建筑機(jī)械設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種建筑機(jī)械設(shè)備，其包括：多個(gè)地面接合支撐件；由地面接合支撐件支撐的機(jī)架；由機(jī)架支撐的銑刨鼓；銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)，其配置成確定在外部參考系中銑刨鼓的鼓位置；位置指示器系統(tǒng)，其包括：存儲(chǔ)器，其配置成存儲(chǔ)識(shí)別在外部參考系中要避開區(qū)域位置的信息；以及控制器，其配置成將鼓位置與要避開的區(qū)域位置進(jìn)行比較，并提供對(duì)應(yīng)于銑刨鼓到要避開區(qū)域位置的接近程度的輸出。
【專利說明】建筑機(jī)械設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型通常涉及包括由機(jī)架支撐的銑刨鼓類型的建筑機(jī)械，包括銑刨機(jī)、露天采礦機(jī)、再生機(jī)、路拌機(jī)等。

【背景技術(shù)】
[0002]在銑刨較大路面區(qū)域時(shí)，通常使用大型的銑刨機(jī)(諸如半車道銑刨機(jī))來銑刨路面區(qū)域的絕大部分，只留下不能由大銑刨機(jī)處理的較小剩余區(qū)域。然后稍后由更小的更容易操作的銑刨機(jī)來對(duì)那些較小的剩余區(qū)域進(jìn)行銑刨。
[0003]當(dāng)執(zhí)行銑刨操作時(shí)，諸如當(dāng)銑刨路面或其它地表面時(shí)，經(jīng)常存在銑刨鼓必須避開的路面區(qū)域，以便防止對(duì)銑刨鼓和/或有問題的路面區(qū)域造成損壞。希望銑刨鼓避開的這種區(qū)域例如可包括井蓋、攔污柵、消防栓蓋、以及通常將會(huì)由銑刨鼓造成損壞、或其構(gòu)成對(duì)銑刨鼓造成損壞的威脅、或因?yàn)槿魏纹渌虿荒鼙汇娕俚娜魏螀^(qū)域。
[0004]因此，例如，在銑刨道路的過程中，當(dāng)銑刨鼓接近井蓋的位置時(shí)，希望銑刨靠近井蓋的位置，然后升高鼓并使其在井蓋的上方通過然后將鼓降低返回到與路面接觸進(jìn)行銑刨。
[0005]用于處理這些障礙的目前做法通常如下:
[0006]1.銑刨機(jī)操作員或駕駛員和地面操作人員作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)開展工作。地面操作人員沿著銑刨機(jī)旁邊步行，且將在銑刨機(jī)的路徑上目視尋找諸如井蓋的障礙物。地面操作人員將通過用非常顯眼的油漆在地面上噴涂線來對(duì)障礙物位置進(jìn)行標(biāo)記。地面操作人員和協(xié)助操作人員通常會(huì)在障礙物的開始邊緣和結(jié)束邊緣處以垂直于銑刨機(jī)路徑的方式拉扯一根繩子，并且將平行于繩子在銑刨機(jī)路徑的橫向外側(cè)用油漆劃出直線，這樣當(dāng)障礙物在銑刨機(jī)的下方消失時(shí)該線是可見的。
[0007]2.然后地面觀察人員必須確定銑刨鼓前側(cè)切割邊緣位置處于銑刨鼓殼體內(nèi)的位置。將會(huì)理解的是隨著銑刨深度的增加，銑刨鼓在行進(jìn)方向上的有效切割長度增加，從而銑刨鼓與路面的相交位置相對(duì)于統(tǒng)刨鼓殼體側(cè)板向前移動(dòng)。典型的統(tǒng)刨機(jī)具有顯不在統(tǒng)刨鼓殼體每一側(cè)板上的像形圖，用于指示銑刨鼓前側(cè)切割邊緣針對(duì)各種銑刨深度所定位的位置。這通過參照各種螺栓或靠近側(cè)板下邊緣的其它特征來指示。通過該圖，地面觀察員識(shí)別銑刨鼓前側(cè)切割邊緣位于銑刨鼓殼體內(nèi)的何處位置。
[0008]3.當(dāng)靠近障礙物時(shí)，地面操作人員將警告銑刨機(jī)駕駛員。然后，當(dāng)應(yīng)該停止銑刨機(jī)前進(jìn)時(shí)，地面操作人員將通信傳達(dá)給銑刨機(jī)駕駛員。這種通信通常通過手勢(shì)信號(hào)來執(zhí)行。由地面操作人員做出的何時(shí)停止銑刨機(jī)前進(jìn)的決定是一種主觀判斷，以及地面操作人員即使犯錯(cuò)誤也是出于避免銑刨鼓與障礙物接觸的考慮。因?yàn)樵谠摤F(xiàn)有過程中的不確定性，地面操作人員將通常指令銑刨機(jī)操作人員在早于實(shí)際必須避免與障礙物接觸時(shí)停止銑刨。這導(dǎo)致剩余區(qū)域的增加，剩余區(qū)域必須隨后由更小的更易操作的銑刨機(jī)以更高的成本進(jìn)行銑刨。
[0009]4.在接收到停止信號(hào)時(shí)，銑刨機(jī)駕駛員將停止銑刨機(jī)前進(jìn)并升高銑刨鼓。然后銑刨機(jī)駕駛員以銑刨鼓升高的狀態(tài)使得銑刨機(jī)再次前進(jìn)，直到地面操作人員再次給銑刨機(jī)駕駛員發(fā)出信號(hào)停止以及將銑刨鼓降低返回到與路面接觸進(jìn)行銑刨。由地面操作人員做出的該第二決定同樣是一種主觀判斷，并且必須謹(jǐn)慎以避免過早地降低銑刨鼓并撞擊到障礙物的后邊緣。
[0010]在剛才所述的過程中還會(huì)遇到一些困難。一個(gè)困難是地面觀察人員無法實(shí)際看到障礙物或銑刨鼓，從而需要對(duì)何時(shí)升高和何時(shí)降低銑刨鼓做出主觀判斷。另一個(gè)困難是由于在工作現(xiàn)場存在的噪聲和其它不利條件的情況下銑刨機(jī)駕駛員和地面操作人員之間的通信。當(dāng)在夜間進(jìn)行銑刨工作時(shí)，這兩個(gè)困難增加，這對(duì)于地面觀察人員而言甚至更難于定位障礙物，以及對(duì)于地面觀察人員和銑刨機(jī)駕駛員而言甚至更難于用手勢(shì)信號(hào)通信。
[0011]由于這些困難，其結(jié)果是在靠近障礙物的銑刨過程中由不同的操作人員團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的工作缺乏一致性。最終的結(jié)果是顯著依賴于操作人員團(tuán)隊(duì)的技能和經(jīng)驗(yàn)。有些團(tuán)隊(duì)可能能夠在幾英寸的障礙物內(nèi)進(jìn)行一致地銑刨而不會(huì)撞擊到障礙物。其它團(tuán)隊(duì)可能會(huì)在障礙物的任一側(cè)上留下高達(dá)10英寸或以上的非銑刨材料和/或可能會(huì)由于撞擊障礙物而反復(fù)地對(duì)設(shè)備造成損壞。
[0012]因此，需要一種在大型銑刨機(jī)操作期間用于避開障礙物或避開不進(jìn)行銑刨區(qū)域的改進(jìn)系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0013]本實(shí)用新型的一方面提供一種建筑機(jī)械設(shè)備，其包括:多個(gè)地面接合支撐件；由地面接合支撐件支撐的機(jī)架；由機(jī)架支撐的銑刨鼓；銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)，其配置成確定在外部參考系中銑刨鼓的鼓位置；位置指示器系統(tǒng)，其包括:存儲(chǔ)器，其配置成存儲(chǔ)識(shí)別在外部參考系中要避開區(qū)域位置的信息；以及控制器，其配置成將鼓位置與要避開的區(qū)域位置進(jìn)行比較，并提供對(duì)應(yīng)于銑刨鼓到要避開區(qū)域位置的接近程度的輸出。
[0014]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，還包括:現(xiàn)場漫游器，其配置成收集識(shí)別在外部參考系中要避開區(qū)域位置的信息。
[0015]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述現(xiàn)場漫游器可拆卸地附連到銑刨機(jī)且配置成當(dāng)該現(xiàn)場漫游器附連到銑刨機(jī)時(shí)，所述現(xiàn)場漫游器包括銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)的一部分。
[0016]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述控制器包括輸入端，其配置成從現(xiàn)場漫游器接收識(shí)別要避開區(qū)域位置的信息。
[0017]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述控制器的輸入端包括用于記憶棒的端口。
[0018]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述控制器的輸入端包括與現(xiàn)場漫游器的無線發(fā)送器通信的無線輸入端。
