專利名稱：器械位置測(cè)定方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)的各實(shí)施例涉及位置測(cè)定系統(tǒng)。具體地講，本申請(qǐng)的各實(shí)施例涉及與移動(dòng)設(shè)備相連的器械的位置的測(cè)定方法和系統(tǒng)。
相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求Lars Ericsson等人于1998年11月27日提交的名稱為“Device and Method or Determining the Position of a WorkingPart”、公開號(hào)為WO 99/28565的已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給本受讓人的國(guó)際專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
動(dòng)土設(shè)備例如推土機(jī)、機(jī)動(dòng)平地機(jī)、刮土機(jī)、挖土機(jī)等被用于土地輪廓成形，以實(shí)施各種項(xiàng)目，例如建筑(如道路、建筑物、公園等)、采礦和農(nóng)業(yè)。為了獲得預(yù)定的地形，重要的是需要從選定區(qū)域精確地去除土壤或向其添加土壤。因此，精確地控制動(dòng)土設(shè)備的實(shí)施輪廓成形的作業(yè)器械的操作是很重要的。具體地講，為了對(duì)作業(yè)場(chǎng)所進(jìn)行精確的輪廓成形，重要的是要知道器械的作業(yè)邊緣(例如推土機(jī)鏟片的底緣)的三維地理定位(例如，緯度、經(jīng)度和高度)。
圖1示出了一種推土機(jī)100，其作為現(xiàn)有技術(shù)定位系統(tǒng)用于測(cè)定鏟片110的作業(yè)邊緣111的定位。在圖1中，推土機(jī)100使用兩個(gè)支桿(例如，支桿112a和112b)，每個(gè)支桿連接著鏟片110并且支撐著定位系統(tǒng)天線(例如，天線113a和113b)。天線113a和113b用于從定位系統(tǒng)(例如，全球定位系統(tǒng)(GPS)、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)等)接收數(shù)據(jù)信號(hào)，以確定作業(yè)邊緣111的位置。例如，天線113a接收GPS信號(hào)，所述信號(hào)通常被用于測(cè)定天線113a的三維地理位置。類似地，天線113b接收GPS信號(hào)，以便用該信號(hào)測(cè)定其三維地理位置。
由于從天線113a至角部111a的矢量是已知的，因此利用天線113a的地理位置可以得出角部111a的地理位置。類似地，角部111b的地理位置也可得出。利用這個(gè)信息，作業(yè)邊緣111的地理位置可以導(dǎo)出。
圖1中的定位系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是，需要使用支桿112a和112b來(lái)支撐天線113a和113b。天線113a和113b通常直接安裝在鏟片110上，而堆疊在鏟片110頂部的泥土?xí)p壞天線112a和112b。另外，支桿抬高天線113a和113b以改進(jìn)定位系統(tǒng)信號(hào)的接收。因此，支桿112a和112b被用于隔離天線113a和113b以防止它們受到這種類型的損壞。然而，當(dāng)在具有過頂樹枝和/或厚密灌木的區(qū)域中工作時(shí)，天線112a和112b仍然暴露在枝葉下而受到物理?yè)p傷。
圖1中的定位系統(tǒng)的另一個(gè)缺點(diǎn)是，將天線113a和113b與控制單元115相連的纜線114a和114b是暴露的且容易受到損傷(例如，被過頂樹枝和/或灌木損傷)。另外，當(dāng)鏟片110被使用時(shí)，天線113a和113b暴露在顯著量級(jí)的振動(dòng)下，這可能在長(zhǎng)時(shí)間后導(dǎo)致天線受損。
圖2示出了一種代表性機(jī)動(dòng)平地機(jī)200，其使用了一種與前面參照?qǐng)D1所描述的定位系統(tǒng)類似的現(xiàn)有技術(shù)定位系統(tǒng)。在圖2中的實(shí)施例中，支桿212a和212b將天線213a和213b與鏟片210相連。除了前面參照?qǐng)D1所討論的缺點(diǎn)外，在使用機(jī)動(dòng)平地機(jī)時(shí)，支桿212a和212b會(huì)顯著限制鏟片210的移動(dòng)范圍。例如，鏟片210可以相對(duì)于機(jī)動(dòng)平地機(jī)200三維轉(zhuǎn)動(dòng)，并且可以偏離機(jī)動(dòng)平地機(jī)200的中心軸線，從而從機(jī)動(dòng)平地機(jī)200的一側(cè)伸展到另一側(cè)。因此，不帶支桿212a和212b的機(jī)動(dòng)平地機(jī)通?？梢詫㈢P片210伸展到左側(cè)，直至鏟片210的右側(cè)邊緣位于機(jī)動(dòng)平地機(jī)200的粱220的中心軸線的正下方。然而，在圖2中的實(shí)施例中，鏟片210的運(yùn)動(dòng)范圍受到支桿212a和212b的阻礙。
使用測(cè)定鏟片位置的接觸型測(cè)量系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于，它們需要采用下述元件中的一些或全部來(lái)確定鏟片位置步進(jìn)電機(jī)，電位計(jì)，加速度計(jì)，等等。這些元件可以在移動(dòng)設(shè)備制造時(shí)組裝到設(shè)備中，或者可以作為售后供應(yīng)組件安裝到移動(dòng)設(shè)備上。然而，在移動(dòng)設(shè)備制造時(shí)將這些元件組裝到設(shè)備中，對(duì)于某些用戶來(lái)講可能過于昂貴，而售后供應(yīng)組件仍會(huì)受到前面描述的損傷。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要有一種位置測(cè)定系統(tǒng)，其能夠確定器械(implement)相對(duì)于其所連接的移動(dòng)設(shè)備的位置。在能夠滿足前述要求的同時(shí)，希望這種系統(tǒng)不限制器械的運(yùn)動(dòng)范圍。還希望將位置測(cè)定系統(tǒng)的各元件移離與器械相連的支桿，以減小元件受損的可能性。另外，在滿足前面要求的同時(shí)，希望位置測(cè)定系統(tǒng)能作為售后供應(yīng)組件安裝到移動(dòng)設(shè)備上。
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種位置測(cè)定系統(tǒng)，其能夠確定器械相對(duì)于其所連接的移動(dòng)設(shè)備的位置。另外，本發(fā)明的實(shí)施例在測(cè)定器械相對(duì)于其所連接的移動(dòng)設(shè)備的定位的同時(shí)，較不容易限制器械的運(yùn)動(dòng)范圍。另外，本發(fā)明的實(shí)施例不需要使用支桿安裝系統(tǒng)就能測(cè)定器械相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備的定位，從而降低了位置測(cè)定系統(tǒng)的元件受損的可能性。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種非接觸型測(cè)量系統(tǒng)被用于測(cè)定與移動(dòng)設(shè)備相連的器械的相對(duì)位置。移動(dòng)設(shè)備的地理位置被測(cè)定，器械的地理位置基于移動(dòng)設(shè)備的地理位置以及器械相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備的位置而被確定。
本發(fā)明的實(shí)施例在測(cè)定器械作業(yè)邊緣的地理位置時(shí)，不需要將用于位置測(cè)定系統(tǒng)的天線安裝在與移動(dòng)設(shè)備所用器械相連的支桿上。這一點(diǎn)的益處在于，本發(fā)明的實(shí)施例降低了位置測(cè)定系統(tǒng)天線受損的可能性，并且較不容易限制器械在使用時(shí)的運(yùn)動(dòng)范圍。另外，本發(fā)明的實(shí)施例在測(cè)定器械相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備的位置時(shí)，不需要測(cè)量布置在器械和移動(dòng)設(shè)備之間的每個(gè)元件的完整幾何鏈接關(guān)系。結(jié)果，本發(fā)明的實(shí)施例可以作為售后供應(yīng)組件而被更容易地安裝。
