SE529226C2 - Gruvfordon och förfarande för förhindrande av ett gruvfordons kollision - Google Patents

Description

25 30 35 529d226 komma i fordonet.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN

[0004] Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett nytt och förbättrat arrangemang för förhindrande av ett gruvfordons kollisioner.

[0005] Förfarandet enligt uppfinningen är kännetecknat av att för gruvfordonet fastställs dessutom åtminstone ett skyddsomràde i sidoriktning, på basis av skanningen fastställs en hinderslös rutt och punkter fastställs i for- donets sidoriktning, vilka avgränsar rutten; minnespunkter bildas på basis av koordinater för punkterna som avgränsar rutten, och minnespunktema lagras i styrsystemet; samt en andra kollisionsgranskning utförs, där åtminstone ett skyddsomràde i fordonets sidoriktning övervakas och ett kollisionsvarnings- meddelande alstras om en av minnespunkterna befinner sig inom det överva- kade skyddsområdet.

[0006] Gruvfordonet enligt uppfinningen är kännetecknat av att dessutom har åtminstone ett skyddsomràde i fordonets sidoriktning fastställts i styrsystemet, att flera minnespunkter med positionsinformation kan lagras i styrsystemet, och att styrsystemet är anordnat att övervaka åtminstone ett skyddsomràde i fordonets sidoriktning, och alstra ett kollisionsvarningsmedde- lande om en av minnespunkterna befinner sig inom det övervakade skyddsom- rådet.

[0007] En grundläggande idé med uppfinningen är att ett gruvfordon omfattar åtminstone en skanner, som är anordnad att övervaka omgivningen framför gruvfordonet då gruvfordonet körs i en rörelseriktning. För utförande av en kollisionsgranskning i fordonets styrsystem, har åtminstone ett skyddsom- ràde i en körriktning och åtminstone ett skyddsomràde i sidoriktning bestämts, vilka har minimiavstånd och maximiavstånd av pà förhand planerade längder från fordonet. Lägen på fordonets båda sidor för de närmaste detekterings- punkterna i en sidoriktning, dvs. hinder, som erhållits som skanningsresultat lagras som minnespunkter i gruvfordonets styrsystem. Minnespunkterna be- stämmer en hinderslös rutt i styrsystemet och styrsystemet minns ruttens for- mer åtminstone för en sektion som motsvarar fordonets längd. I en kollisions- granskning kontrolleras det således först att skanningen inte detekterar ett hin- der inom ett skyddsomràde framför fordonet. För det andra omfattar kollisions- granskningen att styrsystemet övervakar fordonet och ger ett kollisionsvar- ningsmeddelande om en av minnespunkterna befinner sig inom det övervaka- de skyddsområdet i sidoriktning, 10 15 20 25 30 35 529 226 3

[0008] En fördel med uppfinningen är att fordonet inte längre omfat- tar icke-övervakade sektioner vad kollisionsgranskningen beträffar, fastän an- talet skannrar vore begränsat och fastän gruvfordonets former och konstruk- tion vore komplexa.

[0009] Den grundläggande idén med en utföringsform av uppfin- ningen är att en kollisionsgranskning utnyttjas i reglering av ett gruvfordons styrparametrar. Detta möjliggör undvikande av möjliga överskridningar av skyddsområdet på grund av styrningsrörelser och av dessa förorsakade stör- ningar av produktionskörning på förhand.

[0010] Den grundläggande idén med en utföringsform av uppfin- ningen är att styrsystemet omfattar en ringbuffert för lagring av minnespunk- ternas koordinater. Då fordonet körs i en första rörelseriktning, uppdateras av en skanner alstrade minnespunkteri förhållande till fordonets rörelse i styrsy- stemet för kollisionsgranskning.

