ES2583838T3 - Dispositivo de máquina de construcción y método de fresado de una superficie del terreno - Google Patents

Dispositivo de máquina de construcción y método de fresado de una superficie del terreno Download PDF

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ES2583838T3 ES14168749.1T ES14168749T ES2583838T3 ES 2583838 T3 ES2583838 T3 ES 2583838T3 ES 14168749 T ES14168749 T ES 14168749T ES 2583838 T3 ES2583838 T3 ES 2583838T3
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Dr. Günter Hähn
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Abstract

Un dispositivo de máquina de construcción, que comprende: una pluralidad de soportes (12A, 12B) de conexión al terreno; un bastidor (14) de la máquina soportado desde los soportes (12A, 12B) de conexión al terreno; un tambor (16) de fresado apoyado desde el bastidor (14) de la máquina; un sistema (42) de detección de la posición del tambor de fresado configurado para determinar una posición de tambor del tambor de fresado en un sistema de referencia externo (X, Y, Z); caracterizado porque la máquina de construcción además comprende un sistema (50) indicador de la posición, incluyendo: una memoria (52) configurada para almacenar información que identifica una posición de una zona (A) que ha de ser evitada en el sistema de referencia externo (X, Y, Z); y un controlador (48) configurado para comparar la posición de tambor con la posición de la zona (A) que ha de ser evitada, y para proporcionar una salida correspondiente a una proximidad del tambor (16) de fresado para la posición de la zona (A) que ha de ser evitada.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de maquina de construccion y metodo de fresado de una superficie del terreno Antecedentes de la invencion
1. Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un dispositivo de maquina de construccion de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 y a un metodo de fresado de una superficie de grupo.
2. Descripcion de la tecnica anterior
Un ejemplo del estado de la tecnica anterior se puede encontrar en el documento EP 2 336 424 A2. Durante el fresado de una gran zona de superficie de carretera, es comun utilizar una maquina fresadora grande, tal como una maquina fresadora de medio carril, para fresar la gran mayorla de la zona de la superficie de la carretera, dejando solo pequenas zonas restantes que no pueden ser alcanzadas por la maquina fresadora grande. Esas pequenas zonas restantes son fresadas despues mediante una maquina fresadora mas maniobrable y mas pequena.
Al realizar una operacion de fresado tal como un fresado de la superficie de una carretera, u otra superficie del terreno, a menudo, hay zonas de la superficie de la carretera que han de ser evitadas por el tambor de fresado con el fin de prevenir danos en el tambor de fresado y/o en la zona de la superficie de la carretera en cuestion. Dichas zonas las cuales es deseable evitar con el tambor de fresado pueden por ejemplo incluir tapas de alcantarillas, rejillas de drenaje, tapas de boca de riego y en general cualquier zona que serla danada por el tambor de fresado o que supone una amenaza de dano al tambor de fresado, o que no van a ser fresadas por cualquier otra razon.
Asl, por ejemplo, en el proceso de fresado de una carretera, cuando el tambor de fresado se aproxima a la posicion de una tapa de alcantarilla, es deseable fresar una posicion cercana a la tapa de alcantarilla, despues elevar el tambor y pasarlo por encima de la tapa de alcantarilla y luego descender el tambor de nuevo para el fresado en contacto con la superficie de la carretera.
La practica actual para hacer frente a estos obstaculos es generalmente como sigue:
1. Un operador o conductor de maquina fresadora y un operador de campo trabajan como un equipo. El operador de campo camina a lo largo del terreno al lado de la maquina fresadora, y buscara visualmente obstaculos tales como tapas de alcantarillas en el camino de la maquina fresadora. El operador de campo marcara la posicion de los obstaculos dibujando llneas en el terreno con una pintura altamente visible. El operador de campo y asistente del operador normalmente tiraran un hilo perpendicular al trayecto de la maquina fresadora en el borde inicial y el borde final del obstaculo, y pintaran llneas rectas paralelas al hilo lateralmente fuera del lado del trayecto de la maquina de manera que las llneas sean visibles cuando el obstaculo desaparece por debajo de la fresadora.
2. A continuacion, un observador de campo debe determinar donde la posicion del borde de corte delantero de la maquina fresadora esta dentro de la carcasa del tambor. Se apreciara que a medida que aumenta la profundidad de fresado, aumenta la longitud de corte efectiva del tambor de fresado en la direction del movimiento y por lo tanto la posicion de la intersection del tambor de fresado con la superficie de la carretera se mueve hacia delante con respecto a la placa lateral de la carcasa del tambor de fresado. Normalmente las maquinas fresadoras tienen un grafico ilustrado dispuesto en cada placa lateral de la carcasa del tambor de fresado el cual indica donde esta situado el borde de corte delantero del tambor para varias profundidades de fresado. Esto se indica en referencia a varios pernos u otras caracterlsticas cercanas al borde inferior de la placa lateral. Con este grafico el observador de campo identifica en donde estan situados los bordes de corte delanteros del tambor de fresado dentro de la carcasa del tambor.
3. El operador de campo advertira al conductor de la maquina fresadora cuando el obstaculo esta cercano. Despues el operador de campo comunicara al conductor de la maquina fresadora cuando se debe parar el avance de la maquina fresadora. Esta comunicacion se realiza normalmente mediante senales de mano. La decision por parte del operador de campo de cuando tiene que parar el avance de la maquina fresadora es una opinion subjetiva, y el operador de campo puede errar en el lado en el que se evita el contacto del tambor de fresado con el obstaculo. Debido a las incertidumbres en el procedimiento existente, el operador de campo normalmente pedira al operador de la maquina fresadora que detenga el fresado mas pronto de lo que normalmente serla necesario para evitar el contacto con el obstaculo. Esto provoca una superficie restante mas grande que debe ser fresada mas tarde con un costo mayor mediante una maquina fresadora mas maniobrable y mas pequena
4. Al recibir la senal de parada, el conductor de la maquina fresadora debera detener el avance de la maquina fresadora y elevar el tambor de fresado. El conductor de la maquina fresadora entonces avanza de nuevo la maquina fresadora con el tambor elevado hasta que el operador de campo le senala de nuevo al conductor de la maquina fresadora que pare y que baje el tambor de fresado de nuevo en posicion de fresado con el terreno. Esta
segunda decision del operador de campo es de nuevo subjetiva, y se debe tener cuidado de evitar descender el tambor de fresado demasiado pronto y de golpear el borde posterior del obstaculo.
Hay varias dificultades encontradas en el proceso que se acaba de describir. Una dificultad es la incapacidad del observador de campo para ver realmente tanto los obstaculos como el tambor de fresado, y por lo tanto la necesidad 5 de hacer un juicio subjetivo en lo que se refiera a cuando elevar o cuando descender el tambor de fresado. Otra dificultad es la comunicacion entre el conductor de la maquina fresadora y el operador de campo debido al ruido y a otras condiciones adversas en el lugar de trabajo. Ambas dificultades, se incrementan cuando el trabajo de fresado tiene que hacerse de noche, lo cual hace incluso mas diflcil para el observador de campo localizar obstaculos, y para el observador de campo y el conductor de la maquina fresadora comunicarse con senales de mano.
10 Como resultado de estas dificultades hay una falta de consistencia en el rendimiento de varios equipos de operadores en el fresado cercano a obstaculos. El resultado final es en gran salida dependiente de la habilidad y la experiencia del equipo de operadores. Algunos equipos pueden ser capaces de fresado de forma consistente dentro de un par de pulgadas a los obstaculos sin chocar con el obstaculo. Otros equipos pueden dejar hasta 10 pulgadas o mas de material sin prestar en cada lado de un obstaculo y/o danar de forma repetida el equipo al golpear los 15 obstaculos.
Por lo tanto hay una necesidad de un sistema mejorado para evitar obstaculos o zonas que no han de ser fresadas durante el funcionamiento de una maquina fresadora de gran tamano.
Resumen de la invencion
En un modo de realizacion un dispositivo de maquina de construccion comprende una pluralidad de soportes de 20 conexion al terreno, un bastidor de maquina apoyado en los soportes de conexion al terreno, y un tambor de fresado apoyado en el bastidor de maquina. Se dispone un sistema de deteccion de la posicion del tambor de fresado configurado para determinar la posicion de tambor del tambor de fresado identificando la posicion en una zona que ha de ser evitada en un sistema de referencia externo. El sistema indicador de la posicion tambien incluye un controlador configurado para comparar la posicion del tambor con la posicion de la zona que ha de ser evitada y 25 para proporcionar una salida correspondiente a una proximidad del tambor de fresado a la posicion de la zona que ha de ser evitada.
