專(zhuān)利名稱：用于控制土木工程工具的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種用于控制土木工程工具的方法和裝置，更具體的 是涉及一種用于控制土木工程工具相對(duì)于切割工作深度的方法和裝置。
背景技術(shù)：
諸如推土機(jī)、裝栽機(jī)、挖掘機(jī)、電動(dòng)平地機(jī)的土木工程機(jī)器以及其它 類(lèi)型的運(yùn)土機(jī)通常用于從工地移除材料，從而實(shí)現(xiàn)希望的工地化變。具體 而言，可能希望去除第一材料層，從而暴露位于第一層以下的第二材料。 例如，可能希望去除泥土和/或巖石層以暴露有價(jià)值的碳或其他礦石層。此 外，可能希望去除材料層以獲得希望的坡度，從而為進(jìn)一步建設(shè)而準(zhǔn)備工地。例如，可能希望去除泥土和/或巖石層，從而為停車(chē)場(chǎng)或者ii^形成希 望的H在材料移除過(guò)程中，已經(jīng)采用了控制土木工程機(jī)器、尤其是土木工程工具的方法。例如，授予Nakagami等人的美國(guó)專(zhuān)利No.58191卯("，190 專(zhuān)利")公開(kāi)了一種控制系統(tǒng)，其監(jiān)測(cè)土木工程工具以及土木工程機(jī)器的各 個(gè)變量，并且相應(yīng)地相對(duì)于所要移除的材料控制該土木工程工具。具體而 言，，l卯專(zhuān)利的系統(tǒng)確定土木工程工具相對(duì)于地面的工作切割邊緣位置， 并且控制該土木工程工具上升或下降，從而使其與預(yù)置目標(biāo)切割邊緣位置 保持一致。盡管，190專(zhuān)利的系統(tǒng)可以自動(dòng)地控制土木工程工具的切割深度，但是 可能會(huì)不合需要地控制該土木工程工具，這是因?yàn)椋?90專(zhuān)利的系統(tǒng)可能沒(méi) 有考慮工地的期望輪廓與該土木工程機(jī)器從該工地移除材料的能力之間的 切割深度差。具體而言，，190專(zhuān)利的土木工程工具可能會(huì)被控制來(lái)去除希 望留在工地中的材料，從而浪費(fèi)了有價(jià)值的材料和/或需要將材料放回原處 以實(shí)現(xiàn)希望的化變。此外，，l卯專(zhuān)利的土木工程工具可能會(huì)被控制來(lái)從工地去除比預(yù)期的要少的材料，從而浪費(fèi)土木工程工具效率。本文公開(kāi)的用于控制土木工程工具的方法和裝置旨在克服上述問(wèn)題中 的一個(gè)或多個(gè)。發(fā)明內(nèi)容一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用于控制土木工程機(jī)器的土木工程工具的 方法。該方法包括至少部分地基于土木工程工具的能力確定該土木工程工 具的第 一切割深度。該方法還包括至少部分地根據(jù)希望的工地乾變確定該 土木工程工具的第二切割深度。該方法還包括響應(yīng)于第 一切割深度和第二 切割深度中的至少一個(gè)移動(dòng)該土木工程工具。另一方面，本發(fā)明涉及一種移動(dòng)土木工程機(jī)器的土木工程工具的方法， 包括朝著第一切割深度移動(dòng)該土木工程工具。該第一切割深度至少部分地 基于希望的M。該方法還包括朝著第二切割深度自動(dòng)地移動(dòng)土木工程工 具。該第二切割深度不同于第一切割深度，并且該第二切割深度至少部分 地基于該土木工程工具的能力。


圖l是示例性公開(kāi)的土木工程機(jī)器的圖示；圖2是圖l公開(kāi)的土木工程機(jī)器的控制系統(tǒng)的示意圖；以及圖3是圖2公開(kāi)的控制系統(tǒng)的示例性框圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了示例性土木工程機(jī)器12。 土木工程機(jī)器12可以是實(shí)施某 種與工業(yè)相關(guān)的工作的移動(dòng)機(jī)器，所述工業(yè)例如是采礦、建筑、耕作或者 本領(lǐng)域已知的其他工業(yè)。例如，土木工程機(jī)器12可以是推土機(jī)、裝載機(jī)、 鋤耕機(jī)、挖掘機(jī)、電動(dòng)平地機(jī)或者本領(lǐng)域已知的任何其他的土木工程機(jī)器。 土木工程機(jī)器12可以配置為橫越工地10,以從工地10內(nèi)的位置去除材料 100和/或向該位置添加材料100。 土木工程機(jī)器12可以包括機(jī)架14、 土木工程工具16和控制系統(tǒng)18。機(jī)架14可以包括支撐土木工程機(jī)器12移動(dòng)的任何結(jié)構(gòu)單元。機(jī)架14 可以是例如將電源(未示出)與牽引設(shè)備24相連的固定基架、連接系統(tǒng)的 可移動(dòng)機(jī)架部件，或者本領(lǐng)域已知的其他類(lèi)型的機(jī)架。