專利名稱：土木工程機(jī)械和用于控制土木工程機(jī)械的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械，具體地涉及一種路面磨銑機(jī)械、鋪路機(jī)或滑模 鋪料機(jī)，以及一種控制自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械尤其是路面磨銑機(jī)械、鋪路機(jī)或滑模鋪料機(jī)的 方法。
背景技術(shù)：
存在多種已知型式的自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械。具體地，這些機(jī)械包括已知的滑模鋪 料機(jī)、鋪路機(jī)和路面磨銑機(jī)械。這些自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械的特征在于它們具有作業(yè)單元，所 述作業(yè)單元包括用于在地面上產(chǎn)生構(gòu)造或用于對(duì)地面做出改變的作業(yè)裝置。在已知的滑模鋪料機(jī)中，作業(yè)單元包括用于模壓可流動(dòng)材料尤其是混凝土的裝 置，該裝置下文被稱為混凝土模具。利用混凝土模具可以造出不同型式的構(gòu)造，例如防撞護(hù) 欄或路溝。例如在EP 1103659B1中描述了滑模鋪料機(jī)。已知的鋪路機(jī)通常具有作為它們作業(yè)單元的刮板。刮板在鋪路機(jī)從攤鋪方向看處 于后部的那一端部布置成由下滑板支承在鋪設(shè)的路面覆蓋材料上并由此形成對(duì)材料的預(yù) 壓實(shí)。已知的路面磨銑機(jī)械的作業(yè)單元是磨銑裝置，其具有裝有磨銑工具的磨銑滾筒， 通過該磨銑滾筒在預(yù)定作業(yè)寬度上材料從地面上被銑掉。已知的自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械還具有驅(qū)動(dòng)單元和控制單元，驅(qū)動(dòng)單元具有可以執(zhí)行 平移和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，控制單元用于以土木工程機(jī)械在地面上執(zhí)行平移和/或 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方式控制驅(qū)動(dòng)單元。當(dāng)自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械得到自動(dòng)控制時(shí)，產(chǎn)生的問題是在土木工程機(jī)械上的預(yù)設(shè) 基準(zhǔn)點(diǎn)必須沿地面上的預(yù)設(shè)曲線精確移動(dòng)，從而例如使預(yù)設(shè)形狀的構(gòu)造能夠在地面上的準(zhǔn) 確位置和準(zhǔn)確定向上形成?？刂苹ｄ伭蠙C(jī)的已知方法以使用沿所需曲線鋪設(shè)的導(dǎo)向金屬線或?qū)蚓€為前 提，土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)沿所述線移動(dòng)。通過采用導(dǎo)向金屬線或?qū)蚓€可以有效形成 細(xì)長(zhǎng)目標(biāo)例如防撞隔離墩或路溝。然而，當(dāng)要形成小尺寸的構(gòu)造例如雪茄形交通島(通過 延伸一小段距離并具有嚴(yán)格半徑來區(qū)別)時(shí)，使用導(dǎo)向金屬線或?qū)蚓€被發(fā)現(xiàn)存在缺陷。還已知通過采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPQ控制自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械。例如從US A 5，612，864中了解到具有GPS接收器的土木工程機(jī)械。缺陷在于采用主測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定目標(biāo)位置以控制土木工程機(jī)械因工程項(xiàng)目非常復(fù) 雜并且目標(biāo)必須安裝在其中而導(dǎo)致需要很大的技術(shù)成本和很高的復(fù)雜性。尤其耗費(fèi)成本和 復(fù)雜的是必須在測(cè)量系統(tǒng)中對(duì)多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置實(shí)施定位。高成本和復(fù)雜性僅對(duì)較大目標(biāo) 才合理。另一方面對(duì)于較小目標(biāo)來說，成本和復(fù)雜性高的不成比例。安裝在復(fù)雜建筑項(xiàng)目中的目標(biāo)的另一缺陷在于實(shí)踐中，對(duì)于較小目標(biāo)，經(jīng)常必須 為固定點(diǎn)例如現(xiàn)有的水龍頭或現(xiàn)場(chǎng)的排水管留出余量，這樣可能無法準(zhǔn)確定位在它們?cè)谟?jì) 劃中的位置。如果項(xiàng)目數(shù)據(jù)與實(shí)際局部情況不相符，則項(xiàng)目數(shù)據(jù)必須離開現(xiàn)場(chǎng)在辦公室里以相對(duì)較高的成本得到修改，并且隨后必須在現(xiàn)場(chǎng)再次讀取修改后的項(xiàng)目數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械，尤其是路面磨銑機(jī)械、鋪路 機(jī)或滑模鋪料機(jī)，其在定位方面無需任何特別大的成本或復(fù)雜性就可以以高精度沿所需曲 線自動(dòng)移動(dòng)，所述曲線延伸相對(duì)較短行進(jìn)距離并具有嚴(yán)格半徑。