RU2566153C1 - Device for location of machine working member - Google Patents

Device for location of machine working member Download PDF

Info

Publication number
RU2566153C1
RU2566153C1 RU2014142297/03A RU2014142297A RU2566153C1 RU 2566153 C1 RU2566153 C1 RU 2566153C1 RU 2014142297/03 A RU2014142297/03 A RU 2014142297/03A RU 2014142297 A RU2014142297 A RU 2014142297A RU 2566153 C1 RU2566153 C1 RU 2566153C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
machine
working body
calculator
meter
meters
Prior art date
Application number
RU2014142297/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Андреевич Коровин
Константин Владимирович Коровин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс"
Priority to RU2014142297/03A priority Critical patent/RU2566153C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2566153C1 publication Critical patent/RU2566153C1/en

Links

Landscapes

  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: invention relates to control over position of working members of diggers and road construction machines. Claimed device comprises digital computer and at least two meters, one located at the machine and another one at working member or part adapted for sliding joint of said working member with the machine. Every said meter comprises gyro, accelerometer and/or gaussmeter to measure angular position and/or shift in its location in coordinate system referenced to the terrain. Said computer defines the working member position relative to the machine and/or terrain with application of measured angular positions, displacements and/or differences therein. In compliance with some versions, claimed device is equipped with GPS/GLONASS receiver, operator's board, wireless communication means.
EFFECT: higher accuracy of determination of the machine working member position.
5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам контроля положения рабочих органов ножевого, клинового, ковшового (экскаваторного) и навесного типов бульдозеров, рыхлителей, погрузчиков, автогрейдеров, скреперов, грейдер-элеваторов, грунторезных машин, экскаваторов и других землеройно-транспортных и дорожно-строительных машин на гусеничном или пневмоколесном ходу.The invention relates to devices for controlling the position of the working bodies of knife, wedge, bucket (excavator) and mounted types of bulldozers, cultivators, loaders, graders, scrapers, grader elevators, soil-cutting machines, excavators and other earth moving and road-building machines on tracked or pneumatic wheels.

Известна система автоматической стабилизации поперечного наклона рабочего органа автогрейдера относительно горизонта, содержащая датчик углового положения, установленный на основной раме автогрейдера, и шарнирно-сочлененную рычажную систему, связанную с датчиком угла наклона (поворота) тяговой рамы с рабочим органом (отвалом) автогрейдера [1].A known system of automatic stabilization of the transverse inclination of the working body of the grader relative to the horizon, containing an angle sensor mounted on the main frame of the grader, and an articulated lever system associated with a sensor of the angle of rotation (rotation) of the traction frame with the working body (dump) of the grader [1] .

Недостатком этого устройства является невозможность определения высотных отметок режущей кромки рабочего органа автогрейдера и, соответственно, высотных отметок обрабатываемой поверхности.The disadvantage of this device is the inability to determine the elevations of the cutting edge of the working body of the grader and, accordingly, the elevations of the machined surface.

Этого недостатка не имеет система определения положения режущей кромки рабочего органа автогрейдера, реализованная с использованием системы спутниковой навигации (GNSS) и датчиков перемещения штоков гидроцилиндров устройства подвеса тяговой рамы. В этой системе с помощью приемников и антенн GNSS, жестко установленных на основной раме автогрейдера, определяется положение автогрейдера в системе координат, связанной с местностью. Затем с помощью счетно-решающего устройства и датчиков перемещения по заданному алгоритму определяются координаты точек на режущей кромке рабочего органа в системе координат, связанной с местностью. Это позволяет определить положение режущей кромки рабочего органа автогрейдера и текущее значение высотных отметок и углов наклона обрабатываемой поверхности в системе координат, связанной с окружающей местностью [2].This drawback does not have a system for determining the position of the cutting edge of the working body of the grader, implemented using a satellite navigation system (GNSS) and displacement sensors of the rods of the hydraulic cylinders of the suspension device of the traction frame. In this system, using the GNSS receivers and antennas rigidly mounted on the main frame of the grader, the position of the grader in the coordinate system associated with the terrain is determined. Then, using a computing device and displacement sensors, the coordinates of the points on the cutting edge of the working body in the coordinate system associated with the terrain are determined according to a given algorithm. This allows you to determine the position of the cutting edge of the working body of the grader and the current value of elevations and tilt angles of the treated surface in the coordinate system associated with the surrounding area [2].

Недостатком этого устройства является его пониженная надежность, что обусловлено наличием сложных по конструкции датчиков перемещения и возможностью их повреждения при размещении этих датчиков снаружи гидроцилиндров привода перемещения рабочего органа.The disadvantage of this device is its reduced reliability, which is due to the presence of complex in design displacement sensors and the possibility of damage when these sensors are placed outside the hydraulic cylinders of the drive unit for moving the working body.

Наиболее близким к предложенному является устройство определения положения режущей кромки рабочего органа машины (автогрейдера), которое также содержит счетно-решающее устройство (вычислитель) и систему спутниковой навигации, но вместо датчиков перемещения штоков гидроцилиндров в этом устройстве установлены датчики углов поворота - тангажа, крена и курса (рыскания) тяговой рамы относительно основной рамы машины. Счетно-решающее устройство приспособлено для преобразования выходных сигналов углов поворота в координаты точек режущей кромки рабочего органа машины в системе координат, связанной с машиной. Приемники и антенны GNSS, жестко установленные на основной раме машины, приспособлены для определения положения машины в системе координат, связанной с местностью. Счетно-решающее устройство дополнительно приспособлено для определения положения рабочего органа на местности путем преобразования данных о положении его режущей кромки относительно машины в систему координат, связанную с местностью, с использованием данных о положении машины на местности и порядка (формул, уравнений) этого пересчета, установленного в зависимости от параметров и конструкции машины, рабочего органа и узлов его присоединения к ней [3].Closest to the proposed one is a device for determining the position of the cutting edge of the working body of a machine (grader), which also contains a calculating and solving device (calculator) and a satellite navigation system, but instead of sensors for displacing the hydraulic cylinder rods, this device has rotation angle sensors - pitch, roll and course (yaw) of the traction frame relative to the main frame of the machine. The computing device is adapted to convert the output signals of the rotation angles to the coordinates of the points of the cutting edge of the working body of the machine in the coordinate system associated with the machine. GNSS receivers and antennas, rigidly mounted on the main frame of the machine, are adapted to determine the position of the machine in the coordinate system associated with the terrain. The computing device is additionally adapted to determine the position of the working body on the ground by converting data on the position of its cutting edge relative to the machine into a coordinate system associated with the terrain, using data on the position of the machine on the ground and the order (formulas, equations) of this recount established depending on the parameters and design of the machine, the working body and its attachment nodes to it [3].

В известном устройстве обеспечивается определение текущих отклонений режущей кромки рабочего органа от заданных высотных отметок обрабатываемой поверхности.In the known device, it is possible to determine the current deviations of the cutting edge of the working body from the given elevations of the work surface.

Его недостатком является невысокая точность определения положения рабочего органа и пониженная эксплуатационная надежность. Это обусловлено применением в известном устройстве механических датчиков углов поворота, установленных соосно осям шарниров узлов крепления рабочего органа.Its disadvantage is the low accuracy of determining the position of the working body and reduced operational reliability. This is due to the use in a known device of mechanical sensors of rotation angles mounted coaxially to the axes of the hinges of the attachment points of the working body.