En otro modo de realizacion, se proporciona un metodo para el fresado de una superficie del terreno. El metodo puede incluir las etapas de:
(a) almacenar informacion en un controlador, identificando en un sistema de referencia externa una posicion de una 30 zona que ha de ser evitada;
(b) hacer avanzar una maquina fresadora;
(c) determinar una posicion de tambor de un tambor de fresado de la maquina fresadora en el sistema de referencia externo a medida que avanza la maquina fresadora;
(d) comparar en el controlador la posicion del tambor con la posicion de la zona que ha de ser evitada; y
35 (e) proporcionar desde el controlador una salida correspondiente a una proximidad de la posicion del tambor a la
posicion de la zona que ha de ser evitada.
En cualquiera de los modos de realizacion anteriores, la senal correspondiente a una proximidad de la posicion del tambor a la posicion de la zona que ha de ser evitada puede ser una senal de control para detener de forma automatica el avance de la maquina fresadora si la posicion del tambor esta dentro de un rango seleccionado de la 40 posicion de la zona que ha de ser evitada.
En cualquiera de los modos de realizacion anteriores, la salida correspondiente a una proximidad de la posicion del tambor a la posicion de la zona que ha de ser evitada puede ser una senal de control para elevar de forma automatica el tambor de fresado de la maquina fresadora si la posicion del tambor esta dentro de un rango seleccionado de la posicion de la zona que ha de ser evitada.
45 En cualquiera de los modos de realizacion anteriores, se puede disponer un vehlculo controlado de forma remota de campo configurado para recopilar la informacion que identifica la posicion de la zona que ha de ser evitada en el sistema de referencia externo. El vehlculo controlado de forma remota de campo puede ser completamente independiente de la maquina fresadora o puede ser conectable de forma extralble a la maquina fresadora de tal manera que cuando el vehlculo controlado de forma remota de campo esta conectado a la maquina fresadora el 50 vehlculo controlado de forma remota de campo comprende una parte del sistema de deteccion de la posicion del tambor de fresado.
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En cualquiera de los modos de realizacion anteriores, el controlador puede incluir una entrada configurada para recibir, desde el vehiculo controlado de forma remota de campo, la informacion que identifica la posicion de la zona que ha de ser evitada. La entrada puede ser un puerto o un dispositivo de memoria, una interfaz para una conexion por cable, o la entrada puede ser una entrada inalambrica.
En cualquiera de los modos de realizacion anteriores, el sistema de deteccion de la posicion del tambor de fresado puede estar configurado de tal manera que la posicion del tambor de fresado corresponde a una porcion del tambor de fresado a una elevacion correspondiente a una elevacion de la posicion de la zona que ha de ser evitada. Esta elevacion sera normalmente la elevacion de la superficie del terreno que se va a fresar. La interseccion del tambor de fresado con la superficie del terreno, en la elevacion de la superficie, define una huella rectangular que incluye una linea de corte delantera, una linea de corte trasera y dos lineas laterales del tambor de fresado. La porcion del tambor de fresado afectada puede ser cualquiera de esas cuatro lineas dependiendo de la operacion que se vaya a realizar.
En cualquiera de los modos de realizacion anteriores, la zona que ha de ser evitada puede ser de cualquier forma. La zona puede ser definida como un lado de una linea recta. La linea recta puede ser por ejemplo una linea de partida para una operacion de fresado o una linea de llegada para la operacion de fresado. La zona que ha de ser evitada puede ser un circulo. La zona que ha de ser evitada puede ser una forma de multiples lados definida por las posiciones de multiples esquinas.
En cualquiera de los modos de realizacion anteriores, el controlador puede incluir una pantalla visual grafica que representa la proximidad del tambor de fresado a la posicion de la zona que ha de ser evitada.
En cualquiera de los modos de realizacion anteriores, el controlador puede incluir un indicador de alerta audible configurado para proporcionar una alerta acustica al operador de la maquina si la posicion del tambor se encuentra dentro de un rango seleccionado de la posicion de la zona que ha de ser evitada.
En cualquiera de los modos de realizacion anteriores, el controlador puede incluir un indicador de alerta visual configurado para proporcionar una alerta visual al operador de la maquina si la posicion del tambor se encuentra dentro de un rango seleccionado de la posicion de la zona que ha de ser evitada.
En cualquiera de las realizaciones anteriores, la posicion del sistema de deteccion de tambor de fresado puede incluir un receptor GNSS para la decodificacion de senales de satelite de un sistema global de navegacion por satelite.
En cualquiera de los modos de realizacion anteriores, el sistema de deteccion de la posicion del tambor de fresado puede incluir un sensor u otro componente operacional que pertenece a un sistema de medida no satelital.
En cualquiera de los modos de realizacion anteriores, el controlador puede incluir un componente de seleccion de rango configurado de manera que un operador puede seleccionar un espacio libre por defecto para todas las zonas que han de ser evitadas.
En cualquiera de los modos de realizacion anteriores, el componente de seleccion de rango esta configurado de manera que un operador tambien puede seleccionar espacios libres individuales para cualquier zona seleccionada que ha de ser evitada.
En cualquiera de los modos de realizacion anteriores, el componente de seleccion de rango puede incluir un componente de integration automatico de tal manera que si el espacio libre entre dos zonas que han de ser evitadas es menor que un multiplo prestablecido de las distancias combinadas de las dos zonas, las dos zonas se combinan en una zona mas grande.
En cualquiera de los modos de realizacion anteriores, el controlador puede incluir un componente de determination del restante configurado para grabar un trayecto de fresado por el tambor de fresado, correspondiendo las posiciones de las zonas que han de ser evitadas y las posiciones de las zonas sin fresar con posiciones en las que el tambor de fresado se ha elevado para evitar las zonas que han de ser evitadas. Esto permite proporcionar una grabacion de las posiciones de las zonas restantes que se han de fresar despues del paso del dispositivo de la maquina fresadora grande.
Numerosos objetos, caracteristicas y ventajas de la presente invention seran facilmente evidentes para los expertos en la materia tras una lectura de la siguiente divulgation cuando se toma en conjuncion con los dibujos adjuntos.
Breve description de los dibujos
La figura 1 es una vista esquematica en planta de una longitud de una carretera, con numerosos obstaculos y zonas que han de ser evitadas situadas en la carretera, y que muestra las diversas pasadas de una maquina fresadora y
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en la que se eleva y se desciende la maquina fresadora para pasar por encima de las zonas que han de ser evitadas.
La figura 2 es una vista esquematica en alzado lateral de una maquina fresadora de carreteras grande del tipo en la que la profundidad del tambor de fresado se ajusta elevando y descendiendo el bastidor de la maquina que tiene el tambor de fresado rlgidamente unido al mismo para un movimiento vertical junto al mismo. La figura 2 muestra el tambor de fresado cortando a una profundidad de fresado mas profunda.
La figura 2A es una vista esquematica en planta de la huella del tambor de fresado de la figura 2 en la que el tambor de fresado intersecta con la superficie del terreno.
La figura 3 es una vista esquematica en alzado lateral de la maquina fresadora de la figura 2, que muestra al tambor de fresado cortando a una profundidad de fresado menor.
La figura 3A es una vista esquematica en planta de la huella del tambor de fresado de la figura 3 en la que el tambor de fresado intersecta con la superficie del terreno. Se ha de senalar que la longitud de la huella en la direction de desplazamiento es mas corta en la figura 3A que en la figura 2A.
La figura 4 es una vista en alzado lateral esquematica de una maquina de construction del tipo recicladora o estabilizadora en la que la profundidad de fresado del tambor de fresado se ajusta elevando y descendiendo el tambor de fresado con respecto al bastidor de la maquina.
La figura 5 es una vista en planta esquematica de la maquina fresadora de la figura 2, y su sistema de detection de la position del tambor de fresado y el sistema indicador de la position, incluyendo un vehlculo controlado de forma remota separado.
La figura 6 es una vista en planta esquematica similar a la figura 5 de un modo de realization alternativo de la maquina fresadora en la que el vehlculo controlado de forma remota se puede montar con posibilidad de desmontaje en la maquina fresadora y puede servir como una parte del sistema de deteccion de la posicion del tambor de fresado de la maquina fresadora. El vehlculo controlado de forma remota se muestra en sus dos posiciones de montaje y desmontaje.
La figura 7 es una vista esquematica de un panel de visualization y control de las maquinas fresadoras de las figuras 2-6.
La figura 8 es una vista esquematica de un panel de visualizacion y control del vehlculo controlado de forma remota. Description detallada
Con referencia ahora a las figuras 2 y 3, se muestra un primer modo de realizacion de una constitution de un dispositivo de maquina 10 en forma de una maquina fresadora grande para el fresado de carreteras. La maquina 10 fresadora incluye una pluralidad de soportes de conexion al terreno tales como pistas 12A anteriores y pistas 12B posteriores y un bastidor 14 de maquina apoyado desde los soportes 12A y 12B de conexion al terreno.