另一目的是限定一種使自 驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械在定位方面無需任何特別大的成本或復(fù)雜性就可以以高精度沿所需曲 線自動(dòng)移動(dòng)的方法，所述曲線延伸相對(duì)較短行進(jìn)距離并具有嚴(yán)格半徑。根據(jù)本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)這些目的。依照本發(fā)明一方面的自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械，具有底盤，布置在底盤上的作業(yè)單元， 其具有用于在地面上制成構(gòu)造或用于使地面發(fā)生變化的作業(yè)裝置，驅(qū)動(dòng)單元，其具有驅(qū)動(dòng) 裝置以使土木工程機(jī)械可以在地面上完成平移和/或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，以及用于以土木工程機(jī)械 在地面上執(zhí)行平移和/或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的方式控制驅(qū)動(dòng)單元的控制單元，控制單元具有用于預(yù) 設(shè)待制造的構(gòu)造或要發(fā)生變化的地面的給定幾何形狀的裝置，用于確定數(shù)據(jù)的裝置，所述 數(shù)據(jù)限定土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于坐標(biāo)系統(tǒng)的位置和/或定向，所述坐標(biāo)系統(tǒng)獨(dú)立 于土木工程機(jī)械的位置和定向，用于確定限定所需曲線的數(shù)據(jù)的裝置，其被設(shè)計(jì)成使得限 定所需曲線的數(shù)據(jù)根據(jù)待制造的構(gòu)造或要發(fā)生變化的地面的預(yù)設(shè)幾何形狀以及根據(jù)土木 工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)在獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置和定向得 到確定，所需曲線是土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)在獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo) 系統(tǒng)中移動(dòng)所沿的曲線，以及用于控制驅(qū)動(dòng)單元的裝置，其以土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)沿 起始于預(yù)設(shè)起點(diǎn)的所需曲線移動(dòng)的方式依據(jù)限定所需曲線的數(shù)據(jù)控制驅(qū)動(dòng)單元，土木工程 機(jī)械在預(yù)設(shè)起點(diǎn)上處于地面上的預(yù)設(shè)位置和定向。依照本發(fā)明一方面的用于控制自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械，包括以下步驟預(yù)設(shè)待制造 的構(gòu)造或要發(fā)生變化的地面的給定幾何形狀，確定限定土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于坐 標(biāo)系統(tǒng)的位置的數(shù)據(jù)，所述坐標(biāo)系統(tǒng)獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向，基于待制造的構(gòu) 造或要發(fā)生變化的地面的預(yù)設(shè)幾何形狀以及基于土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)在獨(dú)立于土木 工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置和定向確定限定所需曲線的數(shù)據(jù)，所需曲線是 土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)在獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo)系統(tǒng)中移動(dòng)所沿的 曲線，以及以土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)沿起始于預(yù)設(shè)起點(diǎn)的所需曲線移動(dòng)的方式依據(jù)限定 所需曲線的數(shù)據(jù)控制土木工程機(jī)械，土木工程機(jī)械在所述預(yù)設(shè)起點(diǎn)處于地面上的預(yù)設(shè)位置 和定向。