В процессе работы машины происходит механический износ шарниров. Образующиеся при этом люфты и зазоры нарушают соосность датчиков углов и осей шарниров, что приводит к возникновению погрешности измерения углов и, соответственно, положения рабочего органа. Расположение датчиков непосредственно на шарнирах приводит к снижению эксплуатационной надежности устройства ввиду невозможности обеспечить эффективную защиту от механических повреждений как самих датчиков, так и электрических жгутов, используемых для их подключения к счетно-решающему устройству (вычислителю).During operation of the machine, mechanical wear of the joints occurs. The resulting backlash and gaps violate the alignment of the angle sensors and the hinge axes, which leads to an error in measuring the angles and, accordingly, the position of the working body. The location of the sensors directly on the hinges leads to a decrease in the operational reliability of the device due to the inability to provide effective protection against mechanical damage to both the sensors themselves and the electrical harnesses used to connect them to the calculating-resolving device (calculator).

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является повышение точности определения положения рабочего органа машины при одновременном повышении эксплуатационной надежности устройства для определения этого положения.The technical result to which the claimed invention is directed is to increase the accuracy of determining the position of the working body of the machine while improving the operational reliability of the device for determining this position.

В устройстве для определения положения рабочего органа землеройно-транспортной или дорожно-строительной машины, содержащем по меньшей мере два измерителя, один из которых установлен на машине, а второй на рабочем органе или на детали, приспособленной для подвижного соединения рабочего органа с машиной, и вычислитель, соединенный с этими измерителями, указанный технический результат достигается за счет того, что каждый измеритель содержит по меньшей мере один гироскоп, и/или акселерометр, и/или магнитометр и выполнен с возможностью измерения углового положения и/или перемещения места его установки в системе координат, связанной с местностью, а вычислитель выполнен с возможностью определения положения рабочего органа относительно машины или местности с использованием измеренных угловых положений, и/или перемещений, и/или их разности.In the device for determining the position of the working body of an earth moving or road-building machine, containing at least two meters, one of which is installed on the machine, and the second on the working body or on a part adapted for movable connection of the working body with the machine, and a calculator connected to these meters, the specified technical result is achieved due to the fact that each meter contains at least one gyroscope, and / or accelerometer, and / or magnetometer and is configured to measure eniya angular position and / or move its position in the coordinate system associated with the area, and the calculator is configured to determine position relative to the working member of the machine or city using the measured angular positions and / or movements and / or their difference.

С целью улучшения технических характеристик, расширения области применения, а также более эффективного достижения указанного технического результата в частных вариантах реализации предложенного устройства для определения положения рабочего органа машины:In order to improve technical characteristics, expand the scope, as well as more effectively achieve the specified technical result in private versions of the proposed device for determining the position of the working body of the machine:

а) вычислитель определяет положение рабочего органа относительно машины с использованием функциональных зависимостей этого положения от выходных сигналов измерителей, предварительно определенных с учетом параметров и конструкции машины, рабочего органа, узлов подвижного присоединения рабочего органа к машине и записанных в энергонезависимую память вычислителя;a) the calculator determines the position of the working body relative to the machine using the functional dependencies of this position on the output signals of the meters previously determined taking into account the parameters and design of the machine, working body, nodes of the mobile connection of the working body to the machine and recorded in the non-volatile memory of the calculator;

б) вычислитель приспособлен для выполнения тригонометрических расчетов при определении положения рабочего органа относительно машины;b) the calculator is adapted to perform trigonometric calculations when determining the position of the working body relative to the machine;

в) измерители содержат трехосевые гироскопы и акселерометры и/или магнитометры, причем микроконтроллер, установленный в измерителе (измерителях) или вычислителе, приспособлен для определения углового положения измерителя путем интегрирования выходных сигналов гироскопа и коррекции или устранения дрейфа интеграторов с использованием сигналов акселерометра и/или магнитометра, и/или приспособлен для определения линейного перемещения измерителя путем двойного интегрирования сигналов ускорения в соответствующем направлении;c) the meters contain three-axis gyroscopes and accelerometers and / or magnetometers, the microcontroller installed in the meter (s) or calculator, adapted to determine the angular position of the meter by integrating the output signals of the gyroscope and correcting or eliminating the drift of integrators using the signals of the accelerometer and / or magnetometer , and / or adapted to determine the linear displacement of the meter by double integration of acceleration signals in the corresponding direction;

г) вычислитель или микроконтроллер измерителя осуществляет коррекцию результатов интегрирования сигналов гироскопов и/или акселерометров путем реализации цифрового рекурсивного фильтра с использованием вероятностной динамической модели движения рабочего органа;d) the calculator or the microcontroller of the meter corrects the results of integrating the signals of gyroscopes and / or accelerometers by implementing a digital recursive filter using a probabilistic dynamic model of movement of the working body;

д) каждый измеритель оснащен средством виброзащиты и/или термостатирования гироскопа, и/или акселерометра, и/или магнитометра;d) each meter is equipped with vibration protection and / or thermostatic control of the gyroscope, and / or accelerometer, and / or magnetometer;

е) вычислитель соединен с датчиком положения органа управления положением рабочего органа и/или с устройством управления его приводом рабочего органа и приспособлен для устранения дрейфа интеграторов из условия предотвращения изменения разности формируемых измерителями сигналов угловых положений и/или перемещений рабочего органа в те интервалы времени, в которых отсутствует сигнал управления его перемещением;f) the calculator is connected to the position sensor of the control element for controlling the position of the working element and / or to the control device for its drive of the working element and is adapted to eliminate the drift of integrators from the condition of preventing a difference in the difference between the signals of the angular positions and / or the displacements of the working element during those time intervals, in which there is no signal to control its movement;

ж) устройство дополнительно содержит приемник GNSS, установленный на машине и соединенный с вычислителем, который приспособлен для определения положения рабочего органа в системе координат, связанной с местностью, с использованием выходных сигналов этого приемника и данных о положении рабочего органа относительно машины;g) the device further comprises a GNSS receiver mounted on the machine and connected to a computer, which is adapted to determine the position of the working body in the coordinate system associated with the terrain, using the output signals of this receiver and data on the position of the working body relative to the machine;

з) устройство дополнительно содержит средство беспроводной связи, входящее в состав вычислителя или соединенное с ним и приспособленное для приема сигналов координат или поправок с базового стационарно установленного приемника GNSS, а вычислитель или приемник GNSS, установленный на машине, приспособлен для определения местоположения машины с учетом этих координат или поправок;h) the device further comprises a wireless communication device included in or connected to the calculator and adapted to receive coordinate signals or corrections from a fixed GNSS receiver, and the GNSS calculator or receiver installed on the machine is adapted to determine the location of the machine based on these coordinates or corrections;

и) приемник GNSS, установленный на машине, и базовый приемник GNSS выполнены с возможностью измерения фаз несущей сигналов GNSS, а вычислитель или приемник GNSS, установленный на машине, выполнен с возможностью определения местоположения машины с учетом результатов измерения этих фаз;i) the GNSS receiver installed on the machine and the base GNSS receiver are configured to measure the phases of the GNSS carrier, and the calculator or GNSS receiver installed on the machine is configured to determine the location of the machine based on the measurement results of these phases;

