DE112022003034T5 - Tax system, tax procedure and tax program - Google Patents
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Abstract
Ein Prozessor erzeugt eine Gestaltungsebene, die durch eine Ebene auf einem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem definiert ist, dessen Ursprung ein repräsentativer Punkt eines Schwenkkörpers ist. Der Prozessor wandelt die Gestaltungsebene um den Ursprung des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems in Verbindung mit einem Schwenkkörper rotierend um. Der Prozessor gibt eine Position des Anbaugerätes im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem vor. Der Prozessor steuert das Anbaugerät in Abhängigkeit von der vorgegebenen Position des Anbaugerätes und der Gestaltungsebene.A processor generates a design plane defined by a plane on a vehicle body coordinate system whose origin is a representative point of a swivel body. The processor rotates the design plane around the origin of the vehicle body coordinate system in conjunction with a swivel body. The processor specifies a position of the attachment in the vehicle body coordinate system. The processor controls the attachment depending on the specified position of the attachment and the design plane.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem, ein Steuerverfahren und ein Steuerprogramm.The present invention relates to a control system, a control method and a control program.
Es wird die Priorität der am 31. August 2021 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr.
Stand der TechnikState of the art
Wie in Patentdokument 1 offenbart, ist eine Technik bekannt, die ein Anbaugerät so steuert, dass sich ein Löffel in einer Arbeitsmaschine nicht über eine Gestaltungsebene hinausbewegt, die eine Sollform eines Aushubziels aufweist.As disclosed in Patent Document 1, a technique is known that controls an attachment so that a bucket in a work machine does not move beyond a design plane having a target shape of an excavation target.
ZitationslisteCitation list
PatentdokumentPatent document
[Patentdokument 1] Japanisches Patent Nr.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Technisches ProblemTechnical problem
Bei der in Patentdokument 1 beschriebenen Technik kann eine Steuervorrichtung die Position des Anbaugeräts in einem globalen Koordinatensystem unter Verwendung des GNSS erkennen, so dass die Steuerung der Zähne in Bezug auf die Gestaltungsebene erfolgen kann. Es ist jedoch nicht immer möglich, sich auf das globale Koordinatensystem zu beziehen, das von der Sichtumgebung eines Satelliten oder einer Konfiguration der Arbeitsmaschine abhängig ist. Wenn die Arbeitsmaschine beispielsweise in einem Innenraum arbeitet, ist die Sicht auf den Satelliten schlecht und das GNSS kann nicht verwendet werden.In the technique described in Patent Document 1, a control device can recognize the position of the attachment in a global coordinate system using the GNSS, so that control of the teeth can be performed with respect to the design plane. However, it is not always possible to refer to the global coordinate system, which depends on the viewing environment of a satellite or a configuration of the work machine. For example, when the work machine is working indoors, the visibility of the satellite is poor and the GNSS cannot be used.
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem, ein Steuerverfahren und ein Steuerprogramm bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Gestaltungsebene zur Steuerung eines Anbaugerätes zu erzeugen, ohne sich auf ein globales Koordinatensystem zu beziehen.Therefore, it is an object of the present invention to provide a control system, a control method and a control program capable of generating a design plane for controlling an attachment without referring to a global coordinate system.
Lösung des Problemsthe solution of the problem
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert ein Steuersystem eine Arbeitsmaschine, die einen Unterwagen, der zum Fahren konfiguriert ist, einen Schwenkkörper, der so konfiguriert ist, dass er von dem Unterwagen schwenkbar getragen wird, und ein Anbaugerät, das so konfiguriert ist, dass es von dem Schwenkkörper betriebsfähig getragen wird, umfasst. Das Steuersystem umfasst eine Steuereinheit. Der Prozessor erzeugt eine Gestaltungsebene, die durch eine Ebene in einem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem definiert ist, dessen Ursprung ein repräsentativer Punkt eines Schwenkkörpers ist. Der Prozessor führt eine Rotationsumwandlung an der Gestaltungsebene um den Ursprung des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems in Verbindung mit einem Schwenkkörper durch. Der Prozessor legt eine Position des Anbaugerätes im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem fest. Der Prozessor steuert das Anbaugerät in Abhängigkeit von der vorgegebenen Position des Anbaugerätes und der Gestaltungsebene.According to a first aspect of the present invention, a control system controls a work machine including an undercarriage configured to travel, a swing body configured to be swingably supported by the undercarriage, and an attachment configured to be operably supported by the swing body. The control system includes a control unit. The processor generates a design plane defined by a plane in a vehicle body coordinate system whose origin is a representative point of a swing body. The processor performs a rotation conversion on the design plane about the origin of the vehicle body coordinate system in association with a swing body. The processor sets a position of the attachment in the vehicle body coordinate system. The processor controls the attachment depending on the predetermined position of the attachment and the design plane.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Steuerverfahren einer Arbeitsmaschine, die einen Unterwagen, der zum Fahren konfiguriert ist, einen Schwenkkörper, der so konfiguriert ist, dass er von dem Unterwagen schwenkbar getragen wird, und ein Anbaugerät, das so konfiguriert ist, dass es von dem Schwenkkörper betriebsfähig getragen wird, umfasst, einen Erzeugungsschritt, einen Rotationsumwandlungsschritt, einen Spezifizierungsschritt und einen Steuerschritt. Der Erzeugungsschritt erzeugt eine Gestaltungsebene, die durch eine Ebene in einem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem definiert ist, dessen Ursprung ein repräsentativer Punkt des Schwenkkörpers ist. Der Rotationsumwandlungsschritt wandelt die Gestaltungsebene um den Ursprung des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems in Verbindung mit einem Schwenkkörper rotierend um. Der Spezifizierungsschritt legt eine Position des Anbaugeräts im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem fest. Der Steuerschritt steuert das Anbaugerät auf der Grundlage der vorgegebenen Position des Anbaugerätes und der Gestaltungsebene.According to a second aspect of the present invention, a control method of a work machine including an undercarriage configured to travel, a swing body configured to be swingably supported by the undercarriage, and an attachment configured to be operatively supported by the swing body includes a generation step, a rotation conversion step, a specification step, and a control step. The generation step generates a design plane defined by a plane in a vehicle body coordinate system whose origin is a representative point of the swing body. The rotation conversion step rotationally converts the design plane around the origin of the vehicle body coordinate system in association with a swing body. The specification step sets a position of the attachment in the vehicle body coordinate system. The control step controls the attachment based on the predetermined position of the attachment and the design plane.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung führt ein Steuerprogramm, das ein Steuerprogramm ist, das in einem Computer einer Arbeitsmaschine ausgeführt wird, die einen Unterwagen, der zum Fahren konfiguriert ist, einen Schwenkkörper, der so konfiguriert ist, dass er von dem Unterwagen schwenkbar getragen wird, und ein Anbaugerät, das so konfiguriert ist, dass es von dem Schwenkkörper betriebsfähig getragen wird, umfasst, einen Erzeugungsschritt, einen Rotationsumwandlungsschritt, einen Spezifizierungsschritt und einen Steuerschritt aus. Der Erzeugungsschritt erzeugt eine Gestaltungsebene, die durch eine Ebene in einem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem definiert ist, dessen Ursprung ein repräsentativer Punkt des Schwenkkörpers ist. Der Rotationsumwandlungsschritt wandelt die Gestaltungsebene um den Ursprung des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems in Verbindung mit einem Schwenkkörper rotierend um. According to a third aspect of the present invention, a control program, which is a control program executed in a computer of a work machine including an undercarriage configured to travel, a swing body configured to be swingably supported by the undercarriage, and an attachment configured to be operatively supported by the swing body, executes a generation step, a rotation conversion step, a specification step, and a control step. The generation step generates a design plane defined by a plane in a vehicle body coordinate system whose origin is a representative point of the swing body. The rotation conversion step converts the design plane around the origin of the vehicle body coordinate system. tems in conjunction with a swivel body rotates.