Un tambor 16 de fresado se apoya desde el bastidor de la maquina. Una profundidad 18 de fresado del tambor 16 de fresado en el terreno debajo de la superficie 20 se determina extendiendo y contrayendo unos brazos 22A y 22B hidraulicos asociados a las pistas 12A y 12B.
En la figura 2 la profundidad 18 de fresado se muestra en una profundidad relativamente grande. En la figura 3, los brazos 22A y 22B hidraulicos se han extendido para elevar el tambor 16 de fresado de manera que se reduce la profundidad 18 de fresado.
La figura 4 es una vista esquematica en alzado lateral de una maquina de construccion del tipo recicladora o estabilizadora de terreno generalmente designada por el numero 24. La maquina 24 de construccion incluye una pluralidad de soportes de conexion al terreno en forma de ruedas delanteras 26A y traseras 26B. Un bastidor 28 de la maquina esta soportado desde los soportes de 26A y 26B conexion al terreno. Un tambor 30 de fresado se apoya desde el bastidor 28 en brazos 32 pivotantes que pivotan alrededor de un eje 34 de pivotamiento. Asl, una profundidad 36 de fresado del tambor 30 por debajo de una superficie 38 del terreno esta controlada elevando y descendiendo el tambor 30 en los brazos 32 pivotantes a traves de un mecanismo 40 de elevation.
La figura 5 muestra la maquina 10 fresadora de las figuras 2 y 3 esquematicamente, junto con un sistema de referencia cartesiano, independiente y externo a la maquina 10 fresadora. El sistema de referencia cartesiano se ilustra como el sistema de medicion de coordenadas (X, Y, Z). El sistema de medicion de coordenadas (X, Y, Z) puede ser seleccionado al azar, y se mantiene en la misma posicion y orientation a medida que la maquina 10 fresadora se mueve a traves de el.
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La maquina 10 fresadora incluye un sistema de deteccion de la posicion del tambor de fresado designado en general por el numero 42. El proposito del sistema 42 de deteccion de la posicion del tambor de fresado es determinar la posicion de la maquina 10 fresadora y por lo tanto la posicion del tambor 16 de fresado que es portado por la maquina 10 fresadora, en el sistema de referencia externo (X, Y, Z).
En un modo de realizacion, la posicion y orientacion de la maquina 10 fresadora y por tanto del tambor 16 de fresado se determinan mediante un sistema global de navegacion por satelite (GNSS). En particular, debido a los requisitos de precision con la que se determina la posicion y la orientacion, lo que se utiliza preferiblemente es el satelite basado en el sistema global de navegacion por satelite que es conocido como el sistema de navegacion global por satelite diferencial (DGNSS). El metodo DGNSS de determinacion de la orientacion se basa en este caso en la medicion de la posicion por dos receptores DGNSS que estan dispuestos en diferentes puntos S1 y S2 en la maquina 10 fresadora como se ve en la figura 5. Alternativamente, se puede utilizar un unico receptor GNSS o DGNSS, y la direccion de desplazamiento de la maquina puede ser determinada una vez que la maquina comienza a moverse hacia adelante, proporcionando de este modo tanto la posicion como la orientacion de la maquina.
La maquina 10 fresadora tiene una estacion 44 de conduction (ver la figura 2) desde la que el operador de la maquina controla el funcionamiento de la maquina 10 fresadora. El operador puede dirigir manualmente la maquina 10 fresadora a traves de un sistema 46 de direccionamiento que controla la direccion de las pistas 12A y/o 12B de direccion. Un controlador 48 esta situado en la maquina 10 fresadora y va a interactuar con el sistema 42 de deteccion de la posicion del tambor de fresado de la manera descrita mas adelante. El controlador 48 es parte de un sistema 50 indicador de la posicion que incluye el controlador 48, una memoria 52, y una estacion 54 de visualization y de entrada (vease la figura 7).
El sistema GNSS proporciona datos de la posicion en tres dimensiones, X, Y, y Z. El sistema descrito a continuation, sin embargo, puede funcionar usando solamente los datos en X e Y para localizar la maquina fresadora en el plano de la superficie del terreno. No se necesitan los datos de elevation, ya que como se describe a continuacion la posicion vertical del tambor de fresado con respecto a la superficie que debe ser fresada puede ser determinada facilmente por otros medios, y se utilizan estos datos para determinar la posicion vertical del tambor de fresado con respecto a los diversos obstaculos o a otras zonas de la superficie del terreno que han de ser evitadas. Sin embargo, en un aspecto mas general de la invention, los datos de elevacion del sistema GNSS o cualquier otro sistema de posicionamiento podrlan utilizarse ademas de la information de la posicion en X e Y.
Tambien, en lugar de un sistema de posicionamiento basado en satelite, la posicion de la maquina 10 fresadora y de los demas obstaculos y objetos que se discute mas adelante, se puede determinar usando un sistema de medicion terrestre no satelital, tal como por ejemplo una estacion total.
Como se describe mas adelante, el sistema 42 de deteccion de la posicion del tambor de fresado esta configurado para determinar una posicion de tambor del tambor 16 de fresado en el sistema de referencia externo (X, Y, Z). El sistema 50 indicador de la posicion incluye la memoria 52 y una estacion 54 de visualizacion y de entrada. La memoria 52 esta configurada para almacenar informacion de identification de una posicion de una zona que ha de ser evitada en el sistema externo de referencia (X, Y, Z), dicha zona que ha de ser evitada, por ejemplo, siendo una tapa de alcantarilla o similar. El controlador 48 esta configurado para comparar la posicion de tambor con la posicion de la zona que ha de ser evitada, y para proporcionar una salida correspondiente a la proximidad del tambor 16 de fresado a la posicion de la zona que ha de ser evitada. Esa salida puede ser una indication visual o audible proporcionada a un operador de la maquina fresadora, de modo que el operador puede entonces reaccionar a la indicacion y tomar las medidas adecuadas para evitar el obstaculo. Esta salida puede ser alternativamente una serial de control operable para detener de forma automatica la maquina fresadora o para elevar de forma automatica el tambor de fresado.
Por ejemplo, la figura 1 ilustra esquematicamente una vista en planta de una longitud de carretera 56 que ha de tener su superficie fresada en una serie de pasadas de la maquina 10 fresadora. En el ejemplo de la figura 1, la carretera 56 tiene una anchura 58 que se va a requerir que la maquina 10 fresadora realice aproximadamente cinco pasadas paralelas a lo largo de la longitud de la calzada para fresar toda la anchura de la calzada.
En la Figura 1, una serie de obstaculos que han de ser evitados durante la operation de fresado han sido identificados como OB1, OB2, OB3, OB4, oB5, OB6, y OB7. Cada uno de estos objetos o los objetos que han de ser evitados se muestra de forma esquematica y estan destinados para representar varios tipos de obstaculos u objetos que se pueden encontrar durante la operacion de fresado.
Por ejemplo, el obstaculo OB1 representa una rejilla de drenaje de forma generalmente rectangular ubicada cerca de un borde de la carretera. El obstaculo OB2 es una zona poligonal o de multiples lados de forma arbitraria. El obstaculo OB3 es otra rejilla de drenaje de forma generalmente rectangular situada cerca del lado opuesto de la carretera 56. El obstaculo OB4 representa una tapa de alcantarilla circular. Los obstaculos OB5, OB6 y OB7 representan un conjunto de objetos tales como una boca de riego muy cercanas entre si, las cuales como se describe con mas detalle a continuacion pueden ser tratadas por el controlador 48 como una sola zona que ha de ser evitada la cual contiene todo el grupo de objetos OB5, OB6 y OB7.
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Los obstaculos ilustrados son solo ejemplos. Otros tipos de operaciones de la maquina fresadora pueden encontrarse con diferentes obstaculos. Por ejemplo, en una operacion de minerla de superficie a veces hay "puntos duros" que se encuentran dentro de los depositos de minerales que se extraen. Una forma de "punto duro" irregular podrla ser identificada como similar al obstaculo OB2 que se muestra en la figura 1, y el minero de superficie podrla evitar el "punto duro" el cual podrla ser dejado para la extraccion posterior mediante voladura u otras tecnicas.
La figura 1 tambien muestra esquematicamente la posicion de una secuencia de pasadas de fresado a realizar por la maquina fresadora cuyas pasadas son identificadas secuencialmente como 1a, 1b, 2a, 2b, 2c, 2d, 3, 4a, 4b, 4c y 5. Por lo tanto en la notacion utilizada, las pasadas 1a y 1b estan alineadas entre si y estan separadas por una zona sin fresar en la proximidad del obstaculo OB1 que ha de ser evitado. Se ha de senalar que al evitar el obstaculo OB1 el operador de la maquina fresadora elevara el tambor de fresado cuando la maquina fresadora pasa por encima del objeto OB1 y despues descendera el tambor de fresado para comenzar la pasada de fresado 1b.
