相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求2015年2月13日提交的名稱為“wearpartmonitoring”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)62/116,216、2015年4月22日提交的名稱為“wearpartmonitoring”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)62/151,124、2015年6月12日提交的名稱為“wearpartmonitoring”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)62/175,109、2015年7月29日提交的名稱為“wearpartmonitoring”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)62/198,552以及2015年9月29日提交的名稱為“monitoringforearthworkingequipment”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)62/234,463的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，這些臨時(shí)專利申請(qǐng)中的每一者全文以引用方式并入本文。

本發(fā)明涉及用于監(jiān)控各種種類的土方作業(yè)設(shè)備上所使用的地面接合產(chǎn)品的特征諸如零件標(biāo)識(shí)、存在、狀況、使用和/或性能的系統(tǒng)和工具。

背景技術(shù)：

在各種種類的土方作業(yè)活動(dòng)(例如，采礦、建造、挖泥等)中，通常在土方作業(yè)設(shè)備上設(shè)置地面接合產(chǎn)品(例如，斗齒、護(hù)罩和斗唇)，以保護(hù)底層設(shè)備免于過度磨損，并且在一些情況下還執(zhí)行其他功能，諸如破開挖掘邊緣前面的地面。例如，挖掘鏟斗通常設(shè)置有附接到鏟斗斗唇的多個(gè)耐磨部件，諸如挖掘斗齒和護(hù)罩。對(duì)于斗齒而言常見的是包括固定到鏟斗斗唇的適配器，以及附接到適配器以引發(fā)與地面的接觸并破開挖掘邊緣前面的地面的耐磨構(gòu)件。

在使用期間，此類地面接合產(chǎn)品可遇到重荷載和高磨損狀況。這些狀況可造成產(chǎn)品與土方作業(yè)設(shè)備分離。例如，當(dāng)鏟斗接合地面時(shí)，齒尖或適配器可與挖掘邊緣分離。土方作業(yè)設(shè)備的操作員可能不一定總是能夠發(fā)現(xiàn)此類產(chǎn)品何時(shí)已與鏟斗分離。在缺少產(chǎn)品(諸如耐磨零件)的情況下繼續(xù)操作土方作業(yè)設(shè)備可導(dǎo)致生產(chǎn)力下降，并且對(duì)土方作業(yè)設(shè)備上的其他部件造成過度磨損。另外眾所周知的是，采礦環(huán)境中丟失的耐磨零件可對(duì)下游設(shè)備(例如，輸送機(jī)、篩網(wǎng)、泵、破碎機(jī)等)造成損壞，繼而可例如導(dǎo)致計(jì)劃外的設(shè)備停機(jī)時(shí)間和生產(chǎn)力損失。如果耐磨零件被捕獲于破碎機(jī)中，則耐磨零件可被噴射出并給工人帶來危害，或其可能被卡住并需要操作員去除零件，有時(shí)這可能是困難、耗時(shí)和/或有危害的過程。

與挖掘和其他土方作業(yè)活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的磨損環(huán)境也會(huì)使地面接合產(chǎn)品磨損并最終被磨壞。過度磨損可導(dǎo)致使用期間產(chǎn)品斷裂和/或丟失，以及生產(chǎn)力下降、燃料消耗費(fèi)用更高等。

已使用取得不同程度成功的系統(tǒng)來監(jiān)控地面接合產(chǎn)品何時(shí)磨損、損壞或分離以及需要更換。例如，motionmetrics出售的斗齒磨損監(jiān)控系統(tǒng)(tooth-wearmonitoringsystem)和斗齒丟失檢測(cè)系統(tǒng)(missingtoothdetectionsystem)使用安裝在挖掘設(shè)備的動(dòng)臂上的光學(xué)相機(jī)。相似地，美國(guó)專利8,411,930公開了使用安裝在動(dòng)臂上的攝影機(jī)來檢測(cè)損壞或丟失的耐磨零件的系統(tǒng)。