[0019]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)配置成使得所述銑刨鼓位置對(duì)應(yīng)于在一定高度處的銑刨鼓的一部分，所述高度對(duì)應(yīng)于要避開區(qū)域位置的高度。
[0020]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)配置成使得所述鼓位置對(duì)應(yīng)于在一定高度處的鼓的一部分，所述高度對(duì)應(yīng)于要被統(tǒng)刨地表面的高度。
[0021]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述鼓的一部分是鼓的前側(cè)切割線。
[0022]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述鼓的一部分是鼓的后側(cè)切割線。
[0023]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，要避開區(qū)域的位置是直線的一側(cè)。
[0024]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述直線是用于銑刨操作的起始線。
[0025]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述直線是用于銑刨操作的終點(diǎn)線。
[0026]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，要避開的區(qū)域?yàn)閳A形。
[0027]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，要避開的區(qū)域?yàn)橛啥鄠€(gè)拐角位置限定的多邊形狀。
[0028]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述控制器的輸出包括給銑刨機(jī)操作人員提供的銑刨鼓到要避開區(qū)域位置的接近程度的指示。
[0029]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述控制器的輸出包括指示銑刨鼓到要避開區(qū)域位置的接近程度的圖形可視顯示器。
[0030]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述控制器包括可聽警告指示器，其配置成如果鼓位置在要避開區(qū)域位置的選定范圍內(nèi)時(shí)給銑刨機(jī)操作人員提供可聽指示。
[0031]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述控制器包括可視警告指示器，其配置成如果鼓位置在要避開區(qū)域位置的選定范圍內(nèi)時(shí)給銑刨機(jī)操作人員提供可視指示。
[0032]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述控制器的輸出包括控制信號(hào)，如果鼓位置在要避開區(qū)域位置的選定范圍內(nèi)，則自動(dòng)停止銑刨機(jī)前進(jìn)。
[0033]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述控制器的輸出包括控制信號(hào)，如果鼓位置在要避開區(qū)域位置的選定范圍內(nèi)，則自動(dòng)地將銑刨機(jī)的銑刨鼓升高。
[0034]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)包括GNSS接收器，其用于解碼來自全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)。
[0035]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)包括屬于非衛(wèi)星測(cè)量系統(tǒng)的用于確定銑刨鼓的鼓位置的傳感器。
[0036]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述控制器包括范圍選擇組件，其配置成使得操作人員可以針對(duì)所有要避開區(qū)域選擇默認(rèn)間隙。
[0037]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述范圍選擇組件配置成使得操作人員可以針對(duì)要避開的任何選定區(qū)域選擇各自的間隙。
[0038]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述控制器包括范圍選擇組件，所述范圍選擇組件包括自動(dòng)集成組件，這樣如果兩個(gè)要避開區(qū)域之間的間隔小于兩個(gè)區(qū)域組合間隙的預(yù)設(shè)倍數(shù)，則這兩個(gè)區(qū)域組合成一個(gè)較大的區(qū)域。
[0039]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述控制器包括范圍選擇組件，其配置成使得操作人員可以針對(duì)要避開的每個(gè)區(qū)域輸入各自的間隙。
[0040]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)配置成確定銑刨鼓的銑刨深度，銑刨鼓位置是銑刨鼓與正被銑刨的地表面的交點(diǎn)。
[0041]在如上所述的建筑機(jī)械設(shè)備中，所述控制器包括剩余部分確定組件，其配置成記錄由銑刨鼓所銑刨的路徑，要避開區(qū)域的位置以及未銑刨區(qū)域的位置，所述未銑刨區(qū)域的位置對(duì)應(yīng)于銑刨鼓升高以避開要避開區(qū)域的位置，這樣提供在建筑機(jī)械設(shè)備通過之后剩余的要銑刨區(qū)域位置的記錄。
[0042]在一個(gè)實(shí)施例中，建筑機(jī)械設(shè)備包括多個(gè)地面接合支撐件，由地面接合支撐件支撐的機(jī)架，以及由機(jī)架支撐的銑刨鼓。提供銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)并將其配置成確定銑刨鼓在外部參考系中的鼓位置。位置指示器系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器，其配置成存儲(chǔ)識(shí)別在外部參考系中要避開區(qū)域位置的信息。位置指示器系統(tǒng)還包括控制器，其配置成將鼓位置與要避開的區(qū)域位置進(jìn)行比較，并提供對(duì)應(yīng)于銑刨鼓到要避開區(qū)域位置的接近程度的輸出。
[0043]在另一實(shí)施例中，提供用于銑刨地表面的一種方法。所述方法可包括以下步驟:
[0044](a)在控制器中存儲(chǔ)識(shí)別在外部參考系中要避開區(qū)域位置的信息；
[0045](b)使得銑刨機(jī)前進(jìn)；
[0046](C)當(dāng)銑刨機(jī)前進(jìn)時(shí)在外部參考系中確定銑刨機(jī)銑刨鼓的鼓位置；
[0047](d)在控制器中將鼓位置與要避開的區(qū)域位置進(jìn)行比較；以及
[0048](e)從控制器提供對(duì)應(yīng)于鼓位置到要避開區(qū)域位置的接近程度的輸出。
[0049]在上述的任何實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于鼓位置到要避開區(qū)域位置的接近程度的輸出可為提供給銑刨機(jī)操作人員的指示。
[0050]在上述的任何實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于鼓位置到要避開區(qū)域位置的接近程度的輸出可為控制信號(hào)，如果鼓位置在要避開區(qū)域位置的選定范圍內(nèi)，則自動(dòng)停止銑刨機(jī)前進(jìn)。
[0051]在上述的任何實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于鼓位置到要避開區(qū)域位置的接近程度的輸出可為控制信號(hào)，如果鼓位置在要避開區(qū)域位置的選定范圍內(nèi)，則自動(dòng)地將銑刨機(jī)的銑刨鼓升高。
[0052]在上述的任何實(shí)施例中，可提供現(xiàn)場漫游器(field rover)且將其配置成收集識(shí)別在外部參考系中要避開區(qū)域位置的信息。該現(xiàn)場漫游器可完全與銑刨機(jī)分離，或可拆卸地附連到銑刨機(jī)且配置成當(dāng)該現(xiàn)場漫游器附連到銑刨機(jī)時(shí)，所述現(xiàn)場漫游器包括銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)的一部分。