Tambien se ha de senalar como se observa en la pasada 5 de fresado, que es posible que el operador de la
maquina fresadora evite obstaculos rodeandolos, como es evidente en el desplazamiento cerca del extremo inferior de la pasada 5 de fresado en el que el operador de la maquina fresadora ha dirigido la maquina fresadora para evitar el obstaculo OB2. Dependiendo del diseno de la maquina fresadora puede ser posible para el operador tomar otras acciones para evitar el contacto del tambor de fresado con el obstaculo; por ejemplo, en algunas maquinas el
operador puede tener la capacidad de cambiar el tambor de fresado de lado para evitar el obstaculo.
Se ha de senalar que cuando se realiza cada pasada, tambien habra una llnea de partida y una llnea de llegada donde se desea comenzar y finalizar la operacion de fresado, y la zona en el otro lado de cualquiera de la llnea de partida o la llnea de llegada puede ser tratada como una zona que ha de ser evitada durante la operacion de fresado. Por ejemplo, la llnea 60 recta define la llnea de partida para la pasada 1a, la pasada 3 y la pasada 5, y define la llnea de llegada para las pasadas 2d y 4c. En el extremo inferior de la figura 1 la llnea 62 recta puede ser definida como la llnea de llegada para la pasada 5 y, como la llnea de partida para los pases 4a y 2a. En consecuencia, la zona por encima de la llnea 60 puede ser identificada como el obstaculo OB8, y la zona por debajo de la llnea 62 puede ser identificada como el obstaculo OB9.
Tambien se observa que la figura 1 ilustra que las zonas asociadas con cada objeto incluiran un espacio libre alrededor del objeto con el fin de proporcionar un margen de seguridad para evitar la colision entre el tambor 16 de fresado y los diversos obstaculos. Por ejemplo, con respecto al obstaculo OB1 que es una rejilla de drenaje de forma rectangular, hay una zona A1 asociada definida alrededor del obstaculo OB1 que proporciona un espacio C1 libre alrededor del obstaculo OB1. La manera de establecer estos espacios libres con el fin de determinar la zona alrededor de cada obstaculo se describe mas adelante.
Hay varios aspectos del sistema actual que permiten al operador de la maquina fresadora fresar de manera eficiente dentro de una estrecha proximidad de los diversos obstaculos que se presentan en la calzada, evitando la colision del tambor de fresado con esos obstaculos. En primer lugar, es necesario determinar la posicion del tambor de fresado en el sistema de referencia (X, Y, Z). En segundo lugar, es necesario conocer la posicion de las distintas zonas que han de ser evitadas en el sistema de referencia (X, Y, Z). En tercer lugar, debe haber una comparacion de la posicion del tambor con la posicion de las zonas que han de ser evitadas.
Finalmente, la information que indica la proximidad del tambor de fresado a las diversas zonas que han de ser evitadas se comunica al operador de la maquina fresadora de modo que el operador puede reaccionar de una manera correspondiente para elevar y descender el tambor de fresado en los momentos apropiados o para dirigir la maquina fresadora con el fin de evitar los obstaculos, o, alternativamente, se genera una senal de control para detener de forma automatica la maquina fresadora y/o elevar de forma automatica el tambor de fresado.
La determination de la posicion del tambor 16 de fresado en el sistema de referencia (X, Y, Z) se lleva a cabo mediante el sistema 42 de detection de la posicion del tambor de fresado senalado anteriormente. Como se ilustra esquematicamente en la figura 5, los dos sensores S1 y S2 DGNSS ubicados en la maquina 10 fresadora reciben senales del sistema de satelites y pueden determinar sus posiciones en el plano X, Y como se ilustra esquematicamente en la figura 5. Asl, el sensor S1 se encuentra en las coordenadas XS1 y YS1 como se indica en la figura. 5. Del mismo modo las coordenadas de receptor S2 se encuentran en XS2 y YS2. Al conocer las posiciones de los dos sensores S1 y S2, se puede determinar la posicion de cualquier punto de la maquina 10 fresadora. Por lo tanto, con una maquina 10 fresadora del tipo mostrado en las figuras 2 y 3 en la que el tambor 16 de fresado se fija en posicion con relation al bastidor 14 de la maquina 10 fresadora, la posicion del tambor 16 de fresado se conoce a partir de las posiciones de los sensores S1 y s2 y de la geometrla de la maquina 10 fresadora y de la posicion del tambor 16 de fresado sobre la misma.
Entonces para conocer la posicion vertical de tambor 16 de fresado con respecto a la superficie 20 que ha de ser fresada, es necesario conocer la profundidad 18 de fresado. La profundidad 18 de fresado se puede determinar en una variedad de formas conocidas, muchas de las cuales son ilustradas y descritas en detalle en la Patente de Estados Unidos N° 8,246,270 a Berning y otros, y asignada al cesionario de la presente invention.
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Como se ha indicado anteriormente la parte del tambor de fresado de mayor interes es la huella de la interseccion del tambor de fresado con la superficie del terreno. Como se ve en las figuras 2A y 3A, la huella es generalmente de forma rectangular e incluye una llnea 64 de corte delantera, una llnea 65 de corte trasera, y dos llneas 67 y 69 laterales.
La posicion particular en el tambor 16 de fresado de interes cuando se avanza en la direccion de avance es la llnea 64 de corte delantera, en la que los dientes 16A de fresado del tambor 16 de fresado intersectan con la superficie 20 que se esta fresando. Tambien es de interes, en la situacion en la que el tambor de fresado se esta descendiendo de nuevo en la posicion de fresado con el terreno, la llnea 65 de corte trasera. Tambien son de interes, en una maquina que puede cambiar el tambor 16 de fresado lateralmente, las llneas 67 y 69 laterales. Debido a que los obstaculos se encuentran generalmente a ras con la superficie del terreno es la interseccion del tambor de fresado con la superficie del terreno el factor de mayor interes.
Se apreciara cuando se comparan las figuras 2 y 3 que como la profundidad 18 de fresado cambia, varla la posicion de la llnea 64 de corte delantera y de la llnea 65 de corte trasera con respecto a las posiciones de los sensores S1 y S2 en el bastidor 14 de la maquina fresadora 10. La huella de corte del tambor de fresado en la superficie del terreno es de forma rectangular como se ve en las figuras 2A y 3A, y la longitud de corte del rectangulo en la direccion de desplazamiento representada por las llneas laterales 67 y 69 aumenta cuando aumenta la profundidad de fresado.
Conociendo la posicion de los sensores S1 y S2 en el sistema de coordenadas (X, Y, Z) y conociendo la geometrla de la maquina 10 fresadora y el valor de la profundidad 18 de fresado, el controlador 48 puede determinar la posicion de la llnea 64 de corte delantera y la llnea de corte 65 trasera del tambor 16 de fresado en el sistema de coordenadas (X, Y, Z). Por lo tanto el sistema 42 de deteccion de la posicion del tambor de fresado y el controlador 48 determinan la posicion de tambor del tambor 16 de fresado. Esta posicion del tambor se movera en el sistema de coordenadas (X, Y, Z) cuando la maquina 10 fresadora se mueve en el sistema de coordenadas (X, Y, Z).
Identificando posiciones de obstaculos
Otro aspecto de la presente invencion es la identificacion de la posicion dentro del sistema de referencia (X, Y, Z) de los diversos obstaculos o zonas que han de ser evitados y la introduction de la information en la memoria 52 del controlador 48. Una forma preferida de recopilacion de esa informacion es a traves del uso de un vehlculo 66 de campo controlado de forma remota que se ilustra esquematicamente en las figuras 5 y 6. El vehlculo 66 controlado de forma remota incluye una varilla 68. Un extremo 70 inferior de la varilla se coloca en una posicion sobre la superficie 20 del terreno para la que se han de determinar las coordenadas DGNSS. Un receptor S66 DGNSS se encuentra en el extremo superior de la varilla 68 y puede ser conectado a una unidad 72 de control del vehlculo controlado de forma remota a traves de la conexion 74 electrica. De forma opcional, la unidad de control del vehlculo controlado de forma remota se puede configurar como una unidad 72' de control separada manejada a mano, conectada a traves de una conexion 76 inalambrica al receptor S66, como se indica en la figura 5.
La unidad 72 de control del vehlculo controlado de forma remota se muestra esquematicamente en la figura 8, e incluye un componente 78 de determination de datos de la posicion del vehlculo controlado de forma remota que recibe senales desde el receptor S66 DGNSS para determinar los datos de la posicion para definir la posicion del vehlculo 66 de campo controlado de forma remota en relation con el sistema de referencia independiente (X, Y, Z). El vehlculo 66 de campo controlado de forma remota tambien puede incluir una radio 80 para la comunicacion con una estacion base DGNSS, y una baterla 82 para proporcionar energla.
