傳感器系統(tǒng)和方法
【專利摘要】公開了一種用于收集涉及被配置成在工地執(zhí)行工作的移動機(jī)器的機(jī)器部件的信息的方法。傳感器系統(tǒng)可以安裝在機(jī)器部件上或其內(nèi)，且機(jī)器部件可以與傳感器系統(tǒng)一起安裝在移動機(jī)器上。可以在機(jī)器在工地執(zhí)行工作的同時使用傳感器系統(tǒng)收集信息，該信息涉及由機(jī)器部件經(jīng)受的特征。信息可以使用傳感器系統(tǒng)發(fā)送。傳感器系統(tǒng)可以收集涉及移動機(jī)器的履帶式底盤或隧道鉆掘機(jī)的切割頭的信息。
【專利說明】傳感器系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2011年9月30日提交的臨時申請N0.61/542，148以及2012年4月6日提交的臨時申請N0.61/621，113的優(yōu)先權(quán)，此處并入這些申請中每一個的全部內(nèi)容
以作參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開一般涉及傳感器系統(tǒng)，且更特別涉及用于收集涉及移動機(jī)器的信息的傳感器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]移動機(jī)器可以在諸如建筑工地、爆破場地、采礦工地或垃圾場的不同工作場所執(zhí)行各種類型工作。例如，推土機(jī)可以用于在建筑工地上推動土壤和巖石。作為履帶式移動機(jī)器的推土機(jī)包括在機(jī)器的左側(cè)和右側(cè)具有履帶的履帶式底盤。履帶中的每一個包括通過彼此連接很多履帶鏈且將很多履帶板連接到鏈條而形成的鏈條。履帶通過機(jī)器兩側(cè)上各種錕組件支撐。
[0005]推土機(jī)的操作不可避免地導(dǎo)致包括諸如履帶鏈和錕組件之類的底盤部件的各個部件的磨損或損壞。例如，已知:當(dāng)部件超過其預(yù)期壽命時，基于部件的年限或部件經(jīng)受的使用小時數(shù)或基于部件的檢查或評估結(jié)果，維護(hù)或更換機(jī)器部件。
[0006]用于確定何時維護(hù)或更換部件的這些已知方法具有各種缺點(diǎn)。例如，特定機(jī)器部件可能能夠遠(yuǎn)超過其預(yù)期壽命使用，且因而單獨(dú)基于年限的部件更換可能是過早的且導(dǎo)致不必要的成本和機(jī)器停機(jī)時間。相反地，特定機(jī)器部件可能在預(yù)期壽命之前提前產(chǎn)生故障，且具有損壞部件的機(jī)器的繼續(xù)操作可能導(dǎo)致對于機(jī)器的其它部件的損壞。類似地，當(dāng)確定不需要部件的維護(hù)或更換時，機(jī)器部件的檢查和評估可能導(dǎo)致不必要的成本和機(jī)器停機(jī)時間。而且進(jìn)一步，檢查和評估可能要求通過使用將傳感器連接到從傳感器收集數(shù)據(jù)和其它信息的計算機(jī)的大量線纜貫穿機(jī)器臨時安裝各種傳感器來評估機(jī)器。線纜阻止機(jī)器在工地操作，且因而這種評估不提供涉及在執(zhí)行工作的同時機(jī)器的實(shí)際使用的信息。
[0007]因而，存在對于用于收集涉及移動機(jī)器的信息的改進(jìn)的傳感器系統(tǒng)的需求。根據(jù)本公開的傳感器系統(tǒng)和方法可以克服或避免上面討論的或源于使用已知系統(tǒng)和方法的其它缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本公開可以提供一種用于收集涉及被配置成在工地執(zhí)行工作的移動機(jī)器的機(jī)器部件的信息的方法。傳感器系統(tǒng)可以安裝在機(jī)器部件上或在其內(nèi)，且機(jī)器部件可以與傳感器系統(tǒng)安裝在移動機(jī)器上?？梢栽跈C(jī)器在工地執(zhí)行工作的同時使用傳感器系統(tǒng)收集信息，該信息涉及機(jī)器部件經(jīng)受的特征。信息可以使用傳感器系統(tǒng)發(fā)送。
[0009]本公開還可以提供一種用于使用在機(jī)器部件上或在其內(nèi)的傳感器系統(tǒng)收集涉及被配置成在工地執(zhí)行工作的移動機(jī)器的底盤的機(jī)器部件的信息的方法。可以在機(jī)器在工地執(zhí)行工作的同時使用傳感器系統(tǒng)收集信息，該信息涉及底盤的機(jī)器部件經(jīng)受的磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載中的至少一個?？梢栽跈C(jī)器執(zhí)行工作的同時使用傳感器系統(tǒng)發(fā)送收集的信息。
[0010]本公開還可以進(jìn)一步提供一種使用在機(jī)器部件上或在其內(nèi)的傳感器系統(tǒng)收集涉及被配置成鉆掘隧道的隧道鉆掘機(jī)中的切割頭的機(jī)器部件的信息的方法?？梢栽跈C(jī)器鉆掘隧道的同時使用傳感器系統(tǒng)收集信息，信息涉及切割頭的機(jī)器部件經(jīng)受的磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載中的至少一個。可以在機(jī)器鉆掘隧道的同時使用傳感器系統(tǒng)發(fā)送收集的信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1說明符合本公開的傳感器系統(tǒng)的框圖；