к) устройство дополнительно содержит интерфейсное устройство, приспособленное для передачи данных о положении рабочего органа в систему управления машиной, и/или средство беспроводной связи, обеспечивающее возможность приема данных о проектном уровне или цифровой модели проекта грунтовой поверхности со стационарного поста, передачи данных о положении рабочего органа на стационарный пост и/или обмена данными о положениях рабочих органов двух и более совместно работающих машин;j) the device further comprises an interface device adapted for transmitting data on the position of the working body to the machine control system, and / or a wireless communication device that provides the ability to receive data on the design level or digital model of the soil surface design from a stationary post, transmitting data on the working position body to a stationary post and / or exchange of data on the provisions of the working bodies of two or more co-operating machines;

л) устройство дополнительно оснащено панелью оператора, соединенной с вычислителем или входящей в его состав и обеспечивающей отображение информации о положении рабочего органа машины и/или о проектном уровне, или проектной плоскости грунтовой поверхности одновременно с положением машины на этой поверхности. Панель оператора может содержать органы управления, обеспечивающие возможность введения оператором в вычислитель проектных значений уклонов грунтовой поверхности, толщины срезаемого слоя грунта, параметров проектной плоскости грунтовой поверхности, а также установки оператором параметров начального положения рабочего органа.k) the device is additionally equipped with an operator panel connected to or included in the computer and providing information about the position of the working body of the machine and / or the design level, or the design plane of the soil surface simultaneously with the position of the machine on this surface. The operator panel may contain controls that enable the operator to enter the calculator of the design values of the slopes of the soil surface, the thickness of the cut soil layer, the parameters of the design plane of the soil surface, as well as the operator setting the parameters of the initial position of the working body.

При реализации указанных отличительных признаков предложенного изобретения, в том числе различных альтернативных признаков в их любом сочетании, определение положения рабочего органа относительно машины осуществляется путем определения разности положений рабочего органа и самой машины в системе координат, связанной с местностью. Благодаря этому исключается необходимость установки измерителей в узлах шарнирного присоединения рабочего органа к машине. Отсутствие механических связей в измерителях позволяет исключить влияние люфтов и зазоров в механических соединениях, что приводит к повышению точности измерения положения рабочего органа. Одновременно открывается возможность установки измерителей в любых точках рабочего органа и деталей его шарнирного присоединения к машине, в том числе в местах, наименее подверженных воздействию грунта и иных предметов при работе машины. Благодаря этому обеспечивается эффективная защита измерителей и соединительных электрических кабелей от механических повреждений и соответствующее повышение эксплуатационной надежности устройства. К этому же техническому результату приводит упрощение конструкции измерителей, обусловленное отсутствием механических передач в этих измерителях. Поэтому эти отличительные признаки находятся в прямой причинно-следственной связи с достижением указанного технического результата.When implementing these distinguishing features of the proposed invention, including various alternative features in any combination thereof, the position of the working body relative to the machine is determined by determining the difference in the positions of the working body and the machine itself in the coordinate system associated with the terrain. This eliminates the need to install meters in the nodes of the articulation of the working body to the machine. The absence of mechanical connections in the meters eliminates the influence of backlash and gaps in the mechanical joints, which leads to an increase in the accuracy of measuring the position of the working body. At the same time, it becomes possible to install meters at any point on the working body and the details of its articulation to the machine, including in places least affected by soil and other objects during machine operation. This ensures effective protection of meters and connecting electrical cables from mechanical damage and a corresponding increase in the operational reliability of the device. The simplification of the design of the meters, due to the lack of mechanical gears in these meters, leads to the same technical result. Therefore, these distinguishing features are in direct causal relationship with the achievement of the specified technical result.

Причинно-следственная связь между реализацией отличительных признаков изобретения и достигаемым техническим результатом дополнительно показана также при описании работы предложенного устройства.The causal relationship between the implementation of the distinguishing features of the invention and the achieved technical result is additionally shown also when describing the operation of the proposed device.

На чертеже представлен пример реализации устройства для определения положения рабочего органа землеройно-транспортной или дорожно-строительной машины.The drawing shows an example implementation of a device for determining the position of the working body of an earth moving or road-building machine.

Устройство содержит вычислитель 1, не менее двух измерителей 2, 3, приемник глобальной спутниковой системы позиционирования (GNSS) 4 и панель оператора 5.The device comprises a calculator 1, at least two meters 2, 3, a global satellite positioning system (GNSS) receiver 4 and an operator panel 5.

Рабочие органы землеройно-транспортных и дорожно-строительных машин, для определения положения которых предназначено данное устройство, могут быть выполнены в виде зуба на стойке для рыхления разрабатываемой среды, ковша определенной вместимости со сплошной режущей кромкой или оснащенной зубьями, отвала, снабженного в нижней части режущими ножами, и т.д. Землеройные функции рабочих органов могут быть совмещены с транспортирующими. Машины в этом случае оснащаются ковшами (экскаваторы, скреперы) или отвалами (бульдозеры, грейдеры). Для нарезания щелей может использоваться баровые, цепные и дискофрезерные рабочие органы, навешиваемые на тракторы или на траншейные экскаваторы (вместо основного рабочего органа).The working bodies of earth-moving and road-building machines, for determining the position of which this device is intended, can be made in the form of a tooth on a rack for loosening the medium being developed, a bucket of a certain capacity with a solid cutting edge or equipped with teeth, a blade equipped with cutting blades at the bottom knives, etc. Excavation functions of the working bodies can be combined with transporting. Machines in this case are equipped with buckets (excavators, scrapers) or dumps (bulldozers, graders). For cutting cracks, bar, chain and disc-milling working bodies mounted on tractors or on trench excavators (instead of the main working body) can be used.

Один из измерителей 2, в зависимости от конструкции машины и ее рабочего органа, размещен на рабочем органе (ковше, отвале и т.д.) или на детали, приспособленной для подвижного соединения рабочего органа с машиной (на стойке, стреле, раме, толкающем брусе и т.д.). Второй измеритель 3 установлен на машине.One of the gauges 2, depending on the design of the machine and its working body, is placed on the working body (bucket, blade, etc.) or on a part adapted for movable connection of the working body with the machine (on a stand, boom, frame, pushing beam, etc.). The second meter 3 is installed on the machine.

Вычислитель 1 может именоваться также контроллером, электронным блоком, измерительным или информационно-измерительным блоком и т.п. Он реализован преимущественно на основе программируемого микроконтроллера или цифрового сигнального процессора и содержит интерфейсные схемы, встроенное энергонезависимое запоминающее устройство (блок памяти), устройства его электрического питания, защиты от внешних воздействий и т.п.The calculator 1 can also be called a controller, an electronic unit, a measuring or information-measuring unit, etc. It is implemented mainly on the basis of a programmable microcontroller or digital signal processor and contains interface circuits, a built-in non-volatile memory (memory block), devices for its electrical power supply, protection against external influences, etc.