[0053]在上述的任何實(shí)施例中，所述控制器可包括輸入端，其配置成從現(xiàn)場漫游器接收識(shí)別要避開區(qū)域位置的信息。該輸入端可為用于記憶棒的端口，用于有線連接的接口，或該輸入端可為無線輸入端。
[0054]在上述的任何實(shí)施例中，銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)可配置成使得所述銑刨鼓位置對(duì)應(yīng)于在一定高度處的銑刨鼓部分，所述高度對(duì)應(yīng)于要避開區(qū)域位置的高度。該高度通常是要被銑刨地表面的表面高度。銑刨鼓與地表面在表面高度處的交點(diǎn)限定矩形的占地面積，其包括銑刨鼓的前側(cè)切割線、后側(cè)切割線和兩條側(cè)線。取決于正在執(zhí)行的操作，所關(guān)注的銑刨鼓部分可以是這四條線的任何一個(gè)。
[0055]在上述的任何實(shí)施例中，要避開的區(qū)域可為任何形狀。該區(qū)域可限定為直線的一偵U。直線例如可以是對(duì)于銑刨操作而言的起始線或?qū)τ阢娕俨僮鞫缘慕K點(diǎn)線。要避開的區(qū)域可為圓形。要避開的區(qū)域可為由多個(gè)拐角位置限定的多邊形狀。
[0056]在上述的任何實(shí)施例中，所述控制器可包括圖形可視顯示器，其示出銑刨鼓到要避開區(qū)域位置的接近程度。
[0057]在上述的任何實(shí)施例中，所述控制器可包括可聽警告指示器，其配置成如果鼓位置在要避開區(qū)域位置的選定范圍內(nèi)時(shí)給銑刨機(jī)操作人員提供可聽警告。
[0058]在上述的任何實(shí)施例中，所述控制器可包括可視警告指示器，其配置成如果鼓位置在要避開區(qū)域位置的選定范圍內(nèi)時(shí)給銑刨機(jī)操作人員提供可視警告。
[0059]在上述的任何實(shí)施例中，銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)可包括GNSS接收器，其用于解碼來自全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)。
[0060]在上述的任何實(shí)施例中，銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)可包括屬于非衛(wèi)星測(cè)量系統(tǒng)的傳感器或其它操作組件。
[0061]在上述的任何實(shí)施例中，所述控制器可包括范圍選擇組件，其配置成使得操作人員可以針對(duì)所有要避開區(qū)域選擇默認(rèn)間隙。
[0062]在上述的任何實(shí)施例中，范圍選擇組件可配置成使得操作人員也可以針對(duì)要避開的任何選定區(qū)域選擇獨(dú)立的間隙。
[0063]在上述的任何實(shí)施例中，范圍選擇組件可包括自動(dòng)集成組件，這樣如果兩個(gè)要避開區(qū)域之間的間隔小于兩個(gè)區(qū)域組合間隙的預(yù)設(shè)倍數(shù)，則這兩個(gè)區(qū)域可組合成一個(gè)較大的區(qū)域。
[0064]在上述的任何實(shí)施例中，所述控制器可包括剩余部分確定組件，其配置成記錄由銑刨鼓所銑刨的路徑，要避開區(qū)域的位置以及未銑刨區(qū)域的位置，所述未銑刨區(qū)域的位置對(duì)應(yīng)于銑刨鼓升高以避開要避開區(qū)域的位置。這允許提供對(duì)在大型銑刨機(jī)設(shè)備通過之后的剩余的要銑刨區(qū)域位置的記錄。
[0065]對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下公開時(shí)將易于顯而易見到本實(shí)用新型的眾多目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0066]圖1是道路長度的示意性平面視圖，其中許多障礙物和要避開的區(qū)域位于道路中，并示出銑刨機(jī)的各種道次(passes)以及其中銑刨機(jī)升高和降低以便在要避開區(qū)域上方通過。
[0067]圖2是下述類型的大型道路銑刨機(jī)的示意性側(cè)視圖，其中銑刨鼓深度通過升高和降低機(jī)架來進(jìn)行調(diào)節(jié)，機(jī)架具有剛性附連到其的銑刨鼓以便與其一起垂直運(yùn)動(dòng)。圖2顯示以較深銑刨深度切割的銑刨鼓。
[0068]圖2A是圖2所示銑刨鼓占地面積的示意性平面視圖，其中銑刨鼓與地面相交。
[0069]圖3是圖2所示銑刨機(jī)的示意性側(cè)視圖，示出以較小銑刨深度切割的銑刨鼓。
[0070]圖3A是圖3所示銑刨鼓占地面積的示意性平面視圖,其中銑刨鼓與地面相交。值得注意的是，在圖3A中的占地面積在行進(jìn)方向上的長度短于在圖2A中的長度。
[0071]圖4是再生機(jī)或路拌機(jī)類型的建筑機(jī)械的示意性側(cè)視圖，其中銑刨鼓的銑刨深度通過相對(duì)于機(jī)架升高和降低銑刨鼓來調(diào)節(jié)。
[0072]圖5是圖2所示銑刨機(jī)及其銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)和位置指示器系統(tǒng)，包括獨(dú)立漫游器的示意性平面視圖。
[0073]圖6是銑刨機(jī)替代實(shí)施例的類似于圖5的示意性平面視圖，其中漫游器可拆卸地安裝到銑刨機(jī)上并可用作銑刨機(jī)的銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)的一部分。以其附連和拆卸位置示出漫游器。
[0074]圖7是圖2-6所示銑刨機(jī)的控制和顯示面板的示意圖。
[0075]圖8是漫游器的控制和顯示面板的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0076]現(xiàn)在參照?qǐng)D2和圖3，在此示出用于進(jìn)行道路銑刨的以大型銑刨機(jī)形式的建筑機(jī)械設(shè)備10的第一實(shí)施例。銑刨機(jī)10包括多個(gè)地面接合支撐件(諸如前側(cè)履帶12A和后側(cè)履帶12B)，以及由地面接合支撐件12A和12B支撐的機(jī)架14。
[0077]銑刨鼓16由機(jī)架支撐。銑刨鼓16進(jìn)入到地表面20之下土地的銑刨深度18由與履帶12A和12B相關(guān)聯(lián)的液壓油缸22A和22B延伸和縮回來決定。
[0078]在圖2中，銑刨深度18示出處于相對(duì)較深的深度下。在圖3中，液壓油缸22A和22B已延伸以便升高銑刨鼓16，從而降低銑刨深度18。
[0079]圖4是再生機(jī)或土壤路拌機(jī)類型的建筑機(jī)械的示意性側(cè)視圖，其總體由標(biāo)號(hào)24標(biāo)記。建筑機(jī)械24包括為前輪和后輪26A和26B形式的多個(gè)地面接合支撐件。機(jī)架28由地面接合支撐件26A和26B支撐。銑刨鼓30由機(jī)架28支撐在樞轉(zhuǎn)臂32上，樞轉(zhuǎn)臂32圍繞樞轉(zhuǎn)軸線34樞轉(zhuǎn)。因此鼓30的在地表面38之下的銑刨深度36通過經(jīng)由升降機(jī)構(gòu)40升高和降低樞轉(zhuǎn)臂32上的鼓30來進(jìn)行控制。
[0080]圖5示意性地示出圖2和圖3所示的銑刨機(jī)10，以及笛卡爾參考系，笛卡爾參考系獨(dú)立于銑刨機(jī)10且在銑刨機(jī)10外部。笛卡爾參考系被示為測(cè)量坐標(biāo)系(X，Y，Z)。測(cè)量坐標(biāo)系(X，Y，Ζ)可任意選擇，且當(dāng)銑刨機(jī)10移動(dòng)通過它時(shí)，其保持在相同的位置和取向上。
[0081]銑刨機(jī)10包括總體由標(biāo)號(hào)42標(biāo)記的銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)。銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)42的目的是要在外部參考系(X，Y，Ζ)中確定銑刨機(jī)10的位置以及從而確定由銑刨機(jī)10攜載的銑刨鼓16的位置。