依照本發(fā)明一方面的使用如上所述的自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械在地面上制造構(gòu)造或 使地面發(fā)生變化的方法包括，在地面上選定土木工程機(jī)械移動(dòng)的起點(diǎn)并規(guī)定土木工程機(jī)械 在起點(diǎn)的定向，土木工程機(jī)械移動(dòng)到選定的起點(diǎn)并在起點(diǎn)處對(duì)準(zhǔn)在規(guī)定的定向上，確定土 木工程機(jī)械移動(dòng)的所需曲線，以及土木工程機(jī)械沿所需曲線移動(dòng)以在地面上制造構(gòu)造和/ 或使地面發(fā)生變化。本發(fā)明的土木工程機(jī)械包括控制單元，其具有用于預(yù)設(shè)待制造的構(gòu)造或要發(fā)生變 化的地面的給定幾何形狀的裝置。所述給定的幾何形狀例如可以是雪茄形的交通島。其可 以通過機(jī)械的操作人員輸入或選定。
本發(fā)明的自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械還具有用于確定數(shù)據(jù)的裝置，所述數(shù)據(jù)限定土木工 程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo)系統(tǒng)的位置和/或定 向。獨(dú)立于與機(jī)械相關(guān)的坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)可以按照需要選定，因此無需在地面上繪制 多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置。本發(fā)明的控制系統(tǒng)的操作基于土木工程機(jī)械移動(dòng)到在地面上自由選擇的預(yù)設(shè)起 點(diǎn)。在該預(yù)設(shè)起點(diǎn)處，土木工程機(jī)械對(duì)準(zhǔn)在預(yù)設(shè)定向上。因此規(guī)定了目標(biāo)的位置和定向。從 而，目標(biāo)一直最佳地布置在地面上，對(duì)任何可行的固定點(diǎn)留有適當(dāng)余量。起點(diǎn)可以例如位于 地面上已經(jīng)存在的溝的拐角處，其位置無需與平面規(guī)劃完全一致。與此同時(shí)，土木工程機(jī)械的控制單元還具有用于確定限定所需曲線的數(shù)據(jù)的裝 置，所需曲線是土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)(R)在獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo) 系統(tǒng)(X，Y，Z)中移動(dòng)所沿的曲線。用于確定限定所需曲線的數(shù)據(jù)的裝置被設(shè)計(jì)成使得限定 所需曲線的數(shù)據(jù)基于待制造的構(gòu)造或要發(fā)生變化的地面的預(yù)設(shè)幾何形狀以及基于土木工 程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)(R)在獨(dú)立于土木工程機(jī)械的坐標(biāo)系統(tǒng)(Χ，Υ，Ζ)中的位置和定向得到確 定。限定所需曲線的數(shù)據(jù)可以是由所需曲線覆蓋的距離和/或其曲率。該數(shù)據(jù)取決于 目標(biāo)的形狀。在優(yōu)選實(shí)施方式中，用于控制驅(qū)動(dòng)單元的裝置被設(shè)計(jì)成驅(qū)動(dòng)單元依據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)在獨(dú) 立于土木工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置和定向得到控制，從而在由所需曲線 限定的土木工程機(jī)械的所需位置與其實(shí)際位置之間的距離和/或由所需曲線限定的所需 方向與實(shí)際方向之間的方向差最小。為此所需的控制算法是本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的。本發(fā)明尤其優(yōu)選的實(shí)施方式設(shè)置成使用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPQ確定土木工程 機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)的位置和/或定向。因此獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo)系統(tǒng)是 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)，其相對(duì)于與機(jī)械相關(guān)的坐標(biāo)系統(tǒng)的位置和定向隨著土木工 程機(jī)械在地面上的移動(dòng)而穩(wěn)定改變。土木工程機(jī)械具有用于解碼來自全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的 GPS衛(wèi)星信號(hào)以及修正來自基站的信號(hào)以確定土木工程機(jī)械的位置和定向的第一和第二 DGPS接收器(漫游器)，第一和第二 DGPS接收器布置在土木工程機(jī)械上的不同位置。