可以設(shè)想，牽引設(shè) 備24可以包括軌道、輪子和/或本領(lǐng)域已知的其他牽引設(shè)備。土木工程工具16可以包括實(shí)施材料處理時(shí)使用的設(shè)備。例如，土木工 程工具16可以包括葉片、伊土機(jī)、伊斗、鐵伊和/或本領(lǐng)域已知的其他類(lèi) 型的土木工考呈工具。土木工程工具16可以通過(guò)液壓缸20和連接系統(tǒng)22 與機(jī)架14相連，并且可以借助液壓缸20相對(duì)于機(jī)架14選擇性地移動(dòng)。此 外，土木工程工具16可以相對(duì)于材料100的表面102移動(dòng)，從而從工地 10去除材料100。 土木工程工具16可以配置為按照本領(lǐng)域已知的任何方式 相對(duì)于機(jī)架14在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)、擺動(dòng)或者以其他方式移動(dòng)。期 望的是土木工程工具16可以包括多個(gè)土木工程工具。參照?qǐng)D2，控制系統(tǒng)18可以配置為控制土木工程機(jī)器12的操作，尤 其是配置為控制土木工程工具16?？刂葡到y(tǒng)18可以包括命令控制器400、 有效控制器402和輪廓控制器404，并且可以配置為與液壓缸20相互作用， 從而控制其伸展和/或縮進(jìn)，從而影響土木工程工具16的移動(dòng)?？刂葡到y(tǒng) 18還可以配置為與輔助設(shè)備50相互作用，該輔助設(shè)備例如是電源、轉(zhuǎn)向 裝置、動(dòng)力傳動(dòng)裝置和/或用于操縱該土木工程機(jī)器12和/或其組件的其他 設(shè)備，從而選擇性地和/或動(dòng)態(tài)地影響其在工地10上的移動(dòng)。可以設(shè)想， 控制系統(tǒng)18還可以包括其他組件，例如^作員界面、可視顯示器、警告指 示器、傳感器和/或本領(lǐng)域已知的其他組件，用來(lái)顯示、影響和/或控制土木 工程機(jī)器12和/或其組件的工作。還可以設(shè)想，控制系統(tǒng)18可以包括根據(jù) 需要具體化為單一控制器、兩個(gè)控制器和/或任何數(shù)量控制器的命令控制器 400、有效控制器402和輪廓控制器404。有效控制器402可以配置為確定土木工程工具16相對(duì)于表面102的有 效切割深度，從而使從工地10上有效去除的材料100最大化。該有效切割 深度可以部分地基于土木工程工具16的能力，該能力可以部分地基于土木工程工具16有效地從工地10去除材料100的能力。有效控制器還可以配 置為向命令控制器400輸出表示所確定的有效切割深度的命令信號(hào)Dp，從 而響應(yīng)于所確定的有效切割深度影響土木工程工具16的移動(dòng)。例如，如果 有效控制器402確定了該土木工程工具16正在比最佳效率更淺的切割深度 工作，例如該土木工程工具16可能效率低地去除了很少量的材料100,則 有效控制器402可以配置為向命令控制器400輸出命4M言號(hào)Dp，該命令控 制器將會(huì)降低土木工程工具16,使其更深地l材料100。類(lèi)似的是，如 果有效控制器402確定了 土木工程工具16在比最佳預(yù)定效率更深的切割深 度工作，例如該土木工程工具16可能沒(méi)有效果地去除了過(guò)多量的材料100， 則有效控制器402可以配置為向命令控制器400輸出命4^ft號(hào)Dp，該命令 控制器將會(huì)提高土木工程工具16,使其在材料IOO內(nèi)的更高位置。同樣， 有效控制器402可以向命令控制器400輸出適于控制土木工程工具16在材 料IOO內(nèi)的切割深度的命令信號(hào)Dp，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的有效去除?？梢栽O(shè) 想，該有效控制器402可以響應(yīng)于可能影響命Xt號(hào)Dp的變化的工地M 和/或其他條件，動(dòng)態(tài)地向命令控制器400輸出命令信號(hào)Dp，該工地* 和/或其他條件例如是土木工程機(jī)器12的工作能力和/或材料100的材料屬 性。例如，有效控制器402可以通過(guò)預(yù)定算法確定有效切割深度和輸出命 令信號(hào)Dp，該預(yù)定算法是M地速度傳感器(未示出)、斜度探測(cè)器(未 示出)、滑動(dòng)探測(cè)器(未示出)和/或傾斜傳感器(未示出)接收的信號(hào)的 函數(shù)?？梢源_定土木工程工具16的功率，和/或土木工程工具16的功率可 以部分地基于檢測(cè)到的該土木工程機(jī)器12的對(duì)地速度、探測(cè)到的工地10 的斜度、探測(cè)到的牽引設(shè)備24的滑動(dòng)、檢測(cè)到的土木工程工具16的傾斜 和/或它們與土木工程工具16正在去除的材料100的量的關(guān)系。