Der Spezifizierungsschritt legt eine Position des Anbaugeräts im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem fest. Der Steuerschritt steuert das Anbaugerät auf der Grundlage der angegebenen Position des Anbaugerätes und der Gestaltungsebene.The specification step specifies a position of the attachment in the vehicle body coordinate system. The control step controls the attachment based on the specified position of the attachment and the design plane.
Vorteilhafte Auswirkungen der ErfindungAdvantageous effects of the invention
Gemäß mindestens einem der zuvor beschriebenen Aspekte ist es möglich, eine Gestaltungsebene zur Steuerung eines Anbaugerätes zu erzeugen, ohne sich auf ein globales Koordinatensystem zu beziehen.According to at least one of the aspects described above, it is possible to create a design plane for controlling an attachment without referring to a global coordinate system.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings
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1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Arbeitsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.1 is a schematic view showing a configuration of a work machine according to a first embodiment. -
2 ist eine schematische Ansicht eines Antriebssystems der Arbeitsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform.2 is a schematic view of a drive system of the working machine according to the first embodiment. -
3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.3 is a schematic block diagram showing a configuration of a control device according to the first embodiment. -
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Zurücksetzen einer Gestaltungsebene gemäß einer Schwenkbewegung eines Schwenkkörpers in der ersten Ausführungsform zeigt.4 is a diagram showing an example of resetting a design plane according to a swing movement of a swing body in the first embodiment. -
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Einstellung der Gestaltungsebene gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.5 is a flowchart showing a method for setting the design level according to the first embodiment. -
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Aktualisierungs- und Eingriffssteuerung der Gestaltungsebene gemäß dem eingestellten Schwenken gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.6 is a flowchart showing updating and intervention control of the design plane according to the set panning according to the first embodiment. -
7 ist ein Flussdiagramm, das die von der Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführte Aktualisierungsverarbeitung der Gestaltungsebene zeigt.7 is a flowchart showing the design level update processing performed by the control unit according to the first embodiment. -
8 ist ein Diagramm, das eine Änderung der Gestaltungsebene vor und nach der Bewegung der Arbeitsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.8th is a diagram showing a change in the design plane before and after the movement of the working machine according to the first embodiment. -
9 ist eine Ansicht, die die Bewegung der Gestaltungsebene gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.9 is a view showing the movement of the design plane according to the first embodiment.
Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments
<ErsteAusführungsform><FirstEmbodiment>
«Konfiguration der Arbeitsmaschine»«Configuration of the working machine»
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Der Unterwagen 120 trägt die Arbeitsmaschine 100 verfahrbar. Der Unterwagen 120 umfasst z. B. ein Paar linker und rechter Raupenbänder.The
Der Schwenkkörper 140 ist am Unterwagen 120 um eine Mitte schwenkbar gelagert. Der Schwenkkörper 140 ist ein Beispiel für einen Fahrzeugkörper der Arbeitsmaschine 100.The
Das Anbaugerät 160 ist am Schwenkkörper 140 funktionsfähig gelagert. Das Anbaugerät 160 wird durch Hydraulikdruck angetrieben. Die Arbeitsausrüstung 160 umfasst einen Ausleger 161, einen Arm 162 und einen Löffel 163, der ein Anbaugeräteelement ist. Der proximale Endabschnitt des Auslegers 161 ist drehbar an dem Schwenkkörper 140 angebracht. Der proximale Endabschnitt des Arms 162 ist drehbar mit dem distalen Endabschnitt des Auslegers 161 verbunden. Der proximale Endabschnitt des Löffels 163 ist drehbar mit dem distalen Endabschnitt des Arms 162 verbunden. Der Teil des Schwenkkörpers 140, an dem das Anbaugerät 160 angebracht ist, wird hier als vorderer Abschnitt bezeichnet. Darüber hinaus werden im Schwenkkörper 140 ein Teil auf einer gegenüberliegenden Seite, ein Teil auf einer linken Seite und ein Teil auf einer rechten Seite in Bezug auf den vorderen Abschnitt als hinterer Abschnitt, linker Abschnitt und rechter Abschnitt bezeichnet.The
Die Fahrerkabine 180 ist am vorderen Abschnitt des Schwenkkörpers 140 angeordnet. In der Fahrerkabine 180 befinden sich eine Bedienungsvorrichtung 141, mit der ein Bediener die Arbeitsmaschine 100 bedienen kann, und eine Bildschirmvorrichtung 142, die eine Mensch-Maschine-Schnittstelle der Steuervorrichtung 200 darstellt. Der Bildschirm 142 ist z.B. durch einen Computer mit Touchpanel realisiert.The driver's
Die Steuervorrichtung 200 steuert den Unterwagen 120, den Schwenkkörper 140 und das Anbaugerät 160 auf der Grundlage einer Betätigung der Bedienungsvorrichtung durch den Fahrer. Die Steuervorrichtung 200 ist zum Beispiel in der Fahrerkabine 180 angeordnet.The
<<Antriebssystem der Arbeitsmaschine 100>><<Drive system of the working
Die Arbeitsmaschine 100 umfasst eine Vielzahl von Aktuatoren zum Antrieb derArbeitsmaschine 100. Im Einzelnen umfasst die Arbeitsmaschine 100 einen Motor 111, eine Hydraulikpumpe 112, ein Steuerventil 113, ein Paar Fahrmotoren 114, einen Schwenkmotor 115, einen Auslegerzylinder 116, einen Armzylinder 117 und einen Löffelzylinder 118.The
Der Motor 111 ist eine Antriebsmaschine, die die Hydraulikpumpe 112 antreibt.The
Die Hydraulikpumpe 112 wird vom Motor 111 angetrieben und versorgt über das Steuerventil 113 den Fahrmotor 114, den Schwenkmotor 115, den Auslegerzylinder 116, den Armzylinder 117 und den Löffelzylinder 118 mit Hydrauliköl.The
Das Steuerventil 113 regelt die Durchflussmenge des Hydrauliköls, das von der Hydraulikpumpe 112 dem Fahrmotor 114, dem Schwenkmotor 115, dem Auslegerzylinder 116, dem Armzylinder 117 und dem Löffelzylinder 118 zugeführt wird.The
Der Fahrmotor 114 wird durch das von der Hydraulikpumpe 112 zugeführte Hydrauliköl angetrieben und treibt den Unterwagen 120 an.The
Der Schwenkmotor 115 wird durch das von der Hydraulikpumpe 112 zugeführte Hydrauliköl angetrieben und bewirkt das Schwenken des Schwenkkörpers 140 in Bezug auf den Unterwagen 120.The