已使用取得不同程度成功的其他系統(tǒng)來監(jiān)控耐磨零件是否固定到挖掘機(jī)。例如，機(jī)械系統(tǒng)固定在耐磨零件與其上安裝有耐磨零件的基部之間，以便檢測(cè)耐磨零件的不存在。在美國(guó)專利6,870,485中，該系統(tǒng)包含位于齒尖與斗齒的適配器之間的彈簧加載開關(guān)。當(dāng)部件分離時(shí)，電開關(guān)激活無線電發(fā)射器，從而警示操作員耐磨零件已丟失。在美國(guó)專利5,743,031中，該系統(tǒng)包括附接在斗齒與鼻部之間的致動(dòng)器。在一個(gè)示例中，致動(dòng)器致動(dòng)發(fā)煙筒以提供斗齒已脫落的視覺信號(hào)。這些系統(tǒng)的局限之處在于它們僅監(jiān)控耐磨零件的丟失。此外，當(dāng)耐磨構(gòu)件發(fā)生磨損并且需要更換時(shí)，這些機(jī)械系統(tǒng)安裝起來可能較昂貴且繁瑣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及用于監(jiān)控土方作業(yè)設(shè)備的地面接合產(chǎn)品的系統(tǒng)和工具。監(jiān)控工具可監(jiān)控例如在采礦、建造和挖泥環(huán)境中所使用的土方作業(yè)設(shè)備上的地面接合產(chǎn)品的特征，諸如零件標(biāo)識(shí)、存在、狀況、使用和/或性能。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，監(jiān)控工具包括遠(yuǎn)離土方作業(yè)設(shè)備的移動(dòng)裝置或由該移動(dòng)裝置支撐。在移動(dòng)裝置上支撐監(jiān)控工具可例如提供獨(dú)特的有利位置以監(jiān)控土方作業(yè)設(shè)備產(chǎn)品，在不抑制土方作業(yè)設(shè)備的操作或危及工作人員的情況下監(jiān)控產(chǎn)品，緊密接近感興趣的區(qū)域以實(shí)現(xiàn)信息的安全可靠收集，監(jiān)控多個(gè)土方作業(yè)設(shè)備，和/或受到保護(hù)而免受可能與土方作業(yè)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的振動(dòng)和沖擊震動(dòng)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，監(jiān)控工具包括由移動(dòng)裝置支撐的表面表征裝置(例如，相機(jī)、3d激光裝置、lidar裝置和/或攝影測(cè)量裝置)，以監(jiān)控土方作業(yè)設(shè)備上的至少一個(gè)產(chǎn)品的特征。移動(dòng)裝置可為例如移動(dòng)車輛或手持式裝置。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，使用可編程邏輯處理監(jiān)控裝置所獲得的信息，以遠(yuǎn)程地監(jiān)控土方作業(yè)設(shè)備上的至少一個(gè)地面接合產(chǎn)品，從而確定產(chǎn)品的特征。作為一個(gè)示例，可確定產(chǎn)品的當(dāng)前磨損概況，并且基于該磨損概況，可編程邏輯可確定產(chǎn)品的剩余磨損壽命。在一個(gè)實(shí)施方案中，可編程邏輯將當(dāng)前磨損概況與此前記錄的磨損概況和/或最小磨損概況進(jìn)行比較，以確定剩余磨損壽命。作為示例，剩余磨損壽命可按照時(shí)間的單位或剩余挖掘循環(huán)的單位給出。在一個(gè)其他實(shí)施方案中，監(jiān)控工具生成數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集允許可編程邏輯建立例如產(chǎn)品的二維或三維磨損概況。監(jiān)控此類產(chǎn)品并預(yù)測(cè)剩余磨損壽命允許產(chǎn)品在達(dá)到會(huì)損壞底層零件和/或降低生產(chǎn)力的磨損概況之前進(jìn)行更換。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于監(jiān)控土方作業(yè)設(shè)備的地面接合產(chǎn)品的監(jiān)控工具包括可獨(dú)立于土方作業(yè)設(shè)備來移動(dòng)的移動(dòng)車輛。作為示例，移動(dòng)車輛可為無人駕駛飛行器(uav)、遙控載具(rov)、基于地面的移動(dòng)車輛機(jī)器人、或維修車輛。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，監(jiān)控系統(tǒng)包括遠(yuǎn)離監(jiān)控工具的電子裝置。在各種實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程裝置可位于耐磨零件、土方作業(yè)設(shè)備、其他相關(guān)設(shè)備和/或獨(dú)立支撐件上。來自遠(yuǎn)程裝置的信息可例如用于確定地面接合產(chǎn)品或土方作業(yè)設(shè)備的特征，充當(dāng)工具的避障系統(tǒng)的一部分和/或操作的實(shí)時(shí)評(píng)估。作為示例，遠(yuǎn)程裝置可提供有關(guān)待開采的材料、待使用的產(chǎn)品的位置等的信息。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于監(jiān)控土方作業(yè)設(shè)備上的地面接合產(chǎn)品的方法包括將工具調(diào)動(dòng)到土方作業(yè)設(shè)備，利用由監(jiān)控工具和/或遠(yuǎn)程裝置收集的信息來生成所監(jiān)控的產(chǎn)品的當(dāng)前磨損概況，以及將當(dāng)前磨損概況與磨損概況數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較以確定產(chǎn)品剩余的磨損壽命量。當(dāng)前磨損概況可例如為產(chǎn)品的二維或三維概況，但可以其他方式進(jìn)行確定。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，監(jiān)控工具監(jiān)控性能，諸如地面接合產(chǎn)品(例如，鏟斗或卡車托盤)中的材料量。在一個(gè)實(shí)施方案中，該工具可通過生成例如荷載的二維或三維概況來確定所收集的材料的量。作為示例，該系統(tǒng)可基于諸如礦山地質(zhì)、材料破碎程度和/或土方作業(yè)設(shè)備內(nèi)的材料體積等情形來提供荷載的近似重量。在其他示例中，該系統(tǒng)可從土方作業(yè)設(shè)備上的遠(yuǎn)程裝置接收信息，例如以驗(yàn)證土方作業(yè)設(shè)備內(nèi)的荷載的重量。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，監(jiān)控工具和/或遠(yuǎn)程裝置可參考數(shù)據(jù)庫中的信息(例如，磨損概況)。作為示例，磨損概況信息可涉及全新產(chǎn)品、部分磨損的產(chǎn)品和/或完全磨損的產(chǎn)品。產(chǎn)品的磨損概況信息可為產(chǎn)品的表示。產(chǎn)品的表示可為例如產(chǎn)品的二維或三維cad文件或者二維或三維點(diǎn)云表示。產(chǎn)品的此類表示可預(yù)先加載到與遠(yuǎn)程裝置或監(jiān)控工具相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫中。用于監(jiān)控產(chǎn)品的工具還可包括用于生成例如二維或三維表示的所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)?？删幊踢壿嬁蓪⑺傻漠a(chǎn)品表示添加到磨損概況數(shù)據(jù)庫。磨損概況數(shù)據(jù)庫能夠用多種土方作業(yè)設(shè)備上所使用的多種地面接合產(chǎn)品的多種磨損狀況填充，而不考慮制造商。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于監(jiān)控土方作業(yè)設(shè)備上的地面接合產(chǎn)品的方法包括將工具調(diào)動(dòng)到土方作業(yè)設(shè)備，生成所監(jiān)控的產(chǎn)品的當(dāng)前磨損概況，將當(dāng)前磨損概況與磨損概況數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，以及參考例如全球定位系統(tǒng)(gps)信息和/或其他數(shù)據(jù)(例如，礦山地質(zhì)、破碎度等)的數(shù)據(jù)庫，以確定產(chǎn)品的磨損率。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于監(jiān)控地面接合產(chǎn)品的特征(例如，荷載、挖掘速率等)的方法包括用飛行器(諸如uav)進(jìn)行監(jiān)控。在一個(gè)示例中，飛行器監(jiān)控工具收集信息以確定產(chǎn)品的特征。作為一個(gè)示例，該工具可生成例如荷載(例如鏟斗或卡車托盤中)的二維或三維概況，確定所收集的材料的量，存儲(chǔ)結(jié)果，重復(fù)該過程以在歷史上跟蹤荷載，分析歷史數(shù)據(jù)以確定諸如土方作業(yè)產(chǎn)品的裝填速率、荷載之間的循環(huán)時(shí)間、裝填循環(huán)次數(shù)、和/或土方作業(yè)設(shè)備的有效性和/或生產(chǎn)力等情形。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，使用uav工具監(jiān)控地面接合產(chǎn)品，以便實(shí)現(xiàn)例如改善的視角而不對(duì)操作員造成附加安全危害。作為示例，uav工具可監(jiān)控鏟斗的產(chǎn)品上的磨損、鏟斗中的荷載、和/或從鏟斗接收泥土材料的卡車車身中的荷載。uav工具還可同時(shí)監(jiān)控多個(gè)產(chǎn)品，包括多個(gè)土方作業(yè)設(shè)備上的產(chǎn)品。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，監(jiān)控工具可監(jiān)控用于土方作業(yè)操作的一個(gè)或多個(gè)地面接合產(chǎn)品的特征，以確定諸如表明能提高生產(chǎn)力的挖掘路徑的情形。在另一個(gè)示例中，該工具可用于確定鏟斗的最佳挖掘路徑，使得土方作業(yè)設(shè)備和/或操作員使用來自監(jiān)控工具的信息以及使用歷史上收集的信息和/或由該工具和/或一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程裝置所收集的信息的實(shí)時(shí)評(píng)估來調(diào)節(jié)鏟斗的挖掘路徑。在另一個(gè)示例中，該工具向操作員提供鏟斗的最佳挖掘路徑，使得操作員使用來自監(jiān)控工具的信息來調(diào)節(jié)鏟斗的挖掘路徑。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，多個(gè)土方作業(yè)設(shè)備上的地面接合產(chǎn)品的特征可同時(shí)由單個(gè)工具監(jiān)控。在一個(gè)示例中，挖掘鏟斗中收集的荷載及由鏟斗裝填的卡車車身中收集的荷載可同時(shí)由單個(gè)工具監(jiān)控。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，監(jiān)控工具可提供地面接合產(chǎn)品的特征的實(shí)時(shí)評(píng)估。例如，該工具可監(jiān)控鏟斗中及所裝填的卡車托盤中收集的荷載，以向操作員提供有關(guān)更有效裝填卡車托盤的信息。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，監(jiān)控工具可用來生成可用于對(duì)礦場(chǎng)或其他土方作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)繪的數(shù)據(jù)，以估計(jì)在該現(xiàn)場(chǎng)使用的土方作業(yè)設(shè)備上的地面接合產(chǎn)品的特征。例如，所收集的數(shù)據(jù)可用來生成地面接合產(chǎn)品磨損率的輪廓式測(cè)繪，以例如更好地確定諸如產(chǎn)品更換計(jì)劃表、成本等情形。該數(shù)據(jù)可用來對(duì)其他特征進(jìn)行測(cè)繪，或者以不同于測(cè)繪的方式處理現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)以生成相似信息。

各種上述方面和實(shí)施方案可一起或獨(dú)立地使用。為了獲得對(duì)本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)和特征的更好理解，可參考下面的描述性內(nèi)容和附圖，其描述并示出了與本發(fā)明相關(guān)的各種構(gòu)型和概念。

附圖說明

圖1是第一示例性土方作業(yè)機(jī)的側(cè)視圖。

圖2是鏟斗的斗唇的透視圖，該鏟斗具有斗齒和護(hù)罩。

圖3是第二示例性土方作業(yè)機(jī)的側(cè)視圖。

圖4是圖2中所示的斗齒組件之一的透視圖。

圖5是圖2中的鏟斗的挖掘邊緣的透視圖。

圖6是圖5中所示的斗齒組件的分解透視圖。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的工具及其使用的第一示例，即，其中該工具是用于監(jiān)控土方作業(yè)設(shè)備上的產(chǎn)品的機(jī)載裝置。

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的工具及其使用的第二示例，即，其中該工具安裝在車輛上并且用于監(jiān)控土方作業(yè)設(shè)備上的產(chǎn)品。

圖9是示意性系統(tǒng)圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)。

圖10是正視圖，其示出了來自根據(jù)本發(fā)明的前裝載機(jī)的駕駛室的示例性視界。

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性使用中的工具，其中該工具可與用于拆除和安裝產(chǎn)品的工具協(xié)同使用。

圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)另選的使用中的工具，即，該工具用于監(jiān)控例如諸如采礦操作中所使用的破碎機(jī)的料斗或拖運(yùn)卡車的卡車托盤的荷載狀況。

圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性使用中的工具，其中該工具可與用于拆除和安裝產(chǎn)品的工具協(xié)同使用。

圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)另選的使用中的工具，即，其中手持式顯示器與根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)一起使用。

圖15是要與根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)一起使用的移動(dòng)hmi的前視圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及用于監(jiān)控土方作業(yè)設(shè)備上的地面接合產(chǎn)品的特征(諸如產(chǎn)品的零件標(biāo)識(shí)、存在、使用、狀況和/或性能)的系統(tǒng)和工具。土方作業(yè)設(shè)備可為例如挖掘設(shè)備和/或地面輸送設(shè)備。

與零件標(biāo)識(shí)相關(guān)的信息可包括諸如產(chǎn)品類型、產(chǎn)品編號(hào)、客戶編號(hào)、品牌名稱、商標(biāo)、材料清單、維護(hù)說明書、使用說明書等情形。與使用相關(guān)的信息可包括諸如與產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)的土方作業(yè)設(shè)備的類型、挖掘循環(huán)的次數(shù)、挖掘循環(huán)的平均時(shí)間、產(chǎn)品在設(shè)備上的位置等情形。與產(chǎn)品的狀況相關(guān)的信息可包括諸如磨損、損壞等情形。與性能相關(guān)的信息可包括諸如挖掘速率、對(duì)于磨損的每個(gè)增量而言所移動(dòng)的噸數(shù)、裝填速率等情形。這些特征可使用監(jiān)控工具單獨(dú)生成的數(shù)據(jù)或結(jié)合遠(yuǎn)程裝置數(shù)據(jù)庫中和/或由遠(yuǎn)程裝置收集的其他信息來確定。作為示例，附加信息可包括礦山地質(zhì)、破碎度信息、使用中的機(jī)器等。該系統(tǒng)可用于確定諸如挖掘某些材料的時(shí)間表、產(chǎn)品的更換計(jì)劃表等情形。工具25還可用于檢測(cè)產(chǎn)品丟失(即，存在)。這些所監(jiān)控的特征僅作為示例給出，并非旨在進(jìn)行限制。

挖掘設(shè)備旨在作為一般術(shù)語，是指用于采礦、建造和其他活動(dòng)的多種挖掘機(jī)中的任一種，這些挖掘機(jī)例如包括推土機(jī)、裝載機(jī)、索斗鏟機(jī)、線纜鏟、正鏟、液壓挖掘機(jī)、連續(xù)采礦機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)滾筒和挖泥船絞刀。挖掘設(shè)備也是指該設(shè)備的地面接合產(chǎn)品，諸如鏟斗、鏟刀、滾筒或絞刀頭。地面輸送設(shè)備也旨在作為一般術(shù)語，是指用于輸送泥土材料的多種設(shè)備，所述設(shè)備例如包括溜槽和拖運(yùn)卡車。地面輸送設(shè)備也是指用于該設(shè)備的地面接合產(chǎn)品，其包括例如襯墊和卡車托盤(也稱為卡車車身)。

為方便討論，使用了諸如前、后、頂、底等相對(duì)術(shù)語。術(shù)語“前”或“向前”一般用來(除非另外指明)指示在使用期間(例如，在挖掘時(shí))泥土材料相對(duì)于產(chǎn)品行進(jìn)的通常方向，并且“上”或“頂”一般用作對(duì)材料例如在收集在鏟斗中時(shí)從上方經(jīng)過的表面的參考。然而，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在各種土方作業(yè)機(jī)的操作中，地面接合產(chǎn)品可按各種方式取向，并且在使用期間以各種方向移動(dòng)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，土方作業(yè)設(shè)備1諸如采礦挖掘機(jī)1可配備有用于在挖掘時(shí)收集泥土材料的鏟斗3(圖1)。鏟斗3包括框架或外殼4，其限定用于在挖掘操作期間收集材料的腔16(圖2)。外殼4包括具有將鏟斗3附接到土方作業(yè)設(shè)備1的附接支撐件8的后壁12，以及定位到后壁12的每一側(cè)的一對(duì)相對(duì)的側(cè)壁14。多種構(gòu)型的鏟斗是已知的，并且存在鏟斗幾何形狀的變型形式。例如，鏟斗可具有諸如線纜鏟中的鉸接底門10(圖3)。其他示例包括沒有頂壁的鏟斗(如在索斗鏟鏟斗中)，或側(cè)壁的一部分可被鉸接的鏟斗(如在液壓正鏟中)。鏟斗的特定幾何形狀并非旨在進(jìn)行限制，因?yàn)楸景l(fā)明可與各種類型的鏟斗一起使用，并且可與土方作業(yè)設(shè)備上所用的各種類型的耐磨零件、附接件和部件一起使用。

鏟斗3具有斗唇5，該斗唇限定鏟斗3的挖掘邊緣(圖2、圖3和圖5)。挖掘邊緣是設(shè)備的引起與地面的接觸的部分。斗齒組件和護(hù)罩通常固定到挖掘邊緣以保護(hù)邊緣，破開斗唇5前面的地面，并且將材料收集到鏟斗中。多個(gè)斗齒組件7和護(hù)罩9(諸如全文以引用方式并入本文的美國(guó)專利9,222,243中所公開)可附接到鏟斗3的斗唇5(圖1-5)。所示斗齒7包括焊接到斗唇5的適配器11、安裝在適配器11上的中間適配器13以及安裝在基部13上的齒尖(也稱為尖端)15。齒尖15包括用于接收基部13的鼻部17的向后開口的腔18、以及用于穿透地面的前端19(圖6)。固定機(jī)構(gòu)或鎖21用于將耐磨構(gòu)件15固定到基部13，并將基部13固定到鼻部23(圖6)。其他斗齒布置方式也是可行的，諸如以引用方式并入本文的美國(guó)專利7,882,649中所公開。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及監(jiān)控與土方作業(yè)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的地面接合產(chǎn)品的特征，諸如存在、零件標(biāo)識(shí)、使用、性能和/或狀況。

為便于討論，本申請(qǐng)一般討論監(jiān)控位于基部上的固定到挖掘鏟斗的耐磨零件。然而，該工具或系統(tǒng)可用于監(jiān)控其他產(chǎn)品、特征、操作和/或土方作業(yè)設(shè)備。作為示例，工具25可監(jiān)控適配器上的齒尖、中間適配器13上的齒尖15、適配器上的中間適配器、挖掘邊緣上的適配器、鑄造斗唇的鼻部15、斗唇5上的護(hù)罩、鏟斗3上的斗唇、犁板上的鏟刀、鏟斗上的耐磨轉(zhuǎn)輪或襯墊、溜槽或卡車托盤、拖運(yùn)卡車上的卡車托盤、絞刀頭上的斗齒、采煤機(jī)滾筒上的截齒、附連到鏟斗的耐磨板、動(dòng)臂上的鏟斗、或其他種類的土方作業(yè)設(shè)備上的其他地面接合產(chǎn)品。

根據(jù)斗齒的一個(gè)示例，齒尖一般會(huì)磨壞并且需要更換多次。中間適配器可稱為該耐磨零件的基部。然而，中間適配器也可稱為待監(jiān)控的耐磨零件或地面接合產(chǎn)品。當(dāng)此類地面接合產(chǎn)品達(dá)到最小建議磨損概況(即，耐磨構(gòu)件被視為完全磨損)時(shí)，產(chǎn)品15被更換，使得生產(chǎn)力不會(huì)降低并且其上安裝有產(chǎn)品的基部不會(huì)經(jīng)受不必要的磨損。