[0012]圖2說明符合本公開的推土機(jī)的形象化等距視圖，圖1的傳感器系統(tǒng)可以與該推土機(jī)一起使用；
[0013]圖3說明符合本公開的隧道鉆掘機(jī)的形象化等距視圖，圖1的傳感器系統(tǒng)可以與該隧道鉆掘機(jī)一起使用；以及
[0014]圖4說明符合本公開的使用圖1的傳感器系統(tǒng)的示例性方法。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1是根據(jù)本公開的傳感器系統(tǒng)10的示例性實(shí)施例的框圖。傳感器系統(tǒng)10可以測量和/或接收數(shù)據(jù)或其它信息和/或可以輸出涉及在其上或其內(nèi)安裝傳感器系統(tǒng)10的移動機(jī)器的數(shù)據(jù)或其它信息。如下面更詳細(xì)討論的，測量、接收和/或輸出的信息可以涉及在其上或其內(nèi)安裝傳感器系統(tǒng)10的機(jī)器的特征、機(jī)器部件的特征、機(jī)器的操作條件、機(jī)器經(jīng)受的環(huán)境條件或任意其它信息中的一個或更多個。例如，傳感器系統(tǒng)10可以與諸如牽引機(jī)(如下面參考圖2中示出的推土機(jī)示出和描述)、隧道鉆掘機(jī)(如下面參考圖3示出和描述)或任意其它機(jī)器或結(jié)構(gòu)之類的移動機(jī)器一同使用。傳感器系統(tǒng)10可以諸如在機(jī)器部件的制造期間安裝在機(jī)器的部件上或其內(nèi)內(nèi)(例如嵌入在內(nèi)部)，且來自傳感器系統(tǒng)10的信息可以用于確定機(jī)器部件和/或其它機(jī)器部件何時需要被修復(fù)、維護(hù)或更換。備選地或附加地，來自傳感器10的信息還可以用于控制機(jī)器的操作。移動機(jī)器的控制可以包括機(jī)器部件(包括傳感器系統(tǒng)10)的調(diào)節(jié)、其它機(jī)器部件的調(diào)節(jié)或移動機(jī)器的自主控制。當(dāng)機(jī)器部件被更換時，更換部件也可以包括安裝在部件內(nèi)或在其上的其它傳感器系統(tǒng)10。
[0016]如圖1所示，傳感器系統(tǒng)10可以包括一個或更多有形非瞬時硬件部件，包括一個或更多中央處理單元(CPU)或處理器。例如，感測部件12可以用于直接和/或間接測量、感測和/或其它接收信息作為輸入。信號調(diào)整器14可以調(diào)整從感測部件12接收的信號，使得信號可以被傳感器系統(tǒng)10的一個或更多部件使用。放大器16可以放大一個或更多信號以被傳感器系統(tǒng)10的一個或更多部件進(jìn)一步使用。多路復(fù)用器18可以多路復(fù)用一個或更多信號以被傳感器系統(tǒng)10的一個或更多部件進(jìn)一步使用。諸如模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字-模式轉(zhuǎn)換器(D/A)其中任意一個或二者的轉(zhuǎn)換器20可以轉(zhuǎn)換一個或更多信號以被傳感器系統(tǒng)10的一個或更多部件進(jìn)一步使用。[0017]諸如低功率微控制器的控制器22可以響應(yīng)于從感測部件12接收的輸入和/或由信號調(diào)整器14、放大器16、多路復(fù)用器18和轉(zhuǎn)換器20中的任意一個或全部所處理的一個或更多信號來提供輸出。諸如隨機(jī)存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)中的任意一個或二者的板載存儲器24可以存儲涉及從感測部件接收的輸入、來自信號調(diào)整器14、放大器16、多路復(fù)用器18和/或轉(zhuǎn)換器20的一個或更多處理信號以及來自控制器22的輸出的信息。備選地或附加地，板載存儲器24可以存儲被傳感器系統(tǒng)10的一個或更多其它部件(諸如控制器22)使用的指令。
[0018]諸如射頻(RF)收發(fā)器之類的收發(fā)器26可以諸如在2.4GHz、900MHz或另一頻率處無線廣播由控制器22提供的輸出。備選地或附加地，諸如USB(通用串行總線)端口或類似端口的輸出端口 28可以通過線纜或可移動地連接到輸出端口 28的其它連接發(fā)送由控制器22提供的輸出。諸如鋰離子(L1-1on)電池之類的電池30可以對傳感器系統(tǒng)10的部件中的一個或更多個進(jìn)行供電。備選地，或除了電池30之外，諸如基于振動的能量收集系統(tǒng)之類的能量源32可以對傳感器系統(tǒng)10的部件中的一個或更多個進(jìn)行供電和/或可以用于對電池30進(jìn)行充電。這些部件中的任意一個或全部可以位于封閉外殼中，該封閉外殼充分地防止部件由于熱、冷、振動、天氣、暴露于液體、工地條件和/或可能損壞傳感器系統(tǒng)10的部件的任意其它條件而損壞。
