SE538446C2 - Förfarande för att utvärdera en förares hantering av en bom - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser ett förfarande för att utvärdera hur föraren av en skogs-maskinssimulator hanterar skogsmaskinens bom. I förfarandet lagras bananav spetsen i bommen, som förs av skogsmaskinssimulatorns förare, i minnetav simulatorn för att utföra en simulatorövning, bestäms en alternativ banaför banan av spetsen i bommen som förs av skogsmaskinsimulatorns förareför att utföra en simulatorövning, jämförs banan av spetsen i bommen somförs av föraren med den alternativa banan för att bestämma ett bomhante-ringsindex, och presenteras indexet. Uppfinningen avser även en skogs-maskinssimulator och en datorprogramprodukt som används i förfarandet. Fig. 1

Description

FÖRFARANDE FÖR ATI' UTVÄRDERA EN FÖRARES HANTERING AV ENBOM Uppfinninfins område Den föreliggande uppfinningen avser datorsimulatorer i virtuella miljöer, sär-skilt skogsmaskinssimulatorer.

Uppfinninqens bakgrund Simulatorer erbjuder en modern undervisningsmiljö för träning i hantering avskogsmaskiner, såsom skördare och skotare. Simulatorer gör det möjligt attöva hantering av maskiner i en trygg miljö. Med hjälp av simulatorer kan manöva alla skeden av drivningsprocessen i en illusorisk virtuell miljö utan risk attskada sig eller att skada miljön eller maskinen. Träning med simulatorer hjäl-per en också lära sig göra justeringar i grundmaskinen och skördaraggrega-tet och använda mätsystemet så effektivt som möjligt för att arbeta och klarasig i den reella miljön på ett så behärskat, effektivt och tryggt sätt som möj- ligt.

Simulatorer kan övervaka olika delområden av arbetet som utförts i en simu-latorövning, såsom t.ex. hastigheten på utförandet av övningen, antaletbehandlade trädstammar, kvaliteten på det producerade virket och/eller påresultatet efter arbetet, och producera i reell tid en maskinspecifik kontroll-rapport om övningarna eller poängsätta dem. I den av simulatorn produce-rade rapporten kan man se t.ex. maskinens användningstid, den produce-rade trämängden samt karakteristiska tal som beskriver användningen avmaskinen och noggrannheten i arbetet. Eftersom i förarutbildningen en lärareinte alltid kan närvara och övervaka arbetandet på simulatorn, borde ocksåsimulatorn kunna ge föraren respons på sådana delområden av arbetet sominte kan mätas med absoluta värden, på hans framsteg och på delområdenmed utrymme för utveckling.

Kort sammanfattninq av uppfinningen Syftet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en lösning,med vilken man kan bestämma nivån, på vilken föraren av en skogsmaskins-simulator behärskar skogsmaskinens bom och vilken nivå kan mätas medicke-absoluta värden.

Uppfinningen kännetecknas av det som presenteras i de självständigapatentkraven, och de osjälvständiga patentkraven avser uppfinningens för-delaktiga utföringsformer.

Uppfinningen baserar sig på idén att i förfarandet banan av spetsen i bom-men, som styrs av en förare av en skogsmaskinssimulator, lagras i minnet avsimulatorn för att utföra en simulatorövning; en alternativ bana bestäms förbanan av spetsen i bommen som styrs av föraren av skogsmaskinssimula-torn för att utföra en simulatorövning; banan av spetsen i bommen som styrsav föraren jämförs med den alternativa banan för att bestämma ett bom-hanteringsindex; och bomhanteringsindexet presenteras.