本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于實(shí)施非接觸型器械位置測(cè)定的方法和系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，非接觸型測(cè)量系統(tǒng)被用于測(cè)定與移動(dòng)設(shè)備相連的器械的相對(duì)位置。移動(dòng)設(shè)備的地理位置被測(cè)定，器械的地理位置基于移動(dòng)設(shè)備的地理位置和器械相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備的位置而被確定。


在此構(gòu)成說明書一部分的附圖展示了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與這里的描述一起來(lái)解釋本發(fā)明的原理。除非專門指出，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本說明書中的附圖并非完全按比例繪制的。
圖1示出了一種使用了代表性現(xiàn)有技術(shù)定位系統(tǒng)的推土機(jī)。
圖2示出了一種使用了代表性現(xiàn)有技術(shù)定位系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)平地機(jī)。
圖3是一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于實(shí)施器械位置非接觸型測(cè)定方法的流程圖。
圖4示出了一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于實(shí)施器械位置非接觸型測(cè)定系統(tǒng)。
圖5A和5B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例被使用的一種非接觸型測(cè)量系統(tǒng)。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)動(dòng)平地機(jī)中采用的一種非接觸型測(cè)量系統(tǒng)。
圖7示出了一種使用了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非接觸型測(cè)量系統(tǒng)的挖土機(jī)。
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)參照本發(fā)明的實(shí)施例，它們的例子通過附圖而被示出。雖然將結(jié)合下面的實(shí)施例描述本發(fā)明，但可以理解，本發(fā)明并不僅僅局限于這些實(shí)施例。相反，本發(fā)明預(yù)期覆蓋那些在包含在由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的變換、修改和等同替換。另外，在下面對(duì)本發(fā)明所作詳細(xì)描述中，介紹了多個(gè)特定的細(xì)節(jié)，以便深入徹底地理解本發(fā)明。然而，本發(fā)明的實(shí)施例可以脫離這些細(xì)節(jié)而實(shí)現(xiàn)。在其它情況下，如果不致必然阻礙本發(fā)明的展現(xiàn)，則不詳細(xì)描述公知的方法、過程、元件、電路等。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于實(shí)施器械位置非接觸型測(cè)定方法的流程圖。在圖3中的步驟310，一種非接觸型測(cè)量系統(tǒng)被用于實(shí)施第一測(cè)量，以測(cè)定器械相對(duì)于器械所連接的移動(dòng)設(shè)備的位置。為了解釋這里公開的本發(fā)明，非接觸型測(cè)量系統(tǒng)指的是這樣的測(cè)量系統(tǒng)，其能夠測(cè)定器械相對(duì)于其所連接的移動(dòng)設(shè)備的位置，而不需要測(cè)量將器械和移動(dòng)設(shè)備相連的機(jī)械鏈中所包含的每個(gè)元件的位置。
如下面詳細(xì)解釋，本發(fā)明的實(shí)施例利用測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定器械例如推土機(jī)或機(jī)動(dòng)平地機(jī)的鏟片、挖土機(jī)的鏟斗等的位置，該測(cè)量系統(tǒng)不依賴于器械上的感興趣點(diǎn)和測(cè)量?jī)x器之間的機(jī)械接觸。例如，在本發(fā)明的實(shí)施例中，測(cè)定設(shè)備器械的位置不需要測(cè)量用于控制和操縱器械的每個(gè)液壓缸的伸出長(zhǎng)度。在本發(fā)明的實(shí)施例中，測(cè)量移動(dòng)設(shè)備上的參考點(diǎn)和器械上的參考點(diǎn)之間的距離和/或角度。
在圖3中的步驟320中，進(jìn)行第二測(cè)量，以測(cè)定所述移動(dòng)設(shè)備的地理位置和定向。具體地講，本發(fā)明的實(shí)施例至少在一維上測(cè)定移動(dòng)設(shè)備的參考點(diǎn)的位置。例如，可以測(cè)量移動(dòng)設(shè)備的高度?；蛘?，移動(dòng)設(shè)備的二維地理位置(例如，緯度和經(jīng)度)或是高度和二維地理位置的組合可被測(cè)定。雖然本實(shí)施例專門地提出了上面這些例子，但可以理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以良好地適用于采用各種測(cè)量技術(shù)以及它們的組合來(lái)測(cè)定移動(dòng)設(shè)備的地理位置。
本發(fā)明的實(shí)施例使用裝于移動(dòng)設(shè)備上的位置測(cè)定裝置來(lái)測(cè)定移動(dòng)設(shè)備至少在一維上的位置(例如，緯度、經(jīng)度和高度)或它們的組合?？梢允褂帽景l(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)設(shè)備的例子包括，但不局限于，推土機(jī)、機(jī)動(dòng)平地機(jī)、挖土機(jī)、滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)、刮土機(jī)、掘溝機(jī)、修剪機(jī)、帶有附件(例如，土地平整附件)的拖拉機(jī)、鋪路機(jī)(例如，混凝土或柏油鋪路機(jī))以及滑?；炷翙C(jī)(例如，路緣和邊溝成形機(jī))。可以理解，術(shù)語(yǔ)“挖土機(jī)”可以指標(biāo)準(zhǔn)挖土機(jī)、翻轉(zhuǎn)鏟斗式挖土機(jī)、旋轉(zhuǎn)鏟斗式挖土機(jī)，以及具有其它各種使用額外懸臂和柄桿元件的結(jié)構(gòu)或前鏟斗結(jié)構(gòu)的挖土機(jī)。雖然這些特殊的移動(dòng)設(shè)備被提及，但本發(fā)明的實(shí)施例可以良好地適用于在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑、采礦、軍事、商業(yè)和一般消費(fèi)者用途等中使用的各式各樣的移動(dòng)設(shè)備。。
本發(fā)明的實(shí)施例可以采用各式各樣的地面型位置測(cè)定系統(tǒng)，例如“LORAN-C”遠(yuǎn)程導(dǎo)航系統(tǒng)、Decca導(dǎo)航雷達(dá)、無(wú)線電信標(biāo)等。本發(fā)明的實(shí)施例可以采用市場(chǎng)供應(yīng)的地面型位置測(cè)定系統(tǒng)，例如美國(guó)加利福尼亞州Sunnyvale市的Trimble Navigation Ltd.供應(yīng)的ATS系列產(chǎn)品。另外，本發(fā)明良好地適合于未來(lái)采用地面型位置測(cè)定系統(tǒng)例如Rosum定位技術(shù)的器械。另外，本發(fā)明的實(shí)施例可以采用各式各樣的衛(wèi)星型位置測(cè)定系統(tǒng)，本發(fā)明的實(shí)施例可以采用的系統(tǒng)包括例如全球定位系統(tǒng)(GPS)、差分GPS(DGPS)，歐洲定位DGPS、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)等。另外，本發(fā)明良好地適合于未來(lái)采用衛(wèi)星型位置測(cè)定系統(tǒng)的器械。
本發(fā)明的實(shí)施例還可以采用靠近移動(dòng)設(shè)備安置的位置測(cè)定系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明使用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)位置測(cè)定系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)化RTK系統(tǒng)。RTK位置測(cè)定系統(tǒng)通常使用兩個(gè)或更多個(gè)通訊連接的GPS接收器，用于測(cè)定一個(gè)接收器相對(duì)于另一個(gè)接收器的位置。
