[发明专利]用于抢先确定开采挖掘设备的载荷重量的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C§119(e)，本申请要求享有于2012年9月21日提交的美国临时申请序列号61/704,110的权益，通过引用将其全部内容和主旨并入本文。

背景技术

本公开涉及诸如人力操作和/或自主动力铲、吊斗铲(drag lines)等用于表面矿区装载操作的重型设备，并且更具体地涉及在这样的设备上使用以测量每个载荷中的挖掘的材料的净重量的系统。

在大型表面开采操作中，极大比例的挖掘设备被用于挖掘和装载材料。通常用具有每铲数十吨的挖斗容量的动力铲来执行挖掘。

已经开发出在将动力铲挖斗中的材料转移至卡车时确定其净重量的测量系统。然而，在确定载荷的净重量超出需要重量时，挖掘设备可能被强制卸下一部分挖掘的材料，造成挖掘周期时间的增加，并且因此造成更高的总体劳动和维护成本。

附图说明

图1图示根据实施例的用于抢先确定开采挖掘设备的载荷重量的示例性流程图；

图2图示根据实施例的用于选择最优挖掘区域轮廓的示例性方法；

图3图示根据实施例的用于测量挖掘设备的驱动信号的示例性方法；

图4图示根据实施例的驱动信号测量的示例性方法；

图5图示示例性挖掘设备；

图6图示根据实施例的用于抢先确定载荷重量的示例性方法；

图7图示加入重新调整因子的示例性系统；

图8图示用于计算切力的示例性系统；以及

图9图示可以被用于实现挖掘开采设备的抢先载荷重量测量的示例性计算机的示例性高级别框图。

发明内容

提供一种用于抢先确定开采挖掘设备的载荷重量的方法和系统。特别地，提供一种方法，其中：扫描挖掘表面以产生挖掘表面轮廓；选择针对挖掘表面轮廓的挖掘计划；基于开采挖掘设备的多个驱动信号，利用抢先载荷称重算法在挖掘表面上执行针对挖掘表面轮廓的挖掘计划；以及至少基于多个驱动信号、驱动信号的多个导数、多个所计算的信号以及挖掘表面轮廓来确定要由开采挖掘设备挖掘的材料的体积。在一个实施例中，扫描挖掘表面以产生挖掘表面轮廓包含使用多个传感器扫描在挖掘表面周围的环境，以及利用图案分类和识别算法分析由多个传感器产生的数据，其中使用多个传感器扫描在挖掘表面周围的环境包含确定可能干扰开采挖掘设备的活动的地形以及确定可能干扰开采挖掘设备的活动的一个或多个对象，并且其中利用图案分类和识别算法分析由多个传感器产生的数据包含决策树、贝叶斯网络、神经网络、高斯处理、独立成分分析、自组织图或支持向量机中的至少一种。在一个实施例中，选择针对挖掘表面轮廓的挖掘计划包含在包含多个预定挖掘计划的数据库中搜索匹配挖掘表面轮廓的一个或多个挖掘计划，响应于标识匹配挖掘表面轮廓的一个或多个挖掘计划，计算匹配挖掘表面轮廓的一个或多个挖掘计划中的每个针对挖掘表面轮廓的成功可能性，以及从匹配挖掘表面轮廓的一个或多个挖掘计划中选择具有最高计算成功可能性的挖掘计划；其中从匹配挖掘表面轮廓的一个或多个挖掘计划中选择具有最高计算成功可能性的挖掘计划包含响应于未能在数据库中标识匹配挖掘表面轮廓的一个或多个挖掘计划，基于针对挖掘表面的挖掘表面轮廓产生挖掘计划，以及将所产生的挖掘计划存储在数据库中。在一个实施例中，基于开采挖掘设备的多个驱动信号，利用抢先载荷称重算法在挖掘表面上执行针对挖掘表面轮廓的挖掘计划包含测量开采挖掘设备的多个驱动信号，其中测量开采挖掘设备的多个驱动信号包含：测量起重机电机扭矩；以及通过比较与第一时间相关联的第一起重机电机速度和与第二时间相关联的第二起重机电机速度来测量起重机电机加速度，其中第一时间先于第二时间。在一个实施例中，通过确定挖掘操作对多个驱动信号中的至少一个的影响来确定当开采挖掘设备的挖斗在挖掘表面内时的挖斗中的材料的载荷，其中通过确定开采挖掘设备相对于挖掘表面的位置、确定起重机电机速度的导数、确定起重机位置、确定推压位置以及确定挖斗的位置，来确定开采挖掘设备的挖斗中的材料的载荷。在一个实施例中，确定当开采挖掘设备的挖斗在挖掘表面内时的挖斗中的材料的载荷还包含确定与开采挖掘设备的挖斗中的材料的量有关的起重机电机速度的减少。

在一个实施例中，作为材料落入挖斗的结果，通过由扫描仪检测落入到挖斗中的材料以及检测挖斗中的材料的额外增加，确定开采挖掘设备的挖斗中的材料的附加载荷。

具体实施方式

提供一种用于抢先确定开采挖掘设备的载荷重量的方法和系统。