В состав устройства может входить средство беспроводной связи 6, соединенное с вычислителем 1 и обеспечивающее обмен информацией со стационарным постом 7 или с аналогичным средством связи (приемопередатчиком), расположенным на другой машине.The device may include a wireless means 6 connected to a computer 1 and providing information exchange with a stationary post 7 or with a similar means of communication (transceiver) located on another machine.

Измерители 2, 3 могут именоваться также датчиками, инерциальными измерителями, устройствами измерения параметров движения и т.п. Каждый из них в общем случае содержит трехосевой микромеханический гироскоп, трехосевой микромеханический акселерометр, трехосевой магнитометр и микроконтроллер для цифровой обработки их сигналов.Meters 2, 3 can also be called sensors, inertial meters, devices for measuring motion parameters, etc. Each of them generally contains a three-axis micromechanical gyroscope, a three-axis micromechanical accelerometer, a three-axis magnetometer and a microcontroller for digital processing of their signals.

Микромеханический гироскоп не содержит вращающихся частей и является гироскопом вибрационного типа, основанным на контроле ускорения Кориолиса. Фактически он является датчиком угловой скорости.The micromechanical gyroscope does not contain rotating parts and is a vibrational type gyroscope based on the control of Coriolis acceleration. In fact, it is an angular velocity sensor.

Угловое положение рабочего органа и машины определяется путем цифрового интегрирования сигналов гироскопов. Скорости линейных перемещений рабочего органа и машины определяются путем интегрирования сигналов акселерометра, а линейные перемещения - путем их двойного интегрирования.The angular position of the working body and the machine is determined by digitally integrating the signals of the gyroscopes. The linear velocities of the working body and the machine are determined by integrating the accelerometer signals, and the linear motions are determined by their double integration.

Для установки начальных значений и коррекции дрейфа цифровых интеграторов измерителей 2, 3 используются акселерометры, магнитометры и/или приемник GNSS (Navstar-GPS, ГЛОНАСС, Galileo, Beidou и т.п.) 4. Для такой коррекции может быть использована Калмановская фильтрация и вероятностная динамическая модель движения рабочего органа или машины в целом. Установка начальных значений положения рабочего органа и коррекция дрейфа результатов измерения этого положения могут осуществляться также оператором с использованием органов управления, расположенных на панели оператора 5.Accelerometers, magnetometers and / or a GNSS receiver (Navstar-GPS, GLONASS, Galileo, Beidou, etc.) are used to set initial values and drift correction of the digital integrators of meters 2, 3. 4. Kalman filtering and probabilistic filtering can be used dynamic model of movement of the working body or machine as a whole. Setting the initial values of the position of the working body and correction of the drift of the measurement results of this position can also be carried out by the operator using the controls located on the operator panel 5.

Панель оператора 5 содержит, преимущественно, цветной графический дисплей, звуковые и световые сигнализаторы и органы управления - кнопки, клавиши и т.п. Вместе графического дисплея может быть применен набор световых сигнализаторов, цифровых или стрелочных электромеханических индикаторов.The operator panel 5 contains mainly a color graphic display, sound and light signaling devices and controls - buttons, keys, etc. Together with the graphic display, a set of light signaling devices, digital or analogue electromechanical indicators can be applied.

Если машина имеет два или более рабочих органа, то на каждом из них или на какой-либо детали его шарнирного крепления к машине (навешивания на машину) устанавливается дополнительный измеритель 8, соединенный с вычислителем 1.If the machine has two or more working bodies, then on each of them or on any part of its hinge attachment to the machine (hanging on the machine), an additional meter 8 is connected to the calculator 1.

Каждый измеритель, с целью повышения точности измерений, может быть оснащен средством виброзащиты, т.е. закреплен на машине или на рабочем органе с помощью амортизаторов. Может быть также реализовано термостатирование гироскопа, акселерометра и/или магнитометра, входящего в его состав.Each meter, in order to increase the accuracy of measurements, can be equipped with vibration protection means, i.e. fixed on the machine or on the working body with the help of shock absorbers. The temperature control of the gyroscope, accelerometer and / or magnetometer included in it can also be implemented.

Допустимые варианты исполнения различных составных частей устройства, в том числе количество и расположение измерителей, зависят от конструкции землеройно-транспортной или дорожно-строительной машины, на которой используется это устройство, от требований к системе управления этой машины, условий ее эксплуатации и особенностей выполняемых технологических процессов.Acceptable versions of the various components of the device, including the number and location of meters, depend on the design of the earthmoving or road-building machine on which this device is used, on the requirements for the control system of this machine, its operating conditions and the characteristics of the technological processes .

Соединение составных частей устройства между собой и с системой управления машиной может быть реализовано с использованием отдельных проводов, как это показано на чертеже, мультиплексной линии связи (CAN, LIN, RS-485 и т.д.), беспроводных линий связи (ZigBee, Wi-Fi и т.д.) или их комбинации.The connection of the components of the device with each other and with the control system of the machine can be realized using separate wires, as shown in the drawing, a multiplex communication line (CAN, LIN, RS-485, etc.), wireless communication lines (ZigBee, Wi -Fi, etc.) or combinations thereof.

Устройство для определения положения рабочего органа землеройно-транспортных и дорожно-строительных машин работает следующим образом.A device for determining the position of the working body of earth moving and road-building machines works as follows.

Вычислитель 1 и измерители 2, 3 и 8 реализуют бесплатформенную инерциальную навигационную систему.Calculator 1 and meters 2, 3, and 8 implement a strapdown inertial navigation system.

Эти измерители и, соответственно, гироскопы, акселерометры и магнитометры, входящие в их состав, устанавливаются непосредственно на машину, на рабочий орган или на детали его подвижного присоединения к машине. Их установка осуществляется в произвольных положениях, которые выбираются из условия простоты монтажа и обеспечения эффективной защиты измерителей и соединительных кабелей от механических повреждений в процессе эксплуатации машины. Соответственно, оси чувствительности гироскопов, акселерометров и магнитометров (оси локальной системы координат измерителей) в общем случае не совпадают с осями симметрии машины и ее рабочего органа, направлениями их перемещений, а также с осями выбранной системы координат, связанной с машиной или с окружающей местностью - Землей (локальной или геоцентрической системы координат).These meters and, accordingly, gyroscopes, accelerometers and magnetometers, which are part of them, are installed directly on the machine, on the working body or on the details of its movable connection to the machine. Their installation is carried out in arbitrary positions, which are selected from the conditions of ease of installation and ensuring effective protection of meters and connecting cables from mechanical damage during operation of the machine. Accordingly, the sensitivity axes of gyroscopes, accelerometers and magnetometers (axes of the local coordinate system of the meters) in the general case do not coincide with the symmetry axes of the machine and its working body, the directions of their movements, as well as the axes of the selected coordinate system associated with the machine or the surrounding area - Earth (local or geocentric coordinate system).