有效控制 器402可以配置為部分基于土木工程工具16的功率來(lái)確定有效切割深度， 該有效切割深度是由預(yù)定算法通過(guò)分析檢測(cè)到的數(shù)據(jù)和/或?qū)⑦@些數(shù)據(jù)與 參照表、數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較和/或通過(guò)其他已知的數(shù)學(xué)處理確定的。此外，有 效控制器402可以配置為部分地基于土木工程工具16相對(duì)于土木工程機(jī)器712和/或表面102的位置來(lái)確定該土木工程工具16的實(shí)際切割位置，并且 將所確定的有效切割深度與實(shí)際切割深度進(jìn)行比較，以輸出命^Ht號(hào)Dp， 從而使土木工程工具16朝著有效切割深度移動(dòng)。可以設(shè)想，有效控制器 402通過(guò)預(yù)定算法還可以部分地基于錯(cuò)誤反饋?lái)?xiàng)和本領(lǐng)域已知的數(shù)學(xué)常熟 來(lái)確定命令信號(hào)Dp。有效控制器402可以具體化為用于使從工地的有效材 料去除最大化的任何已知的或者常規(guī)的裝置和方法。進(jìn)一步可以構(gòu)想，有 效控制器402可以包括用于通過(guò)分析、檢測(cè)和/或監(jiān)測(cè)土木工程工具、土木 工程機(jī)器和/或工地屬性的已知工作參數(shù)，基于土木工程工具的能力確定切 割深度的任何控制器、方法和/或算法。輪廓控制器404可以配置為確定土木工程工具16相對(duì)于表面102的輪 廓切割深度，以從工地10移除材料100，從而獲得希望的坡度。輪廓控制 器404還可以配置為向命令控制器400輸出表示所確定的輪廓切割深度的 命令信號(hào)Dc，從而響應(yīng)于所確定的輪廓位置影響土木工程工具16的位置。 例如，如果輪廓控制器404確定了土木工程工具16正在預(yù)定的希望M之 上進(jìn)行切割深度工作，即該土木工程工具16沒(méi)有去除希望去除的材料，則 輪廓控制器404可以配置為輸出命令信號(hào)Dc，該信號(hào)將命令控制器400降 低土木工程工具16更深地進(jìn)入材料100。類(lèi)似的是，如果輪廓控制器404 確定了土木工程工具16正在低于預(yù)定的希望高度的切割深度工作，即該土 木工程工具16正在去除希望保留的材料，則該輪廓控制器404可以配置為 輸出命令信號(hào)Dc，該命令信號(hào)使命令控制器400升高土木工程工具16在 材料100內(nèi)的位置。同樣，輪廓控制器404可以向命令控制器400輸出適 于控制該土木工程工具16在材料100內(nèi)的切割深度的命令信號(hào)Dc,以獲 得希望的^JL可以設(shè)想，輪廓控制器404還可以包括用于控制和/或#^ 警告信號(hào)、警報(bào)、可視顯示和/或其它信息成分的命令輸出，可以激勵(lì)這些 信息成分以表示輪廓控制器404、尤其是土木工程工具16和土木工程機(jī)器 12的工作狀態(tài)?？梢栽O(shè)想，該輪廓控制器404可以響應(yīng)于可能影響命^Hf 號(hào)Dc的變化的工地條件和/或的其它條件，例如希望的輪廓的變化的深度 和/或表面102的變化的輪廓，來(lái)動(dòng)態(tài)地向命令控制器400輸出命令信號(hào)Dc。例如，輪廓控制器404可以部分地基于工地地勢(shì)通過(guò)預(yù)定算法確定輪 廓切割深度，并且輪廓控制器404可以包括希望的工地地勢(shì)模型和實(shí)際工 地地勢(shì)模型。輪廓控制器可以配置為接收例如通itA工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、自動(dòng)現(xiàn) 場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)利用立體照相和數(shù)據(jù)處理器和/或地質(zhì)核心采樣方法確定的初 始工地地勢(shì)?？梢詫⒊跏脊さ氐貏?shì)才莫型存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存^i殳備(未示出)內(nèi)， 并且該模型配置為可被全球定位系統(tǒng)(GPS)通過(guò)所述算法進(jìn)行訪問(wèn)。隨 著土木工程機(jī)器12橫穿工地10,該GPS還可以配置為監(jiān)測(cè)土木工程機(jī)器 12相對(duì)于工地10的位置坐標(biāo)，并且將數(shù)據(jù)傳輸給算法，隨著土木工程工 具16使工地地勢(shì)產(chǎn)生變化，該算法又可以確定的實(shí)際的工地地勢(shì)。輪廓控 制器404還可以配置為確定土木工程工具16相對(duì)于土木工程機(jī)器12的位 置。輪廓控制器404還可以配置為基于實(shí)際與希望的工地地勢(shì)模型之差輸 出命令信號(hào)Dc以控制土木工程工具16和/或土木工程機(jī)器12，以去除材 料100，并且使實(shí)際工地與希望的工地地勢(shì)模型一致。