Enligt en fördelaktig utföringsform bestäms den alternativa banan genom attfiltrera banan av spetsen i bommen som styrs av skogsmaskinssimulatornsförare. Ytterligare enligt en fördelaktig utföringsform bildas bomhanterings-indexet genom att jämföra längden av banan på spetsen av bommen somstyrs av föraren med längden av den alternativa banan för spetsen av bom-men, eller bildas bomhanteringsindexet genom att jämföra hastigheten avbanan på spetsen av bommen som styrs av föraren med hastigheten av denalternativa banan för spetsen av bommen. Ytterligare enligt en fördelaktigutföringsform presenteras den alternativa banan och den simulerade bananpå den virtuella miljön på simulatorns skärm. Ytterligare enligt en fördelaktigutföringsform är bommens spets rörlig i längd-, höjd- och djupriktningar.Dessutom kan bommens hastighet justeras utgående från bomhanterings-indexet. Utgående från bomhanteringsindexet kan man också välja en annansimulatorövning för föraren av simulatorn. Vidare kan bomhanteringsindexetpresenteras antingen på skärmen av simulatorn eller till exempel i en rapport som kan skrivas ut om simulatorövningen. Likaledes kan i rapporten presen-teras visuellt både den simulerade banan och den alternativa banan.

Uppfinningen avser även en skogsmaskinssimulator som omfattar en pro-cessor och ett minne, och vilket minne omfattar en datorprogramkod, och ivilken datorprogramkoden och minnet tillsammans med processorn fårsimulatorn att utföra stegen av det ovan presenterade förfarandet.

Uppfinningen avser även en datorprogramprodukt som omfattar en dator-programkod för styrning av en dator, vilken datorprogramkod får datorn - närprogramkoden körs med minst en processor - utföra stegen av det ovan pre-senterade förfarandet enligt något av patentkraven.

Beskrivninq av ritninqar l det följande skall den föreliggande uppfinningen beskrivas närmare medhänvisning till bifogade ritningar, på vilka figur1 visar en skogsmaskinssimulatorvy enligt en utföringsform avuppfinningen; figur 2 visar ett blockschema över en skogsmaskinssimulator enligt enutföringsform av uppfinningen; och figur 3 visar ett blockschema av ett förfarande för bestämning av kon- troll över skogsmaskinens bom enligt en utföringsform av upp-finningen.

Beskrivninq av uppfinninqen i detali Vid skogsmaskinsförarutbildning som utförs med en simulator, såsom vidutbildning för förare av skördaraggregat och skotare, finns det ett behov attövervaka elevens utveckling även i hantering av skogsmaskinens bom.Hanteringen av skogsmaskinens bom kan dock inte mätas med ett absolutvärde som skulle bestämma förarens kunnighet i hanteringen av bommen.Hanteringen av skogsmaskinens bom hör dock till de viktigaste kunnig- heterna av en skogsmaskinförare med hänsyn till b|.a. skogsmaskinenseffektanvändning och vidare bränslekonsumtion och maskinens hållbarhet,men dessutom också för att undvika materiel- och personskador; dvs. atthanteringen av bommen är förarens kunnighet, med vilken föraren utför debegärda uppgifterna så effektivt, säkert och produktivt som möjligt.

Brister på hantering av bommen visar sig i praktiken i form av b|.a. en ojämnrörelse av bommens spets eller ände. I banan av bommens spets ser manb|.a. justeringsrörelserna som föraren gjort för bommen och/eller fram- ochåtergående justeringsrörelser som gjorts när man flyttat till det rätta målet.Bestämningen av kontroll över bommen kan utföras genom att bestämma enalternativ bana för bommens spets för att utföra arbetsuppgifterna av simu-latorövningen och genom att jämföra den alternativa banan för bommensspets med banan av bommens spets i simulatorövningen, dvs. den simule-rade banan när föraren av simulatorn utför arbetsuppgifter av den sammasimulatorövningen. Resultatet är ett index som visar hantering av bommenprocentuellt, dvs. ett bomhanteringsindex. Ett större index visar s.k. bättrehantering av bommen, eftersom den simulerade banan har då varit närmareden alternativa banan.

