專利名稱：橫向漂移修正裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權利要求1前序部分的、用于移動式施工機器 的橫向漂移修正裝置，該移動式施工機器具有材料施放部和用于處理所 施放的材料的工具。
背景技術：
用于鋪設路緣石或人行道的移動式機器是早已知道的。這種攤鋪施 工通常按照三個階段進行施加如混凝土這樣的材料、材料的粗抹平和 材料的細抹平。所有這三個階段均在這種機器行駛時執(zhí)行，例如通過相 應的滑模工具。該機器在施工工作時的行駛速度大概是每分鐘20米。在 此，為施工指定的移動式機器航向的任何偏離均可能導致在將要通過工 具進行施工的結構中出現(xiàn)誤差。因此，首先對于帶有滑動模板的機器來
說(例如Curb & Gutter Maschine)，在轉彎行駛時橫向漂移是不利的。
通常，帶有滑動模板的能小半徑行駛的施工機器具有三或四個履帶 傳動裝置，這些履帶傳動裝置都能夠轉向。因此，為了在前傳動裝置被 操縱轉向時使施工工具不產生橫向漂移，必須操縱后驅動器反向轉向。
迄今為止已知的、用于發(fā)現(xiàn)并防止移動式施工機器橫向漂移的裝置 包括機器的履帶傳動裝置的轉向角度測量器，以便計算該機器的所經(jīng)過 的軌跡以及方向，并由此計算轉向修正。然而通常不能認為，該機器沒 有通過這些履帶傳動裝置器而橫向移動。這樣的移動對于安裝在機器上 的施工工具而言意味著橫向運動，進而使得將要施工的結構得到不精確 的施工。僅僅測量履帶傳動裝置的轉向角度，不能察覺這樣的橫向漂移。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務在于改進移動式施工機器，從而使得能夠更精密地施
5工一結構。
本發(fā)明的另一個任務在于提供一種裝置，該裝置更好地發(fā)現(xiàn)移動式 施工機器的施工工具的橫向運動，并在需要時修正該橫向運動。
另一個任務在于直接確定施工機器的參考點相對地面的運動方向。
根據(jù)本發(fā)明的橫向漂移修正裝置包括傳感器部和分析部。當施工機 器前進時，通過橫向漂移修正裝置確定機器上的參考點相對地面的運動 方向，并由此推導出轉向修正信息。為此，利用傳感器部檢測施工機器 的一個或更多個參考點和該施工機器相對其移動的地表部分，并將該信 息發(fā)送到分析部。分析部分析傳感器部的信息，并且由此確定施工機器 相對地面的運動方向。為此，跟蹤隨時間變化的、與參考點相對的表面 信息，并且依據(jù)地表的相對變化確定參考點的相對地面的運動方向。這 個參考點例如可以是傳感器部本身(如果傳感器部安裝在該機器上)，或 者是機器或者施工工具上的預定點。現(xiàn)在，分析部連續(xù)地檢查，施工機 器或施工工具是否無漂移地運動，在此推導出轉向修正信息，該轉向修 正信息也可以為零。
傳感器部例如固定在移動式施工機器上，例如固定在施工工具的臂 上或機器底部之下，因此該傳感器部執(zhí)行與施工機器或施工工具本身一 樣的相對地面的同一相對運動。
如果施工機器縱軸的相對于傳感器部的取向是己知的，并且如果分 析部額外地連續(xù)地檢查傳感器部是否僅沿施工機器的縱軸方向運動，那 么利用分析部相應推導出的修正信息能夠保證機器、進而安裝在機器上 的施工工具僅在施工機器的縱軸方向移動，進而沒有漂移地移動。
有利的是，以盡可能靠近工具的方式選擇參考點，或者說以盡可能 靠近工具的方式安裝傳感器部。從而，利用所確定的參考點相對地面的 移動，盡可能精確地表示了施工工具所完成的移動，所述施工工具確定 了待施工材料的要施工的結構。