在一種典型RTK系統(tǒng)中，第一GPS接收器安置在已知位置，通常是測(cè)量員的的路標(biāo)或水標(biāo)處，或是其它已測(cè)位置，并且其收集的偽距(pseudorange)數(shù)據(jù)通過無(wú)線電通訊鏈路而被發(fā)送到第二GPS接收器，后者常被稱作移動(dòng)站(rover)。移動(dòng)站被用于根據(jù)勘測(cè)工作的需要而測(cè)定預(yù)期點(diǎn)的相對(duì)位置。這樣，設(shè)有與被稱為參考接收器或基站接收器的第一接收器相連的無(wú)線電發(fā)射器，以及位于移動(dòng)站的無(wú)線電接收器。來(lái)自衛(wèi)星的關(guān)于基站地點(diǎn)的第一接收器的偽距數(shù)據(jù)被與從第二移動(dòng)站接收器獲取的數(shù)據(jù)相結(jié)合，并且在移動(dòng)站根據(jù)公知的RTK方法被處理，以產(chǎn)生移動(dòng)站相對(duì)于基站地點(diǎn)的位置。本發(fā)明的實(shí)施例可以采用RTK系統(tǒng)，其中測(cè)量站GPS單元被安裝在移動(dòng)設(shè)備中。
也被稱作“虛擬參考站系統(tǒng)”的網(wǎng)絡(luò)RTK通常使用三個(gè)或更多個(gè)GPS參考站來(lái)收集GPS數(shù)據(jù)，并且提取有關(guān)大氣誤差和衛(wèi)星天文歷表誤差的數(shù)據(jù)，這些誤差會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的信號(hào)。來(lái)自所有各參考站的數(shù)據(jù)被傳送到用于網(wǎng)絡(luò)RTK的中央處理設(shè)備或VRS控制中心?？刂浦行牡倪m宜軟件對(duì)參考站數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以推測(cè)大氣誤差和/或衛(wèi)星天文歷表誤差在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域是如何變化的。
控制中心計(jì)算機(jī)的處理器隨后進(jìn)行一項(xiàng)處理，以便在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的任何給定點(diǎn)對(duì)大氣誤差和/或衛(wèi)星天文歷表誤差進(jìn)行差值處理，并且產(chǎn)生偽距校正值，其包括可在稱為“虛擬參考站”的規(guī)定基站地點(diǎn)被接收到的實(shí)際偽距，以及產(chǎn)生可以應(yīng)用到圍繞該地點(diǎn)的區(qū)域的偽距校正值。然后，在VRS控制中心計(jì)算出的校正的偽距被輸送到移動(dòng)設(shè)備。如后文中所討論，本發(fā)明的實(shí)施例可以使用其它測(cè)定移動(dòng)設(shè)備的地理位置和定向的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例使用的其它地面型位置測(cè)定系統(tǒng)可以采用無(wú)線電信號(hào)來(lái)測(cè)定基站的地理位置，以及光學(xué)系統(tǒng)(例如，激光器)來(lái)確定移動(dòng)設(shè)備相對(duì)于基站的位置。在其它實(shí)施例中，地面型位置測(cè)定系統(tǒng)和衛(wèi)星位置測(cè)定系統(tǒng)的組合被用于測(cè)定移動(dòng)設(shè)備的位置。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，移動(dòng)設(shè)備的定向(例如，方向、滾轉(zhuǎn)、俯仰、偏航或它們的組合)以及其地理位置被確定。結(jié)果，器械的定向也可以得出。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，有各種方法用于測(cè)定移動(dòng)設(shè)備的定向，這些方法包括，但不局限于，使用指南針，和/或一個(gè)或多個(gè)陀螺儀、傾斜傳感器和/或加速度計(jì)。
可以理解，步驟310和320的執(zhí)行沒有特定的次序。也就是說，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，步驟320可以先于步驟310，或者所述步驟可以同時(shí)執(zhí)行。另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于測(cè)定器械位置的多次測(cè)量可以對(duì)應(yīng)于用于測(cè)定移動(dòng)設(shè)備地理位置的單次測(cè)量，反之亦然。
在圖3中的步驟330中，利用第一測(cè)量值和第二測(cè)量值來(lái)確定器械的地理位置和定向。在本發(fā)明的實(shí)施例中，控制單元(例如，安裝在移動(dòng)設(shè)備上)利用器械相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備上的點(diǎn)的位置的第一測(cè)量值和關(guān)于移動(dòng)設(shè)備的地理位置和定向的第二測(cè)量值來(lái)測(cè)定器械的地理位置和定向。在此過程中，本發(fā)明精確測(cè)定器械上的感興趣點(diǎn)例如推土機(jī)、機(jī)動(dòng)平地機(jī)的鏟片邊緣或挖土機(jī)的鏟斗邊緣的地理位置和定向。具體地講，本發(fā)明的實(shí)施例可以測(cè)定器械上的感興趣點(diǎn)的地理位置，而不需要將鏟片安裝在與器械相連的地理位置傳感器上。另外，本發(fā)明的實(shí)施例可以測(cè)定器械上的感興趣點(diǎn)的地理位置，而不要求測(cè)量與器械和移動(dòng)設(shè)備相連的機(jī)械鏈所包含的每個(gè)元件的位置。結(jié)果，本發(fā)明的實(shí)施例不會(huì)限制受測(cè)器械的運(yùn)動(dòng)范圍，可以作為售后供應(yīng)組件而容易地安裝，并且同傳統(tǒng)器械相比各元件受損較小。
圖4示出了一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的器械位置非接觸型測(cè)定系統(tǒng)400。在圖4所示的實(shí)施例中，一種非接觸型測(cè)量系統(tǒng)被用于測(cè)定鏟片410相對(duì)于推土機(jī)405的位置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，有多種非接觸型測(cè)量系統(tǒng)可以用于測(cè)定鏟片410的位置。
在圖4所示的實(shí)施例中，一個(gè)圖像識(shí)別裝置被用于測(cè)定鏟片410相對(duì)于推土機(jī)405的位置，所述圖像識(shí)別裝置包括與推土機(jī)405相連的光學(xué)接收器420，以及視覺指示器421。在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)接收器420包括數(shù)字?jǐn)z像機(jī)或一個(gè)或多個(gè)電荷耦合器件(CCD)。在本實(shí)施例中，光學(xué)接收器420監(jiān)視視覺指示器420的位置，并在其從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)進(jìn)行測(cè)定。在本發(fā)明的實(shí)施例中，視覺指示器420可以包括可識(shí)別圖像例如發(fā)光器(如可視光、紅外線發(fā)射器，一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)等)、條形碼、牛眼燈或其它圖形圖像等?；蛘撸曈X指示器420可以是鏟片410本身的可識(shí)別部分，例如鏟片410的右上角部422。當(dāng)鏟片410相對(duì)于推土機(jī)405從第一位置移動(dòng)到第二位置(例如從升高位置移動(dòng)到降低位置)時(shí)，光學(xué)接收器420將鏟片的位置數(shù)據(jù)發(fā)送到控制單元440，后者測(cè)定作業(yè)邊緣(working position)411的位置。由于作業(yè)邊緣411相對(duì)于視覺指示器420的位置是已知的，因此可以實(shí)現(xiàn)這種測(cè)定。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，測(cè)定作業(yè)邊緣411的位置可以包括利用光學(xué)接收器420檢測(cè)視覺指示器421在第一位置時(shí)的像素位置，以及檢測(cè)視覺指示器421在第二位置時(shí)的像素位置。利用該數(shù)據(jù)，控制單元440通過測(cè)定兩個(gè)圖像之間分隔多少個(gè)像素來(lái)確定作業(yè)邊緣411移動(dòng)的距離。在其它實(shí)施例中，光學(xué)接收器420利用伺服電機(jī)而自己自動(dòng)跟蹤或?qū)φ曈X指示器421?？刂茊卧?40測(cè)定在鏟片410移動(dòng)時(shí)攝像機(jī)420在第一位置和第二位置之間的角度差。本領(lǐng)域中已知有多種系統(tǒng)利用攝像機(jī)來(lái)自動(dòng)跟蹤移動(dòng)的視覺目標(biāo)。由于光學(xué)接收器420、視覺指示器421和作業(yè)邊緣411之間的距離是已知的，因此本發(fā)明可以利用光學(xué)接收器420跟蹤視覺指示器421來(lái)導(dǎo)出作業(yè)邊緣411相對(duì)于推土機(jī)405的位置。