Vid bestämning av den alternativa banan för simulatorövningen tar man hän-syn till träd och andra hinder i terrängen av den virtuella miljön, den självamaskinen som skall simuleras och dess lastutrymme, eventuella andramaskiner som arbetar i den virtuella terrängen, samt uppgifterna som skallutföras, t.ex. med ett skördaraggregat kapning av ett träd och sågning avkubbar, med en skotare plockning av kubbar från marken och fällning av demtill lastutrymmet. Man måste dock beakta att den alternativa banan inte nöd-vändigtvis är den kortaste möjliga banan, med vilken uppgiften kan utföras.Den alternativa banan kan också vara i enlighet med goda arbetssätt som tarhänsyn till säkra och effektiva arbetsfaser, handlingssätt och banval sombefunnits bra i användning. Eftersom simulatorövningarna och uppgifternasom utförs i dem är mycket varierande och kan utföras i en begärd ord-ningsföljd, bestäms för förarens övningar vanligtvis ingen alternativ bana påförhand, utan simulatorn följer banan av bommens spets som styrs av föra-ren, och de uppgifter som föraren utför längs banan, t.ex. flyttning av träd ochkubbar, kapsågningar, sågning av kubbar osv., och bestämmer en alternativ bana för bommens spets genom att filtrera från förarens prestation, t.ex.genom att avlägsna från den alternativa banan onödiga fram- och åter-gående rörelser, små rörelser som beror på skakning av förarens hand, ochandra ojämna rörelser av bommens spets, samt genom att räta upp onödigakurvor eller dylikt i banan av bommens spets. Med hjälp av den här alterna-tiva banan kan de samma uppgifterna utföras till exempel med en kortarebana av bommens spets, på ett energieffektivare sätt, med en mindre belast-ning av bommen, snabbare, eller med ett annat kriterium som kan bestäm-mas för simulatorn.

Bestämningen av den alternativa banan kan dock utföras även t.ex. av enlärare på förhand eller i efterhand, och lagras i ett minne. Härvid utför förarenen av läraren angiven uppgift. Även simulatorn kan bestämma och lagra i sittminne en alternativ bana för bommens spets i en bestämd uppgift på förhandeller i efterhand med matematiska metoder, t.ex. med hjälp av en virtuellpositioneringsmetod genom att beräkna avstånden mellan t.ex. bommensspets och målställen i simulatorövningen utgående från positioneringsdata.

Förhållandet mellan den i simulatorövningen realiserade simulerade bananoch den alternativa banan kan bestämmas av flera saker, bl.a. om förarenstyr bommens spets längs en bana som är fördelaktig för bommens spets,om den realiserade banan är "jämn", dvs. om det förekommer överflödig vib-ration eller svingande eller dylikt vid hanteringen av bommen, och/eller omden realiserade banan löper genom de samma funktionspunkter som denalternativa banan.

Bommens spets är rörlig i x-, y- och z-riktningar, dvs. att den är rörlig i längd-,höjd- och djupriktningar. Den här tredimensionella (3D) rörelsebanan är inbe-räknad i bestämningen av den alternativa banan och t.ex. vid mätningen avden realiserade banan av bommens spets i simulatorn.

Det kontroll över bommen procentuellt visande indexet gör det möjligt att följahanteringen av bommen i varje simulatorövning på ett maskinspecifikt sätt, ireell tid och utan tillsyn av en lärare eller en annan person. Förfarandet sommäter kontroll över bommen i simulatorn tillämpar sig för flera olika skogs-maskinssimulatorer, såsom t.ex. skördar- och skotarsimulatorer, men även grävmaskins- och mobilkransimulatorer. Förfarandet ger tydlig respons påförarelevens prestation och också framsteg. Förfarandet lämpar sig också förhelhetsbetonad övervakning på hanteringen av bommen, när föraren utföruppgifter med olika skogsmaskinssimulatorer och/eller olika simulator-övningar med den samma skogsmaskinssimulatorn. Härvid kan man ävenbestämma antingen ett genomsnittligt bomhanteringsindex för en bestämdmaskintyp, t.ex. en skördare, eller ett gemensamt genomsnittligt bomhante-ringsindex för flera maskiner, t.ex. en skördare och en skotare. l sin enklasteform är detta förfarande okomplicerat med hänsyn till kalkyleringar.