KORTFATTAD RlTNlNGSBESKRlVNlNG

[0011] Uppfinningen beskrivs mera detaljerat i bifogade ritningar, där

[0012] figur 1 är en schematisk sidovy som visar ett gruvfordon en- ligt uppfinningen,

[0013] figur 2 är en schematisk toppvy som visar ett gruvfordon en- ligt uppfinningen,

[0014] figur 3 är en schematisk toppvy som visar skyddsomräden för ett gruvfordon enligt uppfinningen, och

[0015] figur 4 visar schematiskt hur ett fordons styrsystem förses med minnespunkter enligt uppfinningen.

[0016] För klarhetens skull visar figurema uppfinningen på ett för- enklat sätt. Lika hänvisningssiffror identifierar lika element.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN

[0017] Figur 1 visar ett gruvfordon 1, som i detta fall är ett lastnings- fordon vars framdel uppvisar en skopa för förflyttning och lastning av brutet material. Alternativt kan gruvfordonet 1 vara t.ex. en bergborrningsrigg eller ett med en plattform försett transportfordon. Gruvfordonet 1 omfattar ett rörligt un- derrede 2 anordnat att förflyttas med en motor 3 genom kraftöverföring och hjul. Gruvfordonet 1 kan även vara försett med ett styrsystem som uppvisar åtminstone en första styrenhet 4, som är belägen på underredet 2 och som är 10 15 20 25 30 35 529 226 4 t.ex. anordnad att styra i gruvfordonet 1 befintliga manövreringsorgan för styr- ning och användning av fordonet. Det bemannade gruvfordonet 1 kan ytterliga- re uppvisa en dataöverföringsenhet 5 som möjliggör för den första styrenhet 4 att etablera en dataöverföringsförbindelse 6 med en andra styrenhet 7 utanför gruvfordonet 1. Den andra styrenheten 7 kan vara belägen i ett kontrollrum 8 möjligen anordnat utanför gruvan. Styrenhetema 4 och 7 kan vara datorer eller motsvarande anordningar. Styrsystemet kan ytterligare uppvisa en naviga- tionsutrustning 9 för bestämning av gruvfordonets 1 position.

[0018] Figur 2 visar ett gruvfordon 1 som kan vara anordnat att köra i en gruvtunnel 10 längs en på förhand bestämd rutt 11. Rutten 11 kan vara alstrad genom manuell körning av fordonet 1 i gruvan medan fordonets 1 rikt- ningar och körda avstånd samtidigt lagras som en elektronisk karta i styrsy- stemet. För detta ändamål är styrsystemet försett med ett X, Y- koordinatsystem som beskriver fordonets 1 arbetsutrymme. För bestämning av en riktning kan navigationsutrustningen 9 omfatta t.ex. en gyroskop eller en motsvarande anordning. Det körda avståndet, återigen, kan mätas t.ex. från fordonets 1 kraftöverföring eller hjul pà ett i och för sig känt sätt. I automatisk körning kan styrsystemet styra gruvfordonet 1 längs den lärda rutten 11. Med erforderliga mellanrum kan positionen kontrolleras för säkerställande av att fordonet 1 befinner sig på rutten 11.

[0019] Alternativt kan det obemannade gruvfordonet 1 tjärrstyras manuellt t.ex. från kontrollrummet 8. l så fall är gruvfordonet 1 försett med åt- minstone en videokamera 12, från vilken data överförs till en operatör i kon- trollrummet 8. Kontrollrummet kan förses med styrmedel med vilka operatören kan pà basis av en videobild styra gruvfordonet 1 längs en önskad rutt. Data- överföringsförbindelsen 6 mellan kontrollrummet 8 och styrenheten 4 kan ba- sera sig på t.ex. ett radiotelefonsystem.

[0020] Ännu ett alternativ för styrning av ett obemannat gruvfordon i en gruva är att på förhand förse gruvan med lämpliga referenspunkter 30, så- som reflektorer, ljuskällor, ljudkällor eller liknande. Gruvfordonet 1 kan sedan uppvisa en skanner eller en motsvarande anordning för identifiering av referenspunkterna 30 för positionering av fordonet 1.