系統(tǒng)400還包括位置測(cè)定系統(tǒng)430，用于測(cè)定推土機(jī)405的地理位置和定向。如前面參照?qǐng)D3所討論，本發(fā)明的實(shí)施例可以采用地面型、衛(wèi)星型(例如，GPS)位置測(cè)定系統(tǒng)，或它們的組合。另外，位置測(cè)定系統(tǒng)可以安置在推土機(jī)405上，或安置成靠近推土機(jī)405。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，RTK基站可以用于測(cè)定推土機(jī)405的地理位置。本發(fā)明的實(shí)施例還可以采用網(wǎng)絡(luò)化RTK系統(tǒng)，也被稱作“虛擬參考站”或“VRS”系統(tǒng)，以測(cè)定推土機(jī)405的地理位置，測(cè)定精度高于無(wú)輔助GPS定位時(shí)的情況。例如，無(wú)輔助GPS單元測(cè)定地理位置的分辨率為大約10米。然而，當(dāng)來(lái)自VRS控制中心的偽距數(shù)據(jù)被與推土機(jī)405進(jìn)行的初始定位相關(guān)聯(lián)時(shí)，可以在水平平面中獲得10公里范圍內(nèi)1厘米的分辨率，在豎直平面中獲得10公里范圍內(nèi)2厘米的分辨率。
靠近移動(dòng)設(shè)備安置的位置測(cè)定系統(tǒng)的另一個(gè)例子描述于LarsEriksson和Mikael Hertzman的名稱為“A Device and Method forDetermining the Position of a Working Part”、公開號(hào)為WO99/28565的國(guó)際專利申請(qǐng)中，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容結(jié)合在此作為參考。在該專利申請(qǐng)中，參考站被安置在作業(yè)設(shè)備附近。參考站的地理位置被測(cè)定，然后參考站隨著作業(yè)設(shè)備移動(dòng)而自動(dòng)跟蹤作業(yè)設(shè)備。作業(yè)設(shè)備使用加速度計(jì)，其可以測(cè)定比參考站所能測(cè)定的設(shè)備運(yùn)動(dòng)更快的運(yùn)動(dòng)。
在其它實(shí)施例中，本發(fā)明使用一對(duì)激光參考站，它們以彼此相隔一段已知距離的方式靠近移動(dòng)設(shè)備安置。參考站的地理位置被測(cè)定，由所述兩個(gè)參考站到一目標(biāo)點(diǎn)(例如，推土機(jī)405上的參考點(diǎn))所形成的角度被測(cè)定。利用這個(gè)信息，可以得出從參考站到目標(biāo)點(diǎn)的距離，由此測(cè)定目標(biāo)點(diǎn)的地理位置。這種類型的位置測(cè)定系統(tǒng)的實(shí)施例在本領(lǐng)域中是公知的，并且可以用在本發(fā)明的實(shí)施例中。
為了清楚起見，假定在圖4所示的實(shí)施例中位置測(cè)定系統(tǒng)430包括安裝在推土機(jī)405上的GPS單元，用于測(cè)定推土機(jī)的地理位置。可以理解，本發(fā)明的位置測(cè)定系統(tǒng)430的實(shí)施例至少在一維上測(cè)定推土機(jī)405的地理位置。也就是說，推土機(jī)405上的參考點(diǎn)緯度、經(jīng)度、高度或它們的組合可以通過本發(fā)明的實(shí)施例而測(cè)定出來(lái)。
如前所述，系統(tǒng)400還包括控制單元440，用于利用來(lái)自位置測(cè)定系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和對(duì)鏟片410的位置進(jìn)行的非接觸型測(cè)量來(lái)測(cè)定作業(yè)邊緣411的地理位置和定向。在本發(fā)明的實(shí)施例中，這一功能可以被集成在GPS單元430中，或由一個(gè)單獨(dú)的元件(例如，控制單元440)實(shí)施。另外，用于測(cè)定推土機(jī)405的定向的元件可以組合在控制單元440、GPS單元430或與控制單元440通訊連接的單獨(dú)單元(未示出)中。
如前所述，系統(tǒng)400實(shí)施非接觸型測(cè)定器械(例如，圖4中的鏟片410)的位置。具體地講，作業(yè)邊緣411的地理位置通過本發(fā)明而被測(cè)定，而不需要測(cè)量將作業(yè)邊緣411與推土機(jī)405相連的每個(gè)元件的位置。另外，系統(tǒng)400不需要將系統(tǒng)的各元件安裝在與推土機(jī)405或鏟片410相連的支桿上。結(jié)果，與使用現(xiàn)有系統(tǒng)時(shí)的情況相比，系統(tǒng)400的元件更不容易受到塵土、樹枝、灌木等的損傷。
系統(tǒng)400的實(shí)施例在實(shí)施時(shí)還不會(huì)限制器械或使用器械的移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)范圍。如前所述，對(duì)于某些種類的設(shè)備例如機(jī)動(dòng)平地機(jī)，支桿安裝型傳感器可能物理限制器械的運(yùn)動(dòng)范圍。另外，某些設(shè)備的操作者可能不愿意在厚密灌木或多木區(qū)域中使用設(shè)備，以避免損傷暴露的位置傳感器。系統(tǒng)400的實(shí)施例可以作為售后供應(yīng)組件安裝在推土機(jī)405上。換言之，攝像機(jī)420、視覺指示器421、位置測(cè)定系統(tǒng)430和控制單元440可以相對(duì)于推土機(jī)405而言單獨(dú)購(gòu)買，并且在推土機(jī)405被制造出來(lái)后安裝在其上。
圖5A和5B示出了一種用在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的非接觸型測(cè)量系統(tǒng)500。在圖5A和5B所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)500是光線型測(cè)量系統(tǒng)，其包括與移動(dòng)設(shè)備520(例如，推土機(jī)、機(jī)動(dòng)平地機(jī)、挖土機(jī)等)相連的發(fā)射器/檢測(cè)器510，以及與器械540(例如，推土機(jī)或機(jī)動(dòng)平地機(jī)的鏟片，或挖土機(jī)的鏟斗)相連的反射器530。在本發(fā)明的實(shí)施例中，可視光譜或不可視光譜中的光可以用在系統(tǒng)500中。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射器/檢測(cè)器510可以包括激光器系統(tǒng)，其在器械540相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備520從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)測(cè)量反射器530的位置變化。在其它實(shí)施例中，系統(tǒng)500使用例如紅外線來(lái)測(cè)量器械540的位置。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，在器械540相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備520移動(dòng)時(shí)，發(fā)射器/檢測(cè)器510檢測(cè)其與反射器530形成的角度的變化。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射器/檢測(cè)器510通過檢測(cè)從反射器530反射回來(lái)的光線的入射角度的變化而檢測(cè)器械540的運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明其它實(shí)施例中，發(fā)射器/檢測(cè)器510是伺服控制的光學(xué)單元，其響應(yīng)于器械540的位置變化而自動(dòng)對(duì)正反射器530。發(fā)射器/檢測(cè)器510的對(duì)正可以用于測(cè)定器械540相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備520的位置。
