KR102459914B1 - 수직 위치를 알아내기 위한 방법 및 전자 제어 유닛 - Google Patents

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씨피에이씨 시스템스 에이비
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Abstract

본 개시 내용은 도구(14)를 포함하는 작업 기계(10)를 사용하여 그라운드 부위(40)의 적어도 일 지점의 수직 위치를 알아내는 방법과 관련된다. 작업 기계(10)는 도구(14)의 적어도 수직 위치를 알아내는 위치 측정 수단(32)와, 도구(14)에 가해지는 힘을 알아내는 힘 측정 수단(28)을 추가적으로 포함한다. 상기 방법은, 힘 측정 수단(28)을 사용하여 그라운드 부위(40)와 도구(14)의 사이의 접촉력을 나타내는 접촉력 값을 알아내는 것과, 접촉력 값이 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있는지를 알아내는 것과, 접촉력 값이 기설성된 접촉력 값 범위 내에 있는 것으로 알아내면, 그라운드 부위(40)와 접촉하는 도구(14)의 부위의 적어도 수직 위치를 알아내기 위하여 위치 측정 수단(32)을 사용하는 것을 포함한다.

Description

수직 위치를 알아내기 위한 방법 및 전자 제어 유닛
본 개시 내용은 도구를 포함하는 작업 기계를 사용하여 그라운드 부위의 적어도 일 지점의 수직 위치를 알아내는 방법과 관련된다. 더 나아가, 본 개시 내용은 도구를 포함하는 작업 기계를 사용하여 그라운드 에어리어를 레벨링하는 방법과 관련된다. 또한, 본 개시 내용은 작업 기계의 도구에 의하여 머티리얼 바디(material body)로부터 이동된 머티리얼 엔터티(material entity)의 부피를 알아내는 방법과 관련된다. 이에 더하여, 본 개시 내용은 컴퓨터 프로그램, 컴퓨터 읽기 가능한 매체, 전자 제어 유닛, 작업 기계 제어 시스템 및 작업 기계와 각각 관련된다.
작업 기계를 사용하여 레벨링과 같은 그라운드 조정 작업 또는 굴삭과 같은 머티리얼 이동 작업을 수행할 때, 조정된 또는 조정될 그라운드 부위의 위치에 관한 정보를 얻는 것이 요구된다.
이를 위하여, 미국 특허 제5,996,702 호는 작업 기계 툴을 작동시키는 방법을 제안하는데, 여기서 작업 기계 툴의 적어도 일 부위의 위치가, 작업 기계 툴 작업의 최종 결과를 예측하기 위하여, 알아내어지고 사용된다.
그러나, 미국 특허 제5,996,702 호에서 제안된 상기 방법을 개량하는 것이 요구될 수 있다.
본 개시 내용은 그라운드 부위의 위치에 관한 정보를 얻기 위한 신뢰성 있고 다용도의 방법을 제공하는데 목적이 있다. 이와 같은 목적은 청구항 1에 따른 방법에 의하여 달성된다.
따라서, 본 개시 내용은 도구를 포함하는 작업 기계을 사용하여 그라운드 부위의 적어도 일 지점의 수직 위치를 알아내는 방법과 관련된다. 작업 기계는 도구의 적어도 수직 위치를 알아내는 위치 측정 수단과 도구에 가해지는 힘을 알아내는 힘 측정 수단을 추가적으로 포함한다.
1. 상기 방법은,
- 힘 측정 수단을 사용하여 그라운드 부위와 도구의 사이의 접촉력을 나타내는 접촉력 값을 알아내는 것과,
- 접촉력 값이 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있는지를 알아내는 것과,
- 접촉력 값이 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있는 것으로 알게 되면, 그라운드 부위와 접촉하는 도구의 부위의 적어도 수직 위치를 알아내기 위하여 위치 측정 수단을 사용하는 것을 포함한다..
상기 방법은 도구의 적어도 일 부위가 그라운드 부위와 접촉하는지를 알아내는 신뢰성 있는 방법을 시사한다. 이는 그라운드 부위 위치에 관한 신뢰성 있는 정보를 얻을 수 있음을 시사한다.
여기에서 사용된 바와 같이, “범위”는 개방 범위뿐 아니라 폐쇄 범위를 포괄하는 것을 의도한다. 예컨대, 개방 범위는 절대값이 무한대인 종점을 가질 수 있고, 이는 전술한 접촉력 값이 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있는지를 알아내는 것이 접촉력 값의 절대값이 기설정된 접촉력 값 쓰레숄드 값 이상인지를 알아내는 것에 대응되는 결과를 낳는다.
선택적으로, 작업 기계는 도구를 움직이는 수단을 포함하고, 상기 방법은 접촉력 값이 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있게 될 때까지 도구를 움직이는 것을 추가적으로 포함한다.
상기 특징들은 요구되는 접촉력 값을 얻는 적절한 방식을 시사한다.