Figur1 visar en vy enligt en utföringsform av uppfinningen på skärmen 1 aven skogsmaskinssimulator. Efter en simulatorövning som utförts med simu-latorn kan man visa förutom ett bomhanteringsindex (Boom handling index)som visar hantering av skördarens bom procentuellt även en för bommensspets 3 bestämd alternativ bana 4 och den av simulatorns förare med simu-latorn realiserade banan av bommens spets 3, dvs. den simulerade banan 5.Av banorna 4 och 5 som visas på terrängen i den virtuella miljön på simula-torns skärm 1 kan simulatorns förare på ett mera detaljerat sätt få syn påsina möjliga fel. Med andra ord åskådliggör visningen av de båda banorna 4och 5 samtidigt på simulatorns skärm visuellt för personen som utfört upp-giften, om den simulerade banan 5 löper t.ex. genom de samma funktions-punkter som den alternativa banan 4, och ytterligare åskådliggör den deställen, i vilka banorna 4 och 5 har särskilt tydligt awikt från varandra.

På skärmen 1 av simulatorn är det alltså möjligt att visa bara bomhante-ringsindexet 2 eller båda banor 4 och 5 av bommens spets 3, men ocksåbåde indexet 2 och banorna 4 och 5 samtidigt. Ytterligare är det möjligt attgenom kalkylering bestämma - utgående från skillnader mellan den alterna-tiva banan 4 och den simulerade banan 5 - om sänkningen av värdet påindexet 2 föranleddes huvudsakligen av t.ex. bommens justeringsrörelsersom föraren gjort, eller av fram- och återgående justeringsrörelser vid förflytt-ning till det rätta målet, eller av ogynnsamma val av banor. Detta huvud-sakliga fel (Main fault) som föranledde en sänkning av bomhanteringsindexet2 kan också visas på simulatorskärmen 1 t.ex. i förbindelse med indexet 2,t.ex. under indexet 2 på skärmen 1.

Ytterligare är det möjligt att sätta simulatorn att förändra sina inställningarutgående från bomhanteringsindexet. För simulatorn kan inställas ett tröskel-värde, dvs. ett s.k. godkänt värde, under vilket bomhanteringsindexet inte fårbli utan att simulatorn skulle förändra sina inställningar. Detta värde kan varat.ex. 50 %. När föraren får ett indexvärde under sagda 50 %, ändrar simula-torn t.ex. bommens hastighet t.ex. 10 % nedåt, från 100 % till 90 %. Såledeskan föraren inte införa bommens 100 % hastighet förrän han/hon har lyckatsutföra arbetsuppgifterna på ett godkänt sätt med den här kalkylerade 90 %hastigheten. Genom att sänka hastigheten kan man minska plötsliga rörelserav bommens spets. Mängderna för hastighetssänkningen och tröskelvärdetför bomhanteringsindexet är fritt justerbara och inställbara för simulatorn.

I stället för bommens hastighet är det också möjligt att använda bomhante-ringsindexet som en slags milstolpmätare, varvid användaren måste få bom-hanteringsindexet på en bestämd nivå, t.ex. minst 85 %, innan han/hon kanövergå till den följande simulatorövningen eller de följande simulatorövning-arna som är bestämda på en högre nivå i svårighetsgrad. Föraren får utförat.ex. simulatorövningar med svårighetsgrad 1 tills bomhanteringsindexetöverskrider 85 %; härefter öppnar sig simulatorövningar med svårighets-grad 2 för föraren att utföras. Uppgifterna kan ha klassificerats i svårighets-grader t.ex. i förbindelse med deras utarbetande, eller simulatorn kan anord-nas att klassificera simulatorövningarna utgående från bomhanteringsindex-resultat som ackumulerats i dess minne. Således klassificerar simulatorn ensimulatorövning t.ex. i svårighetsgrad 1, om t.ex. 10 förare har på första för-söket fått ett bomhanteringsindex av minst 80 %. Antalet förare som användsför klassificeringen kan varieras och det kan väljas fritt, såsom också värdetpå bomhanteringsindexet.