還可以設(shè)想，輪廓 控制器404可以包括任何控制器、方法和/或算法，這些控制器、方法和/ 或算法配置為通過(guò)分析、檢測(cè)和/或監(jiān)測(cè)土木工程工具、土木工程機(jī)器的已 知工作M和/或位置和/或工地屬性，部分地基于希望的工地^JL來(lái)確定土 木工程工具的切割深度的。命令控制器400可以配置為監(jiān)測(cè)并且調(diào)制分別從有效控制器402和輪 廓控制器404輸出的命令信號(hào)Dp和Dc，從而控制土木工程工具16的移動(dòng)。 命令控制器400可以接收命令信號(hào)Dp和Dc，并且可以確定命令信號(hào)Dp 和Dc中的哪一個(gè)將控制該土木工程工具以在材料100內(nèi)的較高切割深度 操作。命令控制器400還可以配置為輸出命令信號(hào)Dp該命令信號(hào)D!表 示確定用于將土木工程工具16控制在較高切割深度的命令信號(hào)Dp和Dc 之一。命令控制器400還可以配置為輸出命令信號(hào)A以通過(guò)液壓線路(未 示出)影響液壓缸20的移動(dòng)，從而將土木工程工具16控制在工作切割深 度。此外，命令控制器400可以配置為忽略命令信號(hào)Dp和Dc中未確定用 于將土木工程工具16控制在較高切割深度的信號(hào)?？梢栽O(shè)想，命令控制器可以允許確定用于將土木工程工具16控制到較高切割深度的命令信號(hào)之 一直接控制液壓缸20到達(dá)工作切割深度。還可以設(shè)想，在另一種可選擇的 情況中，命令控制器400可以控制土木工程機(jī)器12的其它組件，以影響土 木工程工具16的移動(dòng)以到達(dá)工作切割深度，例如液壓閥致動(dòng)器、直接電子 致動(dòng)器、機(jī)械傳動(dòng)致動(dòng)器和/或本領(lǐng)域中已知的其它組件。還設(shè)想的是，可 以將命令控制器400、有效控制器402和輪廓控制器404集成到同一個(gè)控 制器中。還可以設(shè)想的是，命令控制器400還可以影響和/或控制土木工程 機(jī)器12在工地10上的操作和移動(dòng)。圖3表示了命令控制器400控制土木工程工具16的移動(dòng)的示例性方法 500。方法500可以包括比較命令信號(hào)Dp與命令信號(hào)Dc (步驟502 )，輸 出表示命^Ht號(hào)Dc的命令信號(hào)Dj(步驟504 )，以及輸出表示命令信號(hào)Dp 的命令信號(hào)具體而言，方法500可以在步驟502中比較命令信號(hào)Dp 與Dc，并且確定命令信號(hào)Dc是否比命令信號(hào)Dp對(duì)應(yīng)于更高的切割深度。 如果命4^ff號(hào)Dc對(duì)應(yīng)于更高的切割深度，則方法500可以進(jìn)行到步驟504， 在該步驟中命令控制器可以輸出代表命令信號(hào)Dc的命令信號(hào)DlB如果命 4^f言號(hào)Dc不對(duì)應(yīng)于更高的切割深度，則方法500可以進(jìn)行到步驟506,在 該步驟中命令控制器可以輸出表示命令信號(hào)Dp的命令信號(hào)Dl9步驟502可以比較命令信號(hào)DP與Dc ，并且確定，與命令信號(hào)DP相比， 命令信號(hào)Dc是否能影響土木工程工具16的移動(dòng)以到達(dá)更高的切割深度。 命^Ht號(hào)DP與Dc的比較以及命令信號(hào)Dc是否會(huì)控制土木工程工具16到 達(dá)比命^Ht號(hào)Dp進(jìn)行控制時(shí)更高的切割深度的確定可以由算法來(lái)確定，并 且可以部分地基于參照表、計(jì)算和/或本領(lǐng)域中已知的比較信號(hào)的其它數(shù)學(xué) 上適當(dāng)?shù)姆椒?。步驟504可以包括命令控制器400輸出表示命令信號(hào)Dc的配置為影 響土木工程工具16的控制以到達(dá)切割深度的命令信號(hào)Dp具體而言，命 令信號(hào)Dz可以部分基于命令信號(hào)Dc，并且可以通過(guò)液壓缸20控制土木工 程工具16的移動(dòng)。此外，命令控制器400可以阻止命令信號(hào)Dp影響土木 工程工具16的移動(dòng)。具體而言，命令控制器400可以選擇性地中止有效控制器402輸出命令信號(hào)DP例如，命令控制器400可以選擇性地中止命令信號(hào)Dp影響土木工程工 具16的移動(dòng)。命令控制器400可以利用集成電路邏輯、算法和/或本領(lǐng)域 已知的其它控制手段選擇性地中止命令信號(hào)Dp?？梢栽O(shè)想的是，該命令控 制器400還可以選擇性地中止任何錯(cuò)誤反饋?lái)?xiàng)的計(jì)算。具體而言，命令控 制器400可以利用集成電路邏輯、算法和/或本領(lǐng)域已知的其它控制手段， 通過(guò)將錯(cuò)誤反饋?lái)?xiàng)固定為零而忽略該項(xiàng)的計(jì)算。