[0019]盡管圖1示出在傳感器系統(tǒng)10中使用的指定部件的示例，但是傳感器系統(tǒng)10不限于圖中示出的特定配置。而是，符合本公開，傳感器系統(tǒng)10可以包括與上述部件不同的其它部件、更多部件或更少部件。而且，可以預(yù)期，上面列出的硬件部件中的一個或更多個可以部分地或完全地使用軟件實(shí)施。這種軟件部件中的一個或更多個可以存儲在包括計算機(jī)可執(zhí)行指令的有形非瞬時計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上，當(dāng)由處理器或其它計算機(jī)硬件執(zhí)行時，這些計算機(jī)可執(zhí)行指令執(zhí)行符合本公開的方法和程序。
[0020]圖2說明使用傳感器系統(tǒng)10的牽引機(jī)的特定非限制性實(shí)施例。具體地，圖示出推土機(jī)40作為可以與上述傳感器系統(tǒng)10 —同使用的移動機(jī)器的示例。盡管圖2示出推土機(jī)，但是傳感器10可以與任意其它類型的履帶或輪式移動機(jī)器一同使用，所述移動機(jī)器諸如是牽引機(jī)、裝載機(jī)、挖掘機(jī)或執(zhí)行與諸如采礦、建筑、爆破、垃圾場、農(nóng)場或任意其它產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)相關(guān)的操作的任意其它機(jī)器。
[0021]推土機(jī)40可以包括通過功率源44驅(qū)動的履帶式底盤42。具體而言，功率源44可以在輸出速度和/扭矩的范圍內(nèi)驅(qū)動履帶式底盤42。功率源44可以是引擎，例如是柴油引擎、汽油引擎、氣體燃料動力引擎或任意其它合適引擎。功率源44還可以是非燃燒功率源，諸如是燃料電池、電力存儲設(shè)備或本領(lǐng)域中已知的任意其它功率源。
[0022]履帶式底盤42可以在其左側(cè)和右側(cè)上包括履帶46(圖2中僅示出一個)，其經(jīng)由也在其左側(cè)和右側(cè)上的鏈輪齒48通過功率源44驅(qū)動。具體而言，每個鏈輪齒48可以通過最終驅(qū)動軸50驅(qū)動，該驅(qū)動軸50進(jìn)而通過功率源44驅(qū)動。每個履帶46可以包括附連履帶板53的鏈條52。每個鏈條52可以包括由通過拉桿組件56彼此連接的履帶鏈55組成的多個鏈條鏈組件54。鏈輪齒48可以嚙合且向拉桿組件56發(fā)送扭矩以由此繞惰輪組件58和錕組件60移動鏈條52。每個惰輪組件58可以包括在惰輪軸(未示出)上旋轉(zhuǎn)的惰輪62。每個錕組件60可以包括在錕軸(未示出)上旋轉(zhuǎn)的錕輪轂64。一般地，兩個惰輪組件58以及4至8個錕組件60可以在推土機(jī)40的每一側(cè)上使用。然而，不同數(shù)目的惰輪組件58和/或錕組件60可以在推土機(jī)40的一側(cè)或兩側(cè)上使用。根據(jù)本公開，可以與惰輪組件58和錕組件60其中任意一個或二者一同使用或替代地使用其它錕組件(未示出)。
[0023]如圖2所示，推土機(jī)40可以包括連接到機(jī)器的后端的地面接合工具66。地面接合工具66例如可以是配置成打碎工地上的地表、巖石和其它材料的松土機(jī)。松土機(jī)可以包括可移動地布置在松土機(jī)柄68中的可更換的松土機(jī)尖67。盡管圖2示出特定地面接合工具的示例，但是推土機(jī)40不限于僅使用松土機(jī)。而是，推土機(jī)40可以使用不同類型的地面接合工具。同樣符合本公開的是，推土機(jī)40可以完全省略使用地面接合工具66。
[0024]如圖2所示，推土機(jī)40可以包括連接到機(jī)器的前端的刀片69。刀片69例如可以在工地上用于推動、移動、揀選、運(yùn)送或在土壤、巖石或瓦礫上執(zhí)行工作。盡管圖2示出特定刀片69的示例，但是推土機(jī)40不限于使用該具體刀片。而是，推土機(jī)40可以包括不同類型的刀片。同樣符合本公開的是，推土機(jī)40可以完全省略刀片69的使用。在下面的部分中討論在其它部件之間的涉及傳感器系統(tǒng)10和可以包括地面接合工具66和/或刀片99的推土機(jī)40的使用的細(xì)節(jié)。
[0025]圖3說明作為其中可以使用如上所述的傳感器系統(tǒng)10的移動機(jī)器的另一具體示例的隧道鉆掘機(jī)70。傳感器系統(tǒng)10不限于與圖3中示出的特定鉆掘機(jī)一同使用，而是可以與刺穿或去除例如土壤、巖石和/或其它材料的任意鉆掘機(jī)器一同使用。
[0026]如圖3所示，隧道鉆掘機(jī)70可以包括配置成在鉆掘隧道到地面期間刺穿土壤、巖石或其它材料的切割頭72。切割頭72可以安裝在包括縱軸75的圓柱體74的第一端。在隧道的鉆掘期間，切割頭72可以在圓柱體74不旋轉(zhuǎn)的同時圍繞圓柱體74的縱軸75旋轉(zhuǎn)。
[0027]切割頭72可以包括配置成刺穿并以其它方式松動土壤、巖石、碎石或其它材料其中任意一個或全部的多個切割器76 (例如，刮刀和/或輥切機(jī)，廣義地稱為切石機(jī))。切割頭72還可以包括布置在切石機(jī)76之間的多個進(jìn)氣口 80。每個進(jìn)氣口 80可以與圓柱體74的空心內(nèi)部部分通信。諸如傳送帶和混合器(未示出)之類的各種材料移動機(jī)構(gòu)可以布置在圓柱體74的空心內(nèi)部部分內(nèi)。