Der Auslegerzylinder 116 ist ein Hydraulikzylinder, der den Ausleger 161 antreibt. Der proximale Endabschnitt des Auslegerzylinders 116 ist an dem Schwenkkörper 140 befestigt. Der distale Endabschnitt des Auslegerzylinders 116 ist an dem Ausleger 161 befestigt.The
Der Armzylinder 117 ist ein Hydraulikzylinder zum Antrieb des Arms 162. Der proximale Endabschnitt des Armzylinders 117 ist an dem Ausleger 161 angebracht. Der distale Endabschnitt des Armzylinders 117 ist an dem Arm 162 befestigt.The
Der Löffelzylinder 118 ist ein Hydraulikzylinder zum Antrieb des Löffels 163. Der proximale Endabschnitt des Löffelzylinders 118 ist an dem Arm 162 befestigt. Der distale Endabschnitt des Löffelzylinders 118 ist an dem Löffel 163 befestigt.The
<<Messsystem der Arbeitsmaschine 100>><<Measuring system of the working
Die Arbeitsmaschine 100 umfasst eine Vielzahl von Sensoren zur Messung der Haltung und Position der Arbeitsmaschine 100. Im Einzelnen umfasst die Arbeitsmaschine 100 eine Neigungsmessvorrichtung 101, einen Schwenkwinkelsensor 102, einen Auslegerwinkelsensor 103, einen Armwinkelsensor 104 und einen Löffelwinkelsensor 105.The
Die Neigungsmessvorrichtung 101 misst die Haltung des Schwenkkörpers 140. Die Neigungsmessvorrichtung 101 misst die Neigung (z. B. Rollwinkel, Nickwinkel und Gierwinkel) des Schwenkkörpers 140 in Bezug auf eine horizontale Ebene. Als Neigungsmessvorrichtung 101 dient beispielsweise eine inertiale Messeinheit (IMU). In diesem Fall misst die Neigungsmessvorrichtung 101 die Beschleunigung und die Winkelgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 140 und berechnet aus dem Messergebnis die Neigung des Schwenkkörpers 140 in Bezug auf die Horizontalebene. Die Neigungsmessvorrichtung 101 ist z.B. unterhalb der Fahrerkabine 180 montiert. Die Neigungsmessvorrichtung 101 gibt die Haltungsdaten des Schwenkkörpers 140, die einen Messwert darstellen, an die Steuervorrichtung 200 aus.The
Der Schwenkwinkelsensor 102 misst den Schwenkwinkel des Schwenkkörpers 140 in Bezug auf den Unterwagen 120. Der Messwert des Schwenkwinkelsensors 102 zeigt z.B. Null an, wenn die Richtungen des Unterwagens 120 und des Schwenkkörpers 140 übereinstimmen. Der Schwenkwinkelsensor 102 ist z. B. in der Mitte des Schwenkkörpers 140 montiert. Der Schwenkwinkelsensor 102 gibt die Schwenkwinkeldaten, d.h. den Messwert, an die Steuervorrichtung 200 aus.The
Der Auslegerwinkelsensor 103 misst den Winkel des Auslegers, d. h. den Drehwinkel des Auslegers 161 in Bezug auf den Schwenkkörper 140. Bei dem Auslegerwinkelsensor 103 kann es sich um eine am Ausleger 161 angebrachte IMU handeln. In diesem Fall misst der Auslegerwinkelsensor 103 den Auslegerwinkel auf der Grundlage der Neigung des Auslegers 161 gegenüber der horizontalen Ebene und der vom Neigungsmesser 101 gemessenen Neigung des Schwenkkörpers. Der Messwert des Auslegerwinkelsensors 103 zeigt beispielsweise Null an, wenn die Richtung einer durch das proximale Ende und das distale Ende des Auslegers 161 verlaufenden Geraden mit der Vorwärts-/Rückwärtsrichtung des Schwenkkörpers 140 übereinstimmt. Übrigens kann der Auslegerwinkelsensor 103 gemäß einer anderen Ausführungsform ein Hubsensor sein, der an dem Auslegerzylinder 116 angebracht ist. Darüber hinaus kann der Auslegerwinkelsensor 103 gemäß einer anderen Ausführungsform ein Rotationssensor sein, der an einem Stift angebracht ist, der den Schwenkkörper 140 und den Ausleger 161 verbindet. Der Auslegerwinkelsensor 103 gibt Auslegerwinkeldaten, d. h. den Messwert, an die Steuervorrichtung 200 aus.The
Der Armwinkelsensor 104 misst den Armwinkel, d. h. den Drehwinkel des Arms 162 in Bezug auf den Ausleger 161. DerArmwinkelsensor 104 kann eine am Arm 162 angebrachte IMU sein. In diesem Fall misst der Armwinkelsensor 104 den Armwinkel auf der Grundlage der Neigung des Arms 162 in Bezug auf die horizontale Ebene und des vom Auslegerwinkelsensor 103 gemessenen Auslegerwinkels. Der Messwert des Armwinkelsensors 104 zeigt beispielsweise Null an, wenn die Richtung der durch das proximale Ende und das distale Ende des Arms 162 verlaufenden Geraden mit der Richtung der durch das proximale Ende und das distale Ende des Auslegers 161 verlaufenden Geraden übereinstimmt. Übrigens kann der Armwinkelsensor 104 gemäß einer anderen Ausführungsform eine Winkelberechnung durchführen, indem ein Hubsensor am Armzylinder 117 angebracht wird. Darüber hinaus kann der Armwinkelsensor 104 gemäß einer anderen Ausführungsform ein Rotationssensor sein, der an einem Stift angebracht ist, der den Ausleger 161 und den Arm 162 verbindet. Der Armwinkelsensor 104 gibt die Armwinkeldaten, d. h. den Messwert, an die Steuervorrichtung 200 aus.The
Der Löffelwinkelsensor 105 misst den Löffelwinkel, d. h. den Drehwinkel des Löffels 163 in Bezug auf den Arm 162. Der Löffelwinkelsensor 105 kann ein Hubsensor sein, der im Löffelzylinder 118 zum Antrieb des Löffels 163 vorgesehen ist. In diesem Fall misst der Löffelwinkelsensor 105 den Löffelwinkel auf der Grundlage des Hubbetrags des Löffelzylinders. Der Messwert des Löffelwinkelsensors 105 zeigt beispielsweise Null an, wenn die Richtung der Geraden durch das proximale Ende und die Zähne des Löffels 163 mit der Richtung der Geraden durch das proximale Ende und das distale Ende des Arms 162 übereinstimmt. Übrigens kann der Löffelwinkelsensor 105 gemäß einer anderen Ausführungsform ein Rotationssensor sein, der an einem Bolzen angebracht ist, der den Arm 162 und den Löffel 163 verbindet. Darüber hinaus kann der Löffelwinkelsensor 105 gemäß einer anderen Ausführungsform eine am Löffel 163 angebrachte IMU sein. Der Löffelwinkelsensor 105 gibt die Löffelwinkeldaten, d. h. den Messwert, an die Steuervorrichtung 200 aus.The
<<Konfiguration der Steuervorrichtung 200>><<Configuration of the
Die Steuervorrichtung 200 ist ein Computer mit einem Prozessor 210, einem Hauptspeicher 230, einem Speicher 250 und einer Schnittstelle 270. Die Steuervorrichtung 200 ist ein Beispiel für ein Steuersystem. Die Steuervorrichtung 200 empfängt Messwerte von der Neigungsmessvorrichtung 101, dem Schwenkwinkelsensor 102, dem Auslegerwinkelsensor 103, dem Armwinkelsensor 104 und dem Löffelwinkelsensor 105.The
Bei dem Speicher 250 handelt es sich um ein nichttransitorisches, materielles Speichermedium. Als Speicher 250 kommen z.B. Magnetplatten, optische Platten, magneto-optische Platten, Halbleiterspeicher o.ä. in Frage. Der Speicher 250 kann ein internes Medium, das direkt mit einem Bus der Steuervorrichtung 200 verbunden ist, oder ein externes Medium, das über die Schnittstelle 270 oder eine Kommunikationsleitung mit der Steuervorrichtung 200 verbunden ist, sein. Der Speicher 250 speichert ein Steuerprogramm zur Steuerung der Arbeitsmaschine 100.The