傳感器部的一個可行實施方式是安裝在施工機器上的照相機，該照 相機重復檢測地表的某部分。在此有利的是，以短時間間隔(例如10毫 秒)進行這種重復檢測?，F(xiàn)在，通過分析部利用圖像識別來跟蹤表面特征，所述表面特征由于照相機的前進從一次拍攝到下一次拍攝是移動的。 在此，在兩次連續(xù)拍攝中，已知特征的移動代表了照相機相對地面執(zhí)行 的移動。施工機器同樣也進行這個移動，這是因為該照相機直接固定在 該施工機器上。從而連續(xù)地確定和控制施工機器的運動方向。如果該機 器移動中伴隨著漂移，那么由分析部推導出轉向修正信息。
另選的是，可以將照相機例如安裝在于機器旁邊行駛的車輛上，例 如安裝在供料車輛上，在此該照相機檢測施工機器上的參考點和一部分 地面(該機器相對這部分地面運動)。隨后，分析部從照相機的圖像信息 中確定出參考點相對地面的運動方向。在此，該參考點例如是該施工機 器的一條邊或者一個角。
為了改善在各次拍攝中對地表特征的識別和指派，并由此更精確地 確定相對地面的運動方向，可以照亮或者說照明要被檢測的地表。該照 明能夠以不同方式方法實現(xiàn)，例如利用特定光譜范圍內的輻射或者利用
投射在待檢測的地表結構上的光束圖案(Strahlmuster)。例如通過使用以 掃描的方式入射的光照來為凹凸地表形成投影，從而改善對地面的檢測。 同樣，也可以借助于地面反射光的輻射特性(例如借助于地表的顏色) 來檢測地面。


下面結合在圖中示意示出的實施例純粹示例性地詳細說明根據(jù)本發(fā) 明的用于移動式施工機器的橫向漂移修正裝置。圖中
圖1示出了現(xiàn)有技術的移動式施工機器在沿預定投影線轉彎行駛時 的各個位置；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的安裝在滑模機上的橫向漂移修正裝置； 圖3示出了橫向漂移修正裝置的傳感器部和分析部，以及由該傳感 器部光學檢測的地表結構的局部；
圖4示出了由作為傳感器部的照相機先后拍攝的兩張地表結構圖像
片段；
7圖5示出了安裝在施工機器上的橫向漂移修正裝置，其中該施工機 器正在轉彎行駛；
圖6示出了帶有照明部的橫向漂移修正裝置；
圖7示出了帶有照明部的橫向漂移修正裝置，該照明部生成預定的 光束圖案；并且
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的橫向漂移修正裝置的一個實施方式。
具體實施例方式
在圖1中為了進行說明而示出了現(xiàn)有技術的移動式施工機器1在沿將要 施工的結構的預定投影線7a轉彎行駛時的各個位置。當轉彎行駛時，機器 縱軸13在各個位置都應當與投影線7a的切線6平行，該切線6是在工具5 和投影線7a的接觸點處的切線。為了避免該工具橫向移動，當操縱該機器 的前履帶傳動裝置2和3轉向時，必須操縱后履帶傳動裝置4反向轉向。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的帶有傳感器部8和分析部9的橫向漂移修 正裝置，傳感器部8和分析部9鄰近施工工具5a地安裝在滑模機la底 部之下。傳感器部8確定該施工機器經(jīng)過的地表部分11的地表狀況并且 將該信息發(fā)送到分析部9。根據(jù)在機器前進時所發(fā)送的地表信息的變化， 分析部9判定傳感器部8的運動方向。分析部9進一步檢測，傳感器部 是否無漂移地移動，并且必要時據(jù)此推導出轉向修正，分析部9將該轉 向修正發(fā)送到該機器的轉向系統(tǒng)。
圖3示出了一種呈照相機形式的傳感器部8，該傳感器部8光學檢 測所經(jīng)過的地表10部分11的地表結構(例如以100Hz的圖像刷新率)， 并且傳感器部8將這些信息發(fā)送給分析部9。分析部9由此(如結合圖4 所示的那樣)確定運動方向，在需要時還確定傳感器部8的相對于地表 所經(jīng)過的距離和/或速度，并存儲這些信息。