선택적으로, 작업 기계는 적어도 수직 방향으로 도구를 움직이는 수단을 포함한다.
선택적으로, 기설정된 접촉력 값 범위의 일 종점은 도구의 중량을 나타낸다.
선택적으로, 작업 기계는 도구 하중 센서를 포함하고, 접촉력 값을 알아내는 것은 도구 하중 센서를 사용하는 것을 포함한다.
작업 기계는 다른 목적을 위한, 예컨대 도구 내의 하중의 중량을 알아내기 위한 도구 하중 센서를 구비할 수 있다. 따라서, 도구 하중 센서의 사용은, 본 개시 내용에 따른 방법이, 작업 기계가 그라운드 부위와 도구의 사이의 접촉력을 알아내는 것을 유일한 목적으로 하는 추가적인 센서를 반드시 구비할 필요가 없이 수행될 수 있음을 시사한다.
선택적으로, 상기 방법은, 수직 위치를 데이터 리시버에 전송하는 것을 추가적으로 포함한다.
선택적으로, 상기 방법은, 도구의 부위의 수평 위치를 알아내는 것과 수평 위치를 데이터 리시버에 전송하는 것을 추가적으로 포함한다.
선택적으로, 상기 방법은 수평 위치를 알아내기 위하여 세계 위성 항법 시스템 및/또는 토털 스테이션을 사용하는 것을 추가적으로 포함한다.
선택적으로, 도구는 머티리얼을 받는 머티리얼 리시빙 부위와 머티리얼을 받지 않는 서라운딩 부위를 포함하고, 접촉력 값을 알아내는 것은 그라운드 부위와 도구의 서라운딩 부위(14")의 일 부위의 사이의 접촉력을 나타내는 접촉력 값을 알아내는 것을 포함한다.
본 개시 내용의 제2측면은, 도구를 포함하는 작업 기계를 사용하여 그라운드 에어리어를 레벨링하는 방법과 관련된다. 상기 방법은, 도구의 기설정된 부위를 그라운드 부위에 가하여 레벨링하는 것과, 본 개시 내용의 제1 측면에 따른 방법을 사용하여 그라운드 부위의 적어도 일 지점의 수직 위치를 알아내는 것을 포함한다.
본 개시 내용의 제2측면은 레벨링된 그라운드 부위의 적어도 수직 위치를 알아내는 적절한 방법을 시사한다. 예컨대, 적어도 수직 위치는 레벨링 절차를 위하여 사용하였던 것과 동일한 툴, 즉, 도구를 사용하여 알아낼 수 있다.
본 개시 내용의 제3측면은, 작업 기계의 도구에 의하여 머티리얼 바디로부터 이동된 머티리얼 엔터티의 부피를 알아내는 방법으로서, 상기 방법은,
- 먼저 본 개시 내용의 제1측면에 따른 방법을 사용하여 그라운드 부위의 적어도 일 지점의 수직 위치를 알아내는 것과, 그리고 나서,
- 도구를 사용하여 머티리얼 바디로부터 그라운드 부위를 포함하는 머티리얼 엔터티를 이동시키는 것과,
- 도구(14)가 머티리얼 바디를 지나 이동된 후 남는 머티리얼 바디 표면의 적어도 수직 위치를 알아내는 것과,
- 그라운드 부위의 수직 위치와 머티리얼 바디 표면의 수직 위치를 사용하여 머티리얼 엔터티의 부피를 알아내는 것을 포함한다.
본 개시 내용의 제3측면은, 머티리얼 이동 작업이 개시되기 전에 그라운드 부위의 적어도 수직 위치를 알아내는 적절한 방법을 시사한다. 예컨대, 적어도 수직 위치는 머티리얼 이동 절차를 위하여 사용될 것과 동일한 툴, 즉 도구를 사용하여 알아낼 수 있다.
선택적으로, 상기 방법은, 먼저, 본 개시 내용의 제1측면에 따른 방법을 사용하여 그라운드 부위의 복수의 지점의 수직 위치를 알아내어, 그라운드 부위 표면 예측치를 만들어내는 것을 포함한다.
본 개시 내용의 제4 측면은 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관련되는데, 프로그램 코드 수단은, 프로그램이 컴퓨터에서 실행될 때, 본 개시 내용의 제1, 제2 및 제3 측면의 연산 단계들을 수행한다.
본 개시 내용의 제5 측면은, 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 담은, 컴퓨터 읽기 가능한 매체에 관련되는데, 프로그램 코드 수단은, 프로그램이 컴퓨터에서 실행될 때, 본 개시 내용의 제1, 제2 및 제3측면의 연산 단계들을 수행한다.