Ytterligare kan simulatorn lagra i sitt minne maskinens positionsinformation iden virtuella miljön relativt tiden, kubbarnas rörelser relativt tiden samtinformation om position av bommens spets (t.ex. lyftning, vändning, avståndav bommens spets från maskinen) relativt tiden när föraren utför en simu-latorövning. Från det lagrade materialet kan man räkna parametrar somhänför sig till den av föraren använda arbetsmodellen, och undersökaarbetsmodellerna, t.ex. bestämma förarens arbetstid, när bommens spets variändläget. 15' Figur2 visar ett blockschema av en skogsmaskinssimulator enligt en utfö-ringsform av uppfinningen. Simulatorns styrenhet 210 kan omfatta t.ex. styr-don 215 och en styrlogik 218 för att skapa styrsignaler för maskinen. Styr-donen 215 kan vara likadana som styrdon av en verklig skogsmaskin, denkan vara en förenklad version av de verkliga styrdonen, eller man kan ocksåanvända t.ex. vanliga datorstyrdon, såsom ett tangentbord. Styrlogiken 218kan innehålla styrkretsar och/eller en processor med programvara, såsom enmikrokontroller för att generera signaler enligt de av användaren användastyrdonen. Simulatorns 240 användargränssnitt för styrdonet 210 kan varadet samma eller mycket likadant som ett verkligt användargränssnitt mellanen skogsmaskin och dess styrdon. Alternativt kan simulatorn omfatta baragrundstyrdon, vars position läses genom en CAN-buss eller ett l/O-kort påsimulatorns dator (PC). Simulatorns styrlogikblock 218 kan ytterligare omfattat.ex. ett styrsystem för en komplett skogsmaskin, där t.ex. hydraulventilernaär ersatta med virtuella ventiler.

Simulatorn 240 är kopplad genom signallinjer med styrdonet 210. Förbehandling av signaler till och från dessa signallinjer omfattar simulatorn enl/O-krets 241. Simulatorn kan också omfatta ett inmatningsblock 242 förmottagning av en inmatning från användaren t.ex. via ett tangentbord eller enmus. Simulatorn omfattar en processor 245 och ett minne 246 för använd-ning och lagring av en datorprogramkod för simulatorfunktioner. Det kan fin-nas flera processorer, t.ex. en universalprocessor och en grafikprocessor,och/eller flera olika minnen, t.ex. ett flyktigt minne för lagring av data ochprogram under körningen och ett beständigt minne, såsom en hårddisk, förpermanent lagring av data och program. Simulatorn kan också innehålla ettvideostyrdon 248 och ett ljudstyrdon 249 för skapning av sådana signalersom kan genereras för användaren med datorns tilläggsanordningar.

Simulatorn kan producera en utmatning för användaren genom en utgångs-anordning 270. Videostyrdonet 248 kan vara kopplat till en skärm 275. Skär-men 275 kan vara t.ex. en platt panelskärm eller en projektor för att genererastörre bilder. Skärmen 275 kan också vara anpassad till klädbara video-skyddsglasögon. Ljudstyrdonet 249 kan vara kopplat till en ljudkälla 278,såsom högtalare eller en hörlur.

Figur3 visar ett blockschema av ett förfarande för bestämning av kontrollöver skogsmaskinens bom enligt en utföringsform av uppfinningen. I steg 31av förfarandet för att utvärdera hur föraren av skogsmaskinssimulatorn han-terar skogsmaskinens bom lagras banan av spetsen i bommen av skogs-maskinen, som förs av skogsmaskinssimulatorns förare, dvs. den simuleradebanan i simulatorns minne. Lagringen kan utföras samtidigt med utförandetav uppgiften. I steg 32 bildas dvs. bestämmas en alternativ bana för densimulerade banan. I steg 33 jämförs den simulerade banan av bommensspets med den alternativa banan för att bestämma ett bomhanteringsindex,och i steg 34 visas bomhanteringsindexet.

Det är också möjligt att förfarandet för bestämning av bomhanteringsindexetutförs med en dator som är skild från simulatorn. Härvid får den datorn sty-rande datorprogramkoden - när programkoden körs med minst en processori datorn - datorn att utföra förfarandet för bestämning av bomhanterings-indexet.

Den ifrågavarande uppfinningen är inte begränsad enbart till de ovan pre-senterade utföringsformerna, utan den kan varieras inom ramen för de bifo-gade patentkraven.