根據(jù)本發(fā)明，提供監(jiān)控工具25，其用于監(jiān)控土方作業(yè)設(shè)備(諸如鏟斗3)上的地面接合產(chǎn)品15。工具25與土方作業(yè)設(shè)備1分隔開，并且優(yōu)選地為可移動(dòng)的。將工具25保持與土方作業(yè)設(shè)備分隔開保護(hù)其免受與土方作業(yè)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的振動(dòng)和沖擊震動(dòng)。移動(dòng)工具25的能力允許該工具例如提高其監(jiān)控地面接合產(chǎn)品和/或監(jiān)控多于一個(gè)產(chǎn)品或土方作業(yè)設(shè)備的能力(圖7和圖8)。

motionmetrics出售的斗齒磨損監(jiān)控系統(tǒng)(tooth-wearmonitoringsystem)和斗齒丟失檢測(cè)系統(tǒng)(missingtoothdetectionsystem)使用安裝在挖掘設(shè)備的動(dòng)臂上的光學(xué)相機(jī)。相似地，美國(guó)專利8,411,930公開了使用安裝在動(dòng)臂上的攝影機(jī)來檢測(cè)損壞或丟失的耐磨零件的系統(tǒng)。由于相機(jī)位于動(dòng)臂上，這些系統(tǒng)僅在挖掘和卸料操作的一部分期間具有耐磨零件的清晰視界。因此，這些系統(tǒng)有可能不會(huì)立即記錄耐磨零件已丟失或需要更換。這些系統(tǒng)可能不得不等到下一挖掘和卸料循環(huán)才能確認(rèn)耐磨零件真正丟失，并且物體沒有遮擋系統(tǒng)的視線并記錄誤報(bào)警。安裝在動(dòng)臂上還可使相機(jī)經(jīng)受振動(dòng)和/或沖擊震動(dòng)而可得到錯(cuò)誤且不可靠的讀數(shù)(即，誤報(bào)警及缺少所需的警報(bào))，并且出現(xiàn)相機(jī)損壞或磨損而縮短系統(tǒng)的使用壽命。在動(dòng)臂上安裝相機(jī)還限制可實(shí)現(xiàn)的視角的接近度，并且限制何時(shí)可對(duì)相機(jī)和/或系統(tǒng)進(jìn)行例行的或計(jì)劃外的維護(hù)。

監(jiān)控工具25是以下裝置或由以下裝置支撐：移動(dòng)裝置，諸如移動(dòng)車輛27(例如，uav、rov、機(jī)器人、維修車輛等)或手持式裝置(例如，移動(dòng)電話、平板電腦等)。在一種構(gòu)造中，工具25是例如無人機(jī)、直升機(jī)、軟式飛艇、飛機(jī)或其他飛行器形式的uav。移動(dòng)車輛27可由操作員直接調(diào)動(dòng)，由操作員經(jīng)由用戶輸入裝置遠(yuǎn)程調(diào)動(dòng)，或自主調(diào)動(dòng)。作為示例，移動(dòng)車輛可通過以下方式調(diào)動(dòng)：使用操縱桿調(diào)動(dòng)，自主調(diào)動(dòng)，或由操作員控制和程控的組合來調(diào)動(dòng)。例如，uav在起飛和著陸時(shí)可能需要操作員，并且可能自動(dòng)地在土方作業(yè)設(shè)備上方的位置懸停。有多種現(xiàn)成uav、基于地面的移動(dòng)機(jī)器人和rov，它們經(jīng)過改裝后可監(jiān)控地面接合產(chǎn)品。例如，uav可為亞當(dāng)技術(shù)公司(adamtechnology)以名稱a.i.tech出售的懸停無人機(jī)，由aibotix以名稱aibotx6v2出售的懸停無人機(jī)，由天寶公司(trimble)以名稱ux5出售的飛機(jī)，由infinitejib公司以名稱thesurveyor和/或orion出售的懸停無人機(jī)、由swissdronesoperatingag以名稱dragon50出售的懸停無人機(jī)，由三維機(jī)器人公司(3droboticsinc.)以名稱3drrtfx8出售的懸停無人機(jī)，由大疆創(chuàng)新公司(dji)以名稱phantom出售的懸停無人機(jī)，由riegl以名稱rieglricopter出售的懸停航空器，和/或目前已知的多種其他uav、基于地面的移動(dòng)機(jī)器人和rov中的任一種。

例如uav、基于地面的移動(dòng)機(jī)器人或rov形式的移動(dòng)車輛可被帶到運(yùn)輸車輛上的土方作業(yè)設(shè)備1，該運(yùn)輸車輛可從倉庫、站點(diǎn)或第一土方作業(yè)設(shè)備移動(dòng)到第二土方作業(yè)設(shè)備(圖7和圖8)。運(yùn)輸車輛可具有車輪和/或履帶。運(yùn)輸車輛一般由位于車輛內(nèi)的操作員駕駛到土方作業(yè)設(shè)備1，但也可遠(yuǎn)程地或自主地駕駛。例如，運(yùn)輸車輛可使用操縱桿(未示出)和位于運(yùn)輸車輛上的相機(jī)(未示出)遠(yuǎn)程地駕駛。在另一個(gè)示例中，運(yùn)輸車輛可完全自動(dòng)化并被編程為駕駛到需要監(jiān)控耐磨構(gòu)件的土方作業(yè)設(shè)備1。運(yùn)輸車輛也可用于其他維修活動(dòng)。在另選的實(shí)施方案中，具有監(jiān)控工具25的移動(dòng)車輛可飛往或駕駛到土方作業(yè)設(shè)備，無需單獨(dú)的運(yùn)輸車輛將該工具從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置(圖7和圖8)。

工具25可包括用于調(diào)動(dòng)至少一個(gè)電子裝置或傳感器31的調(diào)動(dòng)裝置29(例如，關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)式受控臂、從動(dòng)萬向接頭等)(圖7和圖8)。另選地，用于支撐監(jiān)控工具25的移動(dòng)裝置27可被調(diào)動(dòng)成使電子裝置31指向所需方向，而不需要附加調(diào)動(dòng)裝置29。在某些實(shí)施方案中，調(diào)動(dòng)裝置29安裝在能夠調(diào)動(dòng)電子裝置31的移動(dòng)車輛27上，使得其具有被部署成監(jiān)控產(chǎn)品15的清晰視線。電子裝置可為表面表征裝置，例如相機(jī)32或其他裝置，其產(chǎn)生例如產(chǎn)品的至少一部分的二維或三維表示，或所監(jiān)控的產(chǎn)品或產(chǎn)品表面的其他表示(圖7和圖8)。

在另選的實(shí)施方案中，工具25a可由手持式裝置28支撐，該手持式裝置被攜帶或以其他方式運(yùn)輸?shù)嚼缤练阶鳂I(yè)設(shè)備1的鏟斗3(圖14)。當(dāng)工具25a監(jiān)控產(chǎn)品15時(shí)，操作員2可物理地握持該工具。另選地，手持式裝置可安裝在固定式或可調(diào)式支撐件上。工具25a可為例如可由操作員2握持和/或攜帶的計(jì)算機(jī)、電話、平板電腦或其他小型裝置。

在一個(gè)實(shí)施方案中，工具25具有表面表征裝置31，其用于生成例如待監(jiān)控的產(chǎn)品15的至少一部分的二維或三維概況。例如，裝置31可能僅監(jiān)控齒尖的鉆頭部分的磨損和/或分離。電子裝置31可例如生成二維或三維點(diǎn)云，其表示所監(jiān)控的產(chǎn)品15的外表面。三維表示也可例如為相機(jī)32所捕獲的光學(xué)圖像。在一個(gè)實(shí)施方案中，電子裝置31可自身生成數(shù)據(jù)或與來自數(shù)據(jù)庫或遠(yuǎn)程裝置的數(shù)據(jù)結(jié)合，以確定例如鏟斗或卡車車身內(nèi)的荷載。例如，該系統(tǒng)可生成鏟斗或卡車托盤內(nèi)的荷載24的二維或三維概況。在另一個(gè)示例中，該系統(tǒng)可使用來自工具25的密度和/或體積數(shù)據(jù)以及來自拖運(yùn)卡車液壓缸的荷載數(shù)據(jù)，以確定拖運(yùn)卡車所運(yùn)載的荷載。