Das Steuerprogramm kann einige der von der Steuervorrichtung 200 auszuführenden Funktionen realisieren. Zum Beispiel kann das Steuerprogramm in Kombination mit einem anderen, bereits im Speicher 250 gespeicherten Programm oder in Kombination mit einem anderen, in einem anderen Gerät implementierten Programm arbeiten. In einer anderen Ausführungsform kann die Steuervorrichtung 200 zusätzlich zu der obigen Konfiguration oder anstelle der obigen Konfiguration eine kundenspezifische großformatige integrierte Schaltung (LSI) wie eine programmierbare Logikvorrichtung (PLD) enthalten. Zu den Beispielen für eine PLD gehören eine programmierbare Array-Logik (PAL), eine generische Array-Logik (GAL), eine komplexe programmierbare Logikvorrichtung (CPLD) und ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA). In diesem Fall kann ein Teil oder die gesamten der durch den Prozessor realisierten Funktionen durch den integrierten Schaltkreis realisiert werden.The control program may implement some of the functions to be performed by the
Im Speicher 250 werden geometrische Daten aufgezeichnet, die die Abmessungen und Positionen der Schwerpunkte des Schwenkkörpers 140, des Auslegers 161, des Arms 162 und des Löffels 163 darstellen. Bei den geometrischen Daten handelt es sich um Daten, die die Position eines Objekts in einem vorgegebenen Koordinatensystem darstellen.Geometric data are recorded in the
<<Software-Konfiguration>><<Software configuration>>
Durch die Ausführung des Steuerprogramms enthält der Prozessor 210 eine Betätigungsbetragserfassungseinheit 211, eine Eingabeeinheit 212, eine Anzeigesteuereinheit 213, eine Messwerterfassungseinheit 214, eine Positionsbestimmungseinheit 215, eine Erzeugungseinheit 216, eine Rotationsumwandlungseinheit 217, eine Eingriffsbestimmungseinheit 218, eine Eingriffssteuereinheit 219, eine Steuersignalausgabeeinheit 220 und eine Aktualisierungseinheit 221.By executing the control program, the
Die Betätigungsbetragserfassungseinheit 211 erfasst ein Betriebssignal, das einen Betätigungsbetrag jedes Aktuators von der Betriebsvorrichtung 141 anzeigt.The operation
Die Eingabeeinheit 212 empfängt eine Bedienereingabe von der Bildschirmvorrichtung 142.The
Die Anzeigesteuereinheit 213 gibt die auf der Bildschirmvorrichtung 142 anzuzeigenden Bildschirminhalte an die Bildschirmvorrichtung 142 aus.The
Die Messwerterfassungseinheit 214 erfasst Messwerte von der Neigungsmessvorrichtung 101, dem Schwenkwinkelsensor 102, dem Auslegerwinkelsensor 103, dem Armwinkelsensor 104 und dem Löffelwinkelsensor 105.The measurement
Die Positionsbestimmungseinheit 215 bestimmt die Position der Zähne des Löffels 163 im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem auf der Grundlage der verschiedenen Messwerte, die von der Messwerterfassungseinheit 214 erfasst werden, und der im Speicher 250 gespeicherten geometrischen Daten. Das Fahrzeugkörper-Koordinatensystem ist ein kartesisches Koordinatensystem, dessen Ursprung ein repräsentativer Punkt des Schwenkkörpers 140 ist (zum Beispiel ein Punkt, der durch die Mitte des Schwenkkörpers verläuft). Die Berechnung der Positionsbestimmungseinheit 215 wird später beschrieben.The
Wenn die Eingabeeinheit 212 eine Anweisung zur Erzeugung der Gestaltungsebene vom Bediener erhält, berechnet die Erzeugungseinheit 216 die Parameter der Gestaltungsebene auf der Grundlage der Position der Zähne des Löffels 163, die von der Positionsbestimmungseinheit 215 bestimmt wird. Die Erzeugungseinheit 216 speichert die erzeugten Parameter der Gestaltungsebene im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem im Hauptspeicher 230.When the
Die Rotationsumwandlungseinheit 217 aktualisiert den im Hauptspeicher 230 gespeicherten Parameter der Gestaltungsebene in Verbindung mit dem Schwenken des Schwenkkörpers 140. Insbesondere wandelt die Rotationsumwandlungseinheit 217 den Parameter der Gestaltungsebene um den Ursprung des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems um den Änderungsbetrag des Neigungswinkels, des Rollwinkels und des Gierwinkels um, die von der Neigungsmessvorrichtung 101 gemessen werden.
Die Eingriffsbestimmungseinheit 218 bestimmt, ob die Geschwindigkeit des Anbaugerätes 160 begrenzt werden soll oder nicht, und zwar auf der Grundlage der Positionsbeziehung zwischen den Zähnen des Löffels 163, die von der Positionsbestimmungseinheit 215 vorgegeben werden, und der Gestaltungsebene. Im Folgenden wird die Geschwindigkeitsbegrenzung des Anbaugeräts 160 durch die Steuervorrichtung 200 auch als Eingriffssteuerung bezeichnet. Insbesondere ermittelt die Eingriffsbestimmungseinheit 218 einen Mindestabstand zwischen der Gestaltungsebene und dem Löffel 163 und bestimmt, dass die Eingriffssteuerung an der Anbaugerät 160 in einem Fall durchgeführt wird, in dem der entsprechende Mindestabstand gleich oder kleiner als ein vorgegebener Abstand ist.The
Wenn die Eingriffssteuereinheit 218 bestimmt, die Eingriffssteuerung durchzuführen, steuert die Eingriffssteuereinheit 219 den Betätigungsbetrag des Eingriffsziels in den Betätigungsbeträgen, die von der Betätigungsbetrag-Erfassungseinheit 211 erfasst werden. Bei der Eingriffssteuerung steuert die Eingriffssteuereinheit 219 den Betätigungsbetrag des Auslegers 161 so, dass das Anbaugerät 160 nicht in die Steuerlinie einfährt. Infolgedessen wird der Ausleger 161 so angetrieben, dass die Geschwindigkeit des Löffels 163 eine Geschwindigkeit gemäß dem Abstand zwischen dem Löffel 163 und der Steuerlinie wird. Das heißt, wenn der Bediener den Arm 162 betätigt, um Aushubarbeiten durchzuführen, begrenzt die Eingriffssteuereinheit 219 die Geschwindigkeit der Zähne des Löffels 163, indem sie den Ausleger 161 gemäß der Gestaltungsmöglichkeit anhebt.When the
Die Steuersignalausgangseinheit 220 gibt den von der Betätigungsbetrag-Erfassungseinheit 211 erfassten Betätigungsbetrag oder den von der Eingriffs-Bestimmungseinheit 218 geregelten Betätigungsbetrag an das Steuerventil 113 aus.The control
Die Aktualisierungseinheit 221 aktualisiert die im Hauptspeicher 230 gespeicherten Parameter der Gestaltungsebene in Verbindung mit der Fahrt der Arbeitsmaschine 100. Insbesondere betätigt der Bediener vor und nach der Fahrt der Arbeitsmaschine 100 das Anbaugerät 160 und veranlasst die Zähne des Löffels 163, eine bestimmte Position auf der Baustelle zu berühren. Die Aktualisierungseinheit 221 verschiebt die Gestaltungsebene auf der Grundlage eines Positionsunterschieds zwischen den Zähnen des Löffels 163 im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem vor und nach der Fahrt.The
<<Berechnung der Positionsbestimmungseinheit 215>><<Calculation of