El vehlculo 66 controlado de forma remota tambien puede construirse para su uso con cualquiera de las otras tecnologlas de posicionamiento adecuadas. Por ejemplo, el receptor S66 DGNSS puede ser reemplazado por un prisma para su uso con una estacion total. Otras tecnologlas de posicionamiento basadas en satelites pueden ser tambien utilizadas.
La unidad 72 de control del vehlculo controlado de forma remota incluye un sistema 84 de entrada, tal como una pantalla tactil o un teclado que permite al operador del vehlculo controlado de forma remota introducir diversos parametros relacionados con los datos que fueron reunidos por el vehlculo controlado de forma remota.
El sistema 84 de entrada puede incluir un selector 83 de puntos, un selector 85 de identificacion de objetos, un selector 87 de forma de objetos, y un selector 89 de espacio libre de objetos. Cada selector incluye un conjunto de llaves de palanca y una ventana de visualization asociada. Un boton 81 de lectura puede dar instrucciones al vehlculo controlado de forma remota para tomar una lectura de coordenadas a traves del sensor S66. Un boton de 91 de almacenamiento puede introducir valores seleccionados.
El selector 83 de puntos puede asignar un identificador de punto tal como P1 a una lectura. El selector 85 de identificacion de objetos puede permitir la selection de identificadores de objetos tales como OB1, OB2, etc., para el objeto con el que se va a asociar el punto. El selector 87 de forma permite al operador identificar la forma del objeto, tal como "llnea", "clrculo", "pollgono", etc. El selector 89 de espacio libre permite introducir un valor para el espacio
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libre alrededor del objeto, si se desea. Una pantalla 93 de visualizacion puede mostrar los puntos estudiados y el objeto asociado.
El operador del vehlculo 66 controlado de forma remota puede utilizar el vehlculo controlado de forma remota para recoger informacion que indica la posicion de los diversos obstaculos, o zonas que rodean los obstaculos que han de ser evitados, de la siguiente manera. En el ejemplo mostrado en la figura 8, el operador del vehlculo 66 controlado de forma remota ha identificado la posicion de la llnea de partida 60, colocando el extremo 70 inferior del vehlculo 66 controlado de forma remota en el punto P1 y registrando la posicion del punto P1 en el sistema de referencia (X, Y, Z), y a continuacion, colocando el vehlculo controlado de forma remota en el punto P2 y registrando la posicion del punto P2 en el sistema de referencia (X, y, Z). A continuacion, a traves del sistema 84 de entrada el operador del vehlculo controlado de forma remota indica que se requiere establecer una llnea recta entre los puntos P1 y P2 y que la maquina fresadora tiene que evitar cualquier zona por encima de la llnea recta como se ve en la figura 1, cuya zona se identifica como el obstaculo OB8.
Hay que senalar que se puede hacerse cualquier manipulacion de datos como la que se acaba de describir para la identification de la llnea recta 60, ya sea en la unidad 72 de control del vehlculo 66 controlado de forma remota o en la unidad 48 de control de la maquina 10 fresadora. Se debera entender que la unidad de control 72 del vehlculo controlado de forma remota y la unidad 48 de control de la maquina fresadora pueden tener capacidades redundantes o complementarias y se pueden utilizar juntas si es apropiado.
Como otro ejemplo, para identificar la posicion de obstaculo OB1 el vehlculo 66 controlado de forma remota puede estar situado en los puntos P3, P4, P5 y P6 que son las esquinas del obstaculo OB1 de cuatro lados. Una vez que se identifican las posiciones de las esquinas, el operador del vehlculo controlado de forma remota puede indicar a traves de selector 87 que el obstaculo OB1 se define como un pollgono de cuatro lados definidos por dichas cuatro esquinas.
Como se aprecia en la figura 1, cuando la maquina 10 fresadora se acerca al obstaculo OB1 durante una pasada 1 a, es deseable que se establezca un espacio libre C1 alrededor de los llmites del obstaculo OB1. Un valor para el espacio libre C1 se puede seleccionar ya sea por el operador del vehlculo 66 controlado de forma remota e introducirlo a traves de selector 89 de la entrada 84 de la unidad 72 de control del vehlculo controlado de forma remota, o puede ser introducido por el operador de la maquina 10 fresadora a traves del uso del controlador 48 de la maquina fresadora.
Como se senalo anteriormente, el controlador 48 de la maquina fresadora puede incluir un sistema 54 de visualizacion y de entrada que se muestra esquematicamente en mayor detalle en la figura 7. El sistema 54 de visualizacion y de entrada puede incluir una pantalla 86 de visualizacion que incluye una pantalla visual grafica que representa la proximidad del tambor 16 de fresado a la posicion de las diversas zonas, tales como A4, que han de ser evitadas.
De forma adicional, la estacion 54 de visualizacion y de entrada puede incluir otros medios visuales y de audio para proporcionar indicaciones al operador de la maquina fresadora de la proximidad del tambor 16 de fresado a una zona que ha de ser evitada. Por ejemplo, como se ve en la esquina superior derecha de la figura 7, la estacion 54 de visualizacion y de entrada pueden incluir una serie de luces de colores incluyendo una luz 88 roja, una luz 90 amarilla y una luz 92 verde. Por lo tanto, un indicador de luz verde que se ilumine puede indicar que no hay ningun obstaculo cerca del tambor, la luz 90 amarilla que se ilumine puede indicar que el tambor se aproxima a un obstaculo, y la luz 88 roja puede indicar que el tambor ha alcanzado una zona que ha de ser evitada y que el fresado debe detenerse y el tambor debe ser elevado.
Por ejemplo, la vista mostrada en la pantalla 86 de visualizacion en la figura 7 representa esquematicamente tres posiciones secuenciales 16.1, 16.2 y 16.3 del tambor 16 de fresado cuando la maquina 10 fresadora se esta moviendo a lo largo de la pasada 4a de fresado mostrada en la figura 1 y acercandose a la tapa de alcantarilla OB4.
En la primera posicion 16.1, la luz 92 verde puede iluminarse debido a la gran distancia desde el obstaculo OB4 mas proximo al tambor 16. Cuando el tambor 16 se mueve a la posicion 16.2, la luz amarilla 90 se puede iluminar. Cuando el tambor alcanza la posicion 16.3 en la que el borde 64 de corte delantero del tambor 16 toca la zona A4 que ha de ser evitada, la luz 88 indicadora de color rojo se enciende.
La estacion 54 de visualizacion y de entrada tambien puede incluir un indicador 95 audible que es un altavoz que puede emitir una serie de tonos de pitidos de cada vez una mayor urgencia a medida que el tambor 16 de fresado entra en la proximidad de un obstaculo y se acerca mas a ese obstaculo.
La estacion 54 de visualizacion y entrada puede incluir un conjunto de controles de entrada similares a las descritos anteriormente para la estacion 84 de entrada del vehlculo controlado de forma remota. Asl, la estacion 54 de entrada puede incluir un selector 94 de punto, un selector 96 de objetos, un selector 98 de forma, un selector 100 de espacio libre y un boton 102 de almacenamiento, todos los cuales funcionan de manera similar a la descrita anteriormente para las caracterlsticas similares de la estacion 84 de entrada del vehlculo controlado de forma remota.
Utilizando o bien el sistema 84 de entrada del vehlculo controlado de forma remota o el sistema 54 de entrada, se pueden establecer los espacios libres tales como el espacio libre C1 para el obstaculo OB1 los cuales a su vez pueden determinar los llmites de la zona A1 alrededor del obstaculo OB1.
Como otro ejemplo, para identificar el obstaculo OB2, la posicion del obstaculo OB2 se puede determinar con el 5 vehlculo 66 controlado de forma remota, colocando el extremo 70 inferior del vehlculo 66 controlado de forma remota en los puntos desde P7 hasta P11 y entonces definir el obstaculo OB2 como la forma poligonal definida por las esquinas. A continuation, un espacio libre C2 es introducido en el sistema para el obstaculo OB2 que se traduce en la definition de la zona A2 de cinco lados alrededor del obstaculo OB2.
Pasando al obstaculo OB4 circular, su posicion puede ser identificada de varias maneras. Una manera de identificar 10 la posicion del clrculo es identificar la posicion del punto P12 central usando el vehlculo 66 controlado de forma remota. Despues se puede medir un radio R del clrculo de forma manual e introducirlo en el controlador 72 del vehlculo controlado de forma remota con instrucciones para definir la posicion del obstaculo OB4 como un clrculo que tiene un centro en P12 con un radio R. De forma alternativa, el radio puede ser determinado mediante el uso del vehlculo controlado de forma remota para identificar un punto adicional en la circunferencia del objeto circular. 15 Ademas, la posicion del obstaculo OB4 circular se puede determinar colocando el vehlculo controlado de forma remota en un mlnimo de tres puntos P13, P14 y P15 e indicando al controlador que los tres puntos P13, P14 y P15 se encuentran en la circunferencia de un clrculo, con cuyos datos el controlador 72 puede determinar la posicion de todo el clrculo. Entonces, con cualquiera de estas tecnicas para la identification de la posicion del obstaculo OB4 circular, se puede introducir un espacio libre C4 lo que resulta en la definicion completa de la zona A4 circular que ha 20 de ser evitada alrededor del obstaculo OB4.
