielen erfasst und korrigiert das Neigungs-Steuersystem 230 das Kippen in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung (Nicken) und das Kippen von Seite zu Seite (Rollen). In einigen Beispielen erfasst und korrigiert das Neigungs-Steuersystem 230 jegliche Abweichung von der Parallele zu der Fräsebene. Wenn zum Beispiel der Rahmen der Baumaschine 200 nicht parallel zu der Fräsebene ist, erfasst das Neigungs-Steuersystem 230 dies und korrigiert die Baumaschine, sodass der Rahmen parallel zu der Fräsebene ist. In zumindest einem Beispiel verwendet das Neigungs-Steuersystem 230 geographische Daten der Arbeitsoberfläche, um den Rahmen parallel zu der Fräsebene zu halten. In zumindest einem Beispiel erfasst und korrigiert das Neigungs-Steuersystem 230 in Echtzeit. Zum Beispiel kann das Neigungs-Steuersystem 230 die Orientierung der Baumaschine 200 relativ zu der Fräsebene erfassen und kontrollieren, um die gewünschte Fräsung bereitzustellen, um eine plane Fräsung bereitzustellen, um eine sanfte Fahrt für die Bedienperson bereitzustellen, um ein Kippen der Maschine zu vermeiden, um andere ungünstige Betriebsbedingungen der Baumaschine 200 zu vermeiden, eine Kombination von diesen, oder dergleichen.
In zumindest einem Beispiel ist einer oder sind mehrere der Neigungssensoren ein doppelachsiger Sensor. In einigen Beispielen ist einer oder sind mehrere der Neigungssensoren ein Sensor mit sechs Freiheitsgraden (6DoF), also ein Sensor, der in der Lage ist, Stampfen, Schwanken, Heben, Rollen, Gieren und Nicken zu messen. In einigen Beispielen kann einer oder können mehrere der Neigungssensoren einen Beschleunigungsmesser, ein Gyroskop, ein Magnetometer, eine Kombination von diesen oder dergleichen umfassen. In einigen Beispielen ist einer oder sind mehrere der Neigungssensoren ein einachsiger Sensor. In einigen Beispielen ist einer oder sind mehrere der Sensoren ein Winkelsensor oder ein linearer Sensor. In zumindest einem Beispiel sind zumindest zwei der Neigungssensoren 6DoF-Sensoren, während ein Neigungssensor an dem Maschinenrahmen keiner ist.
3 ist eine schematische Darstellung einer Baumaschine 300, die ein Neigungs-Steuersystem 302 beinhaltet, gemäß zumindest einem Beispiel. Das Neigungs-Steuersystem 302 beinhaltet die Vielzahl von Neigungssensoren 218, 220, 222, 224, 225. In zumindest einem Beispiel verwendet das Steuergerät 150 Informationen, die von dem Neigungs-Steuersystem 302 empfangen werden, zusammen mit anderen Maschineninformationen 304, um eine Neigung oder ein Kippen der Baumaschine 300 zu bestimmen (eine Neigungsmessung). Die Maschineninformationen 304 können zum Beispiel Lenkungsdaten, Maschinenspezifikationen, Kippschwellenwerte, Informationen über die Arbeitsstelle, Informationen über die Arbeitsoberfläche, Maschinenrichtung, Maschinengeschwindigkeit etc. umfassen.
Auf Grundlage der Neigungsmessung, die durch das Steuergerät 150 bestimmt wurde, stellt das Steuergerät 150 eine oder mehrere der Hubsäulen 310, 312, 314, 316 ein (fährt sie aus oder fährt sie ein). Da jede Hubsäule 310, 312, 314, 316 einer Transportvorrichtung 210, 212, 214, 216 entspricht, kann das Steuergerät 150 die eine oder die mehreren Hubsäulen 310, 312, 314, 316, die eingestellt werden müssen, um die Neigung oder das Kippen der Baumaschine 300 einzustellen, identifizieren und auswählen. Wenn das Neigungs-Steuersystem 302 zum Beispiel darauf hinweist, dass die Baumaschine 300 nicht parallel zu der Fräsoberfläche ist, aufgrund eines Kippens von Seite zu Seite, sodass die rechte Seite 204 tiefer liegt als die linke Seite 208, kann das Steuergerät 150 die Hubsäulen 310, 312 auf der rechten Seite (entsprechend den Transportvorrichtungen 210, 212 auf der rechten Seite) ausfahren, um die rechte Seite 204 relativ zu der linken Seite 208 anzuheben, oder das Steuergerät 150 kann die Hubsäulen 314, 316 auf der linken Seite (entsprechend den Transportvorrichtungen 214, 216 auf der linken Seite) einfahren, um die linke Seite 208 relativ zu der rechten Seite 204 abzusenken.