或者，在器械540相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備520移動(dòng)時(shí)，發(fā)射器/檢測(cè)器510可以檢測(cè)其與反射器530之間距離的變化。在本發(fā)明的實(shí)施例中，發(fā)射器/檢測(cè)器510為距離測(cè)定單元，在器械540相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備520從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，其檢測(cè)其與反射器530之間距離的變化。在本發(fā)明的實(shí)施例中，測(cè)定發(fā)射器/檢測(cè)器510和反射器530之間的距離可以利用光(例如激光器系統(tǒng))、聲(例如超聲波)或無(wú)線電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在其它實(shí)施例中，發(fā)射器/檢測(cè)器510可以在器械540相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備520移動(dòng)時(shí)同時(shí)檢測(cè)與反射器530之間距離和角度的變化。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，反射器530包括后向反射器。后向反射器有時(shí)被稱作“角形反射器”，因?yàn)榉瓷涿嫱ǔ槿齻€(gè)相互垂直的表面，類似于立方體的角部。進(jìn)入后向反射器的光被以180°反射折回并且平行于原光束，而不論反射器相對(duì)于光束的定向如何。參照?qǐng)D5A，來(lái)自發(fā)射器/檢測(cè)器510的光以180°反射折回并且被發(fā)射器/檢測(cè)器510檢測(cè)到。雖然本實(shí)施例專門地描述了后向反射器，但本發(fā)明的實(shí)施例可以采用各式各樣的反射裝置或目標(biāo)，以測(cè)定器械540的位置。
可以理解，在本發(fā)明的實(shí)施例中，一個(gè)以上的發(fā)射器/檢測(cè)器510和/或反射器530可以被用于測(cè)定器械540的位置。例如，在用于測(cè)量機(jī)動(dòng)平地機(jī)的鏟片位置時(shí)，系統(tǒng)500可以使用多個(gè)發(fā)射器/檢測(cè)器和反射器來(lái)測(cè)定鏟片相對(duì)于機(jī)動(dòng)平地機(jī)的三維位置。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)以上的發(fā)射器/檢測(cè)器可以與一個(gè)角形反射器相關(guān)地使用，反之亦然。或者，本發(fā)明的實(shí)施例可以用第一系統(tǒng)來(lái)測(cè)定發(fā)射器/檢測(cè)器和相關(guān)反射器之間的角度變化，用第二系統(tǒng)測(cè)定第二發(fā)射器/檢測(cè)器和相關(guān)反射器之間的距離變化。
現(xiàn)在參看圖5B，發(fā)射器550連接著器械540，檢測(cè)器560連接著移動(dòng)設(shè)備520。在本發(fā)明的實(shí)施例中，發(fā)射器550可以包括、激光器發(fā)射器、紅外線發(fā)射器、發(fā)光二極管(LED)、無(wú)線電發(fā)射器、聲波發(fā)射器等。本發(fā)明的實(shí)施例使用檢測(cè)器560，通過檢測(cè)由發(fā)射器550的入射角度的差異或發(fā)射器550和檢測(cè)器560之間距離的差異，從而在器械540從第一位置移動(dòng)到第二位置進(jìn)行測(cè)定。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，檢測(cè)器560為伺服控制的光學(xué)單元，其響應(yīng)于器械540的位置變化而自動(dòng)對(duì)正發(fā)射器550。檢測(cè)器560的對(duì)正可以用于測(cè)定器械540相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備520的位置。在其它實(shí)施例中，檢測(cè)器560在器械540相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備520從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)檢測(cè)來(lái)自發(fā)射器550的光的相差。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，系統(tǒng)500包括聲波型測(cè)量裝置。再請(qǐng)參看圖5A，在本發(fā)明的實(shí)施例中，發(fā)射器/檢測(cè)器510連接著移動(dòng)設(shè)備520并且發(fā)射聲頻信號(hào)(例如，超聲波信號(hào))，該信號(hào)被與器械540連接的反射器530接收。例如，在器械540從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，聲頻信號(hào)的頻率變化可被用來(lái)測(cè)定器械540相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備520的位置。在其它實(shí)施例中，發(fā)射器/檢測(cè)器510包括方向性傳聲器，其可以自動(dòng)對(duì)正來(lái)自反射器540的反射信號(hào)(例如，使用伺服電機(jī)跟蹤最強(qiáng)信號(hào))。
再請(qǐng)參看圖5B，聲波發(fā)射器550連接著器械540，檢測(cè)器560連接著移動(dòng)設(shè)備520。本發(fā)明的實(shí)施例使用檢測(cè)器560，通過檢測(cè)來(lái)自發(fā)射器550的聲頻信號(hào)的頻率或信號(hào)強(qiáng)度的變化，從而在器械540從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)進(jìn)行測(cè)定。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，檢測(cè)器560為伺服控制的方向性傳聲器，其響應(yīng)于器械540的位置變化而自動(dòng)對(duì)正發(fā)射器550。檢測(cè)器560的對(duì)正可以用于測(cè)定器械540相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備520的位置。在本發(fā)明的實(shí)施例中，聲波發(fā)射器550連接著移動(dòng)設(shè)備520，檢測(cè)器560連接著器械540。
圖6示出了一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非接觸型測(cè)量系統(tǒng)600，其安裝在機(jī)動(dòng)平地機(jī)中。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)發(fā)射器/檢測(cè)器610連接著機(jī)動(dòng)平地機(jī)605。另外，多個(gè)反射器620連接著鏟片630。在本發(fā)明的實(shí)施例中，發(fā)射器/檢測(cè)器610和反射器620可以包括光線型和聲波型測(cè)量系統(tǒng)中的任何一種，如前面參照?qǐng)D5A和5B所描述。另外，反射器620和發(fā)射器/檢測(cè)器610可以在鏟片630相對(duì)于機(jī)動(dòng)平地機(jī)605移動(dòng)時(shí)檢測(cè)角度變化、距離變化或二者。雖然圖6中的實(shí)施例示出了四個(gè)發(fā)射器/檢測(cè)器610，但本發(fā)明的實(shí)施例可以基于系統(tǒng)要求而采用更多或更少的發(fā)射器/檢測(cè)器。