본 개시 내용의 제6 측면은, 도구를 포함하는 작업 기계용 전자 제어 유닛에 관련되고, 작업 기계는 도구의 적어도 수직 위치를 알아내는 위치 측정 수단과 도구에 가해지는 힘을 알아내는 힘 측정 수단(28)을 추가적으로 포함하고,
전자 제어 유닛은,
- 힘 측정 수단을 사용하여 그라운드 부위와 도구의 사이의 접촉력을 나타내는 접촉력 값을 알아내는 것과,
- 접촉력 값이 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있는지 알아내는 것과,
- 접촉력 값이 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있는 것으로 알아내면, 그라운드 부위와 접촉하는 도구의 부위의 적어도 수직 위치를 알아내기 위하여 위치 측정 수단를 사용하는 것을 포함한다.
본 개시 내용의 제7측면은, 본 개시 내용의 제6측면에 따른 전자 제어 유닛을 포함하는 작업 기계 제어 시스템에 관련된다.
본 개시 내용의 제8측면은, 본 개시 내용의 제7측면에 따른 작업 기계 제어 시스템을 포함하는 작업 기계에 관련된다.
첨부 도면을 참조하여, 예시로 인용된 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 작업 기계의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1측면에 따른 방법의 실시예를 보여준다.
도 3은 본 발명의 제2측면에 따른 방법의 실시예를 보여준다.
도 4는 본 발명의 제3측면에 따른 방법의 실시예를 보여준다.
도 5는 본 발명의 제3측면에 따른 방법의 또 다른 실시예를 보여준다.
첨부 도면은 정확한 축척에 따라 도시된 것은 아니고, 본 발명의 어떠한 특징들의 치수는 명료성을 위하여 과장되었을 수도 있음을 알아야 한다.
이하에서는, 도 1에 도시된 것과 같은 굴삭기 형태의 작업 기계(10)에 대하여 본 발명을 기술할 것이다. 굴삭기(10)는 본 발명에 따른 전자 제어 유닛 및/또는 작업 기계 제어 시스템을 포함하고, 본 발명에 따른 방법이 수행되는, 작업 기계의 일 예시로서 보아야 한다.
도 1의 작업 기계(10)는 메인 바디(12), 도구(14) 및 도구(14)를 메인 바디(12)에 연결하는 커넥터(16)을 포함한다. 도 1에서, 커넥터(16)는 붐(18) 및 스틱(20)을 포함한다. 다른 작업 기계는 더 많거나 더 작은 수의 콤포넌트들을 갖는 커넥터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 휠 굴삭기와 같은 어떠한 작업 기계들은 메인 바디에 회전 가능하게 연결되는 제1붐(미도시), 제1붐에 회전 가능하게 연결되는 제2붐(미도시) 및 제2붐에 회전 가능하게 연결되는 스틱을 포함할 수 있다.
메인 바디(12)는 수직 방향 V를 따라 수직 익스텐션(vertical extension)을 갖는다. 더 나아가, 도 1에 도시한 바와 같이 메인 바디(12)는 또한 작업 기계(10)의 주행 방향으로 길이 방향 치수 L을 따른 익스텐션과 수직 방향 및 길이 방향 치수 V 및 L의 각각에 수직인 횡 방향 치수 T를 따른 익스텐션을 갖는다.
순전히 예시로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 붐(18)은 메인 바디(12)에 회전 가능하게 연결될 수 있고, 메인 바디(12) 및 붐(18)의 각각에 연결된 붐 액츄에이터(22)에 의하여 작동될 수 있다. 유사하게, 스틱(20)이 붐(18)에 회전 가능하게 연결될 수 있고, 붐(18) 및 스틱(20)의 각각에 연결된 스틱 액츄에이터(24)에 의하여 작동될 수 있다. 순전히 예시로서, 붐 액츄에이터(22) 및 스틱 액츄에이터(24) 중 적어도 하나 또는 모두는 복동 유압 실린더와 같은 유압 실린더를 포함한다. 또한, 도구(14)는 도구 액츄에이터(26), 예컨대 유압 도구 액츄에이터(26)에 의하여 스틱(20)에 대하여 움직일 수 있다. 예컨대, 도구(14)는 스틱(20)에 대하여 회전될 수 있다.
또한, 도 1의 작업 기계(10)는 도구(14)에 가해지는 힘을 알아내도록 된 힘 측정 수단(28)을 포함한다. 도 1의 실시예에서, 힘 측정 수단(28)은 도구(14)의 하중을 알아내도록 된 도구 하중 센서로 구현된다. 그러나, 힘 측정 수단(28)은 또 다른 타입의 센서, 예컨대 압력 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
도 1의 실시예에서, 힘 측정 수단(28)은 도구(14) 및 커넥터(16)의 사이, 예컨대 도구(14) 및 스틱(20)의 사이에 위치된다. 그러나, 예컨대 압력 센서를 포함하는 힘 측정 수단(28)의 구현예에서는, 힘 측정 수단(28)이 도구(14) 내와 같은 또 다른 위치에 위치되는 것도 또한, 생각해볼 수 있다. 또한, 힘 측정 수단(28)이 전술한 액츄에이터들(22, 24, 26) 중 어느 하나에 또는 액츄에이터들(22, 24, 26)에 연결된 유압 루프(미도시) 중 어느 것 내에 위치되는 것도 생각해 볼 수 있다.