Claims (18)

:

1. Förfarande för att bestämma hur föraren av en skogsmaskinssimulatorhanterar bommen av en skogsmaskin, vilket förfarande omfattar följandesteg: man lagrar i simulatorns minne banan av spetsen i bommen som styrs avskogsmaskinssimulatorns förare för att utföra en simulatorövning; man bestämmer med simulatorn en alternativ bana för banan av spetsen ibommen som styrs av skogsmaskinssimulatorns förare för att utföra ensimulatorövning; man jämför banan av spetsen i bommen som styrs av föraren med den alter-nativa banan för spetsen av bommen för att bestämma ett bomhanterings-index;och man visar bomhanteringsindexet.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid man bestämmer den alternativabanan genom att filtrera banan av spetsen i bommen som förs av skogs-maskinssimulatorns förare.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, varvid man bestämmer bomhante-ringsindexet genom att jämföra längden av banan på spetsen av bommensom styrs av föraren, med längden av den alternativa banan för bommensspets.

4. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, varvid man bestämmer bomhante-ringsindexet genom att jämföra hastigheten av banan på spetsen av bommensom styrs av föraren, med hastigheten av en alternativ bana för bommensspets.

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1-4, varvid man ytterligare visarden simulerade banan och den alternativa banan på en virtuell miljö påsimulatorns skärm. 11

6. Förfarande enligt något av patentkraven 1-5, varvid bommens spets ärrörlig i längd-, höjd- och drupriktningar.

7. Förfarande enligt något av patentkraven 1-6, varvid man ytterligare juste-rar bommens hastighet utgående från bomhanteringsindexet.

8. Förfarande enligt något av patentkraven 1-7, varvid man ytterligare väljeren annan simulatorövning för simulatorns förare utgående från bomhante-ringsindexet.

9. Förfarande enligt något av patentkraven 1-8, varvid man visar bomhante-ringsindexet på simulatorns skärm.

10. Skogsmaskinssimulator som omfattar en processor och ett minne, vilketminne omfattar en datorprogramkod, varvid datorprogramkoden och minnettillsammans med processorn får simulatorn att utföra åtminstone följandesteg: att lagra i simulatorns minne banan av spetsen i bommen som styrs avskogsmaskinssimulatorns förare för att utföra en simulatorövning; att bestämma med simulatorn en alternativ bana för banan av spetsen ibommen som styrs av skogsmaskinssimulatorns förare för att utföra ensimulatorövning; att jämföra banan av spetsen i bommen som styrs av föraren med den alter-nativa banan för bommens spets för att bestämma ett bomhanteringsindex;och att visa bomhanteringsindexet på simulatorns skärm.

11. Skogsmaskinssimulator enligt patentkrav10, varvid den alternativa banan bestäms genom att filtrera banan av spetsen i bommen som förs avskogsmaskinssimulatorns förare. 12

12. Skogsmaskinssimulator enligt patentkrav 10 eller 11, varvid bomhante-ringsindexet bildas genom att jämföra längden av banan på spetsen avbommen som styrs av föraren, med längden av den alternativa banan förbommens spets.

13. Skogsmaskinssimulator enligt patentkrav 10 eller 11, varvid bomhante-ringsindexet bildas genom att jämföra hastigheten av banan på spetsen avbommen som styrs av föraren, med hastigheten av den alternativa banan förbommens spets.

14. Skogsmaskinssimulator enligt något av patentkraven 10-13, varvidsimulatorn ytterligare visar banan som styrs av föraren och den alternativabanan på en virtuell miljö på sin skärm.

15. Skogsmaskinssimulator enligt något av patentkraven 1-14, varvid bom-mens spets är rörlig i längd-, höjd- och djuprlktningar.

16. Skogsmaskinssimulator enligt något av patentkraven 1-15, varvid simu-latorn ytterligare justerar bommens hastighet utgående från bomhanterings-indexet.

17. Skogsmaskinssimulator enligt något av patentkraven 1-16, varvid simu-latorn ytterligare väljer en annan simulatorövning för simulatorns förare utgå-ende från bomhanteringsindexet.

18. Datorprogramprodukt som omfattar en datorprogramkod för styrning aven dator, vilken datorprogramkod får datorn - när programkoden körs medminst en processor - att utföra förfarandet enligt något av patentkraven 1-9.