有選擇性地忽略任意^ 反饋?lái)?xiàng)的計(jì)算可以排除有效控制器402輸出命^Hf號(hào)Dp，而該命^HT號(hào) Dp會(huì)影響命令控制器400在輸出表示命4^ft號(hào)Dc的命4^ft號(hào)A之后輸出 表示命令信號(hào)Dp的命令信號(hào)D!時(shí)土木工程工具16的大的活動(dòng)。步驟506可以包括當(dāng)命令信號(hào)Dc不高于命令信號(hào)Dp時(shí)，命令控制器 400輸出命令信號(hào)D!以影響土木工程工具16的控制從而到W示命^Ht 號(hào)Dp的切割深度。具體而言，命^Ht號(hào)D!可以部分基于命令信號(hào)Dp，并 且可以通過(guò)絲缸20控制土木工程工具16的移動(dòng)。此外，命令控制器400 可以阻止命令信號(hào)Dc影響土木工程工具16的移動(dòng)。具體而言，命令控制 器400可以選擇性地中止輪廓控制器404輸出命令信號(hào)Dc以及控制土木 工程機(jī)器12和/或土木工程工具16的其它命令信號(hào)，以及還控制表示輪廓 控制器404和土木工程機(jī)器12的工作狀態(tài)的附加指示和/或警告信號(hào)。例如，命令控制器400可以選擇性地中止命令信號(hào)Dc。命令控制器 400可以利用集成電路邏輯、算法和/或本領(lǐng)域已知的其它控制手段選擇性 地中止命令信號(hào)Dc?？梢栽O(shè)想的是，命令控制器400還可以利用集成電路 邏輯、算法和/或本領(lǐng)域已知的其它控制手段，選擇性地中止表示輪廓控制 器404和土木工程機(jī)器12的工作狀態(tài)的附加指示信號(hào)和/或警告信號(hào)。方法500還可以配置為在步驟504、 506之后返回到控制502。具體而 言，在命令控制器輸出表示命^Ht號(hào)Dc或者Dp的命4^t號(hào)Di之后，命令 控制器可以監(jiān)測(cè)并且再次比較命令信號(hào)Dc與Dp。在步驟502中在隨后做 出了有關(guān)命4^ft號(hào)Dc和Dp的確定之后，方法500可以進(jìn)行到步驟504或 者步驟506，并且可以由操作者根據(jù)需要或希望重復(fù)方法500，從而從工地IO去除材料IOO。同樣，方法500可以連續(xù)地監(jiān)測(cè)和比較命^Hf號(hào)Dc和 Dp，并且命令控制器400可以動(dòng)態(tài)地輸出表示將土木工程工具控制在較高 切割深度的命令信號(hào)Dc和Dp之一的命令信號(hào)Dp可以設(shè)想的是，方法 500還可以包括附加步驟，例如初始化步驟(未示出)、終止步驟(未示出)、 中止/暫停步驟(未示出)或者本領(lǐng)域已知的其它控制特征。工業(yè)實(shí)用性所公開(kāi)的控制土木工程工具的方法和裝置可以適用于從工地移除材料 的任何土木工程機(jī)器。所公開(kāi)的方法和裝置可以提供有效的材料去除，同 時(shí)使實(shí)際工地地勢(shì)變?yōu)橄Ｍ墓さ氐貏?shì)。以下解釋控制土木工程工具16 的方法和裝置的操作。土木工程機(jī)器12可以用于從工地10去除材料100以獲得希望的坡度。 具體而言，土木工程機(jī)器12可以橫穿工地10以去除材料100，從而暴露 希望的材料層和/或提供希望的輪廓。在著土木工程機(jī)器12橫穿工地10時(shí)， 土木工程工具16會(huì)相對(duì)于材料100的表面102升高和/或降低，從而影響 從工地10去除材料100。由于土木工程工具16影響材料100的去除，控 制系統(tǒng)18可以監(jiān)測(cè)并且控制土木工程機(jī)器12相對(duì)于工地10的位置以及土 木工程工具16相對(duì)于土木工程機(jī)器12的位置，從而有效地去除材料100, 同時(shí)實(shí)現(xiàn)希望的化變。隨著土木工程機(jī)器橫穿工地10,有效控制器402可以向命令控制器400 輸出控制信號(hào)Dp,其控制土木工程工具16相對(duì)于表面102的移動(dòng)。具體 而言，有效控制器402可以確定土木工程工具和土木工程機(jī)器12能夠去除 比正在去除的更多的材料100，和/或確定目前去除了過(guò)多的材料100。基 本上同時(shí)，輪廓控制器404可以向命令控制器400輸出命令信號(hào)Dc,其控 制土木工程工具16相對(duì)于表面102的移動(dòng)。具體而言，輪廓控制器404 可以確定材料100的表面102不是希望的H,并且因此確定需要去除材 料IOO，和/或確定表面102是希望的坡度，并且確定不需要去除材料IOO。命令控制器400可以比較(參照?qǐng)D3)命令信號(hào)Dp和Dc以確定命令信號(hào)Dp和Dc中的哪一個(gè)配置為將土木工程工具16控制到表面102以下 的較高切割深度。命令控制器400繼而可以輸出命4M言號(hào)Dp該命^Hf號(hào) Dj表示將土木工程工具16控制到較高切割深度的有效控制器402和輪廓 控制器404中的一個(gè)，從而控制土木工程工具16。