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Bestimmung der Position der Zähne des Löffels 163 durch die Positionsbestimmungseinheit 215 beschrieben. Die Positionsbestimmungseinheit 215 bestimmt die Position der Zähne des Löffels 163 auf der Grundlage der verschiedenen Messwerte, die von der Messwerterfassungseinheit 214 erfasst werden, und der in dem Speicher 250 gespeicherten geometrischen Daten. In dem Speicher 250 sind geometrischen Daten gespeichert, die die Abmessungen des Schwenkkörpers 140, des Auslegers 161, des Arms 162 und des Löffels 163 darstellen.Next, a method for determining the position of the teeth of the
Die geometrischen Daten des Schwenkkörpers 140 geben die Positionen (xbm, ybm und zbm) des Bolzens, der den Ausleger 161 des Schwenkkörpers 140 trägt, im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem an, das das lokale Koordinatensystem ist. Das Fahrzeugkörper-Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, das durch eine Xs-Achse, die sich in einer Vorwärts-/Rückwärtsrichtung erstreckt, eine Ysb-Achse, die sich in einer Rechts-/Rechtsrichtung erstreckt, und eine Zsb-Achse, die sich in einer Aufwärts-/Abwärtsrichtung erstreckt, mit der Schwenkkörpermitte des Schwenkkörpers 140 als Referenz, konfiguriert ist. Die Aufwärts-/Abwärtsrichtung des Schwenkkörpers 140 fällt übrigens nicht unbedingt mit der vertikalen Richtung zusammen.The geometric data of the
Die geometrischen Daten des Auslegers 161 geben eine Ausleger-Spitzenposition (xam, yam und zam) im Ausleger-Koordinatensystem an, das das lokale Koordinatensystem ist. Das Ausleger-Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, das durch eine Xbm-Achse, die sich in einer Längsrichtung erstreckt, eine Ybm-Achse, die sich in einer Richtung erstreckt, in der sich der Bolzen erstreckt, und eine Zbm-Achse orthogonal zur Xbm-Achse und zur Ybm-Achse konfiguriert ist, wobei die Position des Bolzens, der den Ausleger 161 und den Schwenkkörper 140 verbindet, als Referenz dient. Die Spitze des Auslegers ist die Position des Bolzens, der den Ausleger 161 und den Arm 162 verbindet.The geometric data of the
Die geometrischen Daten des Arms 162 geben die Arm-Spitzenposition (xbk, ybk und zbk) im Arm-Koordinatensystem an, das das lokale Koordinatensystem ist. Das Arm-Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, das durch eine Xam-Achse, die sich in einer Längsrichtung erstreckt, eine Yam-Achse, die sich in einer Richtung erstreckt, in der sich der Bolzen erstreckt, und eine Zam-Achse orthogonal zur Xam-Achse und zur Yam-Achse konfiguriert ist, wobei die Position des Bolzens, der den Arm 162 und den Ausleger 161 verbindet, als Referenz dient. Die Spitze des Arms ist die Position des Bolzens, der den Arm 162 und den Löffel 163 miteinander verbindet.The geometric data of the
Die geometrischen Daten des Löffels 163 geben die Position (xed, yed und zed) der Zähne des Löffels 163 im Löffel-Koordinatensystem an, das das lokale Koordinatensystem ist. Das Löffel-Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, das durch eine Xbk-Achse, die sich in Richtung der Zähne erstreckt, eine Ybk-Achse, die sich in Richtung des Stifts erstreckt, und eine Zbk-Achse orthogonal zur Xbk-Achse und zur Ybk-Achse konfiguriert ist, wobei die Position des Bolzens, der den Löffel 163 und den Arm 162 verbindet, als Referenz dient.The geometric data of the
Die Positionsbestimmungseinheit 215 erzeugt eine Ausleger-Fahrzeugkörper-Umrechnungsmatrix Tbm sb für die Umrechnung vom Ausleger-Koordinatensystem in das Fahrzeugkörper-Koordinatensystem durch die folgende Formel (1) auf der Grundlage des Messwerts eines Auslegerwinkels θbm, der von der Messwerterfassungseinheit 214 erfasst wird, und der geometrischen Daten des Schwenkkörpers 140. Die Ausleger-Fahrzeugkörper-Umrechnungsmatrix Tbm sb ist eine Matrix, die eine Drehung um den Auslegerwinkel θbm um die Ybm-Achse durchführt und eine Bewegung um eine Abweichung (xbm, ybm und zbm) zwischen dem Ursprung des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems und dem Ursprung des Ausleger-Koordinatensystems durchführt. Darüber hinaus ermittelt die Positionsbestimmungseinheit 215 die Ausleger-Spitzenposition im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem, indem sie ein Produkt aus der Ausleger-Spitzenposition im Ausleger-Koordinatensystem, die durch die geometrischen Daten des Auslegers 161 angegeben wird, und der Ausleger-Fahrzeugkörper-Umrechnungsmatrix Tbm sb erhält.
Die Positionsbestimmungseinheit 215 erzeugt eine Arm-Ausleger-Umwandlungsmatrix Tam bm für die Umwandlung vom Arm-Koordinatensystem in das Ausleger-Koordinatensystem durch die folgende Formel (2), basierend auf dem Messwert des Armwinkels θam, der von der Messwerterfassungseinheit 214 erfasst wird, und den geometrischen Daten des Auslegers 161. Die Arm-Ausleger-Umwandlungsmatrix Tam bm ist eine Matrix, die eine Drehung um den Armwinkel θam um die Yam-Achse durchführt und eine Bewegung um eine Abweichung (xam, yam und zam) zwischen dem Ursprung des Ausleger-Koordinatensystems und dem Ursprung des Arm-Koordinatensystems durchführt. Zusätzlich erzeugt die Positionsbestimmungseinheit 215 eine Arm-Fahrzeugkörper-Umwandlungsmatrix Tam sb für die Umwandlung vom Arm-Koordinatensystem in das Fahrzeugkörper-Koordinatensystem, indem sie ein Produkt aus der Ausleger-Fahrzeugkörper-Umwandlungsmatrix Tbm sb und der Arm-Ausleger-Umwandlungsmatrix Tam bm erhält. Außerdem erhält die Positionsbestimmungseinheit 215 die Arm-Spitzenposition im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem, indem sie das Produkt aus der Arm-Spitzenposition im Arm-Koordinatensystem, die durch die geometrischen Daten des Arms 162 angegeben wird, und der Arm-Fahrzeugkörper-Umrechnungsmatrix Tam sb erhält.
Die Positionsbestimmungseinheit 215 erzeugt eine Löffel-Arm-Umwandlungsmatrix Tbk am für die Umwandlung vom Löffel-Koordinatensystem in das Arm-Koordinatensystem durch die folgende Formel (3), basierend auf dem Messwert eines Löffelwinkels θbk, der von der Messwerterfassungseinheit 214 erfasst wird, und den geometrischen Daten des Arms 162. Die Löffel-Arm-Umwandlungsmatrix Tbk am ist eine Matrix, die eine Drehung um den Löffelwinkel θbk um die Ybk-Achse und eine Bewegung um eine Abweichung (xbk, ybk und zbk) zwischen dem Ursprung des Arm-Koordinatensystems und dem Ursprung des Löffel-Koordinatensystems durchführt. Darüber hinaus erzeugt die Positionsbestimmungseinheit 215 eine Löffel-Fahrzeugkörper-Umrechnungsmatrix Tbk sb für die Umrechnung vom Löffel-Koordinatensystem in das Fahrzeugkörper-Koordinatensystem, indem sie ein Produkt aus der Arm-Fahrzeugkörper-Umrechnungsmatrix Tam sb und der Löffel-Arm-Umrechnungsmatrix Tbk am bildet.