Los obstaculos OB5, OB6 y OB7 ilustran otra capacidad del presente sistema en la que un grupo de objetos estrechamente agrupados puede ser tratados de manera colectiva y se puede definir una sola zona A5-7 que rodea a los tres objetos.
En primer lugar, la posicion de cada uno de los objetos OB5, OB6 y OB7 podrla determinarse utilizando el vehlculo 25 66 controlado de forma remota de la manera descrita anteriormente para objetos de formas similares. Entonces, se
puede introducir el espacio libre alrededor de cada uno de los objetos OB5, OB6 y OB7 en el sistema. La programacion del controlador 66 o el controlador 48 puede comparar las posiciones de las zonas A5, A6 y A7 que se definen individualmente alrededor de cada uno de esos objetos, basandose en las distancias asignadas, y si se determina que los espacios libres se solapan o que el espaciado entre los objetos esta dentro de un multiplo 30 predefinido de los espacios libres, a continuacion, el software puede definir una unica zona A5-7 que rodea a los tres obstaculos. Esta caracterlstica puede ser descrita como un componente de integration automatica del componente de selection del espacio libre de manera que si la separation entre dos zonas que han de ser evitadas es inferior a un multiplo prefijado de los espacios libres combinados de las dos zonas, las dos zonas se combinan en una zona mas grande.
35 Los selectores 89 o 100 de espacio libre pueden ser descritos como componentes de seleccion de rango o componentes de seleccion de espacio libre. Este componente de seleccion de espacio libre tal y como se ha descrito anteriormente esta configurado de modo que el operador de la maquina puede asignar espacios libres individuales a cada obstaculo o cada zona que ha de ser evitada. Este componente de seleccion de espacio libre tambien puede estar configurado de modo que el operador puede seleccionar una distancia predeterminada que se aplica a todos 40 los obstaculos a menos que se asigne un espacio libre individual especlfico a un obstaculo seleccionado dado.
Transferencia de datos
Despues de que los datos que identifican las posiciones de los diversos obstaculos se hayan recopilado mediante el vehlculo 66 controlado de forma remota, esos datos deben ser comunicados al controlador 48 de la maquina 10 fresadora. Esto puede ocurrir de varias maneras.
45 Una forma de transferir information desde el vehlculo 66 controlado de forma remota al controlador 48 es emitir los datos de la salida 104 del vehlculo controlado de forma remota, a una tarjeta de memoria o a otros medios de comunicacion. Ese dispositivo de memoria u otros medios de comunicacion se pueden llevar a un puerto 106 de entrada del controlador 48 de la maquina 10 fresadora para introducir esos datos en el controlador 48 en el cual seran almacenados en la memoria 52. De forma alternativa, el controlador 72 del vehlculo controlado de forma 50 remota se puede comunicar con el controlador 48 de la maquina fresadora a traves de medios 76 inalambricos.
Ademas, como se muestra en la figura 6, el vehlculo 66 de campo controlado de forma remota puede estar configurado de tal manera que esta montado con posibilidad de desmontaje en la maquina 10 fresadora a traves de la unidad 108 de acoplamiento, de modo que el sensor S66 del vehlculo 66 controlado de forma remota en realidad funciona como el segundo sensor S2 de la maquina 10 fresadora, y la unidad 72 de control del vehlculo controlado 55 de forma remota puede o bien complementar a o funcionar como la unidad 48 de control de la maquina fresadora.
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Una vez que los datos que identifican la posicion de los diversos obstaculos se almacenan en el controlador 48 de la maquina fresadora, el controlador 48 de la maquina fresadora puede comparar la posicion de tambor 16 con las posiciones de las diversas zonas que han de ser evitadas alrededor de los obstaculos que han sido identificados.
Como se ha indicado anteriormente con respecto a la figura 7, la estacion 54 de visualizacion y de entrada proporciona varios medios para comunicar al operador de la maquina 10 fresadora la information en relation con la proximidad del tambor 16 de fresado a la posicion de las diversas zonas tal como la zona A4 que han de ser evitadas. Varias senales visuales y audibles se pueden proporcionar como se describe anteriormente cuando el tambor 16 de fresado se acerca a la zona que ha de ser evitada. El operador del tambor de fresado entonces eleva el tambor 16 de fresado en los momentos adecuados con el fin de evitar las zonas que han de ser evitadas y luego desciende el tambor 16 de fresado de nuevo en la posicion de fresado con la superficie 20 del terreno despues de que se ha pasado la zona que ha de ser evitada.
Opcionalmente, el controlador 48 puede estar configurado para generar una senal de control operable para detener de forma automatica el avance de la maquina 10 fresadora y/o elevar de forma automatica el tambor de fresado si la posicion del tambor se encuentra dentro de un rango seleccionado de la posicion de la zona que ha de ser evitada.
Como se senalo anteriormente, la comparacion preferida es comparar la posicion de la llnea 64 de corte delantera del tambor de fresado con las posiciones de las zonas alrededor de los diversos obstaculos que se definen en dos dimensiones sobre la superficie 20 del terreno que se va a fresar. Por lo tanto, la posicion del tambor de fresado se define para que corresponda a la parte del tambor de fresado, es decir, el borde 64 de corte delantero, que esta a una elevation correspondiente a la elevation de la posicion de la zona que ha de ser evitada, la cual se supone que esta en la elevacion de la superficie 20 del terreno.
Tambien, despues de que el tambor de fresado se ha elevado y esta siendo descendido de nuevo en la posicion de fresado con el terreno, se debe tener cuidado para evitar golpear el obstaculo con la llnea 65 de corte trasera del tambor de fresado durante el proceso de descenso. La determination de la posicion de la llnea 65 de corte trasera se realiza de la misma manera como se describio anteriormente para determinar la posicion de la llnea 64 de corte delantera. Se tiene que conocer la posicion del tambor de fresado en coordenadas X e Y, y se necesita saber la profundidad de fresado del tambor de fresado. Debido a que generalmente se desea devolver el tambor de fresado a la misma profundidad de fresado que tenia antes de elevar el tambor para pasar por encima del obstaculo, la maquina fresadora se puede mover hacia adelante hasta que la huella de corte del tambor de fresado, en la profundidad de fresado deseada, despeja la zona que ha de ser evitada, entonces, el tambor de fresado se puede descender verticalmente hacia abajo hasta que se alcanza de nuevo la profundidad de fresado deseada.
Hay una serie de cuestiones a tener en cuenta al establecer el espacio libre alrededor de cualquier obstaculo en particular que ha de ser evitado. Esto en parte esta relacionado con el grado de precision con el que son determinables las posiciones dentro del sistema de referencia del sistema de referencia externo (X, Y, Z). Si por ejemplo se utiliza un sistema DGNSS, y se espera que la precision de las posiciones medidas este dentro de 1 pulgada (2,54 centimetros), entonces se podria seleccionar un espacio libre de 1 pulgada (2,54 centimetros) o quizas de 2 pulgadas (5,08 centimetros).
Si se utiliza un sistema de posicionamiento menos preciso tal como GNSS, entonces el espacio libre debe ser seleccionado de acuerdo con la precision esperada de los datos de la posicion. Si por ejemplo un sistema GNSS tenia una precision esperada en el intervalo de 2-4 pulgadas (5,08 - 10,16 centimetros), entonces se podria seleccionar un espacio libre de 5 pulgadas (12,7 centimetros) alrededor de cada uno de los obstaculos.
Tambien, dependiendo de la naturaleza del obstaculo o de la zona que ha de ser evitada, podria ser utilizado un espacio libre diferente. Por ejemplo, si la zona que ha de ser evitada es simplemente un lado de la llnea 60 de partida, de manera que en realidad no hay obstaculo que pueda ser alcanzado por el tambor de fresado que podria causar danos en el tambor de fresado, entonces puede ser utilizado un espacio libre de valor cero. Por otro lado, si el obstaculo es una tapa de alcantarilla de fibra de vidrio, que podria ser danada simplemente por la vibration del terreno en las inmediaciones de la tapa de alcantarilla, podria seleccionarse un espacio libre mucho mas grande, como por ejemplo 10 pulgadas (25,4 centimetros) de manera que ademas de evitar el impacto fisico del tambor de fresado con el obstaculo se proporciona algo de holgura adicional para evitar danos en el articulo debido a la action del tambor de fresado en las inmediaciones del articulo.