[0028]通過這種布置，土壤、巖石和其它材料可以首先通過隧道鉆掘機(jī)70通過切割頭72相對于圓柱體74的旋轉(zhuǎn)被切割、松動或從在地面中形成的隧道去除。來自隧道的切割和松動的材料通過進(jìn)氣口 80接收到圓柱體74的空心內(nèi)部部分。材料可以通過空心內(nèi)部部分傳輸且然后自隧道鉆掘機(jī)70的后端82離開。當(dāng)材料通過切割頭72從隧道去除時，推進(jìn)機(jī)構(gòu)(未示出)可以用于推進(jìn)隧道鉆掘機(jī)器70通過地面。下面討論在其它部件之間涉及傳感器系統(tǒng)10與可以包括切割頭72的隧道鉆掘機(jī)70的使用的細(xì)節(jié)。
[0029]因而，上面的說明書描述了傳感器系統(tǒng)10的示例性配置以及可以使用傳感器系統(tǒng)10的特定移動機(jī)器(例如推土機(jī)40和隧道鉆掘機(jī)70)的示例。然而，傳感器系統(tǒng)10不限于在這些指定移動機(jī)器中使用，根據(jù)下面的討論，可以與其它各種機(jī)器或結(jié)構(gòu)一同使用。參考圖4，在下面的部分中討論使用傳感器系統(tǒng)10的方法的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
[0030]工業(yè)實(shí)用性
[0031]根據(jù)本公開，上述傳感器系統(tǒng)10可以測量和/或接收數(shù)據(jù)或其它信息，和/或可以輸出涉及使用傳感器系統(tǒng)10的機(jī)器(包括諸如推土機(jī)40或隧道鉆掘機(jī)70的移動機(jī)器)的數(shù)據(jù)或其它信息。下面的描述是包括磨損、溫度、流體液面、流體壓力和負(fù)載的可以被傳感器系統(tǒng)10測量的特征的具體示例。下面參考圖4還描述了使用傳感器系統(tǒng)10的特定示例性方法。然而，傳感器系統(tǒng)10不限于這些具體示例。
[0032]根據(jù)本公開，傳感器系統(tǒng)10可以用于測量磨損(例如包括但不限于由于使用一個或更多其它部件和/或與后者接觸導(dǎo)致的部件的物理大小或形狀的變化)。借助于非限制性示例，傳感器系統(tǒng)10可以測量移動機(jī)器的履帶或輪式底盤內(nèi)的部件的磨損，所述部件諸如是履帶鏈、履帶板、錕組件的部件、惰輪組件的部件、鏈輪齒、襯套、任意其它錕以及這些和其它部件的組合。符合本公開的是，傳感器系統(tǒng)10可以測量地面接合工具的部件的磨損，所述部件諸如是:鏟斗的尖端、轉(zhuǎn)接器、邊緣、底邊、三面刃銑刀或任意其它部件；夯土機(jī)的尖端、板、端部工具(end bit)或任意其它部件；松土機(jī)尖；切削刃；耐磨棒；耐磨護(hù)板；以及這些或其它部件的組合。同樣符合本公開的是，傳感器系統(tǒng)10可以用于測量隧道鉆掘機(jī)的部件的磨損，所述部件諸如是切石機(jī)、切割頭的其它部件或者這些或其它部件的組合。然而，傳感器系統(tǒng)10不限于僅測量這些系統(tǒng)和部件的磨損，而是可以用于測量上面討論的系統(tǒng)的任意部件或其它系統(tǒng)的不同部件的磨損。
[0033]當(dāng)傳感器系統(tǒng)10用于測量磨損時，諸如感測部件12之類的傳感器系統(tǒng)10的部件可以放置在測量磨損的位置。例如，感測部件12可以位于機(jī)器部件的表面的指定部分上，使得當(dāng)機(jī)器部件的表面磨損時，感測部件12同時經(jīng)受到相應(yīng)的磨損量。感測部件2的特征或輸出可以隨著感測部件12的磨損變化。根據(jù)本公開，當(dāng)感測部件12的部件(引線、電容器、電阻器、二極管、晶體管或其它部件)磨損超出閾值量時，電路可以開路或閉路，或者感測部件12的電特征可以基于并且關(guān)聯(lián)感測部件12經(jīng)受的磨損量而逐漸變化。上面討論的諸如信號調(diào)整器14、放大器16、多路復(fù)用器18和轉(zhuǎn)換器20之類的傳感器系統(tǒng)10的部件可以用于處理從感測部件12接收的信號和/或彼此接收的一個或更多信號。
[0034]控制器22可以響應(yīng)于從感測部件2接收的輸入和/或通過信號調(diào)整器14、放大器
16、多路復(fù)用器18和轉(zhuǎn)換器20其中一個或更多個處理的信號來提供輸出。存儲器24可以存儲涉及從感測部件12接收的輸入、來自信號調(diào)整器14、放大器16、多路復(fù)用器18和轉(zhuǎn)換器20其中一個或更多個的處理信號和來自控制器22的輸出中的一個或更多個的信息。收發(fā)器26和/或輸出端口 28可以發(fā)送控制器22提供的輸出。電池30和/或能量源32可以對傳感器系統(tǒng)10的部件中的一個或更多個進(jìn)行供電。控制器22的輸出可以被諸如處理器或其它計算機(jī)系統(tǒng)之類的移動機(jī)器板載的一個或更多部件接收以提供警告，使得機(jī)器上的操作員可以做出校正或其它行為(包括具有傳感器系統(tǒng)10的機(jī)器部件和/或其它部件的維護(hù)、修復(fù)或更換)，使得可以發(fā)生包括傳感器系統(tǒng)10的機(jī)器部件和/或其它機(jī)器部件的自動調(diào)節(jié)，和/或使得移動機(jī)器可以被自主地控制。備選地或附加地，控制器22的輸出可以被諸如處理器或其它計算機(jī)系統(tǒng)之類的機(jī)器外的一個或更多部件接收。