然而，還可以利用非衛(wèi)星測(cè)量系統(tǒng)代替全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)確定基準(zhǔn)點(diǎn)的位置和/ 或定向?？刂茊卧ㄒ灰瓿傻年P(guān)鍵任務(wù)是接收限定基準(zhǔn)點(diǎn)位置和定向的數(shù)據(jù)。在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，控制單元具有輸入單元，其具有用于對(duì)限定待制造的構(gòu) 造或要發(fā)生變化的地面的幾何形狀的參數(shù)進(jìn)行輸入的裝置(7Β)。所述參數(shù)可以是限定直線 長(zhǎng)度和/或圓弧半徑的參數(shù)。在這種情況下假定目標(biāo)可以被分解為直線和弧線。這一點(diǎn)例 如對(duì)于雪茄形交通島是可行的。然而，也可以通過所述參數(shù)限定其他幾何圖形。在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，控制單元具有輸入單元，其具有用于從多個(gè)幾何形狀中 選定一個(gè)幾何形狀的裝置，所述多個(gè)幾何形狀存儲(chǔ)在與輸入單元配合的存儲(chǔ)單元中。這一 方案的優(yōu)點(diǎn)在于限定幾何形狀不必重新制成并且可以依賴于已經(jīng)形成的數(shù)據(jù)集。可以例如 在作為目標(biāo)的圓形和雪茄形之間做出選擇。尤其優(yōu)選的實(shí)施方式提供用于修改預(yù)設(shè)幾何形狀的裝置。這一方案的優(yōu)點(diǎn)在于可 以選擇例如雪茄形的形狀并可以隨后調(diào)節(jié)雪茄的尺寸以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要。


下文參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖中圖1是滑模鋪料機(jī)的實(shí)施方式的側(cè)視圖，圖2是路面磨銑機(jī)械的實(shí)施方式的側(cè)視圖，圖3表示與土木工程機(jī)械相關(guān)的機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)以及僅被簡(jiǎn)略示出的土木工程機(jī) 械，圖4表示獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向的測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)以及圖3中示出的機(jī) 械坐標(biāo)系統(tǒng)和土木工程機(jī)械，圖5表示雪茄形目標(biāo)的曲率和方向的曲線圖，圖6是在被輸送到測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)之前，限定用于控制壓模土木工程機(jī)械的雪茄型 目標(biāo)的幾何形狀圖，圖7是在已經(jīng)被輸送到測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)之后，限定用于控制土木工程機(jī)械的雪茄形 目標(biāo)的所需曲線圖，圖8表示由所需曲線限定的土木工程機(jī)械的所需位置與其實(shí)際位置之間的距離，圖9表示由所需曲線限定的土木工程機(jī)械的所需方向與其實(shí)際方向之間的方向差。
具體實(shí)施例方式圖1是作為自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械實(shí)例的在EP 1103659B1中詳細(xì)描述的滑模鋪料 機(jī)的側(cè)視圖。由于滑模鋪料機(jī)同樣是現(xiàn)有技術(shù)的一部分，因此在此描述的所有內(nèi)容都是對(duì) 本發(fā)明具有重要作用的土木工程機(jī)械的那些部件。滑模鋪料機(jī)1具有由行走機(jī)構(gòu)3承載的底盤2。行走機(jī)構(gòu)3具有緊固在前提升柱 5A和后提升柱5B上的兩個(gè)前履帶行走機(jī)構(gòu)單元4A和兩個(gè)后履帶行走機(jī)構(gòu)單元4B。滑模 鋪料機(jī)的作業(yè)方向(行進(jìn)方向)由箭頭A指示。履帶行走機(jī)構(gòu)單元4A，4B和提升柱5A，5B是滑模鋪料機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元的一部分，該 驅(qū)動(dòng)單元具有驅(qū)動(dòng)裝置以使土木工程機(jī)械可以在地面上執(zhí)行平移和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過升 高和降低提升柱5A，5B,機(jī)械的底盤2可以相對(duì)于地面移動(dòng)以調(diào)節(jié)其高度和傾斜度。土木工 程機(jī)械可以通過履帶行走機(jī)構(gòu)單元4A，4B向后和向前移動(dòng)。土木工程機(jī)械由此在平移方向 具有三個(gè)自由度并在旋轉(zhuǎn)方向上具有三個(gè)自由度?；ｄ伭蠙C(jī)1具有僅被簡(jiǎn)略示出用于模壓混凝土的裝置6，下文被稱為混凝土壓 模?；炷翂耗Ｊ亲鳂I(yè)單元的一部分，所述作業(yè)單元具有用于在地面上生產(chǎn)預(yù)設(shè)形狀的構(gòu) 造10的作業(yè)裝置。圖2是作為自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械另一實(shí)例的路面磨銑機(jī)械的側(cè)視圖。