[0021] Enligt uppfinningen är gruvfordonet 1 försett med ett kolli- sionsspärrsystem vars ändamål är att övervaka att fordonet inte kolliderar med externa hinder. l systemet ingår åtminstone en eller flera första skannrar 13 anordnade i fordonets 1 framparti för skanning av omgivningen framför fordo- 10 15 20 25 30 35 a 529 226 5 net 1 då fordonet 1 körs framåt, dvs. i en första rörelseriktning A. Systemet kan ytterligare uppvisa åtminstone en andra skanner 14 som befinner sig i gruvfor- donets 1 baksida för skanning av utrymmet bakom fordonet 1 då fordonet backar, dvs. körs i en andra rörelseriktning B. Antalet av båda skannrar 13 och 14 kan vara mera än en. Skannrarna kan vara laserskannrar, ultraljudsskann- rar eller motsvarande anordningar för granskning av utrymmet runt gruvfordo- net.

[0022] Såsom figur 3 visar, kan skyddsområden 15a - 15c be- stämmas för kollisionsgranskning. Skyddsområdenas 15a och 15c storlek i körriktningen kan vara olika i den första rörelseriktningen A och iden andra rö- relseriktningen B. Dessutom kan skyddsområdet 15b vara av olik storlek i sido- riktningen C än i rörelseriktningarna A och B. Skyddsområdena 15a - 15c om- fattar i förhållande till fordonet 1 bestämda minimiavstànd 16 och maximiav- stånd 17. Ett minimiavstånd 16 kan bestämmas enligt gruvfordonets 1 egna dimensioner, dvs. i praktiken beror det på fordonets 1 yttre former och kon- struktion. Användningen av minimiavstànd 16 möjliggör förhindrande av falska alarm som förorsakats av fordonets 1 egna konstruktioner, såsom rörelser hos en bom, skopa etc. Maximiavstånden 17, återigen, bestämmer lägena för skyddsområdenas 15a - 15c ytterkanter. Vid dimensionering av maximiav- stånden 17, tas hänsyn till gruvtunnlarnas 10 dimensioner, fordonets 1 mått och konstruktion, körningshastighet, omständigheterna och även säkerhets- aspekter. Det bör beaktas att formerna för de av minimiavstånden 16 och max- imiavstånden 17 alstrade gränserna inte nödvändigtvis behöver vara ortogona- la, utan gränserna kan bestämmas punkt för punkt.

[0023] l praktiken äger en första kollisionsgranskning rum så att då fordonet 1 rör sig i gruvan i den första rörelseriktningen A, skannar den första skannern 13 omgivningen framför fordonet 1 och på motsvarande sätt, då kör- ning äger rum i den andra rörelseriktningen B, skannas omgivningen av den andra skannern 14. Om 'styrsystemet på grund av skanningen detekterar att ett externt hinder 18 befinner sig inom skyddsområdet 15a, ger systemet ett kolli- sionsvarningsmeddelande. På basis av kollisionsvarningsmeddelandet kan gruvfordonet 1 stannas omedelbart och ytterligare kan kontrollrummet 8 med- delas av detta. Hinder som befinner sig längre än skyddsområdets 15a maxi- miavstånd 17 förorsakar inget kollisionsvarningsmeddelande eftersom dylika hinder inte förorsakar risk för kollision. Detekteringen av ett hinder 18 inom skyddsområdet 15a kan bekräftas genom ett flertal detekteringar innan ett kol- 10 15 20 25 30 35 529 226 6 Iisionsvarningsmeddelande ges. Detta undviker givning av felaktiga kollisions- varningsmeddelanden.