[0035]同樣符合本公開的是，傳感器系統(tǒng)10可以用于測量溫度。借助于非限制性示例，傳感器系統(tǒng)10可以測量移動機(jī)器的履帶或輪式底盤中部件的溫度或其內(nèi)的溫度，所述部件諸如是錕組件的部件、惰輪組件的部件、襯套、任意其它錕以及這些或其它部件的組合。符合本公開的是，傳感器系統(tǒng)10可以用于測量諸如切石機(jī)、切割頭的其它部件或任意其它部件之類的隧道鉆掘機(jī)的部件的溫度或其內(nèi)的溫度。傳感器系統(tǒng)10不限于僅測量這些系統(tǒng)和部件的溫度，而是可以用于測量上面討論的系統(tǒng)的任意部件或其它系統(tǒng)的不同部件的溫度。
[0036]諸如感測部件12之類的傳感器系統(tǒng)10的部件可以用于測量溫度。例如，感測部件12可以包括熱電偶。在機(jī)器部件的內(nèi)部，感測部件12可以浸入或可以不浸入諸如潤滑劑(例如油)的流體中。上面討論的傳感器系統(tǒng)10的部件然后可以處理一個或更多個信號，且諸如通過使用收發(fā)器26和/或輸出端口 28發(fā)送來自控制器22的輸出。輸出可以被機(jī)器板載的部件和/或機(jī)器非板載的部件接收。
[0037]仍根據(jù)本公開，傳感器系統(tǒng)10可以用于測量流體液面或壓力。借助于非限制性示例，傳感器系統(tǒng)10可以測量移動機(jī)器的履帶或輪式底盤中部件內(nèi)的流體的液面或壓力，所述部件諸如是與錕組件、惰輪組件、其它錕組件中的任意一個相關(guān)的一個或更多液壓系統(tǒng)以及這些或其它部件的組合。符合本公開的是，傳感器系統(tǒng)10可以用于測量隧道鉆掘機(jī)的部件內(nèi)的流體液面或壓力，所述部件諸如是與切石機(jī)相關(guān)的一個或更多液壓系統(tǒng)、與切割頭或任意其它部件相關(guān)的一個或更多液壓系統(tǒng)的其它部件。傳感器系統(tǒng)10不限于僅測量這些系統(tǒng)或部件內(nèi)的流體的液面或壓力，而是可以用于測量上面討論的系統(tǒng)的任意部件或其它系統(tǒng)的不同部件內(nèi)的流體液面或壓力。
[0038]諸如感測部件12的傳感器系統(tǒng)10的部件可以用于測量流體液面或壓力。在機(jī)器的部件的內(nèi)部，感測部件12可以浸入或可以不浸入諸如潤滑劑(例如油)之類的流體中。例如，感測部件12可以包括光學(xué)地檢測流體的液面的光學(xué)傳感器。備選地或附加地，感測部件12可以包括測量部件內(nèi)部流體的壓力的壓力傳感器。上面討論的傳感器系統(tǒng)10的部件然后可以處理一個或更多個信號，且諸如通過使用收發(fā)器26和/或輸出端口 28發(fā)送來自控制器22的輸出。輸出可以被機(jī)器板載的部件和/或機(jī)器非板載的部件接收。
[0039]仍根據(jù)本公開，傳感器系統(tǒng)10可以用于測量負(fù)載。借助于非限制性示例，傳感器系統(tǒng)10可以測量移動機(jī)器的履帶或輪式底盤內(nèi)的部件上的負(fù)載，所述部件諸如是履帶鏈、履帶板、錕組件的部件、惰輪組件的部件、鏈輪齒、襯套、任意其它錕以及這些和其它部件的組合。符合本公開的是，傳感器系統(tǒng)10可以測量地面接合工具的部件上的負(fù)載，所述部件諸如是:鏟斗的尖端、轉(zhuǎn)接器、邊緣、底邊、三面刃銑刀或任意其它部件；夯土機(jī)的尖端、板、端部工具或任意其它部件；松土機(jī)尖；切削刃；耐磨棒；耐磨護(hù)板；以及這些或其它部件的組合。還符合本公開的是，傳感器系統(tǒng)10可以用于測量隧道鉆掘機(jī)的部件上的負(fù)載，所述部件諸如是切石機(jī)、切割頭的其它部件或這些或其它部件的組合。然而，傳感器系統(tǒng)10不限于僅測量這些系統(tǒng)和部件上的負(fù)載，而是可以用于測量上面討論的系統(tǒng)的任意部件或其它系統(tǒng)的不同部件上的負(fù)載。
[0040]當(dāng)傳感器系統(tǒng)用于測量負(fù)載時，諸如感覺部件12之類的傳感器系統(tǒng)10的部件可以放置在測量負(fù)載的位置。例如，感測部件12可以是一個或更多應(yīng)變計。上面討論的傳感器系統(tǒng)10的部件然后可以處理一個或更多信號，且諸如通過使用收發(fā)器26和/或輸出端口 28發(fā)送來自控制器22的輸出。輸出可以通過機(jī)器板載的部件和/或機(jī)器非板載的部件接收。