同樣，路面 磨銑機(jī)械1也具有由行走機(jī)構(gòu)3承載的底盤2。行走機(jī)構(gòu)3具有緊固在前提升柱5A和后提 升柱5B上的兩個(gè)前履帶行走機(jī)構(gòu)單元4A和兩個(gè)后履帶行走機(jī)構(gòu)單元4B。路面磨銑機(jī)械具 有作業(yè)單元，其帶有作業(yè)裝置以使地面發(fā)生變化。作業(yè)單元是磨銑裝置6，其具有裝有磨銑 工具的磨銑滾筒6A。圖3表示處于機(jī)械相關(guān)笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)(x，y，z)中的自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械。土木工程機(jī)械可以是滑模鋪料機(jī)、路面磨銑機(jī)械或其他任何具有適當(dāng)作業(yè)的土木工程機(jī)械。本 實(shí)施方式是具有混凝土壓模6的滑模鋪料機(jī)1。滑模鋪料機(jī)1和混凝土壓模6僅被簡(jiǎn)略示 出。其具有帶履帶行走機(jī)構(gòu)單元4A，4B的底盤2和混凝土壓模6。機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)是滑模鋪料機(jī)1上的基準(zhǔn)點(diǎn)R，作為基準(zhǔn)點(diǎn)R布設(shè)的是混凝 土壓模6在行進(jìn)方向內(nèi)側(cè)和后部的那一邊緣。該邊緣與待制成的構(gòu)造10的外邊界相對(duì)應(yīng)。 在機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)中，基準(zhǔn)點(diǎn)R按如下方式確定R = xR, yR, zR = 0,0,0機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)由六自由度明確限定，包括限定平移移動(dòng)的行進(jìn)長(zhǎng)度dx，dydz和限 定旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的角度ω，φ，κ。為了簡(jiǎn)化，假定土木工程機(jī)械處于平地上并且不傾斜。旋轉(zhuǎn)角度ω和Κ因此各 自為零。機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)和土木工程機(jī)械以旋轉(zhuǎn)角度φ同樣為零的方式相互校正。還假定混凝土壓模6的下邊緣壓在地面上。這樣規(guī)定基準(zhǔn)點(diǎn)R的高度zR不會(huì)隨 著土木工程機(jī)械在平地上的移動(dòng)而改變。圖4表示機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)以及獨(dú)立于機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)(X，y，ζ)的笛卡爾基準(zhǔn)系統(tǒng)，下 文被稱為測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)(x，Y，z)。測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)(Χ，Υ，Ζ)可以自由選擇。其隨著土木工程 機(jī)械的移動(dòng)而保留在同一位置和定向上。為了控制驅(qū)動(dòng)單元，土木工程機(jī)械具有僅簡(jiǎn)略示出的控制單元7。控制單元7以土 木工程機(jī)械在地面上完成所需平移和/或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的方式控制驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)裝置，以使 其制成構(gòu)造10或使地面發(fā)生變化?？刂茊卧?包括完成計(jì)算操作和產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng) 裝置的控制信號(hào)所需的全部部件。其可以構(gòu)成獨(dú)立的單元或者可以是土木工程機(jī)械的中心 控制系統(tǒng)的一部分。為了使驅(qū)動(dòng)單元可以得到控制，土木工程機(jī)械在機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)(X，y，ζ)中的基準(zhǔn) 點(diǎn)R的位置和/或定向被轉(zhuǎn)換到獨(dú)立于土木工程機(jī)械移動(dòng)的測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Ζ)內(nèi)。在本實(shí)施方式中，基準(zhǔn)點(diǎn)R的位置和定向采用僅在圖4中簡(jiǎn)略示出的全球衛(wèi)星定 位系統(tǒng)(GPQ確定。然而還可以采用非衛(wèi)星地面測(cè)量系統(tǒng)(總站)代替衛(wèi)星定位系統(tǒng)。由 于確定位置和定向的精度要求是嚴(yán)格要求，因此優(yōu)選采用被稱為差分全球定位系統(tǒng)(DGPS) 的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。