Поскольку ускорение свободного падения g - это вектор, то для того, чтобы учесть его значение в полном векторе ускорения, который выдает акселерометр измерителя по трем осям, нужно знать его направление в локальной системе координат каждого измерителя. Для этого при первоначальной настройке устройства или по команде оператора, формируемой с помощью панели оператора 5, в те моменты времени, когда движение машины и рабочего органа отсутствует, вычислитель 1 по направлению ускорения g определяет направление вертикали в локальной системе координат каждого измерителя и реализует процедуру автонастройки, которая позволяет выровнять (определить) вертикальную ось локальной системы координат каждого измерителя 2, 3, 8 по измеренному вектору ускорения g.Since the gravitational acceleration g is a vector, in order to take into account its value in the full acceleration vector, which the accelerometer of the meter gives in three axes, you need to know its direction in the local coordinate system of each meter. To do this, when initially setting up the device or by an operator’s command generated using the operator panel 5, at those times when there is no movement of the machine and the working body, calculator 1 determines the vertical direction in the local coordinate system of each meter in the direction of acceleration g and implements the auto-tuning procedure , which allows you to align (determine) the vertical axis of the local coordinate system of each meter 2, 3, 8 with the measured acceleration vector g.

Далее с помощью магнитометра и гироскопа определяются и записываются в память микроконтроллера вычислителя 1 начальное значение азимута (угла рыскания) и горизонтальная скорость вращения Земли (около 0,25° в минуту).Then, with the help of a magnetometer and a gyroscope, the initial azimuth (yaw angle) and horizontal Earth rotation speed (about 0.25 ° per minute) are determined and recorded in the memory of the microcontroller of the calculator 1.

В памяти вычислителя 1 записаны также матрицы перехода, содержащие тригонометрические функции. Вычислитель 1 при решении навигационной задачи определяет углы, устоявшиеся названия которых - тангаж, крен, рыскание, реализуя любой из трех известных способов их подсчета с использованием различных кинематических параметров: углов Эйлера-Крылова, направляющих косинусов, параметров Родрига-Гамильтона (кватернионов).Transition matrices containing trigonometric functions are also written in the memory of calculator 1. When solving the navigation problem, calculator 1 determines the angles whose well-known names are pitch, roll, yaw, realizing any of the three known methods for their calculation using various kinematic parameters: Euler-Krylov angles, direction cosines, Rodrigue-Hamilton parameters (quaternions).

Ориентация локальной системы координат каждого измерителя (базиса, связанного с осями чувствительности гироскопов, акселерометров и магнитометров), рассчитывается встроенными микроконтроллерами измерителей 2, 3 и 8 или вычислителем 1 через интегрирование показаний гироскопов (датчиков угловой скорости).The orientation of the local coordinate system of each meter (the basis associated with the sensitivity axes of gyroscopes, accelerometers and magnetometers) is calculated by the built-in microcontrollers of meters 2, 3 and 8 or by calculator 1 through the integration of gyroscope readings (angular velocity sensors).

Линейные перемещения измерителей 2, 3 и 8 (конструктивных элементов машины, рабочего органа или деталей шарнирного крепления рабочего органа, к которым прикреплены измерители) определяются путем двойного интегрирования линейных ускорений, измеряемых акселерометрами, с предварительным вычитанием ускорения свободного падения g. Поскольку оси чувствительности акселерометров не совпадают с осями выбранной системы координат, вычислитель 1 или микроконтроллер измерителя, предварительно определив угловое положение этих измерителей, перед интегрированием отделяет проекции силы тяжести от инерционных составляющих выходных сигналов акселерометров.The linear displacements of meters 2, 3, and 8 (structural elements of the machine, working body, or parts of the hinged fastening of the working body to which the meters are attached) are determined by double integration of linear accelerations measured by accelerometers, with preliminary subtraction of the gravitational acceleration g. Since the sensitivity axes of the accelerometers do not coincide with the axes of the selected coordinate system, calculator 1 or the microcontroller of the meter, having previously determined the angular position of these meters, before integration, separates the projection of gravity from the inertial components of the output signals of the accelerometers.

Гироскопы и акселерометры имеют смещение и дрейф нуля, неперпендикулярность осей, обладают нелинейностью и погрешностью масштабного коэффициента (чувствительности). При этом ошибки накапливаются со временем из-за того, что вычислителем 1 осуществляется интегрирование всех входных данных, включая ошибки.Gyroscopes and accelerometers have zero offset and drift, axes are not perpendicular, have nonlinearity and an error in the scale factor (sensitivity). In this case, errors accumulate over time due to the fact that the calculator 1 integrates all input data, including errors.

Коррекция на базе фильтра Калмана, реализуемая вычислителем 1, обеспечивает калибровку гироскопов и определение характеристик их текущего смещения. Акселерометры, используя земную гравитацию, выдают вычислителю 1 опорную информацию о пространственном положении каждого измерителя, используемую для коррекции результатов измерения его углового положения путем компенсации дрейфа гироскопов, в том числе во время движения машины и рабочего органа. С аналогичной целью используются магнитометры, измеряющие угол между вектором магнитного поля Земли и осью их чувствительности (плоскостью установки измерителей). Магнитометры необходимы для коррекции результатов измерения угла поворота машины или рабочего органа вокруг вертикальной оси, т.е. вдоль направления ускорения свободного падения, не выявляемого акселерометрами.The correction based on the Kalman filter, implemented by calculator 1, provides calibration of gyroscopes and determination of the characteristics of their current displacement. Accelerometers, using Earth's gravity, give the calculator 1 reference information about the spatial position of each meter, used to correct the results of measuring its angular position by compensating for the drift of gyroscopes, including during the movement of the machine and the working body. For the same purpose, magnetometers are used to measure the angle between the Earth’s magnetic field vector and the axis of their sensitivity (the plane of installation of the meters). Magnetometers are necessary to correct the results of measuring the angle of rotation of a machine or a working body around a vertical axis, i.e. along the direction of acceleration of gravity, not detected by accelerometers.

Для коррекции результатов измерения линейного перемещения и положения машины, полученных с помощью гироскопов и акселерометров измерителей 2, 3 и 8, может также использоваться выходной сигнал приемника сигналов GNSS (Navstar-GPS, ГЛОНАСС, Galileo, Beidou и т.п.) 4. Во время движения машины с помощью этого приемника возможно также получение данных о направлении и скорости движения машины и их дальнейшее использования вычислителем 1 для коррекции выходных сигналов измерителей 2, 3 и 8.To correct the results of measuring the linear displacement and position of the machine obtained using gyroscopes and accelerometers of meters 2, 3 and 8, the output signal of the GNSS signal receiver (Navstar-GPS, GLONASS, Galileo, Beidou, etc.) can also be used. 4. the time of movement of the machine using this receiver, it is also possible to obtain data on the direction and speed of movement of the machine and their further use by calculator 1 to correct the output signals of meters 2, 3 and 8.

Еще одним вариантом реализуемого в устройстве способа снижения дрейфа выходного сигнала интеграторов является блокирование изменения выходных сигналов этих интеграторов или разности этих сигналов в те интервалы времени, в которых рабочий орган заведомо неподвижен. Для этого используется соединение вычислителя 1 с датчиком положения органа управления положением рабочего органа и/или с устройством управления его приводом (на чертеже условно не показано).Another variant of the method of reducing the drift of the output signal of integrators implemented in the device is to block changes in the output signals of these integrators or the difference of these signals in those time intervals in which the working body is obviously stationary. To do this, use the connection of the calculator 1 with the position sensor of the control element of the position of the working element and / or with the control device of its drive (not conventionally shown in the drawing).