例如，如果命令控制器 400確定了命4Ht號(hào)Dc會(huì)將土木工程工具16控制到較高切割深度(即有 效控制器402會(huì)將土木工程工具控制在希望的M之下)，則命令控制器 400可以輸出表示命令信號(hào)Dc的命令信號(hào)D"以控制土木工程工具16。 類(lèi)似的是，如果命令控制器400確定了命令信號(hào)Dp會(huì)將土木工程工具16 控制到較高切割深度(即輪廓控制器404將控制土木工程工具16到達(dá)該土 木工程工具16不再可以有效地去除材料100的深度)，則命令控制器400 可以輸出表示命令信號(hào)Dp的命令信號(hào)Dp以控制土木工程工具16。可意 設(shè)想的是，在另一可選情況中，命令控制器400可以允許能夠控制土木工 程工具16到達(dá)較高切割深度的命令信號(hào)Dp和Dc之一直接控制土木工程 工具16。下面參照土木工程機(jī)器12，介紹在土木工程機(jī)器12幾次經(jīng)過(guò)工地10 使其從未改變的工地變化為希望的坡度的過(guò)程中的控制系統(tǒng)18以及尤其 是命令控制器400的以下操作。注意，以下的解釋僅為了說(shuō)明，并且該方 法和裝置可以適用于處于從工地10去除材料的任何狀態(tài)的任何土木工程 機(jī)器。例如，當(dāng)土木工程機(jī)器12第一次經(jīng)過(guò)工地10時(shí)，土木工程工具16 可以位于表面102之上，并且可以不去除材料100。然而，表面102可能 并不是希望的^，并且有效控制器402和輪廓控制器404可以確定并且 輸出將土木工程工具降低到表面102之下的各個(gè)命令信號(hào)Dp和Dc。具體 而言，有效控制器402可以向命令控制器400輸出將土木工程工具16降低 到有效切割深度的命令信號(hào)Dp，從而有效地去除材料100。類(lèi)似的是，輪 廓控制器404可以基本上同時(shí)向命令控制器400輸出將土木工程工具16 朝輪廓切割深度降低的命^Ht號(hào)Dc,以達(dá)到希望的H注意，命々ft號(hào) Dp和Dc可能分別影響土木工程工具16朝工地10的期望的J^L降低。命令控制器400可以監(jiān)測(cè)并且確定命令信號(hào)DP和Dc中的哪一個(gè)將土木工程 工具16控制到較高切割深度(參見(jiàn)圖3，步驟502)。因?yàn)楸砻?02可能不 是希望的乾變，所以命令控制器400可以響應(yīng)于命令信號(hào)Dp和Dc中的一 個(gè)，移動(dòng)土木工程工具16降低到表面102之下的材料100中。可以設(shè)想， 通過(guò)土木工程機(jī)器12相對(duì)于工地10的移動(dòng)以及將土木工程工具16從前一 個(gè)切割深度移動(dòng)到后來(lái)的切割深度所必須的時(shí)間，可以逐漸地將土木工程 工具16降低到表面102之下的材料100中，從而開(kāi)始去除材料100。假設(shè)，需要從工地10去除較小量的材料100，命令信號(hào)Dc可以將土 木工程工具16控制到比命4^f言號(hào)Dp進(jìn)行控制時(shí)更高的切割深度。具體而 言，命令控制器400可以確定命令信號(hào)Dc將土木工程工具16控制到比命 令信號(hào)Dp進(jìn)行控制時(shí)更高的切割深度(參見(jiàn)圖3，步驟502)，并且可以輸 出命令信號(hào)Dj以將土木工程工具16控制到表示命*號(hào)Dc的切割深度 (參見(jiàn)圖3，步驟504)。例如，土木工程機(jī)器12能夠移動(dòng)大量材料100， 但是僅需要去除較小量的材料以獲得希望的M。同樣，有效控制器402 可以輸出命令信號(hào)Dp,如果允許控制土木工程工具16，該信號(hào)將會(huì)把土 木工程工具16降低到希望的坡度以下，這是不希望的。當(dāng)土木工程機(jī)器12持續(xù)進(jìn)行第一次穿過(guò)工地10并且土木工程工具16 被控制在材料100的表面102以下時(shí)，土木工程工具16去除的材料100 的量會(huì)增加。具體而言，新去除的材料100可以與先前去除的材料100組 合起來(lái)，并且會(huì)在土木工程工具16前聚集起來(lái)。隨著去除的材料100的量 增大，土木工程工具16不再能夠以輪廓切割深度有效去除材料100,并且 有效控制器402可以輸出將土木工程工具16控制在比命令信號(hào)Dc進(jìn)行控 制時(shí)更高的切割深度的命令信號(hào)Dp。命令控制器400可以繼續(xù)監(jiān)測(cè)命4Ht號(hào)Dc和Dp，并且可以確定命令 Dp會(huì)將土木工程工具16控制到比命令信號(hào)Dc控制時(shí)更高的切割深度(參 見(jiàn)圖3，步驟502),并且可以輸出命令信號(hào)Dp以將土木工程工具16控 制到表示命令信號(hào)Dp的切割深度(參見(jiàn)圖3，步驟506)。例如，土木工程 工具16不再能夠如輪廓控制器404控制的那樣在希望的M有效去除材料100，這是因?yàn)橥聊竟こ坦ぞ?6去除的材料100的量增大。