在這種情況下，確定定向的基于GPS的方法基于通過布置在土木工 程機(jī)械上的不同點(diǎn)Si，S2處的兩個(gè)DGPS接收器(漫游器(rovers))獲得的位置測(cè)量。在圖3和4中僅簡(jiǎn)略示出兩個(gè)DPGS接收器Sl和S2。假定的更一般的情況是DGPS 接收器Sl和DGPS接收器S2位于基準(zhǔn)點(diǎn)R所處的機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)原點(diǎn)附近，基準(zhǔn)點(diǎn)R的位置 和定向在測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)中得到確定。在機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)(X，y，ζ)中通過坐標(biāo)Sl = xsl, ysl，zsl 和 S2 = xs2, ys2，zs2 確定DGPS接收器Sl和S2的位置。在測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Ζ)中，通過Sl = XS1，YS1，ZSl 和S2 = XS2，YS2，ZS2確定DGPS接收器Sl和S2的位置。通過采用兩個(gè)DGPS接收器Sl和S2，控制單元7采用GPS系統(tǒng)確定限定DGPS接收 器位置的數(shù)據(jù)。控制單元7隨后根據(jù)有關(guān)位置的這一數(shù)據(jù)計(jì)算在土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn) R的位置和定向，兩個(gè)DGPS接收器所處位置附近所述基準(zhǔn)點(diǎn)R。為此，控制單元7利用旋轉(zhuǎn) 矩陣R執(zhí)行轉(zhuǎn)換以對(duì)由DGPS接收器Sl和S2在測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Ζ)中測(cè)量的點(diǎn)Sl和 S2處的坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，給出基準(zhǔn)點(diǎn)R
權(quán)利要求
1.一種自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械， 具有底盤⑶，布置在底盤上的作業(yè)單元(6)，其具有用于在地面上制成構(gòu)造(10)或用于使地面發(fā)生 變化的作業(yè)裝置，驅(qū)動(dòng)單元(4A，4B ；5A，5B)，其具有驅(qū)動(dòng)裝置以使土木工程機(jī)械可以在地面上完成平移 和/或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，以及用于以土木工程機(jī)械在地面上執(zhí)行平移和/或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的方式控制驅(qū)動(dòng)單元的控制 單元(7)，其特征在于， 控制單元(7)具有用于預(yù)設(shè)待制造的構(gòu)造或要發(fā)生變化的地面的給定幾何形狀的裝置， 用于確定數(shù)據(jù)的裝置，所述數(shù)據(jù)限定土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)(R)相對(duì)于坐標(biāo)系統(tǒng) (X，Y，Z)的位置和/或定向，所述坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Z)獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向，用于確定限定所需曲線的數(shù)據(jù)的裝置，其被設(shè)計(jì)成使得限定所需曲線的數(shù)據(jù)根據(jù)待制 造的構(gòu)造或要發(fā)生變化的地面的預(yù)設(shè)幾何形狀以及根據(jù)土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)(R)在 獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Z)中的位置和定向得到確定，所需曲 線是土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)(R)在獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo)系統(tǒng)(Χ，Υ， Ζ)中移動(dòng)所沿的曲線，以及用于控制驅(qū)動(dòng)單元的裝置，其以土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)(R)沿起始于預(yù)設(shè)起點(diǎn)的所 需曲線移動(dòng)的方式依據(jù)限定所需曲線的數(shù)據(jù)控制驅(qū)動(dòng)單元，土木工程機(jī)械在預(yù)設(shè)起點(diǎn)上處 于地面上的預(yù)設(shè)位置和定向。
2.如權(quán)利要求1所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，限定所需曲線的數(shù)據(jù)限定了沿所 需曲線行進(jìn)的距離和/或其曲率。