Die Positionsbestimmungseinheit 215 ermittelt die Position der Zähne des Löffels 163 im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem, indem sie das Produkt aus der Position der Zähne im Löffelkoordinatensystem, die durch die geometrischen Daten des Löffels 163 angegeben wird, und der Löffel-Fahrzeugkörper-Umrechnungsmatrix Tbk sb bildet.The
<<Steuerverfahren der Arbeitsmaschine 100>><<Control method of the working
Nachfolgend wird ein Steuerverfahren der Arbeitsmaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.Next, a control method of the
Zunächst bedient der Bediener der Arbeitsmaschine 100 die Bildschirmvorrichtung 142 und legt die Gestaltungsebene fest.First, the operator of the
<<Festlegung der Gestaltungsebene>><<Determination of the design level>>
Wenn die Eingabeeinheit 212 eine Anweisung zum Festlegen der Gestaltungsebene von der Bildschirmvorrichtung 142 erhält, zeigt die Anzeigesteuereinheit 213 einen Anleitungsbildschirm mit einem Abstandseingabefeld, einem Neigungswinkeleingabefeld und einer Einstelltaste auf der Bildschirmvorrichtung 142 an (Schritt S101). Auf dem Anleitungsbildschirm werden die Anweisungen angezeigt, die Zähne des Löffels 163 über den Punkt zu bewegen, an dem die Gestaltungsebene eingestellt werden soll, einen Abstand von den Zähnen zur Gestaltungsebene in das Abstandseingabefeld und einen Neigungswinkel der Gestaltungsebene in das Neigungswinkeleingabefeld einzugeben und die Einstelltaste zu betätigen. Als Anfangswerte werden ein Abstand von 0 Metern, ein Neigungswinkel von 0 Grad und ein Rollwinkel von 0 Grad in das Abstandseingabefeld und das Neigungswinkeleingabefeld eingegeben. Nachfolgend wird die im Abstandseingabefeld eingegebene Entfernung als Eingabeentfernung und der im Neigungswinkeleingabefeld eingegebene Neigungswinkel als Eingabeneigungswinkel (Eingabeneigungswinkel und Eingaberollwinkel) bezeichnet. Der Bediener bedient die Arbeitsmaschine 100, bringt die Zähne des Löffels 163 in eine gewünschte Position und betätigt dann die Einstelltaste. Die Eingabeeinheit 212 empfängt Eingaben in das Abstandseingabefeld und das Neigungswinkeleingabefeld sowie die Betätigung der Einstelltaste von der Bildschirmvorrichtung 142 (Schritt S102). Die Eingabeeinheit 212 erfasst die Werte des Abstandseingabefeldes und des Neigungswinkeleingabefeldes zu dem Zeitpunkt, zu dem die Einstelltaste betätigt wird (Schritt S103). Der eingegebene Neigungswinkel ist übrigens ein Neigungswinkel mit der vertikalen Richtung und der Vorderseite der Arbeitsmaschine 100, wenn die Gestaltungsebene als Referenz eingestellt ist. Das heißt, der eingegebene Neigungswinkel und der eingegebene Rollwinkel sind die Neigung der Normallinie der Gestaltungsebene in Bezug auf die vertikale Achse.When the
Die Messwerterfassungseinheit 214 erfasst die Messwerte der Neigungsmessvorrichtung 101, des Schwenkwinkelsensors 102, des Auslegerwinkelsensors 103, des Armwinkelsensors 104 und des Löffelwinkelsensors 105 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Einstelltaste betätigt wird (Schritt S104). Die Positionsbestimmungseinheit 215 bestimmt die Position der Zähne des Löffels 163 im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem auf der Grundlage des erfassten Messwerts (Schritt S105).The measurement
Die Erzeugungseinheit 216 berechnet die Parameter der Gestaltungsebene auf der Grundlage des Rollwinkels und des Nickwinkels (Messrollwinkel und Messnickwinkel), die im Schritt S104 vom Neigungsmessgerät 101 erfasst werden, der Position der Zähne, die im Schritt S105 erfasst wird, und des Eingabeabstands und des Eingabeneigungswinkels, die im Schritt S103 erfasst werden. Die Erzeugungseinheit 216 erhält einen vertikalen Vektor im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem durch Drehen eines Vektors, in dem der Wert der Xsb-Achse 0 ist, der Wert der Ysb-Achse 0 ist und der Wert der Zsb-Achse 1 ist, nur durch den Messrollwinkel und den Messnickwinkel (Schritt S106). Die Erzeugungseinheit 216 erhält einen Positionsvektor der Gestaltungsebene, indem sie eine Summe des Vektors, der die Position der Zähne angibt, die im Schritt S104 erhalten wurde, und einen Tiefenvektor, der durch Multiplikation des vertikalen Vektors mit dem Abstand erhalten wurde, erhält (Schritt S107). Zusätzlich erhält die Erzeugungseinheit 216 einen Normalvektor der Gestaltungsebene auf der Basis des vertikalen Vektors und des eingegebenen Neigungswinkels (Schritt S108). Insbesondere spezifiziert die Erzeugungseinheit 216 ein vertikales Koordinatensystem, das ein kartesisches Koordinatensystem ist, das einen Ursprung mit dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem teilt und durch eine Zv-Achse, die sich in der vertikalen Richtung erstreckt, eine Xv-Achse, die mit der Xsb-Achse des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems übereinstimmt, wenn der Messrollwinkel und der Messnickwinkel Null sind, und eine Yv-Achse, die mit der Ysb-Achse des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems übereinstimmt, wenn der Messrollwinkel und der Messnickwinkel Null sind, gebildet ist. Das bedeutet, dass das vertikale Koordinatensystem mit dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem übereinstimmt, wenn der Messrollwinkel und der Messnickwinkel gleich Null sind. Die Erzeugungseinheit 216 dreht das vertikale Koordinatensystem um die Yv-Achse um einen eingegebenen Neigungswinkel. Zusätzlich dreht die Erzeugungseinheit 216 das vertikale Koordinatensystem um die Xv-Achse um einen eingegebenen Rollwinkel. Die Erzeugungseinheit 216 erhält den Normalenvektor der Gestaltungsebene im vertikalen Koordinatensystem, indem sie ein äußeres Produkt eines Einheitsvektors, der sich in der Xv Achsenrichtung des vertikalen Koordinatensystems erstreckt, das um die Yv-Achse gedreht ist, und eines Einheitsvektors, der sich in der Yv Achsenrichtung des vertikalen Koordinatensystems erstreckt, das um die Xv-Achse gedreht ist, erhält. Die Erzeugungseinheit 216 erhält den Normalvektor der Gestaltungsebene im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem, indem sie den Normalvektor im vertikalen Koordinatensystem nur um den Messrollwinkel und den Messnickwinkel dreht.The
Die Erzeugungseinheit 216 speichert die Parameter (Normalvektor und Positionsvektor) der erzeugten Gestaltungsebene im Hauptspeicher 230 (Schritt S109). Falls der Parameter der Gestaltungsebene bereits im Hauptspeicher 230 gespeichert ist, wird der alte Parameter mit einem neuen Parameter überschrieben.The
<<Aktualisierung und Eingriffssteuerung der Gestaltungsebene in Übereinstimmung mit einem Schwenkvorgang>><<Design plane update and intervention control in accordance with a panning operation>>
Die Arbeitsmaschine 100 kann Arbeiten innerhalb eines Bereichs ausführen, den das Anbaugerät 160 durch Schwenken des Schwenkkörpers 140 erreicht. Daher schwenkt ein Bediener normalerweise die Arbeitsmaschine 100, wenn Arbeiten wie Aushubarbeiten durchgeführt werden. Da das Fahrzeugkörper-Koordinatensystem den Schwenkkörper 140 als Referenz betrachtet, ändert sich die Positionsbeziehung zwischen der im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem festgelegten Gestaltungsebene und dem Anbaugerät 160 nicht, wenn die Arbeitsmaschine 100 schwenkt. Wenn also die Gestaltungsebene nicht aktualisiert wird, während sie nach dem obigen Verfahren festgelegt wird, bewegt sich die Gestaltungsebene, indem sie dem Schwenken des Schwenkkörpers 140 aus der Sicht des globalen Koordinatensystems folgt. Wenn z. B. eine Gestaltungsebene erzeugt wird, die vom Schwenkkörper 140 aus gesehen böschungsabwärts verläuft, bleibt die Neigungsrichtung der Gestaltungsebene vom Schwenkkörper 140 aus gesehen immer böschungsabwärts gerichtet, unabhängig davon, wie der Schwenkkörper 140 geschwenkt wird.The