도 1의 작업 기계(10)는 작업 기계 오퍼레이션을 제어하고 및/또는 작업 기계(10)의 오퍼레이션과 관련된 데이터를 처리하도록 된 전자 제어 유닛(30)을 추가적으로 포함한다. 예시(본 예시들에 국한되지 않고 또 다른 예시를 배제하지 않음)로서, 데이터를 처리하는 것은 데이터를 알아내는 것, 저장하는 것, 전송하는 것 수신하는 것들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
순전히 예시로서, 전자 제어 유닛(30)은 이하에서 기술될 방법들 중 어느 하나의 연산 단계들을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 예컨대, 전자 제어 유닛(30)은 이하에서 기술될 방법들 중 어느 하나의 연산 단계들을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 담은 컴퓨터 읽기 가능한 매체를 포함할 수 있다.
또한, 작업 기계(10)는 적어도 도구(14)의 수직 위치를 알아내도록 맞추어진 위치 측정 수단(32)을 포함한다. 예시(이에 국한되지 않음)로서, 상기와 같은 수직 위치는 현재 상태, 예컨대 전술한 액츄에이터들(22, 24, 26) 각각의 스트로크를 나타내는 정보를 이용하여 알아낼 수 있다.
그러나, 이에 더하여 또는 이를 대신하여, 위치 측정 수단(32)의 구현 예는, 작업 기계(10)의 콤포넌트들, 예컨대 메인 바디(12), 붐(18), 스틱(20) 및 도구(14) 사이의 상대 각도를 알아낼 수도 있다. 상기와 같은 위치 측정 수단(32)의 구현 예는, 커넥터(16)의 적어도 두 개의 콤포넌트들 사이의 상대 각도를 알아내도록 된 하나 이상의 각도 게이지 또는 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 또 다른 대안으로, 전술한 구현 예들 중 어느 하나를 대신하여 또는 이에 더하여, 위치 측정 수단(32)은 하나 이상의 경각계(inclinometer) 또는 유사한 타입의 더 진보된 게이지를 포함할 수 있다.
전자 제어 유닛(30)은 작업 기계 제어 시스템의 일부를 구성할 수 있다. 그러한 작업 기계 제어 시스템은 전술한 위치 측정 수단(32)을 또한 포함할 수 있다.
순전히 예시로서, 도1에 도시한 바와 같이, 위치 측정 수단(32)은 작업 기계(10) 내의 개별 유닛일 수 있다. 또 다른 비한정적인 예시로서, 위치 측정 수단(32)은 전자 제어 유닛(30)과 같은 작업 기계의 또 다른 유닛의 일부를 구성할 수도 있다.
또한, 도 1에 도시된 작업 기계(10)의 실시예는 작업 기계(10)의 위치를 알아내도록 된 세계 위성 항법 시스템(global navigation satellite system)(34)을 포함한다. 세계 위성 항법 시스템의 예시들(또 다른 예시를 배제하지 않음)은 GPS, GLONASS, Galileo 또는 Beidou를 포함한다. 순전히 예시로서, 세계 위성 항법 시스템을 대신하여 또는 이에 더하여, 작업 기계(10)의 실시예들은 작업 기계(10)의 위치, 예컨대 수평 위치를 알아내는 또 다른 타입의 어셈블리, 예컨대, 토털 스테이션(Total Station)(TS) 또는 이를 대신하여 오토메틱 토털 스테이션을 포함할 수 있다.
도 1은 레벨링 작업을 수행하고 있는 작업 기계, 즉 그라운드 표면(38)을 평탄화하기 위하여 그라운드(36)에 대하여 도구(14)가 움직이는 작업 기계를 도시한다. 예시(본 예시에 국한되지 않음)로서, 레벨링 작업 중에, 도구(14)는 그라운드 표면(38)의 목표한 익스텐션 평면에 실질적으로 평행한 방향으로 움직일 수 있다.
그러나, 도 1의 작업 기계(10)는 또한 다른 타입의 작업을 위하여 사용될 수도 있다. 순전히 예시로서, 작업 기계(10)는 굴삭(digging)과 같은 머티리얼(material) 이동 작업에 사용될 수 있다. 예시(본 예시에 국한되지 않음)로서, 머티리얼 이동 작업은, 적어도 부분적으로 도구(14)를 머티리얼로 채우기 위하여 그라운드(36)에 대하여 수평 방향 뿐 아니라 수직 방향으로 도구의 적어도 일 부위가 움직이는 것을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 제시하는 작업들 중 어느 하나와 같은 작업 중에, 도구를 포함하는 작업 기계를 사용하여 그라운드 부위의 적어도 일 지점의 수직 위치를 알아내는 것이 요구될 수 있다.