[0024] Figur 4 åskådliggör hur en kollisionsgranskning kan även ut- föras för ett gruvfordons 1 ”blinda” områden, dvs; områden som en skanners 13 detekteringsområde 19 inte täcker. Det är inte alltid möjligt att placera ett tillräckligt antal skannrar på ett underrede 2 för att hela fordonet 1 skulle ingå i skannrarnas detekteringsområde 19. Vad beträffar kollisioner, kan den kritiska punkten vara t.ex. vid det ledade fordonets 1 mittled 20 eftersom under en om- svängning kan stomdelars konstruktioner 22 sträcka sig synnerligen långt i for- donets 1 sidoriktning C, så att de kan stöta på ett hinder. Ytterligare kan fordo- nets 1 bakhjul inom ett blint område under en brant omsvängning ta en genväg och kollidera med ett hinder. Detta åskådliggörs i figuren med en streckad linje 23. Vid fordonets 1 kritiska punkter kan anordnas på förhand bestämda skyddsområden i sidoriktning och av olika storlekar än de som är anordnade vid mindre kritiska punkter. Följaktligen kan t.ex. storleken av ett skyddsområ- de 15' i sidoriktning vid mittleden 20 vara större än en sektion i framstommen och bakstommen. Dessutom kan skyddsområdet i sidoriktning vara större på fordonets första sida än på dess andra sida t.ex. på grund av den körda ruttens form.

[0025] För en ”andra” granskning av blinda områden skannas om- givningen framför fordonet och en gruvtunnels väggytor, stora stenblock och andra för en kollision relevanta fasta föremål observeras på fordonets 1 båda sidor under körningen. Detekteringspunkternas koordinater närmast i en sido- riktning C lagras som minnespunkter 21 i styrsystemets X, Y-koordinatsystem, varvid koordinatsystemet beskriver fordonets 1 arbetsområde. Minnespunkter- na 21 bestämmer en hinderslös rutt för trygg körning. Varje minnespunkt 21 lagras i styrsystemets minne åtminstone tills fordonet 1 helt har passerat ifrå- gavarande minnespunkt 21. I den andra kollisionsgranskningen kontrollerar styrsystemet att varje skyddsområde 15b i sidoriktning alltid är beläget inom den av minnespunkterna 21 definierade rutten. Med andra ord säkerställer man att ingen minnespunkt 21 befinner sig inom skyddsområdet 15b i sidorikt- ning.

[0026] Arrangemanget enligt uppfinningen kan förverkligas så att i styrsystemet ingår en "ringbuffert" där minnespunkternas 21 koordinater lag- ras. Då fordonet 1 körs i en första rörelseriktning A, uppdateras de av den för- sta skannern 13 för kollisionsgranskningen i förhållande till fordonets 1 rörelse 10 15 20 25 30 35 529 226 7 alstrade minnespunkterna 21 i styrsystemet. På samma sätt, vid backning i rö- relseriktning B, uppdateras de av den anda skannern 14 alstrade minnespunk- terna 21 för en sidledskollisionsgranskning.

[0027] Det är dessutom möjligt att utnyttja kollisionsgranskningen för bestämning av ett fordons styrningsparametrar för undvikande av potentiel- la intrång av skyddsområdena i sidoriktning på förhand. Styrsystemet kan på förhand simulera, genom beräkning, styrningssituationer och vid behov ändra styrningsparametrarna sä att fordonets svängning eller annan aktivitet aldrig förorsakar en situation där en del av fordonet körs till den av minnespunkterna avgränsade ruttens kant. Detta möjliggör undvikande av potentiella på styr- ningsrörelser beroende överskridningar av skyddsområdet och de resulterande störanden av en produktionskörning på förhand. Det kan vara erforderligt att bestämma fordonets 1 rotationsvinkel för en dylik granskning. Styrsystemet kan beräkna rotationsvinkeln t.ex. på basis av navigationsdata eller alternativt kan en sensor anordnas i samband med hjulen eller mittleden 20 för bestäm- ning av rotationsvinkeln. Ytterligare kan styrsystemet bestämma positionering- en t.ex. med hjälp av riktnings- och avståndsmätningar.

[0028] Förfarandet enligt uppfinningen kan exekveras genom kör- ning av ett datorprogram i en till styrsystemet hörande dators processor. Da- torprogrammet som förverkligar förfarandet enligt uppfinningen kan lagras i styrsystemets minne eller programmet kan nedladdas i datom från ett min- nesmedel, såsom en CD-ROM-skiva. Ytterligare kan datorprogrammet nerlad- das från en annan dator t.ex. via ett informationsnät till en till gruvfordonets styrsystem hörande anordning.