[0082]在一個(gè)實(shí)施例中，利用基于衛(wèi)星的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)來確定銑刨機(jī)10從而確定統(tǒng)刨鼓16的位置和取向。具體地，由于對(duì)確定位置和取向精度的要求，優(yōu)選使用被稱為差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(DGNSS)的基于衛(wèi)星的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。確定取向的DGNSS方法在該情況下基于由兩個(gè)DGNSS接收器對(duì)位置的測(cè)量，如圖5中可看到的那樣，兩個(gè)DGNSS接收器在銑刨機(jī)10上布置在不同的點(diǎn)SI和S2處。備選地，可以使用單個(gè)的DGNSS或GNSS接收器，并且一旦機(jī)器開始向前移動(dòng)就可確定機(jī)器行進(jìn)的方向，從而提供機(jī)器的位置和取向兩者。
[0083]銑刨機(jī)10具有駕駛員工作站44 (參見圖2)，機(jī)器操作人員從該工作站44控制銑刨機(jī)10的操作。操作人員可以經(jīng)由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)46使得手動(dòng)地轉(zhuǎn)向銑刨機(jī)10，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)46控制驅(qū)動(dòng)履帶12Α和/或12Β的方向?？刂破?8位于銑刨機(jī)10上，并將以在下面進(jìn)一步描述的方式與銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)42進(jìn)行交互?？刂破?8是位置指示器系統(tǒng)50的一部分，所述位置指示器系統(tǒng)50包括控制器48，存儲(chǔ)器52，以及顯示和輸入工作站54(參見圖7)。
[0084]GNSS系統(tǒng)以三維空間X，Y和Z提供位置數(shù)據(jù)。然而如下所述的系統(tǒng)也可以僅僅使用X和Y數(shù)據(jù)操作從而將銑刨機(jī)定位在地表面平面內(nèi)。不需要高度數(shù)據(jù)，因?yàn)槿缦滤瞿菢涌扇菀椎赝ㄟ^其它裝置來確定銑刨鼓相對(duì)于要被銑刨表面的垂直位置，并且這些數(shù)據(jù)可用于確定銑刨鼓相對(duì)于各種障礙物或要避開的地表面上的其它區(qū)域的垂直位置。然而在本實(shí)用新型的更通常方面，除了 X和Y位置信息之外還可以利用來自GNSS系統(tǒng)或任何其它定位系統(tǒng)的高度數(shù)據(jù)。
[0085]此外，取代基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)，可以利用非衛(wèi)星地面測(cè)量系統(tǒng)(諸如像總工作站)來確定銑刨機(jī)10以及下面討論的其它各種障礙物和對(duì)象的位置。
[0086]正如下面進(jìn)一步描述的那樣，銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)42配置成在外部參考系(Χ，Υ，Ζ)中來確定銑刨鼓16的鼓位置。位置指示器系統(tǒng)50包括存儲(chǔ)器52以及顯示和輸入工作站54。存儲(chǔ)器52配置成存儲(chǔ)識(shí)別在外部參考系(X，Y，Ζ)中要避開區(qū)域位置的信息，要避開的這種區(qū)域例如是井蓋等?？刂破?8配置成將鼓位置與要避開區(qū)域的位置進(jìn)行比較，并提供對(duì)應(yīng)于銑刨鼓16到要避開區(qū)域位置的接近程度的輸出。該輸出可以是提供給銑刨機(jī)操作人員的可視或可聽指示，從而使得操作人員可隨后對(duì)指示做出反應(yīng)，并采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)來避開障礙物。備選地，該輸出可為控制信號(hào)，其可操作成自動(dòng)地停止銑刨機(jī)或自動(dòng)地升高銑刨鼓。
[0087]例如，圖1示意性地示出了道路56長度的平面視圖，所述道路56具有經(jīng)由銑刨機(jī)10的一系列道次(pass)而被銑刨掉的表面。在圖1的實(shí)例中，道路56具有寬度58，其將需要銑刨機(jī)10沿著道路長度進(jìn)行大約5次的平行道次來銑刨道路的整個(gè)寬度。
[0088]在圖1中，在銑刨操作過程中要避開的多個(gè)障礙物已被識(shí)別為0B1，0B2，0B3，0B4，0B5，0B6和0B7。示意性地示出這些對(duì)象或要避開對(duì)象的每一個(gè)，且它們意旨表示可能在銑刨操作過程中會(huì)遇到的各種類型的障礙物或?qū)ο蟆?br> [0089]例如，障礙物OBl表示靠近道路一個(gè)邊緣定位的通常為矩形形狀的攔污柵。障礙物0B2是多邊形或任意形狀的多邊形區(qū)域。障礙物0B3是靠近道路56相反側(cè)定位的通常為矩形形狀的另一攔污柵。障礙0B4表示圓形的井蓋。障礙物0B5，0B6和0B7表示彼此極為接近的一組對(duì)象，諸如消防栓蓋，如下面進(jìn)一步描述的那樣，其可通過控制器48被處理為要避開的單個(gè)區(qū)域，其包括對(duì)象0B5、0B6和0B7的整個(gè)一組。
[0090]所示的障礙物僅僅是實(shí)例。其它類型的銑刨機(jī)操作可能會(huì)遇到不同的障礙物。例如，在露天采礦操作中，有時(shí)在被開采的礦床中有“硬質(zhì)點(diǎn)”。不規(guī)則形狀的“硬質(zhì)點(diǎn)”可被識(shí)別成類似于圖1中所示的障礙物0B2，以及露天采礦可避免“硬質(zhì)點(diǎn)”，其可被留下以便隨后通過噴砂或其它技術(shù)來去除。
[0091]圖1還示意性地示出由銑刨機(jī)執(zhí)行的一系列銑刨道次的位置，上述道次依次識(shí)別為la，lb，2a，2b，2c，2d，3，4a，4b，4c和5。因此在所用的標(biāo)記中，道次Ia和Ib相互對(duì)準(zhǔn)并且由在要避開的障礙物OBl附近的未銑刨區(qū)域分離。值得注意的是，為了避開障礙物0B1，當(dāng)銑刨機(jī)在對(duì)象OBl上方經(jīng)過時(shí)銑刨機(jī)操作人員將升高銑刨鼓然后降低銑刨鼓以便開始銑刨道次lb。
[0092]還應(yīng)當(dāng)注意如在銑刨道次5中所看到的那樣，對(duì)于銑刨機(jī)操作人員而言通過圍繞障礙物轉(zhuǎn)向而可避開障礙物，如在銑刨機(jī)操作人員將銑刨機(jī)轉(zhuǎn)向以避開障礙物0B2的銑刨道次5下端附近的突然轉(zhuǎn)向(jog)中顯而易見到的那樣。取決于銑刨機(jī)的設(shè)計(jì)，對(duì)于操作人員而言可以采取其它行動(dòng)來避免銑刨鼓與障礙物接觸；例如在一些機(jī)器中，操作人員可具有將銑刨鼓移到旁邊來避開障礙物的能力。
[0093]值得注意的是在進(jìn)行各個(gè)道次的過程中，還將存在希望開始和結(jié)束銑刨操作的起始線和終點(diǎn)線，以及位于起始線或終點(diǎn)線另一側(cè)上的區(qū)域可被處理為在銑刨操作過程中要避開的區(qū)域。例如，直線60限定針對(duì)道次la，道次3和道次5的起始線，并且其限定針對(duì)道次2d和4c的終點(diǎn)線。在圖1的下端處，直線62可限定成針對(duì)道次5的終點(diǎn)線以及針對(duì)道次4a和2a的起始線。因此，線60以上的區(qū)域可被識(shí)別為障礙物0B8，而線62以下的區(qū)域可被識(shí)別為障礙物0B9。
[0094]還應(yīng)當(dāng)注意的是，圖1示出了與每一對(duì)象相關(guān)聯(lián)的區(qū)域?qū)▏@對(duì)象的間隙，以便提供避免銑刨鼓16和各種障礙物之間發(fā)生碰撞的安全邊際。例如，關(guān)于為矩形形狀攔污柵的障礙物0B1，存在圍繞障礙物OBl限定的相關(guān)聯(lián)區(qū)域Al，其提供圍繞障礙物OBl的間隙Cl。在下面進(jìn)一步描述為了確定圍繞每一障礙物的區(qū)域來建立這些間隙的方式。
[0095]對(duì)于當(dāng)前的系統(tǒng)而言存在幾個(gè)方面，其允許銑刨機(jī)操作人員在呈現(xiàn)于道路中的各種障礙物的極為接近的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行有效地銑刨，同時(shí)避免銑刨鼓與障礙物發(fā)生碰撞。首先，有必要確定銑刨鼓在參考系(Χ，γ，ζ)中的位置。其次，有必要獲知在參考系(Χ，Υ，Ζ)中要避開的各個(gè)區(qū)域的位置。第三，必須將鼓位置與要避開的區(qū)域位置進(jìn)行比較。最后，將指示銑刨鼓到要避開的各個(gè)區(qū)域的接近程度的信息通信傳達(dá)給銑刨機(jī)操作人員，使得操作人員隨后可以合適的方式做出反應(yīng)，以便在合適的時(shí)間下升高和降低銑刨鼓或使得銑刨機(jī)轉(zhuǎn)向以避開障礙物，或備選地生成控制信號(hào)以便自動(dòng)地停止銑刨機(jī)和/或自動(dòng)地升高銑刨鼓。