在其它實(shí)施例中，多個(gè)檢測(cè)器610連接著機(jī)動(dòng)平地機(jī)605，多個(gè)發(fā)射器620連接著鏟片630。如前面參照?qǐng)D5A和5B所討論，在本發(fā)明的實(shí)施例中，檢測(cè)器610和發(fā)射器620可以包括光線型或聲波型測(cè)量系統(tǒng)。另外，發(fā)射器620和檢測(cè)器610可以在鏟片630相對(duì)于機(jī)動(dòng)平地機(jī)605移動(dòng)時(shí)檢測(cè)角度變化、距離變化或二者。雖然圖6中的實(shí)施例示出了四個(gè)檢測(cè)器610，但本發(fā)明的實(shí)施例可以基于系統(tǒng)要求采用更多或更少的檢測(cè)器。本發(fā)明的實(shí)施例還可以采用圖像識(shí)別裝置，如前面參照?qǐng)D4對(duì)機(jī)動(dòng)平地機(jī)所作描述。
圖7示出了一種挖土機(jī)，其使用了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非接觸型測(cè)量系統(tǒng)。在圖7所示的實(shí)施例中，多個(gè)傳感器(例如，710a-710c)連接著挖土機(jī)705。在本發(fā)明的實(shí)施例中，每個(gè)傳感器710a-710c檢測(cè)連接著相應(yīng)傳感器的懸臂元件的位置變化。例如，在圖7中，傳感器710a連接著臂部705a，重力傳感器710b連接著臂部705b，重力傳感器710c連接著鏟斗720。當(dāng)鏟斗720移動(dòng)時(shí)，傳感器710a-710c檢測(cè)相對(duì)于地面的角度變化，以測(cè)定臂部705的伸展長(zhǎng)度。在本發(fā)明的實(shí)施例中，傳感器710c包括圓柱形伸展式傳感器，用于測(cè)定液壓缸721的伸出距離，由此測(cè)定鏟斗720的位置。在某些情況下，例如在鏟斗720浸沒在水中或位于地面以下時(shí)(例如，在挖溝時(shí))，使用伸展式傳感器是有利的。在這樣的情況下，光線型或聲波型測(cè)量裝置的操作可能會(huì)由于鏟斗720和挖土機(jī)700之間的視線的不連續(xù)性而受到阻礙。在一個(gè)實(shí)施例中，來(lái)自圓柱形伸展式傳感器710c以及來(lái)自傳感器710a和/或710b的位置數(shù)據(jù)被無(wú)線發(fā)送到控制單元730?？梢岳斫?，來(lái)自每個(gè)臂部710a、710b和鏟斗720的位置數(shù)據(jù)對(duì)于控制單元730測(cè)定鏟斗720的位置而言并非必須的。由于將駕駛室740與鏟斗720相連的臂部的幾何特征是已知的，鏟斗720的作業(yè)邊緣的位置可以利用描述液壓缸721伸出長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)以及例如傳感器710b的位置而確定出來(lái)。附加的傳感器(未示出)可以用于檢測(cè)駕駛室740的水平轉(zhuǎn)動(dòng)。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，臂部705a和705b之一或鏟斗720的伸展角度可以通過傾斜傳感器或伸展式角度傳感器而被確定，并且被傳送到控制單元730。
前面描述了本發(fā)明的器械非接觸型測(cè)定方法和系統(tǒng)的實(shí)施例。雖然本發(fā)明是通過參照特定的實(shí)施例進(jìn)行描述的，但可以理解，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例，而是由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種器械位置非接觸型測(cè)定方法，包括利用非接觸型測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定第一測(cè)量值，所述第一測(cè)量值包括所述器械相對(duì)于連接著所述器械的移動(dòng)設(shè)備的位置；測(cè)定第二測(cè)量值，所述第二測(cè)量值包括所述移動(dòng)設(shè)備的地理位置；利用所述第一測(cè)量值和所述第二測(cè)量值確定出所述器械的地理位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述移動(dòng)設(shè)備選自下述一組推土機(jī)，機(jī)動(dòng)平地機(jī)，挖土機(jī)，滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)，刮土機(jī)，掘溝機(jī)，修剪機(jī)，帶有附件的拖拉機(jī)，鋪路機(jī)，以及滑模混凝土機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)定第二測(cè)量值的步驟包括利用地面型位置測(cè)定系統(tǒng)測(cè)定所述第二測(cè)量值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)定第二測(cè)量值的步驟包括利用衛(wèi)星型位置測(cè)定系統(tǒng)測(cè)定所述第二測(cè)量值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)定第二測(cè)量值的步驟還包括利用一個(gè)組合了地面型位置測(cè)定系統(tǒng)和衛(wèi)星型位置測(cè)定系統(tǒng)的系統(tǒng)測(cè)定所述第二測(cè)量值。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)定第二測(cè)量值的步驟包括利用靠近所述移動(dòng)設(shè)備安置的位置測(cè)定裝置測(cè)定所述第二測(cè)量值。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)定第一測(cè)量值的步驟包括利用圖像識(shí)別裝置測(cè)定所述第一測(cè)量值。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述圖像識(shí)別裝置測(cè)定靠近所述器械安置的視覺指示器的定位。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)定第一測(cè)量值的步驟包括利用光線型測(cè)量裝置測(cè)定所述第一測(cè)量值。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述測(cè)定第一測(cè)量值的步驟還包括產(chǎn)生可視光譜內(nèi)的光束；利用選自下述一組的方法測(cè)定所述第一測(cè)量值測(cè)量所述光束的相移，以及測(cè)定所述光束的傳播時(shí)間。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述測(cè)定第一測(cè)量值的步驟還包括產(chǎn)生不可視光譜內(nèi)的光束；利用選自下述一組的方法測(cè)定所述第一測(cè)量值測(cè)量所述光束的相移，以及測(cè)定所述光束的傳播時(shí)間。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)定第一測(cè)量值的步驟包括利用聲波型測(cè)量裝置測(cè)定所述第一測(cè)量值。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)定第一測(cè)量值的步驟包括當(dāng)所述器械從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，測(cè)定所述器械和所述移動(dòng)設(shè)備之間的角度的差異。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)定第一測(cè)量值的步驟包括當(dāng)所述器械從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，測(cè)定所述器械和所述移動(dòng)設(shè)備之間的距離的差異。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)定第二測(cè)量值的步驟還包括測(cè)定所述移動(dòng)設(shè)備的定向。
16.一種器械位置非接觸型測(cè)定系統(tǒng)，包括用于測(cè)定所述器械相對(duì)于連接著所述器械的移動(dòng)設(shè)備的位置的非接觸型測(cè)量系統(tǒng)；用于測(cè)定所述移動(dòng)設(shè)備的地理位置的位置測(cè)定系統(tǒng)；用于基于從所述非接觸型測(cè)量系統(tǒng)和所述位置測(cè)定系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)確定出所述器械的地理位置的系統(tǒng)。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)設(shè)備選自下述一組推土機(jī)，機(jī)動(dòng)平地機(jī)，挖土機(jī)，滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)，刮土機(jī)，掘溝機(jī)，修剪機(jī)，帶有附件的拖拉機(jī)，鋪路機(jī)，以及滑?；炷翙C(jī)。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置測(cè)定系統(tǒng)包括地面型位置測(cè)定系統(tǒng)。