Tambien, cabe senalar la posibilidad de obstaculos que sobresalen en realidad por encima de la superficie que esta siendo fresada. Esto podria ocurrir por ejemplo cuando se va a fresar una gran cantidad de material a partir de una superficie y la operation de fresado se realiza en dos pasadas. Asi, si por ejemplo se deseaba fresar 20 pulgadas (50,8 centimetros) de la superficie de una carretera, una primera maquina podria hacer una primera pasada y fresar 10 pulgadas (25,4 centimetros) de la superficie, seguida de una segunda maquina fresando 10 pulgadas (25,4 centimetros) adicionales. O una maquina podria realizar dos pases secuenciales. La primera maquina se encontraria inicialmente los diversos obstaculos en una situation en la que los obstaculos estaban sustancialmente a nivel con la superficie de la carretera. Sin embargo, la segunda maquina fresadora, o la segunda pasada de una sola maquina, se acercaria a esos obstaculos en un contexto en el que los obstaculos en realidad sobresalgan 10 pulgadas (25,4
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centlmetros) por encima de la superficie que esta siendo fresada por la segunda maquina. Esa situacion puede ser manejada por el controlador 48 mediante el aumento de los espacios libres alrededor de los obstaculos o simplemente haciendo que el tambor de fresado de la segunda maquina fresadora frese a una profundidad de 20 pulgadas (50,8 centlmetros) por debajo de la superficie del terreno inicial.
Funcionamiento del sistema
Con referencia ahora a la figura 1, el funcionamiento general del sistema y su uso por el operador de la maquina fresadora se describira, a partir de la pasada 1a de fresado que comienza en la llnea de partida 60.
La primera zona que ha de ser evitada se ha definido como la zona OB8 por encima de la llnea 60 de partida en la figura 1. Asl, el operador de la maquina fresadora desciende el tambor 60 de fresado en el terreno con el fin de iniciar el corte en la llnea 60 de partida. La maquina se esta moviendo en la direction de la flecha 110. La maquina avanza hasta que la maquina alcanza la zona A1 que rodea al obstaculo OB1. Entonces, el avance de la maquina fresadora se detiene y se eleva el tambor de fresado. A continuation, la maquina avanza y el tambor de fresado elevado pasa por encima de la zona A1 a una position en la que la llnea 65 de fresado delantera (en la profundidad de fresado deseada) estara alejada de la zona A1. A continuacion, el tambor de fresado desciende de nuevo en posicion de fresado con la superficie 20 del terreno para comenzar la segunda pasada 1b de fresado. Se ha de notar que la zona que separa la pasada 1a y la pasada 1b permanece sin fresar.
La pasada 1b de fresado continua en la direccion de la flecha hasta que la posicion del borde 64 de corte delantero del tambor 16 de fresado alcanza el punto P20 que intersecta el llmite exterior de la zona A2 en cuyo punto el operador de la maquina volvera a elevar el tambor de fresado. Ahora, debido a que la maquina fresadora esta cerca de la llnea 62 de llegada, la fresadora saltara por encima de toda la zona A2 y la maquina fresadora girara mediante un giro en U y se iniciara la pasada 2a de fresado de abajo hacia arriba como se muestra en la esquina inferior derecha de la figura. 1. La operation de fresado continuara hasta que la fresadora se acerca a la zona A3 alrededor del obstaculo OB3, momento en el cual se elevara el tambor y pasara por encima de la zona A3 y luego descendera para comenzar la pasada 2b de fresado. La pasada 2b de fresado continuara hasta que el borde 64 de corte delantero del tambor alcanza el llmite de la zona A4, momento en el que se eleva de nuevo el tambor de fresado y la maquina fresadora continua hacia adelante y luego desciende el tambor de fresado para comenzar la pasada 2c. La pasada 2c continuara hasta que el tambor de fresado se aproxima a la zona A5-7, momento en el que el tambor de fresado se vuelve a elevar y luego a descender para realizar la pasada 2d de fresado que termina cuando el tambor de fresado llega a la llnea 60 de partida/llegada. El tambor de fresado se eleva de nuevo y la maquina fresadora hace un giro en U y entonces comienza la tercera pasada 3 a partir de la llnea de partida 60 y continua hasta que el tambor de fresado intercepta la zona A2 de nuevo en el punto P21. El tambor de fresado se eleva entonces y la fresadora hace otro giro en U y comienza la pasada 4a. El tambor se eleva al final de la pasada 4a para pasar por encima de la zona A4 de nuevo, entonces se lleva a cabo la pasada 4b. El tambor de fresado se eleva de nuevo para pasar por encima de la zona A5-7, y luego desciende de nuevo para realizar la pasada 4c.
Cuando el tambor de fresado alcanza la llnea 60 de partida/llegada de nuevo, el tambor de fresado se eleva y la fresadora hace otro giro en U y comienza la pasada numero 5. Se observa que durante la pasada 5, cuando la maquina fresadora alcanza las proximidades de la zona A2, el conductor puede ver el perfil de la zona A2 en la pantalla 86 de visualization y puede usar su propio juicio subjetivo para rodear la zona A2 como se indica el desplazamiento en la pasada 5 de fresado mostrada en la figura 1.
Se apreciara que despues de las pasadas 1-5 de fresado descritas anteriormente, hay una serie de zonas sin fresar que quedan en las inmediaciones de las diversas zonas A1, A2, A3, A4 y A5-7 que fueron evitadas. Estas zonas sin fresar son mucho mas grandes que las zonas reales que han de ser evitadas, ya que las grandes maquinas fresadoras en trayectos sustancialmente rectos y la totalidad del tambor de fresado pasa por encima del obstaculo dejando asl una zona de la anchura completa del tambor de fresado que esta sin fresar. Estas zonas sin fresar deben luego ser fresadas por una fresadora mas pequena, mas facil de manejar, que puede fresar incluso los llmites de los diversos obstaculos. Otra caracterlstica del sistema descrito en el presente documento, es que el controlador 48 contendra todos los datos necesarios para crear un registro de estas zonas sin fresar.
El controlador 48 puede tener la posicion de la propia calzada introducida en el sistema. Como se ha descrito anteriormente, las posiciones de cada uno de los obstaculos son introducidas en el sistema. Despues, el controlador puede realizar un seguimiento y registrar la posicion de cada una de las trayectorias de fresado a traves del uso de los sensores S1 y S2 DGNSS que pueden controlar la trayectoria continua de la maquina fresadora. El controlador 48 tambien puede registrar los datos que indican cuando el tambor de fresado 16 se eleva fuera de la posicion de fresado y luego desciende de nuevo en la posicion de fresado. Con esa information, el controlador 48 puede identificar todas las zonas sin fresado y tambien puede identificar la posicion de los obstaculos dentro de esas zonas sin fresar. Esta informacion puede utilizarse para generar instrucciones de fresado que podrlan guiar de forma automatica una maquina fresadora mas pequena para fresar las diversas zonas sin fresar alrededor de cada uno de los obstaculos. Esta capacidad del controlador puede ser descrita como un componente de determination restante configurado para registrar un trayecto fresado por el tambor de fresado, las posiciones de las zonas que han de ser evitadas y la posicion de las zonas sin fresar que corresponden a posiciones en los que el tambor de fresado se
eleva para evitar las zonas que han de ser evitadas, de modo que se proporciona un registro de la posicion de las zonas restantes que han de ser fresadas despues del paso del dispositivo de la maquina fresadora.
El presente sistema tambien proporciona metodos de fresado de una superficie del terreno. Dicho metodo puede comprender las etapas de:
5 (a) almacenar en el controlador 48 informacion que identifique en el sistema de referencia externo (X, Y, Z) la
posicion de una o mas zonas que han de ser evitadas;
(b) hacer avanzar la maquina 10 fresadora;
(c) determinar una posicion de tambor del tambor 16 de fresado de la maquina 10 fresadora en el sistema de referencia externo (X, Y, Z) cuando la maquina 10 fresadora avanza;
10 (d) comparar en el controlador 48 la posicion del tambor 16 de fresado con las posiciones de las diversas zonas que
han de ser evitadas; y
(e) proporcionar desde el controlador 48 una salida correspondiente a una proximidad de la posicion de tambor a la posicion de las zonas que han de ser evitadas.
De este modo, se aprecia que el dispositivo y los metodos de la presente invencion consiguen facilmente los fines y 15 ventajas mencionados, as! como aquellos inherentes a la misma. Mientras que ciertos modos de realizacion preferidos de la invencion se han ilustrado y descrito para los propositos de la presente divulgacion, se pueden hacer numerosos cambios en la disposicion y la constitucion de las partes y las etapas por los expertos en la materia, cuyos cambios estan comprendidos en el alcance de la presente invencion como se define mediante las reivindicaciones adjuntas.