[0041]圖4說明使用傳感器系統(tǒng)10的示例性方法，該傳感器系統(tǒng)10配置成測量或以其它方式收集涉及機(jī)器部件經(jīng)受的上面討論的特征中的一個或更多個的信息。如圖4所示，在步驟S410中，傳感器系統(tǒng)10可以安裝在諸如推土機(jī)40、隧道鉆掘機(jī)70或任意其它機(jī)器之類的移動機(jī)器的部件上或其內(nèi)。安裝傳感器系統(tǒng)10的位置和方式可以涉及傳感器系統(tǒng)10將要測量的特征或多個特征。例如，當(dāng)傳感器系統(tǒng)10將要測量履帶鏈上的負(fù)載時，傳感器系統(tǒng)10可以直接安裝在履帶鏈內(nèi)部上或其內(nèi)。根據(jù)本公開，傳感器系統(tǒng)10可以在機(jī)器部件的制造期間安裝，且可以以阻止或防止傳感器系統(tǒng)10的去除、更換或維護(hù)的方式安裝，使得機(jī)器部件和傳感器系統(tǒng)10可以作為單個單元提供。如圖4進(jìn)一步示出，在步驟420中，具有傳感器系統(tǒng)10的機(jī)器部件可以安裝在移動機(jī)器上。與不包括傳感器系統(tǒng)10的機(jī)器部件相比，機(jī)器部件的安裝可能不需要附加步驟、工具作業(yè)或處理。如上面參考圖2所討論，特定機(jī)器部件可以在推土機(jī)中使用，諸如用作履帶式底盤的部件。如上面參考圖3所討論的，特定部件可以用在隧道鉆掘機(jī)中，諸如用作切割頭的部件。然而，根據(jù)本公開，步驟410的機(jī)器部件不限于在這些指定機(jī)器中使用的部件，且因而步驟420的機(jī)器類似地不限于推土機(jī)或隧道鉆掘機(jī)。
[0042]如圖4所示，在步驟430中，傳感器系統(tǒng)10可以收集和處理涉及機(jī)器部件經(jīng)受的測量特征(例如磨損、溫度、液面、液壓或負(fù)載)的數(shù)據(jù)或其它信息。該信息可以在工地上的機(jī)器操作期間收集，且因而可以反映在機(jī)器執(zhí)行工作的同時機(jī)器部件經(jīng)受的實(shí)際條件。根據(jù)本公開，傳感器系統(tǒng)10可以包括配置成接收涉及將被測量的特定特征的信息的特定感測部件12。例如，當(dāng)傳感器系統(tǒng)10將測量履帶鏈經(jīng)受的負(fù)載時，感測部件12可以包括一個或更多應(yīng)變計。如上面所討論，諸如信號調(diào)整器14、放大器16、多路復(fù)用器18和轉(zhuǎn)換器20之類傳感器系統(tǒng)10的部件可以用于處理從感測部件12接收或彼此接收的信號。控制器22可以響應(yīng)于從感測部件12接收的輸入和/或從信號調(diào)整器14、放大器16、多路復(fù)用器18和轉(zhuǎn)換器20其中一個或更多個接收的信號來確定輸出。存儲器24可以存儲涉及從感測部件12接收的輸入、來自信號調(diào)整器14、放大器16、多路復(fù)用器18和轉(zhuǎn)換器20其中一個或更多個的信號以及來自控制器22的輸出其中一個或更多個的信息。
[0043]如圖4所示，在步驟440中，傳感器10可以輸出涉及測量特征的信息。例如，當(dāng)傳感器系統(tǒng)10收集涉及履帶鏈經(jīng)受的負(fù)載的信息時，控制器22確定的輸出可以指示該負(fù)載。收發(fā)器26和/或輸出端口 28可以發(fā)送控制器22提供的輸出。輸出可以通過機(jī)器板載的部件和/或機(jī)器非板載的部件接收。例如，輸出可以被在板載和/或非板載部件使用以提供警告，使得機(jī)器或其它實(shí)體上的操作員可以采取校正或其它動作，使得可以發(fā)生包括傳感器系統(tǒng)10的機(jī)器部件和/或其它機(jī)器部件的自動調(diào)節(jié)，和/或使得移動機(jī)器可以被自主地控制。
[0044]根據(jù)本公開，單個傳感器系統(tǒng)10可以測量多個上面討論的特征(例如可以測量磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載其中至少兩個)和/或可以測量其它特征。備選地或附加地，移動機(jī)器或其它結(jié)構(gòu)可以包括多個傳感器系統(tǒng)10，每個測量上述特征和/或其它特征中的一個或更多個。因而，盡管上面的描述提供了具體示例，但是傳感器系統(tǒng)10不限于如上所述的特定用途。而是，傳感器系統(tǒng)10可以測量安裝在其上和/或其內(nèi)的機(jī)器的任意特征、機(jī)器的部件的特征、機(jī)器的操作條件、環(huán)境條件、背景條件或任意其它信息。借助于非限制性示例，傳感器系統(tǒng)10可以測量或確定壓力、部件之間的相對距離、速度、角速度、加速度、角加速度、位置、螺栓線夾負(fù)載、接合線夾負(fù)載、裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展、扭矩、零件是否適當(dāng)?shù)馗竭B、零件是否緊密附連、零件是否松動、零件是否丟失、零件是否旋轉(zhuǎn)或零件是否不旋轉(zhuǎn)等。
[0045]傳感器系統(tǒng)10的輸出可以以很多不同方式使用。借助于非限制性示例，輸出可以用于評估機(jī)器部件的結(jié)構(gòu)壽命、評估部件的磨損壽命、提供即將發(fā)生的部件故障的警告、提供所需或所請求的部件維護(hù)或更換的警告、控制機(jī)器功率以消除部件故障或磨損、自主控制機(jī)器的實(shí)施操作以防止部件故障或磨損、提供所需或所請求的履帶張力調(diào)節(jié)的警告、提供異常部件磨損的警告和/或自主控制機(jī)器的操作。而且，輸出可以被各個實(shí)體使用。借助于非限制性示例，輸出可以被機(jī)器的操作員、工地的工頭、修理人員和/或客戶使用。因而，通過使用傳感器系統(tǒng)10提供的益處可以包括改善的機(jī)器壽命、改善的機(jī)器性能、改善的機(jī)器維護(hù)調(diào)度、通過裝備維持管理器的改善的機(jī)器跟蹤、改善的部件壽命、改善的部件性能、增強(qiáng)的機(jī)器轉(zhuǎn)售值和/或改善的產(chǎn)品設(shè)計和檢驗(yàn)。