3.如權(quán)利要求1或2所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，用于控制驅(qū)動(dòng)單元的裝置被設(shè) 計(jì)成驅(qū)動(dòng)單元取決于基準(zhǔn)點(diǎn)(R)在獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo)系統(tǒng)(Χ，Υ，Ζ) 中的位置和/或定向而得到控制，使得由所需曲線限定的基準(zhǔn)點(diǎn)(R)的所需位置(P)與其 實(shí)際位置(Xr，Yr)之間的距離⑶和/或由所需曲線限定的土木工程機(jī)械所需方向(α) 與其實(shí)際方向(Φ)之間的方向差(ΔΦ)最小。
4.如權(quán)利要求3所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，用于確定限定基準(zhǔn)點(diǎn)(R)的位置和 /或定向的數(shù)據(jù)的裝置具有用于解碼來自全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPQ的GPS衛(wèi)星信號(hào)以及修 正來自參考基站的信號(hào)以確定土木工程機(jī)械的位置和定向的第一和第二 DGPS接收器(Si， S2)，第一和第二接收器(S1，S》布置在土木工程機(jī)械上的不同位置(S1，S2)。
5.如權(quán)利要求4所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，用于確定限定基準(zhǔn)點(diǎn)的位置和/或 定向的數(shù)據(jù)的裝置具有屬于非衛(wèi)星測(cè)量系統(tǒng)的第一和第二接收器(Si，S2)。
6.如權(quán)利要求5所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，用于預(yù)設(shè)待制造的構(gòu)造或要發(fā)生 變化的地面的給定幾何形狀的裝置具有輸入單元(7A)，其具有用于對(duì)限定待制造的構(gòu)造或 發(fā)生變化的地面的幾何形狀的參數(shù)進(jìn)行輸入的裝置(7B)。
7.如權(quán)利要求6所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，所述參數(shù)是限定直線長(zhǎng)度和/或圓 弧半徑的參數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，用于預(yù)設(shè)待制造的構(gòu)造或發(fā)生變 化的地面的給定幾何形狀的裝置具有輸入單元(7A)，其具有用于從多個(gè)幾何形狀中選定一 個(gè)幾何形狀的裝置(7B)。
9.如權(quán)利要求8所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，控制單元(7)具有與輸入單元 (7A)配合以及存儲(chǔ)多個(gè)幾何形狀的存儲(chǔ)單元(7C)。
10.如權(quán)利要求9所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，輸入單元(7A)具有用于修改幾何 形狀的裝置(7B)。
11.如權(quán)利要求10所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，控制單元(7)具有用于使土木工 程機(jī)械在地面上的預(yù)設(shè)起點(diǎn)處開始移動(dòng)的裝置(7D)，在所述預(yù)設(shè)起點(diǎn)處，土木工程機(jī)械處 于預(yù)設(shè)位置和定向。
12.如權(quán)利要求11所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，控制單元(7)具有用于使土木工 程機(jī)械停止沿所需曲線移動(dòng)的裝置(7D)。
13.如權(quán)利要求12所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，土木工程機(jī)械是路面磨銑機(jī)械 (1)，作業(yè)單元具有帶磨銑滾筒(6A)的磨銑裝置(6)。
14.如權(quán)利要求12所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，土木工程機(jī)械是滑模鋪料機(jī) (1)，作業(yè)單元具有用于模壓可流動(dòng)材料的裝置(6)。
15.如權(quán)利要求12所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，土木工程機(jī)械是鋪路機(jī)(1)，作 業(yè)單元具有用于使材料成形的刮板(6)。
16.如權(quán)利要求1所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，土木工程機(jī)械是滑模鋪料機(jī)、鋪 路機(jī)或路面磨銑機(jī)械。