[0096]由前面所指出的銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)42執(zhí)行銑刨鼓16在參考系(Χ，Υ，Ζ)中位置的確定。如在圖5中示意性地示出的那樣，位于銑刨機(jī)10上的兩個(gè)DGNSS傳感器SI和S2從衛(wèi)星系統(tǒng)接收信號(hào)，并且可如圖5中示意性示出的那樣確定它們?cè)赬，Y平面內(nèi)的位置。因此，如圖5中所示那樣，傳感器SI位于坐標(biāo)XSl和YSl處。類似地，接收器S2的坐標(biāo)位于XS2和YS2處。通過獲知兩個(gè)傳感器SI和S2的位置，可以確定銑刨機(jī)10上的任何點(diǎn)的位置。因此，通過圖2和圖3中所示類型的銑刨機(jī)10，其中銑刨鼓16相對(duì)于銑刨機(jī)10的機(jī)架14固定在位，銑刨鼓16的位置可從傳感器SI和S2的位置以及從銑刨機(jī)10的幾何形狀和其上的銑刨鼓16的位置來獲知。
[0097]然后為了獲知銑刨鼓16相對(duì)于被銑刨表面20的垂直位置，就有必要獲知銑刨深度18?？梢愿鞣N已知的方法來確定統(tǒng)刨深度18,其中的一些在授予Berning等人并轉(zhuǎn)讓給本實(shí)用新型受讓人的美國專利第8，246，270號(hào)中示出并進(jìn)行了詳細(xì)地描述，其詳細(xì)內(nèi)容通過引用并入本文。
[0098]正如前面所提及的那樣，對(duì)銑刨鼓16最感興趣的部分是銑刨鼓與地表面相交的占地面積。正如圖2Α和圖3Α中可看到的那樣，占地面積通常是矩形形狀，并包括前側(cè)切割線64，后側(cè)切割線65，以及兩條側(cè)線67和69。當(dāng)在向前方向上行進(jìn)時(shí)，對(duì)銑刨鼓16上的感興趣的特定位置是前側(cè)切割線64，在此銑刨鼓16的銑刨齒16Α與被銑刨的表面20相交。同樣，在銑刨鼓降低返回到與地面接合進(jìn)行銑刨的情況下對(duì)后側(cè)切割線65感興趣。在可將銑刨鼓16橫向偏移的機(jī)器中還對(duì)側(cè)線67和69感興趣。由于障礙物通常以與地表面平齊的方式定位，因此銑刨鼓與地表面的交點(diǎn)是最令人感興趣的。
[0099]通過對(duì)圖2和圖3的比較應(yīng)當(dāng)理解的是，由于銑刨深度18變化，相對(duì)于在銑刨機(jī)10機(jī)架14上的傳感器SI和S2的位置，前側(cè)切割線64和后側(cè)切割線65的位置也發(fā)生變化。銑刨鼓在地表面處的切割占地面積是矩形形狀，如圖2Α和3Α中可看到的那樣，以及由側(cè)線67和69所表示的在行進(jìn)方向上的矩形切割長度會(huì)隨著銑刨深度的增加而增加。
[0100]通過獲知傳感器SI和S2在坐標(biāo)系(X，Y，Ζ)中的位置，以及獲知銑刨機(jī)10的幾何形狀和銑刨深度18的值，控制器48可確定銑刨鼓16的前側(cè)切割線64和后側(cè)切割線65在坐標(biāo)系(Χ，Υ，Ζ)中的位置。從而銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)42和控制器48確定銑刨鼓16的鼓位置。該鼓位置將隨著銑刨機(jī)10在坐標(biāo)系(Χ，Υ，Ζ)中的移動(dòng)而在坐標(biāo)系(Χ，Υ，Ζ)中移動(dòng)。
[0101]識(shí)別障礙物的位置
[0102]本實(shí)用新型的另一方面是識(shí)別各種要避開的障礙物或區(qū)域在參考系(X，Y，Ζ)中的位置以及將該信息輸入到控制器48的存儲(chǔ)器52內(nèi)。收集該信息的一個(gè)優(yōu)選方式是通過使用現(xiàn)場漫游器(rover)66，其在圖5和圖6中示意性地示出。漫游器66包括桿68。桿的下端部70放置到地表面20上的一個(gè)位置上，需要針對(duì)該位置確定DGNSS坐標(biāo)。DGNSS接收器S66位于桿68的上端部處，并且可經(jīng)由電連接74連接到漫游器控制單元72?？蛇x的，漫游器控制單元可被實(shí)現(xiàn)為單獨(dú)的手持式控制單元72'，其經(jīng)由無線連接76連接到接收器S66，如圖5中所示。
[0103]漫游器控制單元72在圖8中示意性地示出并包括漫游器位置數(shù)據(jù)確定組件78，其用于接收來自DGNSS接收器S66的信號(hào)以便確定位置數(shù)據(jù)，從而限定現(xiàn)場漫游器66相對(duì)于獨(dú)立參考系(X，Y，Z)的位置?，F(xiàn)場漫游器66還可包括用于與DGNSS基站進(jìn)行通信的無線電80，以及提供電源的電池82。
[0104]漫游器66也可以構(gòu)造成用于與任何其它合適的定位技術(shù)一起使用。例如，DGNSS接收器S66可替換為適于與總工作站一起使用的棱鏡。也可使用其它基于衛(wèi)星的定位技術(shù)。
[0105]漫游器控制單元72包括諸如鍵盤或觸摸屏的輸入系統(tǒng)84，其允許漫游器的操作人員輸入與由漫游器所收集數(shù)據(jù)相關(guān)的各種參數(shù)。
[0106]所述輸入系統(tǒng)84可包括點(diǎn)選擇器83，對(duì)象識(shí)別選擇器85，對(duì)象形狀選擇器87，和對(duì)象間隙選擇器89。每一選擇器包括一組觸發(fā)鍵和相關(guān)聯(lián)的顯示窗口。讀取按鈕81可指令漫游器通過傳感器S66獲取坐標(biāo)讀數(shù)。存儲(chǔ)按鈕91可輸入所選定的值。
[0107]點(diǎn)選擇器83可將諸如例如Pl的點(diǎn)標(biāo)識(shí)符指定到讀數(shù)。對(duì)象識(shí)別選擇器85可允許選擇諸如0Β1，0Β2等的對(duì)象標(biāo)識(shí)符，針對(duì)點(diǎn)與其相關(guān)聯(lián)的對(duì)象。形狀選擇器87允許操作人員識(shí)別對(duì)象的形狀，諸如“線(LINE) ”，“圓(CIRCLE) ”，“多邊形(POLYGON) ”等。間隙選擇器89允許根據(jù)需要輸入圍繞對(duì)象的間隙值。顯示屏93可顯示測(cè)量點(diǎn)和相關(guān)聯(lián)的對(duì)象。
[0108]漫游器66的操作人員可以利用漫游器來以下列方式收集識(shí)別各種障礙物或要避開的圍繞障礙物的區(qū)域的位置的信息。在圖8中所示的該實(shí)例中，漫游器66的操作人員通過下述來識(shí)別起始線60的位置，即通過將漫游器66的下端70放置在點(diǎn)Pl處并記錄點(diǎn)Pl在參考系(X，Y，Z)中的位置，然后將漫游器放置在點(diǎn)P2處并記錄點(diǎn)P2在參考系(X，Y，Z)中的位置。然后經(jīng)由輸入系統(tǒng)84指示漫游器操作人員在點(diǎn)Pl和P2之間繪制直線，以及銑刨機(jī)要避開如圖1中所看到的直線上方的所有區(qū)域，該區(qū)域被識(shí)別為障礙物0B8。
[0109]值得注意的是，諸如剛剛描述的用于識(shí)別直線60的任何數(shù)據(jù)處理可在漫游器66的控制單元72中進(jìn)行或在銑刨機(jī)10的控制單元48中進(jìn)行。這可以理解的是，漫游器控制單元72和銑刨機(jī)控制單元48可具有冗余或互補(bǔ)的能力，并且適當(dāng)?shù)臅r(shí)候可以一起使用。
[0110]作為另一個(gè)實(shí)例，為了識(shí)別障礙物OBI的位置，漫游器66可被放置在點(diǎn)P3，P4，P5和P6處，其是四面障礙物OBl的拐角。一旦拐角的位置被確定，則漫游器操作人員可經(jīng)由選擇器87指示將障礙物OBl限定為由這四個(gè)拐角限定的四邊多邊形。
[0111]正如圖1中所看到的那樣，當(dāng)銑刨機(jī)10在道次Ia期間接近障礙物OBl時(shí)，希望的是圍繞障礙物OBl的邊界建立間隙Cl。適于間隙Cl的值可經(jīng)由漫游器66的操作人員選擇并且經(jīng)由漫游器控制單元72輸入端84的選擇器89來輸入，或者其可由銑刨機(jī)10的操作人員通過使用銑刨機(jī)控制器48來輸入。
[0112]如前所提及的那樣，銑刨機(jī)控制器48可以包括在圖7中更詳細(xì)地示意性地示出的顯示和輸入系統(tǒng)54。顯示和輸入系統(tǒng)54可包括顯示屏86，其包括圖形可視顯示器，所示顯示器示出銑刨鼓16到要避開的各個(gè)領(lǐng)域(諸如A4)的接近程度。