[0046]當(dāng)然，傳感器系統(tǒng)10不限于上述特定機(jī)器或示例，而是可以與諸如具有任意類型的地面接合工具的機(jī)器之類的任意機(jī)器一起使用。例如機(jī)器可以是液壓前挖土機(jī)、線纜挖土機(jī)(繩索挖土機(jī))、反鏟挖土機(jī)、大容量挖掘機(jī)、液壓挖掘機(jī)、吊斗鏟、輪式裝載機(jī)、履帶式裝載機(jī)或任意其它機(jī)器。
[0047]本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯見，可以對公開的傳感器系統(tǒng)做出各種修改和變型。本領(lǐng)域技術(shù)人員從說明書的考慮以及此處公開的組件和方法的實(shí)踐將顯見描述的傳感器系統(tǒng)的其它實(shí)施例。其旨在說明，說明書和示例被認(rèn)為是非限制性的。
[0048]元件列表
[0049]標(biāo)題:傳感器系統(tǒng)和方法
[0050]文件:08350.0377-00304(11-0916)
[0051]10 —傳感器系統(tǒng)
[0052]12 —感測部件
[0053]14 —信號調(diào)整器
[0054]16 —放大器
[0055]18 —多路復(fù)用器
[0056]20 —轉(zhuǎn)換器
[0057]22 —控制器
[0058]24 —存儲器
[0059]26 —收發(fā)器
[0060]28—輸出端口
[0061]30—電池
[0062]32 —能量源
[0063]40 —推土機(jī)
[0064]42 一履帶式底盤
[0065]44 —功率源
[0066]46 一履帶
[0067]48 —鏈輪齒
[0068]50 一最終驅(qū)動軸
[0069]52 —鏈條
[0070]53 —履帶板
[0071]54—鏈條鏈組件
[0072]55 —履帶鏈
[0073]56 一拉桿組件[0074]58 —惰輪組件
[0075]60 —錕組件
[0076]62 —惰輪
[0077]64 —錕輪轂
[0078]66 —地面接合工具
[0079]67 —松土機(jī)尖
[0080]68 —松土機(jī)柄
[0081]69 —刀片
[0082]70 一隧道鉆掘機(jī)
[0083]72 一切割頭
[0084]74 —圓柱體
[0085]75 —縱軸
[0086]76 —切石機(jī)
[0087]80—進(jìn)氣口
[0088]82 —后端
[0089]410 (步驟):在機(jī)器部件內(nèi)安裝傳感器系統(tǒng)
[0090]420 (步驟):在移動機(jī)器內(nèi)安裝部件
[0091]430 (步驟):收集和處理涉及特征的信息
[0092]440 (步驟):輸出涉及特征的信息
【權(quán)利要求】
1.一種方法，用于收集涉及被配置成在工地執(zhí)行工作的移動機(jī)器的機(jī)器部件的信息，該方法包含: 將傳感器系統(tǒng)安裝在所述機(jī)器部件上或其內(nèi)； 將所述機(jī)器部件與所述傳感器系統(tǒng)一起安裝在所述移動機(jī)器上； 在所述機(jī)器在工地執(zhí)行工作的同時使用所述傳感器系統(tǒng)收集信息，所述信息涉及由所述機(jī)器部件經(jīng)受的特征；以及 使用所述傳感器系統(tǒng)發(fā)送所述信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述特征是由所述機(jī)器部件經(jīng)受的磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載中的至少一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中發(fā)送包括無線發(fā)送所述信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述傳感器系統(tǒng)包括感測部件，且所述感測部件被配置成收集涉及由所述機(jī)器部件經(jīng)受的磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載中的至少一個的信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述感測部件被配置成收集涉及由所述機(jī)器部件經(jīng)受的磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載中的至少兩個的信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求4 所述的方法，其中所述傳感器系統(tǒng)包括被配置成收集涉及由所述機(jī)器部件經(jīng)受的磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載中的至少一個的信息的第二感測部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中安裝所述機(jī)器部件包括將所述機(jī)器部件安裝在所述移動機(jī)器的履帶式底盤中。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中安裝所述機(jī)器部件包括將所述機(jī)器部件安裝在隧道鉆掘機(jī)的切割頭中。