接收自監(jiān)控工具25的信息和/或數(shù)據(jù)可發(fā)送到駕駛室中(或其他地方)的遠(yuǎn)程裝置38，可提供給手持式裝置、云數(shù)據(jù)庫194、其他數(shù)據(jù)源、其他遠(yuǎn)程裝置等和/或與來自手持式裝置、云數(shù)據(jù)庫194、其他數(shù)據(jù)源、其他遠(yuǎn)程裝置等的數(shù)據(jù)結(jié)合，從而提供信息和分析。如果具體操作需要或要求，可使用多個(gè)天線和/或遠(yuǎn)程裝置來提高拾取信號(hào)的可靠性。處理器198或系統(tǒng)的其他元件可與設(shè)備控制單元ecu200操作性地聯(lián)接。ecu200可從處理器198和/或直接向或從一個(gè)或多個(gè)傳感器31提供或接收信息。ecu200可提供關(guān)于但不限于引擎扭矩、燃料消耗量、大氣溫度、引擎溫度等的數(shù)據(jù)。ecu數(shù)據(jù)可與傳感器數(shù)據(jù)和/或來自其他源的數(shù)據(jù)相結(jié)合，并且由處理器處理以提供各種輸出。

表面表征裝置31可為例如相機(jī)32、lidar裝置、3d激光裝置、攝影測(cè)量裝置和/或它們的組合。工具25可具有用于調(diào)動(dòng)至少一個(gè)電子傳感器31的裝置29。工具25的移動(dòng)性和/或調(diào)動(dòng)裝置29的使用可使至少一個(gè)電子傳感器31能夠具有針對(duì)待監(jiān)控的產(chǎn)品15或荷載24的清晰視線。裝置29可例如為受控的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)式臂、轉(zhuǎn)環(huán)或其他調(diào)動(dòng)器具。

可用于生成產(chǎn)品(例如，一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品表面)和/或荷載的二維或三維點(diǎn)云或其他表示的lidar裝置的示例是由neptec技術(shù)公司(neptectechnologiescorporation)以名稱opal出售的lidar裝置，和/或徠卡測(cè)量系統(tǒng)公司(leicageosystems)以名稱leicapegasus:two出售的lidar裝置。zebedee和zeb1lidar裝置被設(shè)計(jì)為手持式裝置，但可與uav、基于地面的移動(dòng)機(jī)器人或rov集成在一起，以生成所監(jiān)控的產(chǎn)品和/或荷載的表示。lidar裝置所生成的信息可輸出到移動(dòng)裝置(諸如uav、基于地面的移動(dòng)機(jī)器人、rov、維修卡車或手持式裝置)上的數(shù)據(jù)庫或計(jì)算機(jī)以便進(jìn)一步處理，或者可輸出到遠(yuǎn)程裝置數(shù)據(jù)庫或者遠(yuǎn)程裝置或其他監(jiān)控工具上的計(jì)算機(jī)以便進(jìn)一步處理。

可用于生成例如所監(jiān)控的產(chǎn)品、一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品表面和/或荷載的二維或三維點(diǎn)云(或其他表示)的3d激光裝置的示例是由形創(chuàng)公司(creaform)以名稱go！scan出售的激光裝置，以及由瑞格公司(riegl)以名稱vux-1出售的激光裝置。與lidar裝置一樣，go！scan3d激光裝置被設(shè)計(jì)為手持式裝置，但可與移動(dòng)車輛諸如維修車輛(例如，輪式和/或履帶式運(yùn)輸車輛27)、uav、基于地面的移動(dòng)機(jī)器人或rov集成在一起。

許多消費(fèi)數(shù)字相機(jī)和/或dslr相機(jī)可用于以攝影測(cè)量方式生成所監(jiān)控的產(chǎn)品和/或荷載的三維表示或其他表示。例如，佳能公司(canon)擁有以名稱eos5d出售的數(shù)字相機(jī)，尼康公司(nikon)擁有以名稱d700出售的數(shù)字相機(jī)，徠卡測(cè)量系統(tǒng)公司(leicageosystems)擁有以名稱rcd30出售的數(shù)字相機(jī)，dot產(chǎn)品公司(dotproductllc)擁有以名稱dpi-7出售的基于平板電腦的結(jié)構(gòu)光相機(jī)，structuresensor和isense擁有基于平板電腦的數(shù)字相機(jī)，以及heuristiclab擁有名稱為lazeeeye的智能電話數(shù)字相機(jī)，其可用于以攝影測(cè)量方式生成例如所監(jiān)控的產(chǎn)品的磨損概況。各種相機(jī)可與移動(dòng)裝置諸如uav、基于地面的移動(dòng)機(jī)器人、rov、維修卡車或手持式裝置集成在一起，以生成例如二維或三維概況，和/或相機(jī)所生成的其他信息可例如輸出到移動(dòng)裝置或遠(yuǎn)程裝置上的數(shù)據(jù)庫或計(jì)算機(jī)以便進(jìn)一步處理。遠(yuǎn)程裝置是遠(yuǎn)離監(jiān)控裝置的裝置，并且可包括一個(gè)或多個(gè)位置處的裝置。

具有可編程邏輯的處理器用于處理由電子傳感器31生成的信息，該電子傳感器例如捕獲所監(jiān)控的產(chǎn)品15和/或荷載24的二維或三維概況。可編程邏輯可在移動(dòng)裝置上用作監(jiān)控工具的一部分，和/或可編程邏輯可位于遠(yuǎn)程裝置上，該遠(yuǎn)程裝置為例如遠(yuǎn)離監(jiān)控工具25的計(jì)算機(jī)的形式。根據(jù)要使用何種類型的電子裝置31生成例如該概況，可編程邏輯可為由歐特克公司(autodesk)以名稱recap出售的軟件，由photomodeler以名稱photomodelerscanner出售的軟件，由acute3d以名稱smart3dcapture出售的軟件，由agisoft以名稱photoscan出售的軟件，由天寶公司(trimble)以名稱businesscenter出售的軟件，由cloudcompare出售的軟件，由meshlab出售的軟件，由lastools出售的軟件，由itseez3d出售的軟件，和/或已知用于處理三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的各種軟件。

圖9是示意性系統(tǒng)圖，其示出了用于監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)地面接合產(chǎn)品的示例性監(jiān)控系統(tǒng)95。傳感器31(例如，表面表征裝置)與工具25物理地聯(lián)接和/或安裝在該工具上，并且可被配置為感測(cè)地面接合產(chǎn)品15的狀況。傳感器31和/或相關(guān)聯(lián)的硬件或軟件可被配置為生成例如產(chǎn)品的2d或3d概況，和/或捕獲數(shù)據(jù)并且經(jīng)由無線信號(hào)98將數(shù)據(jù)從天線35傳遞到與人機(jī)界面(hmi)71包括在一起或聯(lián)接在一起的接收器100。信號(hào)98可由通信模塊102接收和/或處理。hmi71可被配置為接收該概況，和/或接收該數(shù)據(jù)并生成該概況。所生成的概況可例如與從第一數(shù)據(jù)庫和/或第二數(shù)據(jù)庫118,120檢索的現(xiàn)有2d或3d概況進(jìn)行比較。該比較的結(jié)果可觸發(fā)可體現(xiàn)為警報(bào)100的通知。所示的示例示出了顯示器73上的警報(bào)100，該警報(bào)對(duì)于土方作業(yè)機(jī)1的駕駛室104中的操作員是可見的。正如所指出的，可使用其他和/或附加警報(bào)。

在使用無人駕駛飛行器(uav)25的一個(gè)示例中，工具25可在一些示例性實(shí)施方案中被配置為保持至少部分地基于產(chǎn)品15的物理位置來確定的飛行模式。uav25可例如監(jiān)控產(chǎn)品15上的可識(shí)別元件，監(jiān)控來自與傳感器38(可與產(chǎn)品15聯(lián)接)聯(lián)接的發(fā)射器/天線36的信號(hào)強(qiáng)度，或使用gps系統(tǒng)。hmi可保持根據(jù)uav25、遠(yuǎn)程裝置37或人機(jī)界面hmi上存在的可編程指令由例如預(yù)先確定的標(biāo)準(zhǔn)確定的飛行模式。hmi71還可包括工具調(diào)整和/或?qū)Ш浇缑?10。工具調(diào)整和/或?qū)Ш浇缑?10可提供例如傳感器31位置、相機(jī)角度、uav位置、uav高度、相機(jī)或傳感器設(shè)置等的手動(dòng)調(diào)節(jié)。該調(diào)節(jié)可由調(diào)動(dòng)裝置29實(shí)現(xiàn)。