17.一種用于控制自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械，包括以下步驟預(yù)設(shè)待制造的構(gòu)造或要發(fā)生變化的地面的給定幾何形狀，確定限定土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)(R)相對(duì)于坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Z)的位置的數(shù)據(jù)，所述 坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Ζ)獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向，基于待制造的構(gòu)造或要發(fā)生變化的地面的預(yù)設(shè)幾何形狀以及基于土木工程機(jī)械上的 基準(zhǔn)點(diǎn)(R)在獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo)系統(tǒng)(Χ，Υ，Ζ)中的位置和定向確定 限定所需曲線的數(shù)據(jù)，所需曲線是土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)(R)在獨(dú)立于土木工程機(jī)械的 位置和定向的坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Ζ)中移動(dòng)所沿的曲線，以及以土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)(R)沿起始于預(yù)設(shè)起點(diǎn)的所需曲線移動(dòng)的方式依據(jù)限定 所需曲線的數(shù)據(jù)控制土木工程機(jī)械，土木工程機(jī)械在所述預(yù)設(shè)起點(diǎn)處于地面上的預(yù)設(shè)位置 和定向。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，限定所需曲線的數(shù)據(jù)限定了沿所需曲線 行進(jìn)的距離和/或其曲率。
19.如權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，土木工程機(jī)械取決于基準(zhǔn)點(diǎn)(R)在 獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo)系統(tǒng)(Χ，Υ，Ζ)中的位置和/或定向而得到控制， 使得由所需曲線限定的基準(zhǔn)點(diǎn)(R)的所需位置⑵與其實(shí)際位置OCrJr)之間的距離⑶ 和/或由所需曲線限定的土木工程機(jī)械所需方向(α)與其實(shí)際方向(Φ)之間的方向差 (Δ Φ)最小。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，預(yù)設(shè)待制造的構(gòu)造或發(fā)生變化的地面的給定幾何形狀的步驟包括限定幾何形狀的參數(shù)的輸入，和/或從多個(gè)幾何形狀中選定一個(gè) 幾何形狀。
21. 一種使用如權(quán)利要求1-16中的一項(xiàng)所述的自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械在地面上制造構(gòu) 造或使地面發(fā)生變化的方法，其特征在于，在地面上選定土木工程機(jī)械移動(dòng)的起點(diǎn)并規(guī)定土木工程機(jī)械在起點(diǎn)的定向， 土木工程機(jī)械移動(dòng)到選定的起點(diǎn)并在起點(diǎn)處對(duì)準(zhǔn)在規(guī)定的定向上， 確定土木工程機(jī)械移動(dòng)的所需曲線，以及土木工程機(jī)械沿所需曲線移動(dòng)以在地面上制造構(gòu)造(10)和/或使地面發(fā)生變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械，尤其是滑模鋪料機(jī)、鋪路機(jī)或路面磨銑機(jī)械，以及一種控制自驅(qū)動(dòng)土木工程機(jī)械的方法。本發(fā)明的土木工程機(jī)械包括控制單元(7)，其具有用于確定數(shù)據(jù)的裝置，所述數(shù)據(jù)限定土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)(R)相對(duì)于獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Z)的位置和/或定向。與此同時(shí)，土木工程機(jī)械還具有用于確定在獨(dú)立于土木工程機(jī)械的位置和定向的坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Z)中限定所需曲線的數(shù)據(jù)的裝置以及用于以土木工程機(jī)械上的基準(zhǔn)點(diǎn)(R)沿起始于預(yù)設(shè)起點(diǎn)的所需曲線移動(dòng)的方式依據(jù)限定所需曲線的數(shù)據(jù)控制驅(qū)動(dòng)單元的裝置，土木工程機(jī)械在預(yù)設(shè)起點(diǎn)上處于地面上的預(yù)設(shè)位置和定向。
文檔編號(hào)E01C19/48GK102102337SQ20101059590
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者C·巴里馬尼, G·亨, M·弗里茨 申請(qǐng)人:維特根有限公司