[0113]此外，顯示和輸入工作站54可包括其它可視和可聽裝置，其將銑刨鼓16到要避開區(qū)域的接近程度的指示提供給銑刨機(jī)操作人員。例如，如在圖7的右上角中可看到的那樣，顯示和輸入工作站54可包括一系列的彩色燈，包括紅燈88，黃燈90和綠燈92。因此，被點(diǎn)亮的綠色指示器燈可指示鼓附近不存在障礙物，黃燈90被點(diǎn)亮可指示鼓正在接近障礙物，而紅燈88可指示該鼓已到達(dá)要避開的區(qū)域以及必須停止銑刨并且必須升高鼓。
[0114]例如,在圖7上的顯示屏86中所示的視圖示意性示出了當(dāng)統(tǒng)刨機(jī)10沿著圖1中可見的銑刨道次4a移動(dòng)并且接近井蓋0B4時(shí)銑刨鼓16的三個(gè)相繼位置16.1，16.2和16.3。
[0115]在第一位置16.1中時(shí)，綠燈92可被點(diǎn)亮，因?yàn)閺淖罱恼系K物0B4到鼓16的距離較大。當(dāng)鼓16移動(dòng)到位置16.2時(shí)，黃燈90可被點(diǎn)亮。當(dāng)鼓到達(dá)其中鼓16的前側(cè)切割邊緣64接觸到要避開的區(qū)域A4的位置16.3時(shí)，紅色指示燈88可被點(diǎn)亮。
[0116]所述的顯示和輸入工作站54也可包括可聽指示器95，其是揚(yáng)聲器，當(dāng)銑刨鼓16接近障礙物并且更接近障礙物時(shí)，所述揚(yáng)聲器可發(fā)出緊迫感不斷增加的一系列蜂鳴音。
[0117]所述顯示和輸入工作站54可包括一組輸入控制件，其類似于上面針對(duì)漫游器輸入工作站84所描述的那些。因此輸入工作站54可包括點(diǎn)選擇器94，對(duì)象選擇器96，形狀選擇器98，間隙選擇器100和存儲(chǔ)按鈕102，所有這些以類似于上面針對(duì)漫游器輸入工作站84的類似特征所述的方式起作用。
[0118]通過使用漫游器輸入系統(tǒng)84或輸入系統(tǒng)54，可設(shè)定間隙，諸如用于障礙物OBl的間隙Cl，這將依次確定圍繞障礙物OBl的區(qū)域Al的邊界。
[0119]作為另一個(gè)實(shí)例，為了識(shí)別障礙物0B2，可利用漫游器66通過下述來確定障礙物0B2的位置，即通過將漫游器66的下端70放置在點(diǎn)P7至Pll處，然后將障礙物0B2限定為由那些拐角所限定的多邊形。然后將用于障礙物0B2的間隙C2輸入到系統(tǒng)內(nèi)，這導(dǎo)致限定圍繞障礙物0B2的五邊區(qū)域A2。
[0120]繼續(xù)移動(dòng)到圓形障礙物0B3，可以幾種方法來識(shí)別其位置。用于識(shí)別圓形位置的一種方法是利用漫游器66來識(shí)別中心點(diǎn)P12的位置。然后可手動(dòng)測(cè)量圓形的半徑R并輸入到漫游器控制器72內(nèi)，其指令將障礙物0B4的位置限定為以P12為中心、具有半徑R的圓形。備選地，可利用漫游器來確定半徑，以便識(shí)別圓形對(duì)象周邊上的一個(gè)附加點(diǎn)。此外，可通過下述來確定圓形障礙物0B4的位置，即通過將漫游器放置在至少三個(gè)點(diǎn)P13，P14和P15處，且指令控制器將這三個(gè)點(diǎn)P13，P14和P15定位在圓形周邊上，控制器72利用該數(shù)據(jù)可確定整個(gè)圓形的位置。然后利用用于識(shí)別圓形障礙物0B4位置的任何這些技術(shù)，可將間隙C4輸入，其導(dǎo)致完全限定要避開的圍繞障礙物0B4的圓形區(qū)域A4。
[0121]障礙物0B5，0B6和0B7說明本實(shí)用新型系統(tǒng)的另一種能力，其中一組緊密聚集的對(duì)象可集中處理以及可圍繞所有這三個(gè)對(duì)象限定單個(gè)區(qū)域A5-7。
[0122]首先，利用漫游器66以前面針對(duì)類似形狀對(duì)象所述的方式來確定每一對(duì)象0B5，0B6和0B7的位置。然后圍繞每一對(duì)象0B5，0B6和0B7的間隙可被輸入到系統(tǒng)內(nèi)。控制器66或控制器48的編程根據(jù)所分配的間隙可比較區(qū)域A5，A6和A7的位置，區(qū)域A5，A6和A7圍繞每一這些對(duì)象單獨(dú)地限定，并且如果確定該間隙重疊或?qū)ο笾g的間隔在間隙的某些預(yù)限定的倍數(shù)內(nèi)，則該軟件可限定圍繞所有三個(gè)障礙物的單個(gè)區(qū)域A5-7。該特征可描述成間隙選擇組件的自動(dòng)集成組件，這樣，如果要避開的兩個(gè)區(qū)域之間的間隔小于兩個(gè)區(qū)域的組合間隙的預(yù)設(shè)倍數(shù)，則這兩個(gè)區(qū)域組合成一個(gè)較大的區(qū)域。
[0123]間隙選擇器89或100可被描述成范圍選擇組件或間隙選擇組件。如前所述該間隙選擇組件配置成使得機(jī)器操作人員可將單獨(dú)的間隙分配給要避開的每個(gè)障礙物或每個(gè)區(qū)域。該間隙選擇組件還可被配置成使得操作人員可以選擇用于所有障礙物的默認(rèn)間隙，除非具體的單獨(dú)間隙被分配給給定的選定的障礙物。
[0124]數(shù)據(jù)的傳輸
[0125]在由漫游器66收集識(shí)別各種障礙物位置的數(shù)據(jù)之后，這些數(shù)據(jù)必須被通信到銑刨機(jī)10的控制器48。這可以幾種方法進(jìn)行。
[0126]將信息從漫游器66傳送到控制器48的一種方法是要將漫游器輸出端104處的數(shù)據(jù)輸出到記憶棒或其它介質(zhì)上。然后該記憶棒或其它介質(zhì)可被攜載到銑刨機(jī)10控制器48的輸入端口 106，以便將該數(shù)據(jù)輸入到控制器48，在控制器48處，所述數(shù)據(jù)將被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器52內(nèi)。備選地，漫游器控制器72可通過無線裝置76與銑刨機(jī)控制器48通信。
[0127]此外，如圖6中所示，現(xiàn)場漫游器66可配置成使得其可通過對(duì)接單元108可拆卸地附連到銑刨機(jī)10，使得漫游器66的傳感器S66實(shí)際上可起到銑刨機(jī)10第二傳感器S2的作用，以及漫游器控制單元72可補(bǔ)足銑刨機(jī)控制單元48或起到銑刨機(jī)控制單元48的作用。
[0128]位置比較-設(shè)置間隙-通信傳達(dá)給操作人員
[0129]一旦識(shí)別各種障礙物位置的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在銑刨機(jī)控制器48內(nèi)，則銑刨機(jī)控制器48就可將鼓16的位置與圍繞已經(jīng)被識(shí)別的障礙物的要避開的各個(gè)區(qū)域的位置進(jìn)行比較。
[0130]正如前面關(guān)于7所提及的那樣，顯示和輸入工作站54提供用于將關(guān)于銑刨鼓16到要避開的各個(gè)區(qū)域諸如區(qū)域A4位置的接近程度的信息通信傳達(dá)給銑刨機(jī)10操作人員的各種手段。如先前所述那樣，當(dāng)銑刨鼓16接近要避開的區(qū)域時(shí)，可提供各種可視和可聽信號(hào)。然后銑刨鼓操作人員將在合適的時(shí)間下升高銑刨鼓16，以便避開要避開的區(qū)域，然后在已經(jīng)通過要避開的區(qū)域之后，降低銑刨鼓16返回到與地表面20接合進(jìn)行銑刨。
[0131 ] 任選地，控制器48可配置為生成控制信號(hào)，如果鼓位置在要避開區(qū)域位置的選定范圍內(nèi)，所述控制信號(hào)可操作以自動(dòng)地停止銑刨機(jī)10的前進(jìn)和/或自動(dòng)地升高銑刨鼓。
[0132]正如前面所提及的那樣，優(yōu)選的比較是將銑刨鼓的前側(cè)切割線64的位置與圍繞各個(gè)障礙物的區(qū)域的位置進(jìn)行比較，所述障礙物以二維尺寸限定在要被銑刨的地面的表面20上。因此，銑刨鼓的位置被限定為對(duì)應(yīng)于銑刨鼓的那一部分，即前側(cè)切割邊緣64，其在高度上對(duì)應(yīng)于要避開區(qū)域的位置高度，所有這些都假定處于地表面20的高度處。
[0133]此外，在銑刨鼓已被升高并且正在下降返回到與地面接合進(jìn)行銑刨后，在下降過程中必須謹(jǐn)慎以避免由銑刨鼓的后側(cè)切割線65撞擊到障礙物。后側(cè)切割線65位置的確定以與上面用于確定前側(cè)切割線64位置所述的相同方式進(jìn)行。人們需要獲知銑刨鼓在X和Y坐標(biāo)上的位置，并且人們需要獲知銑刨鼓的銑刨深度。因?yàn)閷⑼ǔＯＭ麑娕俟姆祷氐皆谏吖囊员阍谡系K物的上方通過之前所處的相同銑刨深度，銑刨機(jī)可以向前移動(dòng)，直到銑刨鼓在所需銑刨深度處的切割占地面積離開要避開的區(qū)域，然后銑刨鼓可向下垂直降低，直到其再次達(dá)到所需的銑刨深度。