9.一種方法，用于使用在被配置成在工地執(zhí)行工作的移動機(jī)器的底盤的機(jī)器部件上或其內(nèi)的傳感器系統(tǒng)收集涉及所述機(jī)器部件的信息，該方法包含: 在所述機(jī)器在工地執(zhí)行工作的同時使用所述傳感器系統(tǒng)收集信息，所述信息涉及由所述底盤的所述機(jī)器部件經(jīng)受的磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載中的至少一個；以及 在所述機(jī)器執(zhí)行工作的同時使用所述傳感器系統(tǒng)發(fā)送收集的信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包含: 基于發(fā)送的信息，通過調(diào)節(jié)所述機(jī)器部件、調(diào)節(jié)所述移動機(jī)器的其它部件或自主控制所述移動機(jī)器的操作中的至少一個來控制所述移動機(jī)器的操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中發(fā)送包括無線發(fā)送收集的信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述傳感器系統(tǒng)包括感測部件，且所述感測部件被配置成收集涉及由所述機(jī)器部件經(jīng)受的磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載中的至少一個的信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述感測部件被配置成收集涉及由所述機(jī)器部件經(jīng)受的磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載中的至少兩個的信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述傳感器系統(tǒng)包括被配置成收集涉及由所述機(jī)器部件經(jīng)受的磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載中的至少一個的信息的第二感測部件。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述底盤是在所述底盤的左側(cè)和右側(cè)上包括第一和第二履帶的履帶式底盤。
16.一種方法，用于使用在被配置成鉆掘隧道的隧道鉆掘機(jī)中的切割頭的機(jī)器部件上或其內(nèi)的傳感器系統(tǒng)收集涉及所述機(jī)器部件的信息，該方法包含: 在所述機(jī)器鉆掘隧道的同時使用所述傳感器系統(tǒng)收集信息，所述信息涉及由所述切割頭的所述機(jī)器部件經(jīng)歷的磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載中的至少一個；以及 在所述機(jī)器鉆掘隧道的同時使用所述傳感器系統(tǒng)發(fā)送收集的信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述機(jī)器部件是切石機(jī)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述傳感器系統(tǒng)包括感測部件，且所述感測部件被配置成收集涉及由所述機(jī)器部件經(jīng)受的磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載中的至少一個的信息。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述感測部件被配置成收集涉及由所述機(jī)器部件經(jīng)受的磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載中的至少兩個的信息。
20.根據(jù)權(quán)利要 求18所述的方法，其中所述傳感器系統(tǒng)包括被配置成收集涉及由所述機(jī)器部件經(jīng)受的磨損、溫度、流體液面、流體壓力或負(fù)載中的至少一個的信息的第二感測部件。
【文檔編號】G07C3/08GK104040594SQ201280058794
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】G·W·湯姆林, A·卡魯阿納, T·A·麥金萊, M·S·迪克維斯, J·M·普勞齊克, M·W·特羅內(nèi), R·L·邁耶 申請人:卡特彼勒公司