В предложенном устройстве, в зависимости от требований к технологическому процессу, выполняемому землеройно-транспортной или дорожно-строительной машиной, а также требований к ее системе управления, положение рабочего органа определяется относительно машины (в системе координат, связанной с машиной), либо относительно Земли в локальной или геоцентрической системе, т.е. в системе координат, связанной с местностью.In the proposed device, depending on the requirements for the technological process performed by an earth moving or road-building machine, as well as the requirements for its control system, the position of the working body is determined relative to the machine (in the coordinate system associated with the machine), or relative to the Earth in local or geocentric system, i.e. in the coordinate system associated with the terrain.

При практической реализации устройств, соответствующих различным альтернативным признакам изобретения, целесообразно отдавать предпочтение измерению положения рабочего органа через изменение угловых положений либо самого рабочего органа, либо какой-либо детали его подвижного соединения с машиной. Такая возможность может отсутствовать, если имеется лишь линейное перемещение рабочего органа, например с помощью гидравлических цилиндров его привода. В этом случае величина перемещения рабочего органа определяется путем двойного интегрирования сигналов ускорения в соответствующем направлении с одновременной реализацией описанных выше мер компенсации погрешности (дрейфа) интеграторов.In the practical implementation of devices corresponding to various alternative features of the invention, it is advisable to give preference to measuring the position of the working body by changing the angular positions of either the working body itself or any part of its movable connection with the machine. This possibility may not be available if there is only a linear movement of the working body, for example using hydraulic cylinders of its drive. In this case, the magnitude of the displacement of the working body is determined by double integration of the acceleration signals in the corresponding direction with the simultaneous implementation of the above measures to compensate for the error (drift) of the integrators.

Определение углового положения или линейного перемещения рабочего органа в системе координат, связанной с окружающей местностью (Землей), осуществляется с помощью измерителя 2 или 8.Determination of the angular position or linear displacement of the working body in the coordinate system associated with the surrounding terrain (Earth) is carried out using meter 2 or 8.

Если же это положение, в зависимости от требований к системе управления или к технологическому процессу, выполняемому машиной, требуется определить относительно машины, то вычислитель 1 определяет положение рабочего органа относительно центра тяжести или центра вращения поворотной части машины (например, экскаватора) с использованием функциональных зависимостей этого положения от выходных сигналов измерителей 2 (8) и 3. В основе алгоритма такого определения лежат тригонометрические расчеты. Для их проведения с помощью измерителя 2 или 8 определяются текущие значения углов поворота элементов рабочего органа (стрелы, отвала, ковша и т.п.) и/или деталей его шарнирного крепления к машине (например, толкающего бруса бульдозера). Исходные (начальные) значения этих углов определяются при установке устройства на машину и записываются в память вычислителя 1, например, оператором с помощью органа управления, расположенного на панели оператора 5. В памяти вычислителя 1 предварительно записаны расстояния между осями вращения этих элементов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. При работе машины вычислитель 1, используя определяемые измерителями 2 (8) и 3 значения углов поворота и данные о расстояниях между осями поворота, путем тригонометрических расчетов определяет угловое и/или линейное положение рабочего органа относительно машины. При необходимости, с учетом его начального положения.If this position, depending on the requirements of the control system or the technological process performed by the machine, needs to be determined relative to the machine, then calculator 1 determines the position of the working body relative to the center of gravity or the center of rotation of the rotary part of the machine (for example, an excavator) using functional dependencies this position from the output signals of meters 2 (8) and 3. The basis of the algorithm for this determination are trigonometric calculations. To carry them out, using a meter 2 or 8, the current values of the rotation angles of the elements of the working body (boom, blade, bucket, etc.) and / or parts of its articulation to the machine (for example, a pushing beam of a bulldozer) are determined. The initial (initial) values of these angles are determined when the device is installed on the machine and recorded in the memory of calculator 1, for example, by the operator using the control located on the operator panel 5. In the memory of calculator 1, the distances between the axes of rotation of these elements in the vertical and horizontal planes. When the machine is running, the calculator 1, using the values of the rotation angles determined by the meters 2 (8) and 3 and the data on the distances between the rotation axes, determines the angular and / or linear position of the working body relative to the machine by trigonometric calculations. If necessary, taking into account its initial position.

Если требуется определение положения рабочего органа относительно местности (Земли), то вычислитель 1 дополнительно осуществляет пересчет полученных координат положения рабочего органа с использованием приемника GNSS, установленного на машине.If you need to determine the position of the working body relative to the terrain (Earth), then the calculator 1 additionally recalculates the obtained coordinates of the position of the working body using the GNSS receiver installed on the machine.

С целью повышения точности определения положения рабочего органа в системе координат, связанной с Землей, может быть использован дифференциальный режим работы GNSS. В этом случае в вычислитель 1 с базового стационарно установленного приемника GNSS с помощью средства беспроводной связи 6 передаются координаты местоположения базового приемника или сигналы поправок DGPS. Например, с использованием стандарта пересылки поправок RTCM SC - 104.In order to increase the accuracy of determining the position of the working body in the coordinate system associated with the Earth, the GNSS differential mode of operation can be used. In this case, the coordinates of the location of the base receiver or DGPS correction signals are transmitted to the calculator 1 from the base fixed-mounted GNSS receiver using wireless communication 6. For example, using the RTCM SC-104 amendment forwarding standard.

Для получения сантиметровой точности определения положения рабочего органа может быть реализовано формирование поправок DGPS с использованием режима измерения фаз несущей F1, F2 сигналов GNSS базового приемника и приемника 4, установленного на машине.To obtain centimeter accuracy in determining the position of the working body, DGPS corrections can be implemented using the carrier phase measurement mode F1, F2 of the GNSS signals of the base receiver and receiver 4 installed on the machine.

В процессе работы машины данные о положении рабочего органа и, в случае необходимости, о положении машины отображаются на панели оператора 5.During the operation of the machine, data on the position of the working body and, if necessary, on the position of the machine are displayed on the operator panel 5.

Дополнительно с помощью средства связи 6 или оператором с помощью органов управления, расположенных на панели оператора 5, в вычислитель 1 вводятся и далее отображаются на панели оператора 5 проектные значения уклонов грунтовой поверхности, толщины срезаемого слоя грунта, параметры проектной плоскости грунтовой поверхности (в частности, в виде цифровой 3D-модели), а также установки параметров начального положения рабочего органа и/или машины.Additionally, using the communication means 6 or the operator using the controls located on the operator panel 5, the design values of the slopes of the soil surface, the thickness of the cut soil layer, the parameters of the design plane of the soil surface (in particular, in the form of a digital 3D model), as well as setting the parameters of the initial position of the working body and / or machine.

Благодаря тому что оператор имеет возможность сравнения отображаемых действительного и проектного положений рабочего органа, обеспечивается возможность реализация автоматизированного управления положением рабочего органа.Due to the fact that the operator has the ability to compare the displayed actual and design provisions of the working body, it is possible to implement automated control of the position of the working body.