Wenn das Neigungs-Steuersystem 302 zum Beispiel darauf hinweist, dass die Baumaschine 300 nicht parallel zu der Fräsoberfläche ist, aufgrund eines Kippens in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung, sodass das hintere Ende 206 höher liegt als das vordere Ende 202, kann das Steuergerät 150 in ähnlicher Weise die Hubsäulen 310, 316 am vorderen Ende (entsprechend den Transportvorrichtungen 210, 216 am vorderen Ende) ausfahren, um das vordere Ende 202 relativ zu dem hinteren Ende 206 anzuheben, oder das Steuergerät 150 kann die Hubsäulen 312, 314 am hinteren Ende (entsprechend den Transportvorrichtungen 212, 214 am hinteren Ende) einfahren, um das hintere Ende 206 relativ zu dem vorderen Ende 202 abzusenken. In einigen Beispielen kann das Neigungs-Steuersystem 302 auf ein Kippen oder Neigungen sowohl in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung als auch in der Richtung von Seite zu Seite hinweisen. In zumindest einem Beispiel korrigiert das Neigungs-Steuersystem nur ein Kippen in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Anmeldung beschreibt verschiedene Systeme und Verfahren zum Steuern der Neigung einer Baumaschine relativ zu einer Arbeitsoberfläche, zum Beispiel um eine Kaltfräsen-Maschine so zu steuern, dass ihr Rahmen parallel zu der Fräsebene gehalten wird. Zwei oder mehr Neigungssensoren können als Teil eines Neigungs-Steuersystems verwendet werden, um ein Kippen der Baumaschine zu identifizieren (z. B. in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung). In zumindest einem Beispiel sind zwei oder mehr Sensoren mit sechs Freiheitsgraden (6DoF) an der Baumaschine positioniert, um Informationen zu sammeln, die auf die Neigung der Baumaschine relativ zu einer Fräsebene hinweisen. In einigen Beispielen können zumindest vier einachsige Sensoren verwendet werden, um die relevanten Neigungsinformationen zu sammeln. In einigen Beispielen kann zumindest ein linearer Sensor, IMU, Drehwinkel-Stellungssensor oder optischer Sensor verwendet werden, um die relevanten Neigungsinformationen zu sammeln. Die Neigungsinformationen von dem Neigungs-Steuersystem können zusammen mit anderen Maschineninformationen, etwa Lenkungsinformationen, verwendet werden, um eine präzise Steuerung der Bodenneigung der Baumaschine zu erlauben. Die Optimierung der Steuerung der Neigung relativ zu der Arbeitsoberfläche führt zu einer besseren allgemeinen Leistung der Baumaschine, was die Fahrstabilität und eine plane Fräsung beinhaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9879390 [0003]

Claims

System, umfassend: eine erste Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216), die dazu ausgestaltet ist, eine Baumaschine (100, 200, 300) über eine Arbeitsoberfläche zu bewegen; ein Steuergerät (150), das dazu ausgestaltet ist, die Baumaschine (100, 200, 300) einschließlich der ersten Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216) zu steuern; und ein Neigungs-Steuersystem (230, 302), das beinhaltet: einen ersten Neigungssensor (142, 218, 220, 222, 224), der mit der ersten Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216) gekoppelt ist; und einen zweiten Neigungssensor (142, 218, 220, 222, 224, 225), der mit der Baumaschine gekoppelt ist; wobei das Steuergerät (150) dazu ausgestaltet ist, die Baumaschine (100, 200, 300) auf Grundlage von Neigungsinformationen, die von dem Neigung-Steuersystem (230, 302) empfangen werden, zu steuern.