[0029] Fastän endast obemannade gruvfordon beskrevs ovan, är det naturligtvis möjligt att tillämpa kollisionsgranskningen av blinda områden enligt uppfinningen även på fullt vanliga, manuellt styrda bemannade fordon.

Uppfinningen möjliggör förbättrad säkerhet för en manuell maskin och under- lättande av en operatörs arbete.

[0030] Det är dessutom möjligt att skyddsområdena 15a - 15c upp- dateras enligt gruvfordonets 1 läge. På basis av uppdateringen kan skyddsom- rådenas 15a - 15c dimensioner och/eller form framför, på sidorna av och/eller bakom fordonet ändras. Sidoområdena 15a - 15c kan sedan vara mindre vid körning genom en gruvas smala sektioner och å andra sidan kan de vara stör- re vid punkter där kollisionsrisken är mindre. En möjlighet är att information om skyddsområdenas 15a - 15c storlek tilläggs i den av gruvfordonet 1 körda rut- 10 15 529 226 8 tens 11 ruttpunkter. En annan möjlighet är att den av gruvfordonet 1 körda rut- ten 11 delas i sektioner, dvs. segment, som är större än en ruttpunkt. Uppdate- ringsinformation kan bestämmas för segmenten. Då gruvfordonet 1 anländer vid en dylik ruttpunkt eller ett dylikt segment, kan styrsystemet automatiskt uppdatera skyddsomràdena. Det är relativt lätt att tillägga uppdateringsinfor- mation i samband med ruttpunkterna och segmenten och ändra den senare. Ännu en möjlighet är att gruvfordonet 1 identifierar eller mottar uppdateringsin- formation om en extern identifierare under körning t.ex. då det anländer vid en' kritisk punkt vad säkerheten angår. Gruvan kan förses med t.ex. fjärravläsbara identifierare eller identifierare som fungerar på en radiofrekvens som innehåller erforderliga uppdateringsdata.

[0031] Ritningarna och beskrivningen i anslutning till dessa är en- dast avsedda att illustrera uppfinningsidén. Till sina detaljer kan uppfinningen variera inom ramen för patentkraven.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 rs29 226 9 PATENTKRAV

1. Förfarande för förhindrande av ett gruvfordons kollision, varvid gruvfordonet (1) omfattar åtminstone: ett rörligt underrede (2) som kan köras i en första rörelseriktning (A) och i en andra rörelseriktning (B). åtminstone en skanner (13, 14) samt ett styrsystem, som omfattar åtminstone en på underre- det (2) anordnad första styrenhet (4); varvid förfarandet omfattar: fastställande för gruvfordonet (1) av åtminstone ett skyddsområde (15a, 15b, 15c), som bildas inom ett område mellan minimiavstànd (16) och maximiavstånd (17) som fastställts i .förhållande till gruvfordonet (1 ); skanning av omgivningen framför gruvfordonet (1 )_ då fordonet (1) körs i en rörelseriktning (A, B); utförande av en första kollisionsgranskning, där skyddsområdet (15a) framför fordonet (1) övervakas, och alstring av ett kollisionsvamings- meddelande om ett hinder detekteras på skyddsomràdet' (15a), kän ne- te c k n at av att ' _ i för gmvfordonet (1) fastställs dessutom åtminstone ett skyddsomrà- de (15b) i sidoriktning (C), a» _ i ~ V) I på) basis av skanningsresultat fastställs en hinderslös rutt (24), och punkter fastställs i fordonets (1) sidoriktning (C). vilka avgränsar rutten (24): minnespunkter (21) bildas på basis av koordinater för punktema som avgränsar rutten (24), och minnespunktema (21) lagras i styrsystemet; ' samt en andra kollisionsgranskning utförs, däråtminstone ett skyddsom- råde (15b) i fordonets sidoriktning övervakas, och ett kollisionsvamingsmedde- lande alstras om en av minnespunktema (21) befinner sig inom det övervaka- de skyddsområdet (15b). A