При таком управлении с помощью панели оператора 5 может дополнительно осуществляться отображение положения машины на плоской или объемной грунтовой поверхности одновременно с отображением проектной поверхности грунта, отображение параметров движения машины и разрешенной зоны работы машины, а также формирование предупреждающих информационных сигналов для оператора.With this control, the operator panel 5 can additionally display the position of the machine on a flat or volumetric soil surface at the same time as display the design soil surface, display the parameters of the movement of the machine and the permitted area of the machine, as well as generate warning information signals for the operator.

При наличии на машине системы автоматического управления положением рабочего органа вычислитель 1 передает в эту систему данные о положении рабочего органа с помощью интерфейсного устройства, входящего в состав вычислителя 1.If the machine has an automatic control system for the position of the working body, the calculator 1 transmits to this system data on the position of the working body using an interface device that is part of the calculator 1.

С помощью средства связи 6 возможна также реализация группового автоматического управления группой машин, например, их синхронная работа, а также дистанционный контроль за работой машины со стационарного поста.Using communication means 6, it is also possible to implement group automatic control of a group of machines, for example, their synchronous operation, as well as remote monitoring of the operation of the machine from a stationary post.

Изобретение не ограничивается рассмотренными вариантами его осуществления. Специалистам в данной области техники понятно, что самые разные изменения и модификации этих вариантов могут быть выполнены в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.The invention is not limited to the considered options for its implementation. Those skilled in the art will recognize that a wide variety of changes and modifications to these variations can be made within the scope of the appended claims.

Источники информацииInformation sources

1. SU 1481344 A, E02F 9/20, 23.05.1989.1.SU 1481344 A, E02F 9/20, 05.23.1989.

2. RU 2469151 C1, E02F 9/20, 10.12.2012.2. RU 2469151 C1, E02F 9/20, 10/10/2012.

3. RU 2478757 C1, 10.04.2013.3. RU 2478757 C1, 04/10/2013.

Claims (5)

1. Устройство для определения положения рабочего органа машины, содержащее по меньшей мере два измерителя, один из которых установлен на машине, а второй на рабочем органе или на детали, приспособленной для подвижного соединения рабочего органа с машиной, и вычислитель, соединенный с указанными измерителями, причем каждый измеритель содержит по меньшей мере один гироскоп, и/или акселерометр, и/или магнитометр, а также выполнен с возможностью измерения углового положения и/или перемещения места его установки в системе координат, связанной с местностью, а вычислитель выполнен с возможностью определения положения рабочего органа относительно машины или местности с использованием измеренных угловых положений, и/или перемещений, и/или их разности, отличающееся тем, что в этом устройстве дополнительно реализовано по меньшей мере одно из следующих технических решений:
а) вычислитель выполнен с возможностью определения положения рабочего органа относительно машины с использованием функциональных зависимостей этого положения от выходных сигналов измерителей, причем эти функциональные зависимости предварительно определены с учетом параметров и конструкции машины, и/или рабочего органа, и/или узлов подвижного присоединения рабочего органа к машине и записаны в энергонезависимую память вычислителя;
б) каждый измеритель содержит трехосевой гироскоп, а также трехосевой акселерометр и/или трехосевой магнитометр, выполненный с возможностью измерения магнитного поля Земли, причем по меньшей мере один микроконтроллер, установленный в измерителе и/или в вычислителе, приспособлен для определения углового положения измерителя путем интегрирования выходных сигналов гироскопа и коррекции или устранения дрейфа интеграторов с использованием сигналов акселерометра и/или магнитометра и/или приспособлен для определения линейного перемещения измерителя путем двойного интегрирования сигналов ускорения в соответствующем направлении;
в) вычислитель или микроконтроллер измерителя выполнен с возможностью коррекции результатов интегрирования сигналов гироскопов и/или акселерометров путем реализации цифрового рекурсивного фильтра с использованием вероятностной динамической модели движения рабочего органа;
г) вычислитель дополнительно соединен по меньшей мере с одним датчиком положения органа управления положением рабочего органа и/или с устройством управления приводом рабочего органа, а также приспособлен для устранения дрейфа интеграторов из условия предотвращения изменения разности формируемых измерителями сигналов угловых положений и/или перемещений рабочего органа в те интервалы времени, в которых отсутствует сигнал управления его перемещением;
д) измеритель оснащен средством виброзащиты и/или термостатирования гироскопа, и/или акселерометра, и/или магнитометра;
е) устройство дополнительно содержит средство беспроводной связи, входящее в состав вычислителя или соединенное с ним и приспособленное для приема сигналов координат или поправок с базового стационарно установленного приемника глобальной спутниковой системы позиционирования, а вычислитель или приемник глобальной спутниковой системы позиционирования, установленный на машине, приспособлен для определения местоположения машины с учетом этих координат или поправок;
ж) устройство дополнительно содержит интерфейсное устройство, приспособленное для передачи данных о положении рабочего органа в систему управления машиной, и/или средство беспроводной связи, приспособленное для приема данных о проектном уровне или цифровой модели проекта грунтовой поверхности со стационарного поста, и/или для передачи данных о положении рабочего органа на стационарный пост, и/или для обмена данными о положениях рабочих органов двух и более совместно работающих машин, причем указанное интерфейсное устройство и/или средство беспроводной связи входит/входят в состав вычислителя или соединено/соединены с ним;
з) устройство дополнительно оснащено панелью оператора, которая соединена с вычислителем или входит в его состав и приспособлена для отображения информации о положении рабочего органа машины, и/или о проектном уровне или проектной плоскости грунтовой поверхности одновременно с положением машины на этой поверхности или относительно этой поверхности.
1. A device for determining the position of the working body of the machine, containing at least two meters, one of which is mounted on the machine, and the second on the working body or on a part adapted for the movable connection of the working body with the machine, and a calculator connected to these meters moreover, each meter contains at least one gyroscope, and / or accelerometer, and / or magnetometer, and is also configured to measure the angular position and / or move its installation location in the coordinate system associated with the terrain, and the calculator is configured to determine the position of the working body relative to the machine or terrain using the measured angular positions, and / or movements, and / or their difference, characterized in that this device additionally implements at least one of the following technical solutions :
a) the calculator is configured to determine the position of the working body relative to the machine using the functional dependencies of this position on the output signals of the meters, and these functional dependencies are predefined taking into account the parameters and design of the machine and / or working body and / or nodes of the movable connection of the working body to the machine and recorded in the non-volatile memory of the computer;
b) each meter contains a three-axis gyroscope, as well as a three-axis accelerometer and / or three-axis magnetometer, configured to measure the Earth’s magnetic field, at least one microcontroller installed in the meter and / or in the calculator is adapted to determine the angular position of the meter by integrating the output signals of the gyroscope and the correction or elimination of the drift of integrators using the signals of the accelerometer and / or magnetometer and / or is adapted to determine the linear displacement I meter by double integration of acceleration signals in the corresponding direction;
c) the meter’s calculator or microcontroller is capable of correcting the results of integrating the signals of gyroscopes and / or accelerometers by implementing a digital recursive filter using a probabilistic dynamic model of movement of the working body;
d) the calculator is additionally connected to at least one position sensor of the control element for positioning the working body and / or to the device for controlling the drive of the working body, and is also adapted to eliminate the drift of integrators from the condition of preventing the difference in the difference between the signals of the angular positions and / or movements of the working body generated by the meters in those time intervals in which there is no signal to control its movement;
d) the meter is equipped with vibration protection and / or thermostatic control of the gyroscope, and / or accelerometer, and / or magnetometer;
e) the device further comprises a wireless communications tool included in or connected to the calculator and adapted to receive coordinate signals or corrections from a fixed base receiver of the global satellite positioning system, and the computer or receiver of the global satellite positioning system mounted on the machine is adapted to determining the location of the machine based on these coordinates or corrections;
g) the device further comprises an interface device adapted for transmitting data on the position of the working body to the machine control system, and / or wireless means, adapted to receive data on the design level or digital model of the soil surface design from a stationary post, and / or for transmission data on the position of the working body at a stationary post, and / or for the exchange of data on the positions of the working bodies of two or more co-operating machines, said interface device and / or medium Wireless communication includes GUSTs / calculator part of or is connected / joined with it;
h) the device is additionally equipped with an operator panel, which is connected to or included in the calculator and is adapted to display information about the position of the working body of the machine and / or the design level or design plane of the soil surface simultaneously with the position of the machine on this surface or relative to this surface .
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вычислитель выполнен с возможностью выполнения тригонометрических расчетов при определении положения рабочего органа относительно машины.2. The device according to p. 1, characterized in that the calculator is configured to perform trigonometric calculations when determining the position of the working body relative to the machine. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит приемник глобальной спутниковой системы позиционирования, установленный на машине и соединенный с вычислителем, который приспособлен для определения положения рабочего органа в системе координат, связанной с местностью, с использованием выходных сигналов этого приемника и данных о положении рабочего органа относительно машины.3. The device according to p. 1, characterized in that it further comprises a global satellite positioning system receiver mounted on a machine and connected to a computer, which is adapted to determine the position of the working body in the coordinate system associated with the terrain, using the output signals of this receiver and data on the position of the working body relative to the machine. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что приемник глобальной спутниковой системы позиционирования, установленный на машине, и базовый приемник выполнены с возможностью измерения фаз несущей сигналов глобальной спутниковой системы позиционирования, а вычислитель или приемник глобальной спутниковой системы позиционирования, установленный на машине, выполнен с возможностью определения местоположения машины с учетом результатов измерения этих фаз.4. The device according to claim 3, characterized in that the receiver of the global satellite positioning system installed on the machine and the base receiver are configured to measure the phases of the carrier signal of the global satellite positioning system, and the transmitter or receiver of the global satellite positioning system installed on the machine, configured to determine the location of the machine, taking into account the results of the measurement of these phases. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что панель оператора содержит органы управления и выполнена с возможностью введения оператором в вычислитель проектного значения продольного и/или поперечного уклона грунтовой поверхности, и/или толщины срезаемого слоя грунта, и/или параметров проектной плоскости грунтовой поверхности, и/или установки оператором параметров начального положения рабочего органа. 5. The device according to claim 1, characterized in that the operator panel contains controls and is configured to enter into the calculator the design value of the longitudinal and / or transverse slope of the soil surface and / or the thickness of the cut soil layer and / or project plane parameters soil surface, and / or installation by the operator of the parameters of the initial position of the working body.
RU2014142297/03A 2014-10-20 2014-10-20 Device for location of machine working member RU2566153C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014142297/03A RU2566153C1 (en) 2014-10-20 2014-10-20 Device for location of machine working member