19.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置測(cè)定系統(tǒng)包括衛(wèi)星型位置測(cè)定系統(tǒng)。
20.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置測(cè)定系統(tǒng)包括一個(gè)組合了地面型位置測(cè)定系統(tǒng)和衛(wèi)星型位置測(cè)定系統(tǒng)以測(cè)定所述第二測(cè)量值的系統(tǒng)。
21.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置測(cè)定系統(tǒng)靠近所述移動(dòng)設(shè)備安置。
22.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非接觸型測(cè)量系統(tǒng)包括圖像識(shí)別裝置。
23.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像識(shí)別裝置測(cè)定靠近所述器械安置的視覺指示器的定位。
24.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非接觸型測(cè)量系統(tǒng)包括光線型測(cè)量裝置。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光線型測(cè)量裝置產(chǎn)生可視光譜內(nèi)的光束并且利用選自下述一組的方法測(cè)定所述第一測(cè)量值測(cè)量所述光束的相移，以及測(cè)定所述光束的傳播時(shí)間。
26.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光線型測(cè)量裝置產(chǎn)生不可視光譜內(nèi)的光束并且利用選自下述一組的方法測(cè)定所述第一測(cè)量值測(cè)量所述光束的相移，以及測(cè)定所述光束的傳播時(shí)間。
27.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非接觸型測(cè)量系統(tǒng)包括聲波型測(cè)量裝置。
28.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述器械從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，所述非接觸型測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定所述器械和所述移動(dòng)設(shè)備之間的角度的差異。
29.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述器械從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，所述非接觸型測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定所述器械和所述移動(dòng)設(shè)備之間的距離的差異。
30.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置測(cè)定系統(tǒng)還測(cè)定所述移動(dòng)設(shè)備的定向。
31.一種位置測(cè)定系統(tǒng)，包括非接觸型測(cè)量系統(tǒng)，其不需要使用支桿即可測(cè)定器械相對(duì)于連接著所述器械的移動(dòng)設(shè)備的位置；用于測(cè)定所述移動(dòng)設(shè)備的三維位置的位置測(cè)定系統(tǒng)；用于基于從所述非接觸型測(cè)量系統(tǒng)和所述位置測(cè)定系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)測(cè)定所述器械的地理位置的系統(tǒng)。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)設(shè)備選自下述一組推土機(jī)，機(jī)動(dòng)平地機(jī)，挖土機(jī)，滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)，刮土機(jī)，掘溝機(jī)，修剪機(jī)，帶有附件的拖拉機(jī)，鋪路機(jī)，以及滑?；炷翙C(jī)。
33.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置測(cè)定系統(tǒng)包括地面型位置測(cè)定系統(tǒng)。
34.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置測(cè)定系統(tǒng)包括衛(wèi)星型位置測(cè)定系統(tǒng)。
35.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置測(cè)定系統(tǒng)包括一個(gè)組合了地面型位置測(cè)定系統(tǒng)和衛(wèi)星型位置測(cè)定系統(tǒng)以測(cè)定所述第二測(cè)量值的系統(tǒng)。
36.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置測(cè)定系統(tǒng)靠近所述移動(dòng)設(shè)備安置。
37.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非接觸型測(cè)量系統(tǒng)包括圖像識(shí)別裝置。
38.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像識(shí)別裝置測(cè)定靠近所述器械安置的視覺指示器的定位。
39.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非接觸型測(cè)量系統(tǒng)包括光線型測(cè)量裝置。
40.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光線型測(cè)量裝置產(chǎn)生可視光譜內(nèi)的光束并且利用選自下述一組的方法測(cè)定所述第一測(cè)量值測(cè)量所述光束的相移，以及測(cè)定所述光束的傳播時(shí)間。
41.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光線型測(cè)量裝置產(chǎn)生不可視光譜內(nèi)的光束并且利用選自下述一組的方法測(cè)定所述第一測(cè)量值測(cè)量所述光束的相移，以及測(cè)定所述光束的傳播時(shí)間。
42.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非接觸型測(cè)量系統(tǒng)包括聲波型測(cè)量裝置。
43.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述器械從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，所述非接觸型測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定所述器械和所述移動(dòng)設(shè)備之間的角度的差異。
44.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述器械從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，所述非接觸型測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定所述器械和所述移動(dòng)設(shè)備之間的距離的差異。
45.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置測(cè)定系統(tǒng)還測(cè)定所述移動(dòng)設(shè)備的定向。