相機(jī)106可為由uav工具25在飛行中支撐的表面表征裝置(或可補(bǔ)充另一個(gè)表面表征裝置)并且可被導(dǎo)向成連續(xù)地、在指定時(shí)間或以事件為依據(jù)(例如，在接收到警報(bào)的觸發(fā)或發(fā)出后)捕獲例如地面接合產(chǎn)品的至少一部分的2d或3d概況及一些情況下的圖像。工具25所收集的信息可提供給遠(yuǎn)程裝置，以便連續(xù)地、定期地、按需地、或成批地處理或使用。不論輸送模式如何，該系統(tǒng)都可被操作以提供歷史和/或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)和/或評(píng)估。顯示器73可被配置為顯示例如所監(jiān)控的產(chǎn)品79的概況，和/或傳感器31和/或相機(jī)106所捕獲的圖像。該圖像可為實(shí)況視頻傳播。該顯示器可被配置為顯示靜態(tài)圖像和視頻圖像兩者。概況79或圖像可從相對(duì)于產(chǎn)品確定的有利位置捕獲，該有利位置并不主要取決于操作員對(duì)挖掘機(jī)控件的操縱。顯示器73還可顯示指示例如磨損水平的圖形表示108。圖形表示可為或包括文本和/或數(shù)值和/或狀況，即“破損的斗齒”等。這樣，操作員或者其他在工地處或與工地相關(guān)聯(lián)的工人可經(jīng)由警報(bào)100意識(shí)到產(chǎn)品的潛在問題或特征，并且也許能夠確認(rèn)或忽略該狀況，和/或提供該狀況的嚴(yán)重程度方面的價(jià)值判斷。這樣，可避免不必要的停機(jī)時(shí)間。

uav工具25的移動(dòng)可根據(jù)以下各項(xiàng)之一實(shí)現(xiàn)：gps坐標(biāo)；在土方作業(yè)操作時(shí)確立的數(shù)據(jù)；在產(chǎn)品上確立的數(shù)據(jù)，在土方作業(yè)設(shè)備上確立的數(shù)據(jù)；以及在與土方作業(yè)設(shè)備相鄰的所計(jì)算位點(diǎn)處確立的數(shù)據(jù)。hmi71可包括uav導(dǎo)航模塊112，該uav導(dǎo)航模塊可包括用于控制uav的邏輯。用于控制uav25的邏輯還可或替代地位于uav25上。

hmi71還可包括挖掘路徑優(yōu)化模塊114。其可包括用于向操作員建議更佳的優(yōu)化挖掘路徑的邏輯。該更佳的優(yōu)化挖掘路徑可經(jīng)由顯示器73上包括的挖掘路徑界面116來傳送。用于優(yōu)化挖掘路徑的信息可包括來自與產(chǎn)品15聯(lián)接的傳感器38、遠(yuǎn)程通信模塊37、工具25和/或一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫118,120的數(shù)據(jù)。第一數(shù)據(jù)庫118可駐留于hmi71中，第二數(shù)據(jù)庫120可經(jīng)由有線或無線連接122來聯(lián)接。第二數(shù)據(jù)庫120可處于云存儲(chǔ)中。

在系統(tǒng)95中，hmi71可包括處理器124，其用于接收、發(fā)送和處理往返各種數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)消費(fèi)者的數(shù)據(jù)。顯示模塊126可包括用于接收數(shù)據(jù)并格式化數(shù)據(jù)以便在顯示器73上顯示的邏輯。

圖10是正視圖，其示出了來自根據(jù)本發(fā)明的前裝載機(jī)1的駕駛室104的示例性視界。固定到鏟斗的斗齒形式的耐磨零件15在駕駛室104的操作員視界中可能被部分地或完全地遮擋。hmi71可定位成便于操作員。鏟斗3和斗齒15在顯示器73上示出為例如從有利位置生成的3d概況和/或攝影或視頻圖形圖像。這樣，操作員能夠作出關(guān)于一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品15的更明智決策。該顯示器和/或相似配置的顯示器還可供工地處、與工地相關(guān)聯(lián)或遠(yuǎn)離工地的其他工作人員使用。

除了用于處理例如三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的可編程邏輯之外，工具25還可具有這樣的可編程邏輯，其用于確定諸如產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)、產(chǎn)品的存在或不存在、當(dāng)前磨損概況、估計(jì)的剩余磨損壽命等情形，識(shí)別丟失的風(fēng)險(xiǎn)和/或向操作員提供警報(bào)。可編程邏輯可例如能夠?qū)?dāng)前磨損概況或當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)與數(shù)據(jù)庫中此前確立的磨損概況、風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)和/或鉆頭部分長(zhǎng)度進(jìn)行比較，以確定估計(jì)的剩余磨損壽命，產(chǎn)品是否已與土方作業(yè)設(shè)備分離，或識(shí)別產(chǎn)品在不久的將來可發(fā)生丟失或損壞的風(fēng)險(xiǎn)。此前確立的磨損概況可為全新產(chǎn)品的cad模型或其他概況，或可為此前記錄的產(chǎn)品概況。此前確立的磨損概況可存儲(chǔ)在移動(dòng)裝置或遠(yuǎn)程裝置上的數(shù)據(jù)庫中?？删幊踢壿嬤€可將當(dāng)前磨損概況與含有產(chǎn)品最小磨損概況的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較。基于產(chǎn)品的已知最小磨損概況、當(dāng)前磨損概況和/或此前確立的磨損概況，可編程邏輯可確定產(chǎn)品的剩余壽命。

關(guān)于產(chǎn)品磨損概況的信息可存儲(chǔ)在移動(dòng)裝置或遠(yuǎn)程裝置上的數(shù)據(jù)庫中。信息可來自多種來源。例如，磨損概況可涉及全新產(chǎn)品、完全磨損的產(chǎn)品、或全新狀況與完全磨損狀況之間的概況。產(chǎn)品的狀況可存儲(chǔ)為例如產(chǎn)品的二維或三維表示。在其他實(shí)施方案中，磨損狀況可為產(chǎn)品的二維或三維表示或其他表示。產(chǎn)品的表示可為例如產(chǎn)品的三維cad文件、三維點(diǎn)云表示、它們的組合、或提供與產(chǎn)品磨損狀況有關(guān)的數(shù)據(jù)庫相關(guān)數(shù)據(jù)的產(chǎn)品的另一種表示。產(chǎn)品的三維表示或其他表示可預(yù)先加載到該工具上的數(shù)據(jù)庫或傳感器中以便監(jiān)控產(chǎn)品。該工具可提供用于生成表示的數(shù)據(jù)，并且可編程邏輯可將產(chǎn)品的表示添加到磨損概況數(shù)據(jù)庫。在其他實(shí)施方案中，可使用單獨(dú)的工具將表示添加到磨損概況數(shù)據(jù)庫。這樣，磨損概況數(shù)據(jù)庫能夠用多種土方作業(yè)設(shè)備上所使用的多種產(chǎn)品的多種磨損概況填充，而不考慮制造商。

除了與產(chǎn)品的磨損概況有關(guān)的數(shù)據(jù)之外，可編程邏輯還可接收與例如產(chǎn)品已使用多長(zhǎng)時(shí)間、產(chǎn)品已遇到多少次挖掘循環(huán)、以及礦山地質(zhì)有關(guān)的信息，以預(yù)測(cè)產(chǎn)品的剩余磨損壽命?？删幊踢壿嬁上虿僮鲉T提供估計(jì)的剩余磨損壽命，其單位為時(shí)間的單位、所移動(dòng)的材料的剩余單位、或挖掘循環(huán)的單位?？删幊踢壿嬁杀痪幊虨楫a(chǎn)生特定產(chǎn)品接近于需要更換的預(yù)先警報(bào)。該警報(bào)可為例如視覺警報(bào)、觸覺反饋和/或音頻警報(bào)。工具25或遠(yuǎn)程裝置37可向設(shè)備操作員或他人和/或無線裝置無線地提供警報(bào)，以供操作員或他人諸如維護(hù)人員、礦場(chǎng)管理人員等獲取。此外，如果概況指示產(chǎn)品已丟失或如果產(chǎn)品已磨損使得其等于或小于建議的最小磨損概況，則可編程邏輯可被編程為產(chǎn)生警報(bào)。此外，可編程邏輯可向操作員提供當(dāng)前缺陷的指示或未來缺陷的預(yù)測(cè)，這些缺陷可引起產(chǎn)品的丟失、損壞或故障，從而可引起生產(chǎn)力下降和/或設(shè)備停機(jī)時(shí)間。