도 2는 도구를 포함하는 작업 기계를 사용하여 적어도 그라운드 부위(40)의 일 지점의 수직 위치를 알아내는 방법의 일 실시예를 도시한다. 그라운드 부위(40)는 예컨대, 그라운드(36)의 지점, 지정된 면적, 또는 지정된 부피와 같은 부위다. 일반적으로, 그라운드 부위(40)는 그라운드 표면(38)의 지점을 포함한다.
상기 방법은,
S10 :힘 측정 수단(28)을 사용하여 그라운드 부위(40)와 도구(14)의 사이의 접촉력을 나타내는 접촉력 값 N을 알아내는 것과;
S12: 접촉력 값 N이 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있는지를 알아내는 것과;
S14: 접촉력 값 N이 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있으면, 그라운드 부위(40)와 접촉된 도구 (14)의 부위의 적어도 수직 위치 Vi 를 알아내기 위하여 위치 측정 수단(32)을 사용하는 것;을 포함한다.
순전히 예시로서, 단계 S10, S12 및 S14를 포함하는 상기 방법은 도 1에 도시한 전자 제어 유닛(30)과 같은 제어 유닛에 의하여 수행될 수 있다. 더 나아가, 도 1의 전자 제어 유닛(30)과 같은 제어 유닛은, 방법적 특징들을 수행하고, 작업 기계의 콤포넌트들을 제어하여, 이하에서 기술되는 실시예들의 방법적 특징들과 본 발명의 다양한 측면들을 수행할 수 있다.
작업 기계는 도구(14)를, 예컨대 적어도 수직 방향 V로, 이동시키기 위한 수단을 포함할 수 있다. 예시(본 예시에 국한되지 않음)로서, 상기와 같은 이동 수단은 (도 2에 미도시된) 전술한 액츄에이터들을 포함할 수 있다. 상기 방법은, 접촉력 값 N이 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있을 때까지 도구(14)를 이동시키는 것을 추가적으로 포함할 수 있다.
기설정된 접촉력 값 범위는 개방 범위 또는 폐쇄 범위일 수 있다. 순전히 예시로서, 기설정된 접촉력 값 범위의 종점은 도구의 중량 Wi 를 나타낼 수 있다. 상기와 같은 구현 예에서, 범위는 다음 식에 따라 얻어질 수 있다: Wi ≤ N < 8. 전술한 방법의 다른 실시예들은 다른 타입의 범위, 예컨대, f1xWi ≤ N ≤ f2xWi,여기서 f1및 f2 은 범위 인자이다. 순전히 예시로서, 제1 범위 인자 f1 는 0 < f1 ≤ 1의 범위 내에 있고, 제2 범위 인자 f2는 실질적으로 1보다 클 수 있다. 전술한 범위 f1xWi ≤ N ≤ f2xWi 는 폐쇄 범위로 제공될 수도 있지만, 종점들 중 적어도 하나는 개방될 수 있다.
앞서 시사한 바와 같이, 힘 측정 수단(28)은 도구(14)의 하중을 알아내도록 된 도구 하중 센서로서 구현될 수 있다. 상기와 같은 하중 센서는, 그라운드 부위(40)와 도구(14)의 사이의 접촉력을 가리키는 접촉력 값 N을 알아내는데 사용될 수 있다.
예컨대, 도구 하중 센서는, 0 이하의 알아내어진 도구 하중이, 접촉력 값 N이 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있음을 가리키도록 사용될 수 있다.
도 2는 또한, 도구(14)가 머티리얼을 받도록 된 머티리얼 리시빙 부위(14')와 머티리얼을 받지 않도록 된 서라운딩 부위(14")를 포함할 수 있다. 순전히 예시로서, 또한 도 2가 가리키는 바와 같이, 서라운딩 부위(14”)는 볼록 부위를 포함하거나 또는 볼록 부위에 의하여 이루어질 수 있다.
또한, 접촉력 값 N을 알아내는 것은, 그라운드 부위(40)와 도구(14)의 서라운딩 부위(14”)의 일 부위 사이의 접촉력을 가리키는 접촉력 값을 알아내는 것을 포함할 수 있다.
더 나아가, 그라운드 부위(40)와 접촉하는 도구(14)의 일 부위의 수직 위치 Vi 를 알아내는 것은, 그라운드 부위(40)와 접촉하는 도구(14)의 기설정된 부위의 적어도 수직 위치 Vi 를 알아내는 것을 포함한다. 따라서, 전체 도구(14)의 형상 또는 더 나아가 전체 서라운딩 부위(14”)의 형상에 대한 정보를 요구하기 보다는, 도구(14)의 기설정된 부위의 형상 및 위치에 대한 정보를 알아내는 것으로 충분할 수 있다.