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k å n n e t e c k n at av att pà basis av positionen och styrdata simuleras rörelsebanan för åt- minstone en del av fordonet (1) pâ förhand i styrsystemet, den andra kollisionsgranskningen utförs genom beaktning av den genom simulering erhållna rörelsebanan, och på basis av den andra kollisionsgranskningen regleras fordonets (1) styrrörelser för förhindrande av att skyddsomràdet (15b) i sidoñktningen överskrids.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n at av att minnespunktema (21) lagras väsentligen kontinuerligt i en i styrsystemet an- 10 15 20 25 30 35 529 226 10 ordnad ringbuffert och att minnespunktema (21) i ett ringminne uppdateras för den andra kollisionsgranskningen iförhållande till fordonets (1) rörelse.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - te c k n at av att fordonet (1) styrs obemannat och att vid styrningen utnyttjas en dataöverföringsförbindelse (6) mellan den på fordonets (1) underrede (2) belägna första styrenheten(4) och en andra extem styrenhet (7).

5. Förfarande enligt. något av föregående patentkrav, k ä n n e - te c k n at av-att åtminstone ett skyddsområdes (15a - 15c) dimensioner upp- dateras på basis av gruvfordonets (1) position.

6. Gruvfordon, som omfattar åtminstone: ett rörligt underrede (2) som kan köras i en första rörelseriktning (A) och i en andra rörelseriktning (B), åtminstone en skanner (13, 14) samt ett styrsystem, sompmfattar åtminstone en på underredet (2) anordnad första styren-het (4): Och där åtminstone en skanner är anordnad att skanna omgivningen framför gruvfordonet (1 ) för detektering av hinder (10, 18); åtminstone ett Skyddsområde (15a - 15c), som avgränsas av i för- hållande till fordonet (1) fastställda- minimiavstånd (16) och maximiavstånd' (17), har fastställts i styrsystemet; och vilket styrsystemet är anordnat att övervaka skanningsresultaten och alst- ra ett kollisionsvarningsmeddelande om ett hinder detekterats på skyddsområ- det (15a) framför fordonet (1), kä n n e t e c k n at av att dessutom har åtminstone ett skyddsområde (15b) i fordonets (1) sl- doriktning (C) fastställts i styrsystemet, flera minnespunkter (21) med positionsinformation kan lagras i styr- systemet, varvid minnespunktema (21) avgränsar ruttens (24) punkter i sido- riktning (C) på basis av skanningsresultaten, och styrsystemet är anordnat att övervaka åtminstone ett skyddsområde (15b) i fordonets (1) sidoriktning (C), och alstra ett kollisionsvarningsmedde- lande om en av minnespunktema (21) befinner sig inom det övervakade skyddsområdet (15b). i

7. Gruvfordon enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k nat av att gruv- fordonet (1) omfattar en första laserskanner (13) som är riktad mot den första rörelseriktningen (A) samt en andra laserskanner (14) som är riktad mot den andra rörelseriktningen (B) och att vardera rörelseriktningen (A, B) har ett eget i skyddsområde (1 Sa, 15c). )

8. Gruvfordon enligt patentkrav 6 eller 7, k å n n e t e c k n at av att 10 529 226 11. skyddsomràdets (15a, 15b, 15c) minimiavstànd (16) har fastställts i enlighet med gruvfordonets (1) yttre form och konstruktion.

9. Gruvfordon enligt något av patentkraven 6 - 8, k ä n n e t e c k- n at av att gruvfordonet (1) är obemannat och att den första styrenheten (4) via en dataöverföringsförbindelse (6) står i förbindelse med en andra extem styrenhet (7) för fönnedling av styrdata mellan styrenhetema (4, 7).

10. Gruvfordon enligt något av patentkraven 6 - 9, k ä n n e t e c k - n at av att styrsystemet är anordnat att uppdatera åtminstone ett skyddsom- råde (15a - 15c) på basis av gruvfordonets (1) position.