因此，可以將 土木工程工具16升高到較高的切割深度，即不再可以將土木工程工具16 控制到輪廓切割深度，并且取而代之的是可以控制到有效切割深度。當(dāng)土木工程機(jī)器12持續(xù)地進(jìn)行第一次穿過(guò)時(shí)，輪廓控制器404可以監(jiān) 測(cè)希望的工地地勢(shì)和實(shí)際工地地勢(shì)，并且動(dòng)態(tài)地輸出命令信號(hào)Dc，以影響 土木工程工具16朝向輪廓切割深度移動(dòng)。類(lèi)似的是，有效控制器402可以 監(jiān)測(cè)土木工程機(jī)器12和/或土木工程工具16的工作情況，并且動(dòng)態(tài)地輸出 命令信號(hào)Dp，以影響土木工程工具16朝向有效切割深度移動(dòng)。相應(yīng)地， 命令控制器400可以監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)輸出的命令信號(hào)Dc和Dp,并且因此可以動(dòng) 態(tài)地輸出命令信號(hào)Dp以動(dòng)態(tài)地控制土木工程工具16的深度。例如，工 地10的希望地勢(shì)和/或?qū)嶋H地勢(shì)可以改變，并且命^Ht號(hào)Dc和Dp可以根 據(jù)土木工程機(jī)器12相對(duì)于工地10的位置和/或希望移除的材料量相應(yīng)地改 變。例如，實(shí)際和/或希望的化變可以包括可變的斜度，并且因此可以包括 實(shí)際H與希望乾變動(dòng)態(tài)改變的差，從而導(dǎo)致輪廓控制器404和有效控制 器402動(dòng)態(tài)地確定將土木工程工具16控制到各個(gè)動(dòng)態(tài)切割深度的命令信號(hào) Dc和Dp。當(dāng)土木工程機(jī)器12第二次穿過(guò)工地10時(shí)，土木工程工具16可以位于 表面102之上。然而，表面102目前可能處于希望的化變，這是因?yàn)樵诘?一次穿過(guò)過(guò)程中，輪廓控制器404影響了土木工程工具16的控制，使其達(dá) 到希望的化變。相應(yīng)地，輪廓控制器404可以輸出不會(huì)將土木工程工具降 低到表面102以下的命Xt號(hào)Dc,這是因?yàn)橐呀?jīng)實(shí)現(xiàn)了希望的乾變。然而， 因?yàn)橥聊竟こ坦ぞ?6可能沒(méi)有正在去除材料100，所以有效控制器402可 以輸出將土木工程工具降低到表面102以下的命令信號(hào)Dp，這是因?yàn)橥聊?工程工具16能夠有效去除更多的材料100。控制器400可以監(jiān)測(cè)命令信號(hào) Dc和Dp，并且輸出表示命令信號(hào)Dc的命令信號(hào)Dp以控制土木工程工 具16。隨著土木工程機(jī)器12持續(xù)進(jìn)行第二次穿過(guò)，表面102的某些位置可能 不再是希望的M。這是由于在第一次穿過(guò)過(guò)程中已經(jīng)響應(yīng)于命令信號(hào)Dp升高了土木工程工具16造成的。相應(yīng)地，輪廓控制器404和有效控制器 402可以確定并且輸出將土木工程工具16降低到表面102以下的各個(gè)命令 信號(hào)Dc和Dp。同樣假設(shè)需要去除較小量的材料100，控制器400可以輸 出表示命令信號(hào)Dc的命令信號(hào)DP從而控制土木工程工具16朝向輪廓切 割深度移動(dòng)。隨著土木工程機(jī)器12持續(xù)進(jìn)行第二次穿過(guò)，類(lèi)似于第一次穿 過(guò)，土木工程工具16去除的材料100的量會(huì)增加，并且土木工程工具16 不再能夠在輪廓深度有效去除材料100 有效控制器402可以輸出將土木 工程工具16控制在比命4^ft號(hào)Dc控制時(shí)更高的切割深度的命令信號(hào)Dp， 并JL4目應(yīng)地，控制器400可以輸出表示命令信號(hào)Dp的命令信號(hào)Dp以控 制土木工程工具16。當(dāng)土木工程機(jī)器12后來(lái)穿過(guò)工地10時(shí)，如需要可繼續(xù)上述操作以獲 得希望的H每次后來(lái)的穿過(guò)會(huì)使實(shí)際工地地勢(shì)更接近希望的工地地勢(shì)。 可以設(shè)想，土木工程機(jī)器12可以在材料100的表面102不再處于希望的坡 度的位置開(kāi)始后來(lái)的穿過(guò)。具體而言，土木工程機(jī)器可能不需要在與先前 穿過(guò)相同的原點(diǎn)開(kāi)始后來(lái)的穿過(guò)，這是因?yàn)槟莻€(gè)位置已經(jīng)獲得了希望的坡 度。因?yàn)槊羁刂破?00監(jiān)測(cè)命4M言號(hào)Dp和Dc，并且響應(yīng)于命4^ft號(hào)Dp 和Dc ,將土木工程工具控制到較高切割深度、可以有效地從工地10去除 材料并且使其達(dá)到希望J^1的一個(gè)信號(hào)來(lái)控制土木工程工具16。