순전히 예시로서 또한 도 2가 나타내는 바와 같이, 도구(14)의 상기와 같은 기설정된 부위의 예는, 도구(14)의 서라운딩 부위(14”)의 실질적으로 평탄한 부위(17)를 포함하거나, 더 나아가 실질적으로 평탄한 부위(17)로 이루어질 수도 있다. 도 2의 실시예에서, 도구는, 실질적으로 평탄한 부위(15)가 실질적으로 수평하거나 또는 알려진 각도로 경사지도록, 배향될 수 있다. 이때, 실질적으로 평탄한 부위(15) 또는 실질적으로 평탄한 부위(15)가 기울어진 경우 실질적으로 평탄한 부위(15)의 제일 낮은 부위는, 그라운드 부위(40)의 수직 위치의 적절한 예측치를 제공할 것이다.
더 나아가, 또 다른 예시(이에 국한되지 않음)로서, 도구(14)의 제일 낮은 부위는 그라운드 부위(40)과 접촉된 도구(14)의 부위로 간주될 수 있다. 따라서, 전술한 특징 S14는 도구(14)의 제일 낮은 부위의 적어도 수직 위치 Vi 를 알아내기 위하여 위치 측정 수단(32)를 사용하는 것을 포함할 수 있다.
전술한 구현 예들 중 어느 것을 대신하여 또는 어느 것에 더하여, 그라운드 부위(40)와 접촉하는 도구(14)의 부위의 적어도 수직 위치 Vi 를 알아내는 것은 도구(14)의 기준 부위(17)의 적어도 수직 위치를 알아내는 것을 포함할 수 있다. 순전히 예시로서, 도 2가 나타내는 바와 같이, 도구의 기준 부위(17)는 도구(14)의 팁일 수 있다.
따라서, 기준 부위(17)의 적어도 수직 위치를 알아내면, 그라운드 부위(40)의 수직 위치를 알아내는 것이 가능하다. 예컨대, 기준 부위(17)의 수직 위치, 도구(14)의 배향뿐 아니라 도구(14)의 형상이 기지일 때, 그라운드 부위(40)의 수직 위치를 알아내는 것이 가능하다. 예시(이에 국한되지 않음)로서, 전술한 실질적으로 평탄한 부위(15)는 기준 부위(17), 즉 팁에 인접하게 위치될 수 있다. 따라서, 기준 부위(17) 및 실질적으로 평탄한 부위(15)의 위치에 관한 정보를 사용하여, 그라운드 부위(40)에 접촉하는 도구(14)의 부위의 수직 위치 Vi 를 알아내는 것이 가능하다.
예컨대 전술한 구현 예들 중 어느 하나에 따라 알아낼 수 있는, 그라운드 부위(40)와 접촉하는 도구(14)의 부위의 알아내어진 수직 위치 Vi 는, 그라운드 부위(40)의 적어도 일 지점의 수직 위치를 나타낸다.
따라서, 수직 위치 Vi 를 알아낼 때, 그라운드 데이터 리시버와 같은 데이터 리시버(미도시)에 전송될 수 있다. 순전히 예시로서, 상기와 같은 데이터 리시버는 작업 기계(도 2에 미도시) 상에 위치되거나 작업 기계로부터 이격 위치될 수 있다. 예컨대 작업 기계에 대한 데이터 리시버의 위치에 따라, 전술한 전송은 하나 이상의 유선 또는 이를 대신하여 무선에 의하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 방법은 도구(14)의 일 부위의 수평 위치를 알아내는 것과 그 수평 위치를 데이터 리시버에 전송하는 것을 포함할 수 있다. 예시(이에 국한되지 않음)로서, 수평 위치는 위치 측정 수단 및/또는 도 1과 관련하여 전술한 세계 위성 항법 시스템을 사용하여 알아낼 수 있다.
상기 방법의 실시예들은 수직 위치 Vi 와 알아내어진 접촉력 값 N을 데이터 리시버에 전송하는 것을 포함할 수 있다. 예시로서, 수직 위치 Vi 와 이와 관련된 접촉력 값 N은 데이터 리시버 내에 쌍으로 저장될 수 있다. 상기 방법의 실시예들은 수직 위치 Vi 와 더불어, 알아내어진 접촉력 값 N 뿐 아니라 수평 위치에 대한 정보를 전송하는 것을 포함할 수 있다.
도 3은 도구를 포함하는 작업 기계를 사용하여 그라운드 에어리어를 레벨링(levelling)하기 위한 방법의 실시예를 도시한다. 상기 방법은 그라운드 부위에 도구(14)의 기설정된 부위(14”)를 가하여, 레벨링하는 것을 포함한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 기설정된 부위(14")는 바람직하게는 도 2와 관련하여 앞서 제시한 바 있는 서라운딩 부위(14")일 수 있다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 기설정된 부위(14”)는 바람직하게는 서라운딩 부위(14”)의 실질적으로 평탄한 부위일 수 있다.
또한, 도 3에 화살표에 의하여 나타낸 바와 같이, 기설정된 부위(14”)는 실질적으로 수평 방향, 즉, 길이 방향 및 횡 방향 치수 L 및 T로 연장된 수평면의 방향으로 이동될 수 있다.