System nach Anspruch 1, wobei der erste Neigungssensor (142, 218, 220, 222, 224) ein Sensor mit sechs Freiheitsgraden (6DoF) ist.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner umfassend: eine zweite Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216), wobei die zweite Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216) dazu ausgestaltet ist, mit der ersten Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216) zusammenzuwirken, um die Baumaschine (100, 200, 300) über die Arbeitsoberfläche zu bewegen; wobei der zweite Neigungssensor (142, 218, 220, 222, 224, 225) mit der zweiten Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216) gekoppelt ist.
System nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine dritte Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216), wobei das Neigungs-Steuersystem (230, 302) ferner umfasst: einen dritten Neigungssensor 142, 218, 220, 222, 224, 225), der mit der dritten Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216) gekoppelt ist; wobei die dritte Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216) dazu ausgestaltet ist, mit den ersten und zweiten Transportvorrichtungen (106, 210, 212, 214, 216) zusammenzuwirken, um die Baumaschine (100, 200, 300) über die Arbeitsoberfläche zu bewegen.
System nach Anspruch 4, wobei das Neigungs-Steuersystem (230, 302) ferner umfasst: einen vierten Neigungssensor (142, 218, 220, 222, 224, 225), der mit einem Rahmen (102) der Baumaschine (100, 200, 300) gekoppelt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: der erste Neigungssensor (142, 218, 220, 222, 224) an einer Vorderseite (202) der Baumaschine (100, 200, 300) positioniert ist; und der zweite Neigungssensor (142, 218, 220, 222, 224, 225) an einer Hinterseite (114) der Baumaschine (100, 200, 300) positioniert ist, so dass der erste und zweite Neigungssensor (142, 218, 220, 222, 224, 225) dazu ausgestaltet sind, eine Neigung der Baumaschine (100, 200, 300) in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung zu bestimmen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6. wobei der erste Neigungssensor (142, 218, 220, 222, 224) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem linearen Sensor, einem Drehsensor und einer Trägheitsmesseinheit (IMU).
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend: eine erste Hubsäule (108, 310, 312, 314, 316), die mit der ersten Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216) gekoppelt ist; und eine zweite Hubsäule (108, 310, 312, 314, 316), die mit einer zweiten Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216) gekoppelt ist; wobei das Steuergerät (150) dazu ausgestaltet ist, zu steuern: die erste Hubsäule (108, 310, 312, 314, 316), um einen Rahmen (102) der Baumaschine (100, 200, 300) relativ zu der ersten Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216) anzuheben oder abzusenken; und die zweite Hubsäule (108, 310, 312, 314, 316), um den Rahmen (102) der Baumaschine (100, 200, 300) relativ zu der zweiten Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216) anzuheben oder abzusenken.
Verfahren zur Steuerung der Neigung einer Baumaschine (100, 200, 300), umfassend: Sammeln von Positions- oder Orientierungsinformationen in Verbindung mit einer ersten Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216) einer Baumaschine (100, 200, 300) in einem Neigungs-Steuersystem (230, 302), das zumindest einen ersten Neigungssensor (142, 218, 220, 222, 224) beinhaltet; Bestimmen einer Neigungsmessung der Baumaschine (100, 200, 300) relativ zu einer Arbeitsoberfläche in einem Steuergerät (150), auf Grundlage von Positions- oder Orientierungsinformationen von dem Neigungs-Steuersystem (230, 302); und Ausfahren oder Einfahren einer ersten Hubsäule (108, 310, 312, 314, 316) auf Grundlage der Neigungsmessung.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Sammeln von Positions- oder Orientierungsinformationen über die Baumaschine (100, 200, 300) von einem zweiten Sensor (142, 218, 220, 222, 224, 225) des Neigungs-Steuersystems (230, 302), wobei der zweite Sensor (142, 218, 220, 222, 224, 225) an einer zweiten Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216) oder einem Rahmen (102) der Baumaschine (100, 200, 300) positioniert ist, wobei der erste Neigungssensor (142, 218, 220, 222, 224) an der ersten Transportvorrichtung (106, 210, 212, 214, 216) positioniert ist.