[发明专利]用于机器零件控制的方法和设备

说明书

本申请是申请日为2005年3月14日、申请号为200580048773.6，发明名称为“用于机器零件控制的方法和设备”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及机器控制方法和系统，所述机器控制方法和系统用于具有诸如平路机、铣床、铺路机以及滑动成型机之类的机器零件的机器。更具体来说，本发明涉及一种利用固定追踪站的机器控制方法和系统，所述固定追踪站确定所述机器零件的位置和方向，并且将此信息发送给所述机器以用于控制所述机器零件的操作。

背景技术

期望对各种相对低速移动的机器的位置和移动进行监测，所述机器例如包括平路机、铺路机以及滑动成型机的施工机械，并且期望对与这种机器有关的机器零件的位置、取向以及移动进行监测。随后将这种信息用于对所监测的机器的操作进行控制。

虽然过去，机器操作员在操作这种装备时，依赖于由作业现场处的测量员设置的物理参数，但已经开发了自动机器控制系统，其提供诸如激光的基准光束的光学参数来指定高程。在这种系统中，安装在平路机上的激光接收机感测所述激光束并且提供高程基准。由机器操作员或者通过自动控制来将感测到的基准激光束的高程与设置点进行比较。随后基于此信息通过操作员手动或者通过自动控制自动地控制所述机器零件的移动。利用以多种方法中的任意一种确定的机器位置，可在施工现场依据所述机器的x轴位置和y轴位置来对所述设置点(即预期垂直位置)进行设置。

已经在测量和机器控制这两方面应用了全站仪。在传统测量应用中，位于已知位置的全站仪将激光束导向由在待测量点处的测量员放置的觇标(target)。所述觇标包括将所述激光束反射回所述全站仪的回射器。通过测量所述激光束的行程时间，来确定所述全站仪与所述觇标之间的距离。还通过测量从所述全站仪到所述觇标的所述激光束的方向，即定义了从所述全站仪到所述觇标的矢量的高度和方位角，来精确地确定所述觇标的位置。

已经开发了能够在无操作员参与的情况下对觇标进行定位和追踪的机器人全站仪。利用机器人全站仪，测量员在施工现场周围移动所述觇标。在所述机器人全站仪中的伺服电机促使所述机器人全站仪向所述觇标转动，随着测量员向施工现场的各位置移动而提供精确的角度和距离测量。所述全站仪在远程觇标移动时自动追踪所述远程觇标，由此提供所述觇标的实时位置数据。

还将机器人全站仪应用于机器控制。典型地以一个机器一个觇标的方式，使用机器人全站仪。将位置信息远程传送到机器控制系统，在所述机器控制系统处，控制软件针对工作计划对机器零件位置进行计算。单个机器零件上的多个觇标需要多个机器人全站仪。这种配置有些复杂。因此存在对利用单个全站仪的简化系统的需求。

发明内容

通过根据本发明的对机器零件的位置和方向进行监测的方法来满足这种需求。所述方法包括以下步骤：提供在相对于所述机器零件的已知位置中的多个觇标；在所述机器零件附近的已知位置处提供全站仪；利用所述全站仪重复地相继确定每个觇标的位置；并且基于所述觇标的位置来确定所述机器零件的取向。

利用所述全站仪重复地交替确定每个觇标的位置的步骤包括以下步骤：将激光束从所述全站仪重复地相继导向所述觇标，并且测量从所述全站仪到所述觇标中每一个的距离和从所述全站仪到所述觇标中每一个的方向。

利用所述全站仪重复地相继确定每个觇标的位置的步骤包括通过相继获得所述觇标来将激光束从所述全站仪相继导向所述觇标。

相继获得所述觇标的步骤包括以下步骤：存储所述觇标中每一个的检测位置和所述觇标中每一个的移动历史，并且在将所述激光束重复地相继导向所述觇标中每一个时，预测所述一对觇标中每一个的位置，由此便于所述觇标的重新获得。这可在机器人全站仪自身处进行，或者通过机器控制系统进行并且将预测的位置传送回所述机器人全站仪。

提供在相对于所述机器零件的已知位置中的多个觇标的步骤可以包括：提供固定在所述机器零件上的已知位置中并且可随着所述机器零件移动的一对觇标。

提供固定在所述机器零件上的已知位置中并且可随着所述机器零件移动的一对觇标的步骤可以包括：提供相对于所述机器零件位置固定的一对觇标。