또한, 상기 방법은 본 개시 내용의 제1 측면에 따른 방법, 예컨대 도 2와 관련하여 제시된 방법의 실시예를 사용하여 그라운드 부위(40)의 적어도 일 지점의 수직 위치 Vi 를 알아내는 것을 포함한다.
도 4는 작업 기계의 도구에 의하여 머티리얼 바디(material body)로부터 이동된 머티리얼 엔터티(material entity)의 부피를 알아내기 위한 방법의 실시예를 도시한다.
상기 방법은, 먼저, 본 개시 내용의 제1 측면에 따른 방법, 즉 도 2와 관련하여 제시된 방법의 실시예를 사용하여 그라운드 부위(40)의 적어도 일 지점의 수직 위치 Vi 를 알아내는 것을 포함한다.
도 4는, 수직 위치 Vi 를 알아낸 후,
- 도구를 사용하여 머티리얼 바디로부터 그라운드 부위(40)를 포함하는 머티리얼 엔터티를 이동시키는 것과;
- 도구(14)가 머티리얼 바디를 지나 움직인 후 남겨진 머티리얼 바디 표면(44)의 적어도 수직 위치를 알아내는 것과;
- 그라운드 부위의 수직 위치 Vi 와 머티리얼 바디 표면(40)의 수직 위치를 사용하여 머티리얼 엔터티의 부피를 알아내는 것을 추가적으로 포함한다.
도 4의 방법의 전술한 특징들은 반드시 전술한 순서에 따라 수행되어야 하는 것이 아님을 유의하여야 한다. 예컨대, 머티리얼 바디 표면(44)의 적어도 수직 위치를 알아내는 것과, 머티리얼 엔터티의 부피를 알아내는 것은, 도구(14)가 머티리얼 엔터티(42)를 이동시키는 것과 동시에 수행될 수 있다.
순전히 예시로서, 머티리얼 엔터티 부피는, 도구(14)의 폭에 걸쳐 그라운드 표면(38) 및 머티리얼 바디 표면(44)에 의하여 둘러싸인 부피를 분석적으로 또는 수적으로 합해, 알아낼 수 있다. 도구(14)가 그 폭에 걸쳐 일정한 형상을 갖고, 그라운드 표면(38)이 도구의 폭에 걸쳐 일정하다고 가정할 때, 머티리얼 엔터티 부피는 머티리얼 바디 표면(44)을 따른 선과 그라운드 표면(38)을 따른 선에 의하여 둘러싸인 면적을 알아내고, 그 면적에 도구의 폭을 곱함으로써 알 수 있다.
그라운드 표면(38)은 복수의 방법으로 예측될 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 그라운드 표면(38)은, 그라운드 부위(40)의 단일 지점의 수직 위치 Vi 와 일치하는 수직 위치를 갖는 수평 평면으로 예측된다.
그러나, 도 5는 본 개시 내용의 제1 측면에 따른 방법을 사용하여 그라운드 부위(40)의 복수의 지점들 Vk i , Vk+1 i, Vk+2 i 의 수직 위치를 먼저 알아내 그라운드 부위 표면 예측치를 만들어 내는 것을 포함하는 머티리얼 엔터티(42)의 부피를 알아내기 위한 방법의 대체 실시예를 도시한다. 따라서, 도 4의 실시예에서, 도구는 수평 평면에서 상호 이격 위치되는 다양한 위치들 pk, pk+1 , pk+2 에 위치하였고, 각 위치에서 수직 위치 Vk i 는 본 개시 내용의 제1 측면에 따른 방법을 사용하여 알아낸다. 수직 위치들 Vk i , Vk+1 i, Vk+2 와 대응되는 지점들 pk, pk+1 , pk+2의 수평 좌표들을 사용하여, 그라운드 표면(38)의 예측치를 만들어낼 수 있다. 예시(이에 국한되지 않음)로서, 상기와 같은 그라운드 표면 예측치는 전체 3개의 차원 L, T, V에서 연장될 수 있다.
일단 그라운드 표면 예측치를 알아내면, 예컨대 전술한 절차에 따라 머티리얼 엔터티 부피를 알아낼 수 있다.