Daher führt die Steuervorrichtung 200 gemäß der ersten Ausführungsform eine Rotationsumwandlungsverarbeitung der Gestaltungsebene durch, um die Position der Gestaltungsebene im globalen Koordinatensystem vor und nach dem Schwenken der Arbeitsmaschine 100 beizubehalten.Therefore, the
Die Betätigungsbetragserfassungseinheit 211 erfasst die Betriebssignale des Auslegers 161, des Arms 162, des Löffels 163 und des Schwenkkörpers 140 von der Betätigungsvorrichtung 141 (Schritt S201). Die Messwerterfassungseinheit 214 erfasst Messwerte der Neigungsmessvorrichtung 101, des Schwenkwinkelsensors 102, des Auslegerwinkelsensors 103, des Armwinkelsensors 104 und des Löffelwinkelsensors 105 (Schritt S202).The operation
Die Rotationsumwandlungseinheit 217 wandelt die im Hauptspeicher 230 gespeicherte Gestaltungsebene auf der Grundlage des Rollwinkels, des Nickwinkels und des Gierwinkels des Schwenkkörpers 140, die im Schritt S202 (Schritt S203) von der Neigungsmessvorrichtung 101 erfasst wurden, in eine Rotationsebene um und aktualisiert diese.The
Die Positionsbestimmungseinheit 215 berechnet die Position der Zähne des Löffels 163 im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem auf der Grundlage des im Schritt S202 erfassten Messwerts (Schritt S204). Die Eingriffsbestimmungseinheit 218 bestimmt einen Querschnitt, der durch die in Schritt S204 berechnete Position der Zähne verläuft und parallel zur Xsb-Zsb-Ebene des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems ist (Schritt S205).The
Die Eingriffsbestimmungseinheit 218 berechnet eine Schnittlinie zwischen dem Querschnitt und der im Schritt S205 erzeugten Gestaltungsebene als Steuerlinie (Schritt S206). Die Eingriffsbestimmungseinheit 218 ermittelt den Abstand zwischen den Zähnen des Löffels 163 und der Steuerlinie (Schritt S207). Die Eingriffsbestimmungseinheit 218 bestimmt, ob der Abstand zwischen den Zähnen und der Steuerlinie größer als ein Eingriffsstartabstand ist oder nicht (Schritt S208). Wenn der Abstand größer ist als der Eingriffsstartabstand (Schritt S208: JA), führt die Steuereinheit 219 keine Eingriffssteuerung an dem Anbaugerät 160 durch.The
Andererseits, wenn der kürzeste Abstand gleich oder kleiner als der Startabstand zwischen den Eingriffen ist (Schritt S208: NEIN), berechnet die Eingriffssteuereinheit 219 die Sollgeschwindigkeit des Auslegers 161, des Arms 162 und des Löffels 163 auf der Basis der im Schritt S201 erfassten Betriebssignale des Auslegers 161, des Arms 162 und des Löffels 163 (Schritt S209). Die Eingriffssteuereinheit 219 berechnet die Bewegungsgeschwindigkeit der Zähne des Löffels 163 auf der Grundlage der Zielgeschwindigkeiten des Auslegers 161, des Arms 162 und des Löffels 163 und der geometrischen Daten (Schritt S210).On the other hand, when the shortest distance is equal to or smaller than the starting distance between the engagements (step S208: NO), the
Die Eingriffssteuereinheit 219 legt die Geschwindigkeitsbegrenzung der Zähne des Löffels 163 auf der Grundlage des in Schritt S207 berechneten Abstands und der vorgegebenen Geschwindigkeitsbegrenzungstabelle fest (Schritt S211). Die Winkelgeschwindigkeitsbegrenzungstabelle ist eine Funktion, die eine Beziehung zwischen dem Abstand zwischen den Zähnen und der Steuerlinie und der Geschwindigkeitsbegrenzung der Zähne angibt, und ist eine Funktion, bei der die Geschwindigkeitsbegrenzung umso kleiner ist, je kürzer der Abstand ist. Die Eingriffssteuereinheit 219 bestimmt, ob die in Schritt S210 berechnete Geschwindigkeit der Zähne die Geschwindigkeitsbegrenzung überschreitet oder nicht (Schritt S212). Wenn die Geschwindigkeit der Zähne die Geschwindigkeitsbegrenzung überschreitet (Schritt S212: JA), berechnet die Eingriffssteuereinheit 219 die Geschwindigkeit des Auslegers 161, um die Geschwindigkeit der Zähne mit der Geschwindigkeitsbegrenzung in Einklang zu bringen, und legt die Zielgeschwindigkeit des Auslegers fest (Schritt S213). Wenn die Geschwindigkeit der Zähne die Geschwindigkeitsbegrenzung nicht überschreitet (Schritt S212: NEIN), führt die Eingriffssteuereinheit 219 keine Eingriffssteuerung des Anbaugerätes 160 durch.The
Die Steuersignalausgangseinheit 220 erzeugt ein Steuersignal, das auf den Zielgeschwindigkeiten des Auslegers 161, des Arms 162 und des Löffels 163 sowie der Sollwinkelgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 140 basiert, und gibt das Steuersignal an das Steuerventil 113 aus (Schritt S214).The control
<< Aktualisierung der Gestaltungsebene in Übereinstimmung mit der Bewegung >><< Updating the design layer in accordance with the movement >>
Die Baustelle der Arbeitsmaschine 100 liegt in der Regel nicht in einem Bereich, den das Anbaugerät 160 durch die Schwenkung des Schwenkkörpers 140 erreicht. Daher veranlasst der Bediener die Arbeitsmaschine 100, die Baustelle abzufahren und zu bearbeiten, während eine Position der Arbeitsmaschine 100 bewegt wird. Da die Gestaltungsebene gemäß der ersten Ausführungsform im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem festgelegt ist, verhält sich die Gestaltungsebene in einem Fall, in dem sich die Position der Arbeitsmaschine 100 bewegt, so, dass sie dem Schwenkkörper 140 folgt, wenn sie vom Standpunkt des globalen Koordinatensystems aus betrachtet wird. Wenn zum Beispiel ein Neigungswinkel θ auf der Gestaltungsebene festgelegt ist, sollte sich die Höhe der Gestaltungsebene um tanθ pro Meter ändern, aber die Höhe der Gestaltungsebene ändert sich nicht, obwohl sich die Arbeitsmaschine 100 um 1 Meter bewegt.The construction site of the
Daher führt die Steuervorrichtung 200 gemäß der ersten Ausführungsform die in
Der Bediener bedient die Bildschirmvorrichtung 142 und gibt einen Ausführungsbefehl für die Aktualisierungsverarbeitung ein, wenn die Arbeitsmaschine 100 während des Baus der Gestaltungsebene bewegt wird. Wenn die Eingabeeinheit 212 der Steuervorrichtung 200 eine Ausführungsanweisung der Aktualisierungsverarbeitung von der Bildschirmvorrichtung 142 empfängt, zeigt die Anzeigesteuereinheit 213 einen ersten Anleitungsbildschirm einschließlich der Einstelltaste auf der Bildschirmvorrichtung 142 an (Schritt S301). Auf dem Anleitungsbildschirm werden die Anweisungen angezeigt, die Zähne des Löffels 163 dem Zielobjekt zuzuordnen, das von dem Löffel 163 gemeinsam vor und nach der Bewegung berührt werden kann, und die Einstelltaste zu betätigen. Der Bediener bedient die Arbeitsmaschine 100, ordnet die Zähne des Löffels 163 dem Zielobjekt zu und betätigt dann die Einstelltaste. Die Eingabeeinheit 212 empfängt die Betätigung der Einstelltaste von der Bildschirmvorrichtung 142 (Schritt S302).The operator operates the
Die Messwerterfassungseinheit 214 erfasst die Messwerte der Neigungsmessvorrichtung 101, des Schwenkwinkelsensors 102, des Auslegerwinkelsensors 103, des Armwinkelsensors 104 und des Löffelwinkelsensors 105 zu dem Zeitpunkt (dem ersten Zeitpunkt), wenn die Einstelltaste des ersten Anleitungsbildschirms betätigt wird (Schritt S303). Die Positionsbestimmungseinheit 215 bestimmt die Position der Zähne des Löffels 163 im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem auf der Grundlage des erfassten Messwertes (Schritt S304). Das heißt, die Positionsbestimmungseinheit 215 bestimmt die Position des Zielobjekts im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem zum ersten Zeitpunkt. Die Positionsbestimmungseinheit 215 speichert die angegebene Position der Zähne im Hauptspeicher 230.The measurement
Anschließend zeigt die Anzeigesteuereinheit 213 auf der Bildschirmvorrichtung 142 einen zweiten Anleitungsbildschirm mit der Einstelltaste an (Schritt S305). Auf dem Anleitungsbildschirm werden die Anweisungen angezeigt, die Arbeitsmaschine 100 zu einer gewünschten Position zu fahren, die Zähne des Löffels 163 demselben Zielobjekt zuzuordnen und die Einstelltaste zu betätigen. Der Bediener bedient die Arbeitsmaschine 100 und veranlasst die Fahrt derArbeitsmaschine 100.Then, the