根據(jù)用于確定所監(jiān)控的產(chǎn)品和/或荷載的概況的電子傳感器31的類型，可能需要監(jiān)控工具25靠近土方作業(yè)設(shè)備。如果工具25具有要求工具25靠近土方作業(yè)設(shè)備1的電子裝置31，則工具25可與土方作業(yè)設(shè)備1上的遠(yuǎn)程裝置37通信以幫助工具的避障系統(tǒng)。例如，如果遠(yuǎn)程裝置37包括位于例如鏟斗3上的gps傳感器，則工具25可具有可編程邏輯，該可編程邏輯計(jì)算遠(yuǎn)程裝置37周圍的保護(hù)區(qū)(基于鏟斗的已知幾何形狀和挖掘設(shè)備的已知幾何形狀)，使得即使在鏟斗移動(dòng)時(shí)，工具25也不會(huì)進(jìn)入該保護(hù)區(qū)。從位于土方作業(yè)設(shè)備上的傳感器接收位置信息還可有助于在土方作業(yè)設(shè)備未使用時(shí)幫助工具移動(dòng)(例如，飛行)到接近于鏟斗3(圖11)。這可有助于確定例如所監(jiān)控的產(chǎn)品的狀況和/或磨損概況。使用移動(dòng)裝置諸如uav、基于地面的移動(dòng)機(jī)器人、rov、維修車輛或手持式裝置支撐用于確定關(guān)于產(chǎn)品的信息的監(jiān)控工具25是有利的，因?yàn)橐苿?dòng)裝置可提供獨(dú)特的有利位置和/或可在不抑制挖掘操作或危及工作人員的情況下，在挖掘循環(huán)中的幾乎任何時(shí)間點(diǎn)獲取讀數(shù)。如上所指出，這還允許傳感器緊密接近感興趣的區(qū)域(諸如產(chǎn)品)以實(shí)現(xiàn)信息的安全可靠收集。這還允許協(xié)調(diào)且有效地監(jiān)控多于一個(gè)土方作業(yè)設(shè)備上的產(chǎn)品，諸如同時(shí)監(jiān)控鏟斗和卡車車身、鏟斗和鏟斗上的耐磨零件等。一個(gè)示例包括同時(shí)監(jiān)控鏟斗中的荷載和從鏟斗接收材料的料斗或卡車托盤中的荷載。此外，移動(dòng)裝置上的監(jiān)控工具可在挖掘循環(huán)期間捕獲機(jī)器、動(dòng)臂、斗桿、鏟斗和采掘面的位置，同時(shí)捕獲或不捕獲來自傳感器37,38的附加信息。該信息將用于幫助優(yōu)化/驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并且用于為客戶優(yōu)化/驗(yàn)證產(chǎn)品性能。

工具25可具有通信裝置，其用于與遠(yuǎn)離該工具的遠(yuǎn)程裝置37通信。例如，工具25可與例如天線、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫形式的遠(yuǎn)程裝置37和/或遠(yuǎn)離該工具的至少一個(gè)電子傳感器38通信。電子傳感器38可例如附接到所監(jiān)控的產(chǎn)品、土方作業(yè)設(shè)備1或運(yùn)輸車輛27。電子傳感器可位于接合待挖掘的地面的產(chǎn)品(諸如齒尖)上，或可位于調(diào)動(dòng)接合地面的產(chǎn)品的機(jī)器上。例如，電子傳感器38可位于土方作業(yè)設(shè)備1上(圖7)，或電子傳感器38可位于鏟斗3(圖7、圖8、圖11和圖14)、鏟刀、卡車車身(圖7、圖8和圖11-13)、齒尖、中間適配器、適配器、護(hù)罩、鼻部、斗唇、耐磨轉(zhuǎn)輪、卡車襯墊等上。電子傳感器38可與土方作業(yè)設(shè)備1上的一個(gè)或多個(gè)附加電子傳感器通信，或與數(shù)據(jù)庫或計(jì)算機(jī)(例如，機(jī)載計(jì)算機(jī))通信。然而，在該實(shí)施方案中，電子傳感器38和/或數(shù)據(jù)庫或計(jì)算機(jī)中的至少一者具有用于與工具25通信的裝置37。裝置37例如可包括無線裝置。傳感器38可具有美國(guó)專利申請(qǐng)62/198,552、美國(guó)專利申請(qǐng)62/175,109、美國(guó)專利申請(qǐng)62/234,463和美國(guó)專利申請(qǐng)xx/xxx,xxx(代理人案卷號(hào)563)中任一者中公開的類型，該美國(guó)專利申請(qǐng)xx/xxx,xxx要求這些臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)并于2016年2月12日與本申請(qǐng)同時(shí)提交，并且全文以引用方式并入。

電子裝置37(例如，傳感器38、數(shù)據(jù)庫和/或計(jì)算機(jī))可為工具25提供例如與位置、產(chǎn)品類型、id、產(chǎn)品已處于機(jī)器上多長(zhǎng)時(shí)間、產(chǎn)品已經(jīng)歷多少次挖掘循環(huán)有關(guān)的信息，與礦山地質(zhì)有關(guān)的信息，和/或其他信息，它們可用于確定估計(jì)的剩余磨損壽命和/或識(shí)別損壞或丟失產(chǎn)品、附接件、部件或土方作業(yè)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)并預(yù)測(cè)損壞或丟失產(chǎn)品、附接件、部件或土方作業(yè)設(shè)備的可能性，和/或確定與土方作業(yè)設(shè)備內(nèi)的荷載有關(guān)的信息。在一些情況下，工具25可參考具有與礦山地質(zhì)有關(guān)的信息的數(shù)據(jù)庫或計(jì)算機(jī)，以確定估計(jì)的剩余磨損壽命和/或確定與土方作業(yè)設(shè)備內(nèi)的荷載有關(guān)的信息。

電子傳感器38可為例如無源的或有源的，并且可包括接收器、發(fā)射器和/或數(shù)字傳感器。接收器和/或發(fā)射器可為例如電磁波接收器和/或發(fā)射器、激光接收器和/或發(fā)射器、或全球定位系統(tǒng)(gps)。電磁波優(yōu)選地具有大于可見光譜的波長(zhǎng)(例如，紅外、微波或射頻[rf])，但可處于超聲頻譜中。此外，電子傳感器可例如為加速度計(jì)、相機(jī)、數(shù)字測(cè)斜儀單元、數(shù)字羅盤和/或rfid。

此外，監(jiān)控工具(具有或不具有來自傳感器的與產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)的補(bǔ)充信息、或數(shù)據(jù)庫內(nèi)含有的信息)可提供有關(guān)待挖掘的地面和鏟斗的挖掘路徑的信息?？删幊踢壿嬁墒褂糜嘘P(guān)待挖掘的地面和挖掘路徑的信息來建議將提高生產(chǎn)力的挖掘路徑。來自傳感器和可編程邏輯的信息可傳送到土方作業(yè)設(shè)備，使得土方作業(yè)設(shè)備使用該信息來調(diào)節(jié)鏟斗的挖掘路徑以實(shí)現(xiàn)最佳生產(chǎn)力。在另選的實(shí)施方案中，來自傳感器和可編程邏輯的信息可傳送到設(shè)備操作員，使得操作員可調(diào)節(jié)鏟斗的挖掘路徑以實(shí)現(xiàn)最佳生產(chǎn)力。