본 발명은 앞서 살펴보고 도면에서 도시된 실시예들에 한정되지 않고, 당업자는 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 도구(14)를 포함하는 작업 기계(10)을 사용하여 그라운드 부위(40)의 적어도 일 지점의 수직 위치를 알아내는 방법으로서, 상기 작업 기계(10)는 상기 도구(14)의 적어도 수직 위치를 알아내는 위치 측정 수단(32)과 상기 도구(14)에 가해지는 힘을 알아내는 힘 측정 수단(28)을 추가적으로 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 힘 측정 수단(28)을 사용하여 상기 그라운드 부위(40)와 상기 도구(14)의 사이의 접촉력을 나타내는 접촉력 값을 알아내는 것과,
    상기 접촉력 값이 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있는지를 알아내는 것과,
    상기 접촉력 값이 상기 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있으면, 상기 그라운드 부위(40)와 접촉하는 상기 도구(14)의 부위의 적어도 수직 위치를 알아내기 위하여 상기 위치 측정 수단(32)을 사용하는 것을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작업 기계(10)는 상기 도구(14)를 움직이는 수단을 포함하고, 상기 방법은 상기 접촉력 값이 상기 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있게 될 때까지 상기 도구(14)를 움직이는 것을 추가적으로 포함하는,
    방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 작업 기계(10)는 적어도 수직 방향으로 상기 도구(14)를 움직이는 수단을 포함하는,
    방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기설정된 접촉력 값 범위의 일 종점은 상기 도구(14)의 중량을 나타내는,
    방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 작업 기계(10)는 도구 하중 센서를 포함하고, 접촉력 값을 알아내는 것은 상기 도구 하중 센서를 사용하는 것을 포함하는,
    방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 수직 위치를 데이터 리시버에 전송하는 것을 추가적으로 포함하는,
    방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 도구(14)의 부위의 수평 위치를 알아내는 것과, 상기 수평 위치를 상기 데이터 리시버에 전송하는 것을 추가적으로 포함하는,
    방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 수평 위치를 알아내기 위하여 세계 위성 항법 시스템(34) 및/또는 토털 스테이션(total station)을 사용하는 것을 추가적으로 포함하는,
    방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 도구(14)는 머티리얼을 받는 머티리얼 리시빙 부위(material receiving portion)(14')와 머티리얼을 받지 않는 서라운딩 부위(14")를 포함하고, 접촉력 값을 알아내는 것은 상기 그라운드 부위(40)와 상기 도구(14)의 상기 서라운딩 부위(14")의 부위의 사이의 접촉력을 나타내는 접촉력 값을 알아내는 것을 포함하는,
    방법.
  10. 도구(14)를 포함하는 작업 기계(10)를 사용하여 그라운드 에어리어를 레벨링(levelling)하는 방법으로서,
    상기 방법은,
    상기 도구(14)의 기설정된 부위를 그라운드 부위(40)에 가하여 레벨링하는 것과,
    제1항의 방법을 사용하여 그라운드 부위(40)의 적어도 일 지점의 수직 위치를 알아내는 것을 포함하는,
    방법.
  11. 작업 기계(10)의 도구(14)에 의하여 머티리얼 바디로부터 이동된 머티리얼 엔터티의 부피를 알아내는 방법으로서,
    상기 방법은,
    먼저 제1항의 방법을 사용하여 그라운드 부위(40)의 적어도 일 지점의 수직 위치를 알아내는 것과, 그리고 나서,
    상기 도구(14)를 사용하여 상기 머티리얼 바디로부터 상기 그라운드 부위(40)를 포함하는 상기 머티리얼 엔터티를 이동시키는 것과,
    상기 도구(14)가 상기 머티리얼 바디를 지나 이동된 후 남는 머티리얼 바디 표면(44)의 적어도 수직 위치를 알아내는 것과,
    상기 그라운드 부위(40)의 상기 수직 위치와 상기 머티리얼 바디 표면의 상기 수직 위치를 사용하여 상기 머티리얼 엔터티의 상기 부피를 알아내는 것을
    포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 방법은,
    먼저, 제1항의 방법을 사용하여 상기 그라운드 부위(40)의 복수의 지점의 수직 위치를 알아내어, 그라운드 부위 표면 예측치를 만들어내는 것을 포함하는,
    방법.
  13. 컴퓨터에서 실행될 때, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 연산 단계들을 수행하는 프로그램 코드 수단을 포함하는, 컴퓨터 읽기 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  14. 컴퓨터에서 실행될 때, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 연산 단계들을 수행하는 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 담은, 컴퓨터 읽기 가능한 매체.
  15. 도구(14)를 포함하는 작업 기계를 위한 전자 제어 유닛(30)으로서, 상기 작업 기계(10)는 상기 도구(14)의 적어도 수직 위치를 알아내는 위치 측정 수단(32)과 상기 도구(14)에 가해지는 힘을 알아내는 힘 측정 수단(28)을 추가적으로 포함하고,
    상기 전자 제어 유닛(30)은,
    상기 힘 측정 수단(28)을 사용하여 그라운드 부위(40)와 상기 도구(14)의 사이의 접촉력을 나타내는 접촉력 값을 알아내는 것과,
    상기 접촉력 값이 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있는지 알아내는 것과,
    상기 접촉력 값이 상기 기설정된 접촉력 값 범위 내에 있으면, 상기 그라운드 부위(40)와 접촉하는 상기 도구(14)의 부위의 적어도 수직 위치를 알아내기 위하여 상기 위치 측정 수단(32)을 사용하는 것을
    포함하는 전자 제어 유닛.
  16. 제15항의 전자 제어 유닛을 포함하는 작업 기계 제어 시스템.
  17. 제16항의 작업 기계 제어 시스템을 포함하는 작업 기계(10).
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