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Claims (19)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo de maquina de construccion, que comprende: una pluralidad de soportes (12A, 12B) de conexion al terreno;
    un bastidor (14) de la maquina soportado desde los soportes (12A, 12B) de conexion al terreno; un tambor (16) de fresado apoyado desde el bastidor (14) de la maquina;
    un sistema (42) de deteccion de la posicion del tambor de fresado configurado para determinar una posicion de tambor del tambor de fresado en un sistema de referencia externo (X, Y, Z);
    caracterizado porque la maquina de construccion ademas comprende un sistema (50) indicador de la posicion, incluyendo:
    una memoria (52) configurada para almacenar informacion que identifica una posicion de una zona (A) que ha de ser evitada en el sistema de referencia externo (X, Y, Z); y
    un controlador (48) configurado para comparar la posicion de tambor con la posicion de la zona (A) que ha de ser evitada, y para proporcionar una salida correspondiente a una proximidad del tambor (16) de fresado para la posicion de la zona (A) que ha de ser evitada.
  2. 2. El dispositivo de la reivindicacion 1, que ademas comprende:
    un vehlculo (66) de campo controlado de forma remota configurado para recoger la informacion que identifica la posicion de la zona (A) que ha de ser evitada en el sistema de referencia externo (X, Y, Z).
  3. 3. El dispositivo de la reivindicacion 2, en el que:
    el vehlculo (66) de campo controlado de forma remota esta montado, con posibilidad de desmontaje, en la maquina fresadora y esta configurado de tal manera que cuando el vehlculo de campo controlado de forma remota esta conectado a la maquina fresadora el vehlculo de campo controlado de forma remota comprende una parte del sistema (42) de deteccion de la posicion del tambor de fresado.
  4. 4. El dispositivo de una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que:
    el controlador (48) incluye una entrada configurada para recibir desde el vehlculo (66) de campo controlado de forma remota la informacion que identifica la posicion de la zona (A) que ha de ser evitada, comprendiendo preferiblemente la entrada del controlador (48) un puerto para un dispositivo de memoria o una entrada inalambrica en comunicacion con un transmisor (76) inalambrico del vehlculo (66) de campo controlado de forma remota.
  5. 5. El dispositivo de una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que:
    el sistema (42) de deteccion de la posicion del tambor de fresado esta configurado de tal manera que la posicion del tambor corresponde a una parte del tambor, preferiblemente una llnea (64) de corte delantera del tambor y/o una llnea (65) de corte trasera del tambor, en una elevacion correspondiente a una elevacion de la posicion de la zona que ha de ser evitada y/o una elevacion de una superficie del terreno que ha de ser fresada.
  6. 6. El dispositivo de una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que:
    la posicion de la zona que ha de ser evitada es un lado de una llnea recta, preferiblemente un lado de una llnea de partida para una operacion de fresado o una llnea de llegada para una operation de fresado o la zona que ha de ser evitada es un clrculo o una forma de multiples lados definida por las posiciones de multiples esquinas.
  7. 7. El dispositivo de una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que:
    la salida del controlador (48) incluye una indication a un operador de la maquina fresadora de la proximidad del tambor (16) de fresado a la posicion de la zona (A) que ha de ser evitada, en particular, el controlador (48) incluye:
    una pantalla (68) visual grafica que representa la proximidad del tambor (16) de fresado a la posicion de la zona (A) que ha de ser evitada y/o un indicador de alerta audible configurado para proporcionar una indicacion audible al operador de la maquina si la posicion tambor esta dentro de un rango seleccionado de la posicion de la zona que ha de ser evitada y/o,
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    un indicador de alerta visual configurado para proporcionar una indicacion visual al operador de la maquina si la posicion del tambor se encuentra dentro de un rango seleccionado de la posicion de la zona (A) que ha de ser evitada.
  8. 8. El dispositivo de una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que:
    la salida del controlador (48) incluye una senal de control para detener de forma automatica el avance de la fresadora si la posicion del tambor se encuentra dentro de un rango seleccionado de la posicion de la zona (A) que ha de ser evitada o para elevar de forma automatica el tambor (16) de fresado de la fresadora si la posicion del tambor se encuentra dentro de un rango seleccionado de la posicion de la zona (A) que ha de ser evitada.
  9. 9. El dispositivo de una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que:
    el sistema (42) de deteccion de la posicion del tambor de fresado incluye un receptor GNSS (GNSS) para la decodificacion de senales de satelite desde un sistema de navegacion global por satelite o un sensor que pertenece a un sistema de medicion no satelital para determinar la posicion de tambor del tambor (16) de fresado.
  10. 10. El dispositivo de una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que:
    el controlador (48) incluye un componente de seleccion de rango configurado de modo que un operador puede seleccionar una distancia predeterminada para todas las zonas que han de ser evitadas, en particular, el componente de seleccion de rango esta configurado para que el operador pueda seleccionar espacios libres individuales para cualquier zona seleccionada que ha de ser evitada, o
    el controlador incluye un componente de seleccion de rango configurado de modo que un operador puede introducir un espacio libre individual para cada zona que ha de ser evitada.
  11. 11. El dispositivo de las reivindicaciones 1 a 10, en el que:
    el controlador (48) incluye un componente de seleccion de rango que incluye un componente de integracion automatico, de manera que si una separation entre dos zonas que han de ser evitadas es inferior a un multiplo prefijado de espacios libres combinados de las dos zonas, las dos zonas se combinan en una zona mas grande.
  12. 12. El dispositivo de una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que:
    el sistema (42) de deteccion de la posicion del tambor de fresado esta configurado para determinar una profundidad de fresado del tambor (16) de fresado y la posicion del tambor de fresado es una intersection del tambor de fresado con una superficie del terreno que esta siendo fresada.
  13. 13. El dispositivo de una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que:
    el controlador (48) incluye un componente de determination restante configurado para registrar un trayecto de fresado por el tambor (16) de fresado, las posiciones de las zonas (A) que han de ser evitadas y la posicion de zonas sin fresar correspondiente a las posiciones en las que el tambor (16) de fresado se eleva para evitar las zonas que han de ser evitadas, de modo que se proporciona un registro de la posicion de las zonas restantes que se han de fresar despues del paso del dispositivo.
  14. 14. Un metodo de fresado de una superficie del terreno, comprendiendo el metodo:
    (a) almacenar en el controlador (48) information que identifique en un sistema de referencia externo (X, Y, Z) la posicion de una zona que ha de ser evitada;
    (b) hacer avanzar la maquina fresadora;
    (c) determinar una posicion de tambor del tambor (16) de fresado de la maquina fresadora en el sistema de referencia externo (X, Y, Z) cuando la maquina fresadora avanza;
    (d) comparar en el controlador (48) la posicion del tambor con la posicion de la zona que ha de ser evitada; y
    (e) proporcionar desde el controlador (48) una salida correspondiente a una proximidad de la posicion del tambor a la posicion de las zonas (A) que han de ser evitadas.
  15. 15. El metodo de la revindication 14, en el que la etapa (a) comprende ademas: identificar una posicion de un obstaculo (OB) que ha de ser evitado;
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    establecer un espacio libre alrededor del objeto, y de ese modo identificar una posicion de una zona (A) que ha de ser evitada alrededor del obstaculo (OB).
  16. 16. El metodo de la reivindicacion 14 o 15, en el que la etapa (c) comprende ademas:
    determinar la posicion de una interseccion de una llnea (64) de corte delantera del tambor (16) de fresado con la superficie del terreno que se esta fresando.
  17. 17. El metodo de una de las reivindicaciones 14 a 16, que comprende ademas:
    elevar el tambor (16) de fresado y pasar el tambor de fresado por encima de la zona (A) que ha de ser evitada;
    descender el tambor (16) de fresado de nuevo en la posicion de fresado con la superficie del terreno; y
    determinar la posicion de una interseccion de una llnea (65) de corte trasera del tambor de fresado (16) descendido con la superficie del terreno.
  18. 18. El metodo de una de las reivindicaciones 14 a 17, en el que:
    en la etapa (e), el suministro de una salida incluye proporcionar una indicacion a un operador de la maquina fresadora de la proximidad del tambor (16) de fresado a la posicion de la zona (A) que ha de ser evitada, preferiblemente
    proporcionar al operador de la maquina fresadora una pantalla visual grafica que representa la posicion del tambor con respecto a la posicion de la zona (A) que ha de ser evitada, y/o
    una indicacion audible de la proximidad de la posicion de tambor a la posicion de la zona (A) que ha de ser evitada.
  19. 19. El metodo de una de las reivindicaciones 14 a 18, en el que:
    en la etapa (e), el suministro de una salida incluye proporcionar una serial de control para detener de forma automatica el avance de la fresadora si la posicion del tambor se encuentra dentro de un rango seleccionado de la posicion de la zona (A) que ha de ser evitada, o
    en la etapa (e), el suministro de una salida incluye proporcionar una serial de control para elevar de forma automatica la fresadora si la posicion del tambor se encuentra dentro de un rango seleccionado de la posicion de la zona (A) que ha de ser evitada.
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