這種監(jiān)測(cè) 可以避免將希望保留在工地10的材料意外地去除，并且可以提高希望去除 的材料的有效去除?？梢蕴岣邔⒐さ貜膶?shí)際地勢(shì)變?yōu)橄Ｍ貏?shì)的總體生產(chǎn) 力。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，能夠?qū)λ_(kāi)的用于控制土木工程工具的 方法和裝置進(jìn)行各種修改和變化。在理解了所^Hf的用于控制土木工程工 具的方法和裝置的說(shuō)明書(shū)和實(shí)踐的情況下，其它實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人 員而言是顯而易見(jiàn)的。本i兌明書(shū)和實(shí)例應(yīng)僅視為示例性的，實(shí)際的保護(hù)范 圍由后面的權(quán)利要求書(shū)及其等價(jià)表述指定。
權(quán)利要求
1.一種用于控制土木工程機(jī)器(12)的土木工程工具(16)的方法，包括至少部分地基于該土木工程工具的能力確定該土木工程工具的第一切割深度；至少部分地根據(jù)工地(10)的希望的坡度確定該土木工程工具的第二切割深度；以及響應(yīng)于有效切割深度和輪廓切割深度中的至少一個(gè)移動(dòng)該土木工程工具。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，還包括，當(dāng)所確定的有效切割深度的大小小于所確定的輪廓切割深度的大小時(shí)，將該土木工程工具移動(dòng)到所確 定的有效切割深度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，還包括，當(dāng)所確定的輪廓切割深度的大小小于所確定的有效切割深度的大小時(shí)，將該土木工程工具移動(dòng)到所確 定的輪廓切割深度.
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，還包括 至少部分地基于所確定的有效切割深度生成有效切割深度信號(hào)； 至少部分地基于所確定的輪廓切割深度生成輪廓切割深度信號(hào)；以及 監(jiān)測(cè)該有效切割深度信號(hào)和輪廓切割深度信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括當(dāng)所述輪廓切割深度的大小小于所述有效切割深度的大小時(shí)，阻止所 述有效切割深度信號(hào)影響所述土木工程工具的移動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括當(dāng)所述輪廓切割深度的大小小于所述有效切割深度的大小時(shí)，阻止所 述有效切割深度信號(hào)影響所述土木工程工具的移動(dòng)。
7. —種移動(dòng)土木工程機(jī)器(12)的土木工程工具(16)的方法，包括: 朝著第一切割深度移動(dòng)該土木工程工具，其中該第一切割深度至少部分地基于希望的坡度；以及朝著第二切割深度自動(dòng)地移動(dòng)該土木工程工具，其中該第二切割深度 不同于第一切割深度，并且該第二切割深度至少部分地基于該土木工程工 具的能力。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中該第二切割深度比第一切割深度 淺，該方法還包括朝第三切割深度自動(dòng)移動(dòng)該土木工程工具，其中該第三 切割深度至少部分地基于希望的坡度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中該第二切割深度比第一切割深度 淺，該方法還包括朝第三切割深度自動(dòng)地移動(dòng)該土木工程工具，其中該第 三切割深度比第二切割深度淺。
10. —種土木工程機(jī)器(12 )，包括 機(jī)架(14);土木工程工具(16);與該土木工程工具連接并且配置為實(shí)施如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所 述的方法的控制器(400)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于控制土木工程機(jī)器(12)的土木工程工具(16)的方法。該方法包括至少部分地基于土木工程工具的能力確定該土木工程工具的第一切割深度。該方法還包括至少部分地根據(jù)希望的工地(10)坡度確定該土木工程工具的第二切割深度。該方法還包括響應(yīng)于第一切割深度和第二切割深度中的至少一個(gè)移動(dòng)該土木工程工具。
文檔編號(hào)E02F9/20GK101253297SQ200680031867
公開(kāi)日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者K·L·斯特拉通, S·E·巴伊利 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司