圖4示出了借助傳感器部(此處未示出)先后拍攝的地表結構的兩 張圖像片段lla和llb，此時由于機器前進，安裝在該機器上的傳感器部 在拍攝期間是繼續(xù)向前移動的。通過比較地表的兩張照片lla和llb，分 析部確定傳感器部相對地面的運動方向12。在此，例如作為分析部的一部分的圖像識別跟蹤在拍攝中出現(xiàn)在不同位置處的結構特征，其中結構
特征的位移被作為箭頭12示出，并且由此確定照相機相對地面的相對運 動方向。根據(jù)這些信息，分析部檢査傳感器部是否僅沿一個軸的方向運 動，并且由此推導出要被發(fā)送給機器控制系統(tǒng)的轉向修正信息。
為了加快檢測地表結構的速度，例如可以借助圖像識別來鑒別出一 個或更多個結構特征，并且跟蹤被鑒別出的特征的相對位置變化。另一 可行方案例如是使用模板匹配法(Template-Matching-Verfahren)。
圖5示出了施工機器1沿投影線7b轉彎行駛。傳感器部8按照相對 于該施工機器軸線的已知方向安裝在施工工具5的臂上。根據(jù)傳感器部8 所檢測的地表，分析部9檢査傳感器部8是否僅在施工機器軸線的方向 上移動。分析部9由此推導出這樣的轉向修正信息，即，通過操縱前履 帶傳動裝置2和3轉向，工具5沿著指定的投影線7b移動，并且通過操 縱后履帶傳動裝置4轉向，使傳感器部8 (因此也就是工具5)相對于機 器軸線沒有橫向移動。
圖6示出了橫向漂移修正裝置，其具有照明部14用于照亮由傳感器 部8檢測的地表結構11。地表結構的照亮例如使得在光線以掃描的方式 入射時能夠為凹凸地表形成投影，從而能夠更好地識別地表特征。同時， 通過照亮能夠更好地區(qū)分出地表的各種顏色。
圖7示出了具有照明部14a的橫向漂移修正裝置，照明部14a按照 預定方式將作為照明圖案的十字形16投射在由傳感器部8檢測的地表11 的部分上。十字形16的一條軸線按照施工機器軸線(未示出)的方向取 向。分析部9連續(xù)地檢査施工機器是否僅沿該十字形的其中一條軸線的 方向(即該機器軸線的方向)移動，需要時由此推導出轉向修正信息。
圖8示出了橫向漂移修正裝置的一個實施方式，其中作為傳感器部 的照相機8安裝在該機器旁邊行駛的車輛17上。照相機8檢測作為參考 點的施工機器的一個角和一部分地表(其中，施工機器la相對于這部分 地表移動)。分析部(未示出)根據(jù)這些信息確定這個角相對地面的運動 方向，并且在需要時由此推導出轉向修正信息。
當然應該明白，所示的這些圖僅表示可行實施方式的例子。
權利要求
1、一種用于移動式施工機器(1)的橫向漂移修正裝置，所述移動式施工機器(1)具有材料施放部和用于處理所施放的材料的工具(5)，所述橫向漂移修正裝置包括-傳感器部(8)和-分析部(9)，所述橫向漂移修正裝置的特征在于，-所述傳感器部(8)被構造用于檢測地表(10)的至少一部分(11)，所述施工機器相對于所述地表(10)的所述至少一部分(11)移動；并且-所述分析部(9)被構造用于·根據(jù)所述地表(10)的隨時間而變的信息確定所述施工機器的參考點相對地面的相對運動方向，以及·推導出轉向修正信息。
2、 根據(jù)權利要求1所述的橫向漂移修正裝置，其特征在于，所述分析部(9)被構造用于根據(jù)所確定的所述參考點相對地面的相對運動方向，檢測所述施工機器(1)的橫向漂移；和推導出轉向修正信息，以使所述橫向漂移被修正。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的橫向漂移修正裝置，其特征在于，所 述傳感器部(8)被構造用于光學檢測所述地表(10)，特別是被構造為 照相機。