Während der Bediener die Arbeitsmaschine 100 bedient, erfasst die Messwerterfassungseinheit 214 die Messwerte der Neigungsmessvorrichtung 101, des Schwenkwinkelsensors 102, des Auslegerwinkelsensors 103, des Armwinkelsensors 104 und des Löffelwinkelsensors 105 (Schritt S306). Die Aktualisierungseinheit 221 bestimmt, ob die Einstelltaste betätigt worden ist oder nicht (Schritt S307). Wenn die Einstelltaste nicht betätigt wurde (Schritt S307: NEIN), d.h. wenn die Bewegung in die gewünschte Position nicht abgeschlossen wurde, führt die Rotationsumwandlungseinheit 217 an der im Hauptspeicher 230 gespeicherten Gestaltungsebene eine Rotationsumwandlung basierend auf dem Messwert der Neigungsmessvorrichtung 101 durch und aktualisiert sie (Schritt S308). Dann kehrt die Steuervorrichtung 200 zum Schritt S306 zurück und wiederholt die Verarbeitung, bis die Einstelltaste betätigt wird.While the operator is operating the
Wenn die Einstelltaste betätigt wird (Schritt S307: JA), d.h. wenn die Bewegung zur gewünschten Position abgeschlossen ist, legt die Positionsbestimmungseinheit 215 die Position der Zähne des Löffels 163 im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem auf der Grundlage des von der Messwerterfassungseinheit 214 erfassten Messwerts fest (Schritt S309). Das heißt, die Positionsbestimmungseinheit 215 bestimmt die Position des Zielobjekts im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem zu dem Zeitpunkt (zweiten Zeitpunkt), wenn die Einstellungstaste des zweiten Führungsbildschirms betätigt wird.When the setting button is operated (step S307: YES), that is, when the movement to the desired position is completed, the
Als Nächstes berechnet die Aktualisierungseinheit 221 einen Translationsvektor, der eine Differenz zwischen dem Positionsvektor, der die Position der in Schritt S304 angegebenen Zähne angibt, und dem Positionsvektor, der die Position der in Schritt S309 angegebenen Zähne angibt, ist (Schritt S310). Die Aktualisierungseinheit 221 verschiebt und aktualisiert die im Hauptspeicher 230 gespeicherte Gestaltungsebene unter Verwendung des berechneten Translationsvektors (Schritt S311). Dadurch kann die Aktualisierungseinheit 221 die Position der Gestaltungsebene im globalen Koordinatensystem vor und nach dem Fahren beibehalten.Next, the updating
<< Funktionsweise und Wirkungen >><< Functionality and effects >>
Im Folgenden wird die von der Aktualisierungseinheit 221 durchgeführte Aktualisierung der Gestaltungsebene unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Auf diese Weise bewegt die Steuervorrichtung 200 gemäß der ersten Ausführungsform die Gestaltungsebene auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Position der Zähne im Fahrzeugkörper-Koordinatensystem, wenn die Zähne des Löffels 163 zu einem ersten Zeitpunkt an einem Referenzpunkt (z.B. dem Zielobjekt) am Standort positioniert sind, und der Position der Zähne, wenn die Zähne zu einem zweiten Zeitpunkt am Referenzpunkt positioniert sind. Dadurch kann die Steuervorrichtung 200 die Position der Gestaltungsebene im globalen Koordinatensystem beibehalten, obwohl sich die Position der Arbeitsmaschine 100 aufgrund des Fahrens ändert.In this way, the
Darüber hinaus führt die Steuervorrichtung 200 gemäß der ersten Ausführungsform an der Gestaltungsebene zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt eine Rotationsumwandlung durch, basierend auf dem Messwert der Haltung des Schwenkkörpers 140. Dadurch kann die Steuervorrichtung 200 die Position der Gestaltungsebene im globalen Koordinatensystem beibehalten, obwohl sich die Haltung der Arbeitsmaschine 100 aufgrund der Bewegung der Arbeitsmaschine 100 ändert. Ferner muss in einer anderen Ausführungsform, wenn die Arbeitsmaschine 100 immer die gleiche Haltung beibehalten kann, die Steuervorrichtung 200 die Rotationsumwandlung der Gestaltungsebene nicht durchführen. Als Arbeitsmaschine 100, die immer die gleiche Haltung beibehält, ist als Beispiel die Arbeitsmaschine 100 o.ä. zu nennen, die auf einer geradlinig geformten Schiene ohne Verdrehung verfährt.Furthermore, according to the first embodiment, the
<Andere Ausführungsform><Other embodiment>
Die Ausführungsformen wurden zuvor unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben; die konkreten Konfigurationen sind jedoch nicht auf die zuvor beschriebenen Konfigurationen beschränkt, und es können verschiedene Konstruktionsänderungen oder Ähnliches vorgenommen werden. Das heißt, in einer anderen Ausführungsform kann die Reihenfolge der zuvor beschriebenen Verarbeitung in geeigneter Weise geändert werden. Darüber hinaus kann ein Teil der Verarbeitung parallel ausgeführt werden.The embodiments have been described in detail above with reference to the drawings; however, the specific configurations are not limited to the configurations described above, and various design changes or the like may be made. That is, in another embodiment, the order of the processing described above may be appropriately changed. Moreover, part of the processing may be executed in parallel.
Die Steuervorrichtung 200 gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann durch einen einzigen Computer konfiguriert werden, oder die Konfiguration der Steuervorrichtung 200 kann so angeordnet sein, dass sie in eine Vielzahl von Computern aufgeteilt ist, und die Vielzahl von Computern kann als die Steuervorrichtung 200 arbeiten, indem sie miteinander zusammenarbeiten. In diesem Fall kann ein Teil der Computer, die die Steuervorrichtung 200 bilden, innerhalb der Arbeitsmaschine 100 angebracht sein, und ein anderer Computer kann außerhalb der Arbeitsmaschine 100 vorgesehen sein.The
Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability
Gemäß mindestens einem der zuvor beschriebenen Aspekte ist es möglich, eine Gestaltungsebene zur Steuerung eines Anbaugerätes zu erzeugen, ohne sich auf ein globales Koordinatensystem zu beziehen.According to at least one of the aspects described above, it is possible to create a design plane for controlling an attachment without referring to a global coordinate system.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- ArbeitsmaschineWorking machine
- 101101
- NeigungsmessvorrichtungInclination measuring device
- 102102
- DrehwinkelsensorAngle sensor
- 103103
- AuslegerwinkelsensorBoom angle sensor
- 104104
- ArmwinkelsensorArm angle sensor
- 105105
- LöffelwinkelsensorBucket angle sensor
- 111111
- Motorengine
- 112112
- Hydraulikpumpehydraulic pump
- 113113
- SteuereinheitControl unit
- 114114
- FahrmotorDrive motor
- 115115
- SchwenkmotorSwivel motor
- 116116
- AuslegerzylinderBoom cylinder
- 117117
- ArmzylinderArm cylinder
- 118118
- LöffelzylinderBucket cylinder
- 120120
- UnterwagenUndercarriage
- 140140
- SchwenkkörperSwivel body
- 141141
- BetätigungsvorrichtungActuating device
- 142142
- BildschirmvorrichtungScreen device
- 160160
- AnbaugerätAttachment
- 161161
- Auslegerboom
- 162162
- Armpoor
- 163163
- LöffelSpoon
- 180180
- FahrerkabineDriver's cab
- 200200
- SteuervorrichtungControl device
- 210210
- Prozessorprocessor
- 211211
- BetätigungsbetragserfassungseinheitOperation amount detection unit
- 212212
- EingabeeinheitInput unit
- 213213
- AnzeigesteuereinheitDisplay control unit
- 214214
- MesswerterfassungseinheitData acquisition unit
- 215215
- PositionsbestimmungseinheitPositioning unit
- 216216
- ErzeugungseinheitGeneration unit
- 217217
- RotationsumrechnungseinheitRotation conversion unit
- 218218
- EingriffsbestimmungseinheitIntervention determination unit
- 219219
- EingriffssteuereinheitIntervention control unit
- 220220
- SteuersignalausgabeeinheitControl signal output unit
- 221221
- AktualisierungseinheitUpdate unit
- 230230
- HauptspeicherMain memory
- 250250
- SpeicherStorage
- 270270
- Schnittstelleinterface
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- JP 2021141520 [0002]JP2021141520 [0002]
- JP 5654144 [0004]JP5654144 [0004]
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