46.一種位置測(cè)定系統(tǒng)，包括推土機(jī)，包括與其相連的器械；用于測(cè)定所述器械相對(duì)于所述推土機(jī)的位置的第一系統(tǒng)；用于測(cè)定所述推土機(jī)的地理位置的第二系統(tǒng)；用于利用來(lái)自所述第一系統(tǒng)和所述第二系統(tǒng)的數(shù)據(jù)測(cè)定所述器械的地理定位的控制系統(tǒng)。
47.如權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二系統(tǒng)包括地面型位置測(cè)定系統(tǒng)。
48.如權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二系統(tǒng)包括衛(wèi)星型位置測(cè)定系統(tǒng)。
49.如權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二系統(tǒng)包括一個(gè)組合了地面型位置測(cè)定系統(tǒng)和衛(wèi)星型位置測(cè)定系統(tǒng)的系統(tǒng)。
50.如權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二系統(tǒng)靠近所述推土機(jī)安置。
51.如權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一系統(tǒng)包括圖像識(shí)別裝置。
52.如權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像識(shí)別裝置測(cè)定靠近所述器械安置的視覺指示器的定位。
53.如權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一系統(tǒng)包括光線型測(cè)量裝置。
54.如權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光線型測(cè)量裝置產(chǎn)生可視光譜內(nèi)的光束并且利用選自下述一組的方法測(cè)定所述器械的位置測(cè)量所述光束的相移，以及測(cè)定所述光束的傳播時(shí)間。
55.如權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光線型測(cè)量裝置產(chǎn)生不可視光譜內(nèi)的光束并且利用選自下述一組的方法測(cè)定所述器械的位置測(cè)量所述光束的相移，以及測(cè)定所述光束的傳播時(shí)間。
56.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一系統(tǒng)包括聲波型測(cè)量裝置。
57.如權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述器械從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，所述非接觸型測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定所述器械和所述推土機(jī)之間的角度的差異。
58.如權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述器械從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，所述第一系統(tǒng)測(cè)定所述器械和所述推土機(jī)之間的距離的差異。
59.如權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還測(cè)定所述推土機(jī)的定向。
60.一種位置測(cè)定系統(tǒng)，包括機(jī)動(dòng)平地機(jī)，包括與其相連的器械；用于測(cè)定所述器械相對(duì)于所述機(jī)動(dòng)平地機(jī)的位置的第一系統(tǒng)；用于測(cè)定所述機(jī)動(dòng)平地機(jī)的地理位置的第二系統(tǒng)；用于利用來(lái)自所述第一系統(tǒng)和所述第二系統(tǒng)的數(shù)據(jù)測(cè)定所述器械的地理定位的控制系統(tǒng)。
61.如權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二系統(tǒng)包括地面型位置測(cè)定系統(tǒng)。
62.如權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二系統(tǒng)包括衛(wèi)星型位置測(cè)定系統(tǒng)。
63.如權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二系統(tǒng)包括一個(gè)組合了地面型位置測(cè)定系統(tǒng)和衛(wèi)星型位置測(cè)定系統(tǒng)的系統(tǒng)。
64.如權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二系統(tǒng)靠近所述機(jī)動(dòng)平地機(jī)安置。
65.如權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一系統(tǒng)包括圖像識(shí)別裝置。
66.如權(quán)利要求65所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像識(shí)別裝置測(cè)定靠近所述器械安置的視覺指示器的定位。
67.如權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一系統(tǒng)包括光線型測(cè)量裝置。
68.如權(quán)利要求67所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光線型測(cè)量裝置產(chǎn)生可視光譜內(nèi)的光束并且利用選自下述一組的方法測(cè)定所述器械的位置測(cè)量所述光束的相移，以及測(cè)定所述光束的傳播時(shí)間。
69.如權(quán)利要求67所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光線型測(cè)量裝置產(chǎn)生不可視光譜內(nèi)的光束并且利用選自下述一組的方法測(cè)定所述器械的位置測(cè)量所述光束的相移，以及測(cè)定所述光束的傳播時(shí)間。
70.如權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一系統(tǒng)包括聲波型測(cè)量裝置。
71.如權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述器械從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，所述非接觸型測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定所述器械和所述機(jī)動(dòng)平地機(jī)之間的角度的差異。
72.如權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述器械從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，所述第一系統(tǒng)測(cè)定所述器械和所述機(jī)動(dòng)平地機(jī)之間的距離的差異。
73.如權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還測(cè)定所述機(jī)動(dòng)平地機(jī)的定向。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于實(shí)施非接觸型測(cè)定器械(410，540，630，720)位置的方法和系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，非接觸型測(cè)量系統(tǒng)被用于測(cè)定與移動(dòng)設(shè)備相連的器械的相對(duì)位置。移動(dòng)設(shè)備的地理位置被測(cè)定(320)，并且基于移動(dòng)設(shè)備的地理位置(320)和器械相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備的位置(310)，所述器械的地理位置(330)被確定出來(lái)。
文檔編號(hào)E02F9/20GK1906362SQ200580001717
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月26日
發(fā)明者奧瑟爾·詹姆斯·泰勒, 馬克·尼科爾斯, 菲利普·杰克遜 申請(qǐng)人:卡特彼勒天寶控制技術(shù)有限責(zé)任公司