[0134]在設(shè)定圍繞任何特定的要避開的障礙物的間隙時(shí)要考慮到許多問題。這部分地涉及在外部參考系(Χ，γ，ζ)內(nèi)確定位置所利用的準(zhǔn)確程度。例如，如果利用DGNSS系統(tǒng)并且預(yù)期所測(cè)量位置的精度在I英寸內(nèi)，那么可選擇I英寸或者2英寸的間隙。
[0135]如果利用不太準(zhǔn)確的定位系統(tǒng)諸如全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)，則必須根據(jù)該位置數(shù)據(jù)的預(yù)期精確度來選擇間隙。例如，如果全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)具有在2-4英寸范圍內(nèi)的預(yù)期精確度，那么可選擇圍繞每個(gè)障礙物的5英寸的間隙。
[0136]此外，取決于要避開的障礙物或區(qū)域的性質(zhì)，可利用不同的間隙。例如，如果要避開的區(qū)域僅在起始線60的一側(cè)，使得在實(shí)際上沒有可能會(huì)由銑刨鼓撞到的任何障礙物，則可利用零間隙，銑刨鼓撞到任何障礙物會(huì)導(dǎo)致對(duì)銑刨鼓造成損壞。另一方面，如果障礙物是玻璃纖維井蓋，其會(huì)僅僅通過井蓋附近的地面振動(dòng)而造成損壞，則可以選擇諸如像10英寸的更大間隙，以使除了避免銑刨鼓與障礙物的物理碰撞之外，還提供一些附加的間隙以避免由于銑刨鼓通常在物品附近的動(dòng)作而對(duì)物品造成損壞。
[0137]此外，應(yīng)該注意到實(shí)際上從被銑刨表面的上方突出的障礙物的可能性。例如，當(dāng)大量的材料被從表面銑刨掉并且銑刨操作在兩個(gè)道次中進(jìn)行時(shí)，上述有可能發(fā)生。因此，例如如果期望從道路表面銑刨20英寸，則第一機(jī)器可進(jìn)行第一道次并且從表面銑刨10英寸，然后由第二銑刨機(jī)銑刨另外的10英寸。或一臺(tái)機(jī)器可進(jìn)行兩次連續(xù)的道次。在障礙物與道路表面基本齊平的情況下，第一機(jī)器將最初遇到各個(gè)障礙物。然而，第二銑刨機(jī)或者單個(gè)機(jī)器的第二道次，將接近這些障礙物，在該上下文中障礙物將實(shí)際上從當(dāng)前正被第二臺(tái)機(jī)器進(jìn)行銑刨的表面上方突出10英寸。這種情況可通過控制器48來解決，即通過增加圍繞障礙物的間隙或者當(dāng)在初始地表面以下20英寸的深度處進(jìn)行銑刨時(shí)僅僅處理第二銑刨機(jī)的銑刨鼓。
[0138]系統(tǒng)的操作
[0139]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，將描述由銑刨機(jī)操作人員對(duì)系統(tǒng)的一般操作及其使用，自銑刨道次Ia開始,統(tǒng)刨道次Ia在起始線60處開始。
[0140]在圖1中要避開的第一區(qū)域被限定為起始線60上方的區(qū)域0B8。因此銑刨機(jī)操作人員將銑刨鼓60降低到地面以下，從而在起始線60處開始切割。銑刨機(jī)在箭頭110的方向上移動(dòng)。銑刨機(jī)前進(jìn)，直到銑刨機(jī)達(dá)到圍繞障礙物OBl的區(qū)域Al。然后停止銑刨機(jī)前進(jìn)，升高銑刨鼓。然后銑刨機(jī)前進(jìn)以及被升高的銑刨鼓在區(qū)域Al的上方通過到達(dá)一個(gè)位置，在該位置處后側(cè)銑刨線65 (在所需的銑刨深度處)將離開區(qū)域Al。然后銑刨鼓下降返回到與地表面20接合進(jìn)行銑刨，以便開始第二銑刨道次lb。應(yīng)該指出的是將道次Ia和Ib分離的區(qū)域保持未進(jìn)行銑刨。
[0141]銑刨道次Ib在箭頭所示的方向上繼續(xù)，直到銑刨鼓16的前側(cè)切割邊緣64的位置到達(dá)與區(qū)域A2的外邊界相交的點(diǎn)P20，在該點(diǎn)處，機(jī)器操作人員將再次升高銑刨鼓?，F(xiàn)在，因?yàn)殂娕贆C(jī)在終點(diǎn)線62附近，銑刨機(jī)將跳過整個(gè)區(qū)域A2，以及銑刨機(jī)將轉(zhuǎn)向掉頭，且將從底部到頂部開始銑刨道次2a，如在圖1的右下角所示。銑刨操作將繼續(xù)，直到銑刨機(jī)接近圍繞障礙物0B3的區(qū)域A3，此時(shí)鼓將升高，在區(qū)域A3的上方通過，然后將下降以便開始銑刨道次2b。銑刨道次2b將繼續(xù)，直到鼓64的前側(cè)切割邊緣到達(dá)區(qū)域A4的邊界，此時(shí)該銑刨鼓再次升高，以及銑刨機(jī)繼續(xù)前進(jìn)，然后降低銑刨鼓以便開始道次2c。道次2c將繼續(xù)直到銑刨鼓接近區(qū)域A5 - 7，在該點(diǎn)處銑刨鼓被再次升高，然后降低以便執(zhí)行銑刨道次2d，當(dāng)銑刨鼓到達(dá)起始/終點(diǎn)線60時(shí)銑刨道次2d終止。銑刨鼓再次升高以及銑刨機(jī)掉頭，然后開始第三道次3，第三道次3起始于起始線60，繼續(xù)，直到銑刨鼓再次在點(diǎn)P21處與區(qū)域A2相交。然后銑刨鼓升高，銑刨機(jī)進(jìn)行另一掉頭，并開始道次4A。鼓在道次4a的端部處升高以便在區(qū)域A4的上方再次通過，然后執(zhí)行道次4b。銑刨鼓再次升高以便在區(qū)域A5-7的上方通過，然后再次下降以便執(zhí)行道次4c。
[0142]當(dāng)銑刨鼓再次到達(dá)起始/終點(diǎn)線60時(shí)，銑刨鼓升高，以及銑刨機(jī)進(jìn)行另一掉頭，并開始道次數(shù)5。應(yīng)該指出的是，在道次5期間，當(dāng)銑刨機(jī)到達(dá)區(qū)域A2附近時(shí)，駕駛員能夠在顯示屏86上看到區(qū)域A2的輪廓，并且可利用他自己的主觀判斷來圍繞區(qū)域A2轉(zhuǎn)向，如在圖1中所示的銑刨道次5中的突然轉(zhuǎn)向(jog)所示的那樣。
[0143]應(yīng)當(dāng)理解的是，在上述銑刨道次1-5之后，通常在要避開的各區(qū)域Al，A2，A3，A4和A5-7的附近也留有許多未銑刨的區(qū)域。這些未銑刨的區(qū)域比要避開的實(shí)際區(qū)域大得多，因?yàn)榇笮豌娕贆C(jī)以基本直的路徑進(jìn)行銑刨，并且整個(gè)銑刨鼓跳過障礙物，從而留下未銑刨的銑刨鼓整個(gè)寬度的區(qū)域。然后這些未銑刨的區(qū)域必須隨后由更小的、更易于操作的銑刨機(jī)來銑刨，其可銑刨到各個(gè)障礙物的邊界。本文所描述的系統(tǒng)的另一個(gè)特征是該控制器48將包含用于建立這些未銑刨區(qū)域的記錄所必要的所有數(shù)據(jù)。
[0144]控制器48可將道路本身的位置輸入到系統(tǒng)內(nèi)。如前所述，每一個(gè)障礙物的位置輸入到系統(tǒng)內(nèi)。然后，控制器可通過使用DGNSS傳感器SI和S2跟蹤并記錄每個(gè)銑刨路徑的位置，所述傳感器可監(jiān)測(cè)銑刨機(jī)的連續(xù)路徑。該控制器48還可以記錄指示何時(shí)銑刨鼓16升高脫離銑刨接合然后何時(shí)降低返回到銑刨接合的數(shù)據(jù)。通過該信息，控制器48可識(shí)別所有的未銑刨區(qū)域，并且還可以識(shí)別在那些未銑刨區(qū)域內(nèi)的障礙物的位置。然后該信息可用于生成銑刨指令，其可自動(dòng)地引導(dǎo)較小型的銑刨機(jī)來銑刨圍繞每個(gè)障礙物的各個(gè)未銑刨區(qū)域。控制器的這種能力可被描述成剩余部分確定組件，其配置成記錄由銑刨鼓所銑刨的路徑，要避開區(qū)域的位置以及對(duì)應(yīng)于銑刨鼓升高以便避開要避開區(qū)域的位置的未銑刨區(qū)域的位置，這樣提供在銑刨機(jī)設(shè)備通過之后剩余的要被銑刨的區(qū)域位置的記錄。
[0145]本實(shí)用新型系統(tǒng)還提供銑刨地表面的方法。這種方法可包括以下步驟:
[0146](a)在控制器48中存儲(chǔ)識(shí)別在外部參考系(X，Y，Z)中要避開的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域位置的信息；
[0147](b)使得銑刨機(jī)10前進(jìn)；
[0148](c)當(dāng)銑刨機(jī)10前進(jìn)時(shí)在外部參考系(X，Y，Z)中確定銑刨機(jī)10的銑刨鼓16的鼓位置；
[0149](d)在控制器48中將銑刨鼓(16)的鼓位置與要避開的各個(gè)區(qū)域位置進(jìn)行比較；以及