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014142297/03A RU2566153C1 (en) 2014-10-20 2014-10-20 Device for location of machine working member

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2566153C1 true RU2566153C1 (en) 2015-10-20

Family

ID=54327621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014142297/03A RU2566153C1 (en) 2014-10-20 2014-10-20 Device for location of machine working member

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2566153C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU176450U1 (en) * 2017-07-21 2018-01-18 Общество с ограниченной ответственностью "Спутник Альянс" DEVICE FOR CONTROL OF SPEED MODE OF MACHINE-TRACTOR UNIT
RU2703074C1 (en) * 2018-12-28 2019-10-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Device for road blading operation by motor grader
RU221114U1 (en) * 2023-07-25 2023-10-19 Арсений Иннокентьевич Колесов Signaling stick for mas-wrestling

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2116025C1 (en) * 1996-05-24 1998-07-27 Акционерное общество открытого типа Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт механизации и энергетики лесной промышленности Logging machine
RU94219U1 (en) * 2010-03-15 2010-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЭГО" DEVICE FOR DETERMINING THE LENGTH AND ANGLE OF THE TILES OF THE TELESCOPIC ARROW OF THE LOADING MACHINE
RU2478757C2 (en) * 2011-06-10 2013-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" Method to detect position of cutting edge of motor grader blade
RU2526437C1 (en) * 2013-07-09 2014-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" Control system of excavatory-transport machine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2116025C1 (en) * 1996-05-24 1998-07-27 Акционерное общество открытого типа Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт механизации и энергетики лесной промышленности Logging machine
RU94219U1 (en) * 2010-03-15 2010-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЭГО" DEVICE FOR DETERMINING THE LENGTH AND ANGLE OF THE TILES OF THE TELESCOPIC ARROW OF THE LOADING MACHINE
RU2478757C2 (en) * 2011-06-10 2013-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" Method to detect position of cutting edge of motor grader blade
RU2526437C1 (en) * 2013-07-09 2014-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" Control system of excavatory-transport machine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU176450U1 (en) * 2017-07-21 2018-01-18 Общество с ограниченной ответственностью "Спутник Альянс" DEVICE FOR CONTROL OF SPEED MODE OF MACHINE-TRACTOR UNIT
RU2703074C1 (en) * 2018-12-28 2019-10-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Device for road blading operation by motor grader
RU221114U1 (en) * 2023-07-25 2023-10-19 Арсений Иннокентьевич Колесов Signaling stick for mas-wrestling

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3283841B1 (en) Dynamic motion compensation of a working equiment, in particular a hydraulic excavator
AU2014274647B2 (en) Determining terrain model error
US8473166B2 (en) Semiautomatic control of earthmoving machine based on attitude measurement
US7139651B2 (en) Multi-source positioning system for work machines
US8639416B2 (en) GNSS guidance and machine control
EP1548402B1 (en) Position measuring system of working machine
AU2012209015B2 (en) Inclination angle compensation systems and methods
AU2014274650B2 (en) Processing of terrain data
US7640683B2 (en) Method and apparatus for satellite positioning of earth-moving equipment
US20160011597A1 (en) Gnss and optical guidance and machine control
WO2017061511A1 (en) Shape measuring system and shape measuring method
JP2008164590A (en) System and method for augmenting inertial navigation system
US20150153456A1 (en) Integrated machine guidance system
AU2015200793B2 (en) Compensating for acceleration induced inclination errors
CN103852059B (en) The scraper bowl locating device of backhoe [shovel and method
EP3767036B1 (en) Estimation with gyros of the relative attitude between a vehicle body and an implement operably coupled to the vehicle body
RU2566153C1 (en) Device for location of machine working member
AU2014274649B2 (en) System and method for modelling worksite terrain
WO2017061512A1 (en) Work-performing method, control system for work machine, and work machine
AU2014274648B2 (en) Determining terrain of a worksite
JP7065002B2 (en) Work machine