工具25可監(jiān)控土方作業(yè)設(shè)備1(例如，鏟斗和/或卡車車廂)內(nèi)的荷載24，而不中斷土方作業(yè)設(shè)備1的操作。監(jiān)控土方作業(yè)設(shè)備的荷載允許土方作業(yè)設(shè)備的操作員了解例如其何時(shí)已達(dá)到最佳荷載，使得操作員不會(huì)使土方作業(yè)設(shè)備超載并且潛在地?fù)p壞產(chǎn)品或土方作業(yè)設(shè)備的其他部件。同樣重要的是，操作員不會(huì)繼續(xù)使土方作業(yè)設(shè)備欠載，使得生產(chǎn)力欠佳。該工具可使用可編程邏輯，基于例如荷載24的二維或三維概況來確定土方作業(yè)設(shè)備內(nèi)的泥土材料的量。工具25還可基于體積(例如由該概況確定)、材料的破碎程度和/或材料類型來確定土方作業(yè)設(shè)備1內(nèi)的荷載24的估計(jì)重量。材料的破碎程度可由工具25確定，或可由遠(yuǎn)離工具25的裝置37確定。裝置37例如可位于土方作業(yè)設(shè)備1上。所挖掘的材料的類型可由工具25確定，由裝置37確定，或工具25可參考具有該信息的數(shù)據(jù)庫。工具25還可通過以下方式驗(yàn)證荷載24的估計(jì)重量：將該估計(jì)重量與來自安裝在土方作業(yè)設(shè)備上的荷載監(jiān)控單元的所說明重量進(jìn)行比較。工具25還可使用可編程邏輯來確定荷載數(shù)量、荷載之間的循環(huán)時(shí)間、土方作業(yè)設(shè)備的裝填速率和/或土方作業(yè)設(shè)備的荷載有效性。工具25還可提供數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)經(jīng)受實(shí)時(shí)處理，以幫助例如卡車托盤的有效荷載。例如，該系統(tǒng)可向操作員提供有關(guān)完全裝填備運(yùn)拖運(yùn)卡車所要收集的荷載(例如，半鏟斗)的信息。

來自該過程的結(jié)果和警報(bào)可發(fā)送到至少一個(gè)人機(jī)界面(hmi)71。該工具還可與其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無線地或通過有線連接進(jìn)行以下方面通信：因?yàn)楫a(chǎn)品零件丟失或因?yàn)楫a(chǎn)品磨損超過最小磨損概況，哪個(gè)或哪些特定產(chǎn)品可能需要維護(hù)。此外，該工具可存儲(chǔ)來自該過程的所有結(jié)果。hmi71可為無線裝置81(圖10)，可與當(dāng)前在挖掘設(shè)備中的顯示系統(tǒng)(例如，與oem顯示器)集成在一起，與挖掘設(shè)備內(nèi)的新顯示系統(tǒng)集成在一起，和/或可位于遠(yuǎn)程位置中。hmi71可被配置為提供產(chǎn)品的當(dāng)前狀態(tài)的圖形顯示73(圖10)。hmi71可例如提供關(guān)于每個(gè)產(chǎn)品的狀態(tài)的視覺警報(bào)(例如，文本和/或圖形圖像)、觸覺反饋(例如，振動(dòng))和音頻警報(bào)。視覺警報(bào)可為例如顯示每個(gè)所監(jiān)控的產(chǎn)品和每個(gè)產(chǎn)品的狀態(tài)(即，不存在/存在、可接受的磨損、損壞、需要維護(hù)、和生產(chǎn)力下降)的圖形圖片73。hmi71可被設(shè)計(jì)成顯示產(chǎn)品的活動(dòng)圖像79，使得操作員可在視覺上檢查警報(bào)是否有效。hmi可被設(shè)計(jì)成顯示歷史圖表85，使得操作員可確定曾在何時(shí)發(fā)生警報(bào)，使得操作員可在產(chǎn)品丟失時(shí)采取必要措施。

在一個(gè)示例性使用中，工具25被帶到具有待監(jiān)控的產(chǎn)品15的土方作業(yè)設(shè)備1。工具25具有用于往返遠(yuǎn)程裝置37接收和/或傳輸信息的通信裝置35，諸如具有電子傳感器31、數(shù)據(jù)庫和/或計(jì)算機(jī)的通信裝置。工具25與土方作業(yè)設(shè)備1分開地定位(例如，飛行到該土方作業(yè)設(shè)備上方)，并且使用至少一個(gè)電子傳感器31生成例如地面接合產(chǎn)品(例如，鏟斗)內(nèi)的荷載24的三維概況。工具25和/或遠(yuǎn)程裝置37上的可編程邏輯可處理來自至少一個(gè)電子裝置31的信息，并且可附加地使用來自遠(yuǎn)程裝置38和/或數(shù)據(jù)庫的信息來確定例如土方作業(yè)設(shè)備已被裝填的次數(shù)、裝填土方作業(yè)設(shè)備所需的平均時(shí)間、土方作業(yè)設(shè)備的裝填速率、土方作業(yè)設(shè)備內(nèi)的體積、和/或荷載過程的有效性。工具25還可或替代地生成例如土方作業(yè)設(shè)備1上的產(chǎn)品15的二維或三維概況。工具25的可編程邏輯處理來自至少一個(gè)電子裝置31的信息，并且還可使用來自遠(yuǎn)程電子裝置38、數(shù)據(jù)庫和/或計(jì)算機(jī)的信息來確定產(chǎn)品15的特征。可編程邏輯可例如提供估計(jì)的產(chǎn)品15剩余磨損壽命，并且提供產(chǎn)品15將丟失、損壞或引起生產(chǎn)力下降或土方作業(yè)設(shè)備損壞的可能性的估計(jì)?？删幊踢壿嬤€可例如提供產(chǎn)品15對(duì)于繼續(xù)使用而言是可接受的或者產(chǎn)品15應(yīng)當(dāng)更換的警報(bào)。當(dāng)土方作業(yè)設(shè)備未使用時(shí)，工具25可移動(dòng)靠近土方作業(yè)設(shè)備，以更好地分析產(chǎn)品15的狀態(tài)。

在另一個(gè)示例中，監(jiān)控工具25可提供用于對(duì)操作特征進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估的數(shù)據(jù)。例如，該工具可監(jiān)控鏟斗中及所裝填的卡車托盤中收集的荷載，以向操作員提供有關(guān)更有效裝填卡車托盤的信息。作為一個(gè)示例，該系統(tǒng)可指示在鏟斗僅被部分(例如，一半)裝填的情況下備運(yùn)拖運(yùn)卡車將被完全裝填。這樣，該系統(tǒng)可提高操作的效率和生產(chǎn)力?？梢云渌绞绞褂脤?shí)時(shí)評(píng)估，以便優(yōu)化挖掘路徑、計(jì)劃維修、估計(jì)生產(chǎn)力等。

在另一個(gè)示例中，監(jiān)控工具25可用來生成可用于對(duì)礦場(chǎng)或其他土方作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)繪的數(shù)據(jù)，以估計(jì)在該現(xiàn)場(chǎng)使用的土方作業(yè)設(shè)備上的地面接合產(chǎn)品的特征。例如，所收集的數(shù)據(jù)可用來生成地面接合產(chǎn)品磨損率的輪廓式測(cè)繪，以更好地確定諸如產(chǎn)品更換計(jì)劃表、成本等情形。在一個(gè)示例中，工具25所收集的數(shù)據(jù)可與諸如礦山地質(zhì)、gps數(shù)據(jù)、破碎度等其他數(shù)據(jù)相結(jié)合。該數(shù)據(jù)可用來對(duì)其他特征進(jìn)行測(cè)繪，或者以不同于測(cè)繪的方式處理現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)以生成相似信息。

雖然上述討論主要結(jié)合鏟斗內(nèi)的荷載和鏟斗上的斗齒論述了本發(fā)明，但該工具可用于產(chǎn)生例如鏟斗上的其他產(chǎn)品或一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品表面(諸如鏟斗上的護(hù)罩、推料板和/或轉(zhuǎn)輪)或者其他土方作業(yè)設(shè)備附接件和部件的二維或三維概況。此外，本發(fā)明的系統(tǒng)還可用于監(jiān)控其他類型土方作業(yè)設(shè)備上的產(chǎn)品(諸如溜槽或卡車托盤上的轉(zhuǎn)輪、或鏟刀上的端部鉆頭)的存在和/或狀況。

上述公開內(nèi)容描述了用于監(jiān)控土方作業(yè)設(shè)備內(nèi)的荷載和土方作業(yè)設(shè)備上的地面接合產(chǎn)品的狀態(tài)的工具的特定示例。該系統(tǒng)包括本發(fā)明的不同方面或特征。一個(gè)實(shí)施方案中的特征可與另一個(gè)實(shí)施方案中的特征一起使用。所給出的示例和所公開的特征組合并非意圖在它們必須一起使用的意義上加以限制。