[0150](e)從控制器48提供對(duì)應(yīng)于鼓位置到要避開區(qū)域位置的接近程度的輸出。
[0151]因此，可以看出，本實(shí)用新型的裝置和方法很容易地實(shí)現(xiàn)所述的目的和優(yōu)點(diǎn)以及其中固有的那些。盡管為了本實(shí)用新型公開的目的對(duì)本實(shí)用新型的某些優(yōu)選實(shí)施例示出并進(jìn)行了描述，但是對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言可在部件和步驟的布置和結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行無數(shù)的變化，其變化均涵蓋于如由所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的范圍和精神內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于包括: 多個(gè)地面接合支撐件； 由地面接合支撐件支撐的機(jī)架； 由機(jī)架支撐的統(tǒng)刨鼓； 銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)，其配置成確定在外部參考系中銑刨鼓的鼓位置； 位置指示器系統(tǒng)，其包括: 存儲(chǔ)器，其配置成存儲(chǔ)識(shí)別在外部參考系中要避開區(qū)域位置的信息；以及控制器，其配置成將鼓位置與要避開的區(qū)域位置進(jìn)行比較，并提供對(duì)應(yīng)于銑刨鼓到要避開區(qū)域位置的接近程度的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于還包括: 現(xiàn)場漫游器，其配置成收集識(shí)別在外部參考系中要避開區(qū)域位置的信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述現(xiàn)場漫游器可拆卸地附連到銑刨機(jī)且配置成當(dāng)該現(xiàn)場漫游器附連到銑刨機(jī)時(shí)，所述現(xiàn)場漫游器包括銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述控制器包括輸入端，其配置成從現(xiàn)場漫游器接收識(shí)別要避開區(qū)域位置的信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述控制器的輸入端包括用于記憶棒的端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述控制器的輸入端包括與現(xiàn)場漫游器的無線發(fā)送器通信的無線輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)配置成使得所述銑刨鼓位置對(duì)應(yīng)于在一定高度處的銑刨鼓的一部分，所述高度對(duì)應(yīng)于要避開區(qū)域位置的高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)配置成使得所述鼓位置對(duì)應(yīng)于在一定高度處的鼓的一部分，所述高度對(duì)應(yīng)于要被銑刨地表面的高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述鼓的一部分是鼓的前側(cè)切割線。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述鼓的一部分是鼓的后側(cè)切割線。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 要避開區(qū)域的位置是直線的一側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于所述直線是用于銑刨操作的起始線。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于所述直線是用于銑刨操作的終點(diǎn)線。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于要避開的區(qū)域?yàn)閳A形。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于要避開的區(qū)域?yàn)橛啥鄠€(gè)拐角位置限定的多邊形狀。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于所述控制器的輸出包括給銑刨機(jī)操作人員提供的銑刨鼓到要避開區(qū)域位置的接近程度的指示。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述控制器的輸出包括指示銑刨鼓到要避開區(qū)域位置的接近程度的圖形可視顯示器。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述控制器包括可聽警告指示器，其配置成如果鼓位置在要避開區(qū)域位置的選定范圍內(nèi)時(shí)給銑刨機(jī)操作人員提供可聽指示。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述控制器包括可視警告指示器，其配置成如果鼓位置在要避開區(qū)域位置的選定范圍內(nèi)時(shí)給銑刨機(jī)操作人員提供可視指示。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述控制器的輸出包括控制信號(hào)，如果鼓位置在要避開區(qū)域位置的選定范圍內(nèi)，則自動(dòng)停止統(tǒng)刨機(jī)前進(jìn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述控制器的輸出包括控制信號(hào)，如果鼓位置在要避開區(qū)域位置的選定范圍內(nèi)，則自動(dòng)地將銑刨機(jī)的銑刨鼓升高。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)包括GNSS接收器，其用于解碼來自全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)包括屬于非衛(wèi)星測(cè)量系統(tǒng)的用于確定銑刨鼓的鼓位置的傳感器。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述控制器包括范圍選擇組件，其配置成使得操作人員可以針對(duì)所有要避開區(qū)域選擇默認(rèn)間隙。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述范圍選擇組件配置成使得操作人員可以針對(duì)要避開的任何選定區(qū)域選擇各自的間隙。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述控制器包括范圍選擇組件,所述范圍選擇組件包括自動(dòng)集成組件,這樣如果兩個(gè)要避開區(qū)域之間的間隔小于兩個(gè)區(qū)域組合間隙的預(yù)設(shè)倍數(shù)，則這兩個(gè)區(qū)域組合成一個(gè)較大的區(qū)域。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述控制器包括范圍選擇組件，其配置成使得操作人員可以針對(duì)要避開的每個(gè)區(qū)域輸入各自的間隙。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述銑刨鼓位置檢測(cè)系統(tǒng)配置成確定銑刨鼓的銑刨深度，銑刨鼓位置是銑刨鼓與正被銑刨的地表面的交點(diǎn)。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械設(shè)備，其特征在于: 所述控制器包括剩余部分確定組件，其配置成記錄由銑刨鼓所銑刨的路徑，要避開區(qū)域的位置以及未銑刨區(qū)域的位置，所述未銑刨區(qū)域的位置對(duì)應(yīng)于銑刨鼓升高以避開要避開區(qū)域的位置，這樣提供在建筑機(jī)械設(shè)備通過之后剩余的要銑刨區(qū)域位置的記錄。
【文檔編號(hào)】E01C23/088GK203923867SQ201420265127
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月23日
【發(fā)明者】M·弗里茨, C·貝爾寧, C·巴里馬尼, G·亨 申請(qǐng)人:維特根有限公司