4、 根據(jù)權利要求1至3之一所述的橫向漂移修正裝置，其特征在于， -所述傳感器部(8)被構造用于特別是以至少100 Hz的重復頻率連續(xù)地檢測地表(10)，其中，所述施工機器(1)在對所述地表(10) 進行拍攝期間是繼續(xù)移動的；并且-所述分析部(9)被構造用于通過比較這些拍攝結果來識別所拍攝 的地表(10)的所選定的結構特征的位移，并由此確定相對地面的相對運動方向。
5、 根據(jù)權利要求1至4之一所述的橫向漂移修正裝置，其特征在于， 所述傳感器部(8)被構造用于對所述施工機器前進時所經(jīng)過的地表(10) 進行檢測。
6、 根據(jù)權利要求1至5之一所述的橫向漂移修正裝置，其特征在于， 所述傳感器部(8)被構造為安裝在施工機器底部之中或者之下和/或在施 工機器的工具臂上。
7、 根據(jù)權利要求1至6之一所述的橫向漂移修正裝置，其特征在于， 所述傳感器部(8)按照相對施工機器軸線的預定方向安裝，并且借助于 所述分析部(9)能夠連續(xù)地檢查所述傳感器部(8)是否僅在所述施工 機器的縱軸(13)方向上移動。
8、 根據(jù)權利要求1至7之一所述的橫向漂移修正裝置，其特征在于， 所述分析部(9)根據(jù)所述傳感器部(8)的信息確定施工工具的相對地 面(10)所經(jīng)過的路程和運動速度，并且存儲與運動方向和/或運動速度 和/或所經(jīng)過的路程有關的信息。
9、 根據(jù)權利要求1至8之一所述的橫向漂移修正裝置，其特征在于 照明部(14)，所述照明部(14)用于照亮由傳感器部(8)檢測的地表(10)的至少一部分(15)，或者用于將尤其呈柵格形或十字形(16)這 樣的照明圖案結構瞄準投射在能夠由所述傳感器部檢測的地表的至少一 部分上。
10、 一種橫向漂移修正方法，其用于借助移動式施工機器(1)的參 考點來修正所述移動式施工機器(1)的橫向漂移，所述橫向漂移修正方 法包含下列步驟--檢測地表(10)的一部分(11)，所述施工機器相對于所述地表(IO) 的所述一部分(11)移動；-根據(jù)所檢測的地表(10)的隨時間而變的信息，確定所述參考點 的相對地面的相對運動方向；以及-由此推導出轉向修正信息。
11、 根據(jù)權利要求10所述的橫向漂移修正方法，其特征在于，對地表(10)的檢測是以光學方式連續(xù)地實現(xiàn)的，特別是以100Hz的重復頻率實現(xiàn)的，并且-所述施工機器(1)在對地表(10)進行拍攝期間是繼續(xù)移動的，并且-通過比較這些拍攝結果，識別出被拍攝的地表(10)的所選定的 結構特征的位移，并由此確定相對地面的相對運動方向。
12、根據(jù)權利要求10或11所述的橫向漂移修正方法，其特征在于， 根據(jù)所確定的所述參考點相對地面的運動方向，檢測所述施工機器(1) 的橫向漂移，并由此推導用于修正橫向漂移的轉向修正信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于移動式施工機器的橫向漂移修正裝置，該移動式施工機器具有材料施放部和用于處理所施放的材料的工具，該橫向漂移修正裝置包含傳感器部和分析部。傳感器部檢測施工機器相對于其移動的地表的至少一部分的結構。分析部根據(jù)地表的隨時間而變的信息確定施工機器上的參考點相對地面的相對運動方向，并且由此推導出轉向修正信息。
文檔編號E01C19/48GK101680198SQ200880015388
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月8日 優(yōu)先權日2007年5月10日
發(fā)明者安德里亞·比曼 申請人:萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司