[发明专利]用于运土系统的控制器和控制方法

说明书

技术领域

已经开发了各种控制装置来控制运土(earthmoving)设备(例 如推土机)，从而可以将陆地地带土工修整为期望的水平面或等高线。 已经开发了其中以激光器、GPS或光学基准定位系统来确定运土装置 的位置的许多系统。在这样的系统中，勘测陆地地带，并且以期望的 修整等高线(finish contour)来设计位置图。根据地面勘测和位置图， 产生随挖随填图(cut-fill map)，其显示陆地地带的具体区域中所需 的挖掘或填埋的量，以产生期望的修整等高线。信息于是被存储在运 土装置上的计算机控制系统中。

背景技术

在用于运土装置的一种类型的控制系统中，位置基准接收机(例 如激光接收机)安装在从刀铲向上延伸的杆上。激光接收机截取从发 射机所投射并且在陆地地带之上的平面中旋转的激光基准光束。该光 束将垂直基准位置信息提供给机械控制系统。可以由其它基准光束、 GPS系统或其它导航技术来确定x和y位置信息。指示刀铲的高程的 激光接收机上的激光束的垂直截取点被提供给计算机控制系统。该控 制系统已经存储了安装有接收机的杆的长度。在自动模式下，该控制 系统基于随挖随填图和装置的检测到的平面位置来计算土工修整工 具的高程误差。在用于运土装置的另一类型的控制系统中，GPS接收 机天线被承载在从刀铲向上延伸的杆上。在这种类型的系统中，GPS 接收机确定机器控制系统的垂直位置信息以及x和y位置信息。

测斜仪安装在刀铲上，以提供沿着铲长度的铲的倾斜的指示。由 于杆从铲向上延伸，因此测斜仪还提供杆离开真正垂直的倾斜的指 示。应理解，所测量的从激光束到铲的切削边缘或从GPS天线到铲 的切削边缘的距离可以乘以所述倾斜角的余弦，以补偿倾斜的杆，并 且提供激光束或GPS天线与铲的切削边缘之间的实际垂直位移的指 示。还可以要么单独地要么结合基于激光的系统、基于GPS的系统 或既具有激光器又具有GPS测量设备的系统来使用测斜仪，以控制 铲的倾斜，或者监控铲的倾斜。

这种类型的测斜仪是基于重力的，并且，虽然典型地被阻尼 (damp)以减少来自高频振动的噪声，但其经受由于在机器操作期 间加速度体验而导致的错误。更具体地说，当机器(例如推土机)在 其以相对较快的速度运动时进行转动时，测斜仪将提供错误输出，指 示铲以明显不同于铲的实际方位的角度而倾斜。这种错误输出对于机 器的操作将具有不利效果。如果机器是其中高度传感器被承载在附连 到铲的杆上的类型的，则该系统将计算出错误铲高度。这种情况将被 显示出来，并且，如果该系统正在自动模式下操作，则可能导致铲被 错误地降低。如果测斜仪输出正用于显示或者控制铲倾斜，则还将出 现在显示器或控制器中关于铲方位的错误。

发明内容

可见，因此，需要一种运土系统和方法，其具有推土机或其它运 土机器，并且包括控制器，在所述控制器中，对于会在其它情况下由 于快速转动推土机而导致的刀铲位置或方位中的不精确性进行补偿。

通过根据本发明的运土方法和系统来满足这些需要，其包括：激 光发射机，用于发送激光基准光束；和推土机，具有框架和刀铲，所 述刀铲受从所述框架延伸的铲支架支撑。所述铲支架包括：液压缸， 用于相对于框架提升并且降低所述铲。激光接收机安装在从所述刀铲 向上延伸并且能与所述刀铲一起移动的杆上。所述激光接收机感测激 光基准光束。安装测斜仪，用于与所述刀铲一起移动，以提供铲的倾 斜的指示。传感器检测推土机的转动。控制器响应于所述激光接收机、 所述测斜仪以及所述传感器，以用于控制所述缸的操作并且调整铲的 位置。当检测到推土机的快速转动时，所述控制器将所述铲保持在不 改变的水平面。结果，减少了可能另外由于错误测斜仪读取导致的铲 的不期望的垂直运动。

所述激光发射机可以包括：提供激光的旋转光束的发射机。所述 控制器于是每次在接收机受所述旋转光束照射时就确定所述刀铲的 位置。所述传感器可以包括：连接到所述推土机的转向系统以检测转 动的传感器。所述传感器可以包括：用于检测测斜仪的输出的快速改 变的电路。所述传感器可以包括：用于检测在没有会导致测斜仪的输 出的快速改变的液压缸的操作的情况下测斜仪的输出的快速改变的 电路。所述控制器可以在推土机的转动中断之后将所述铲保持在不改 变的水平面达到预设时间段，由此减少所述铲的错误垂直移动。