確定由至少一個機械的銑刨鼓所銑刨的面積的方法和設備的製作方法

2023-05-25 01:29:56

專利名稱：確定由至少一個機械的銑刨鼓所銑刨的面積的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於確定通過具有銑刨鼓的至少一個建築機械或至少一個採礦機械銑刨過的面積的方法，以及根據權利要求9的前序部分所述的用於對預定面積進行作業的建築機械或採礦機械。
背景技術：
當通過銑刨機、路拌機或再生機對地面或路面進行作業時，和當通過採礦機(表面採礦機)採掘礦產時，銑刨過的面積和/或銑刨過的體積通常需要用作服務清算的基礎，該服務清算用於記錄和結算建築場所實施的服務。這些數據例如從先前已知的數據確定或估計，或從地圖材料或測繪文件而確定，這裡以簡化的方式假定實際銑刨的面積或實際銑刨的體積精確地對應於先前在合同中陳述的需要銑刨的面積或需要銑刨的體積。 還已知的是，在完成銑刨操作之後，通過簡單的測量儀器(例如裡程表和摺疊尺)或多或少精確地分別確定銑刨過的面積或銑刨過的體積。最後還已知的是，確定當前銑刨過的體積的近似值，且通過積分，從行進過的距離建立每日的體積，這可以從機械控制系統讀出或通過機械控制系統測量得到，和銑刨深度，這裡假定安裝的銑刨鼓的寬度對應於有效銑刨的銑刨寬度。然而已經變得清楚的是，在實際中，實際銑刨過的面積或實際銑刨過的體積偏離服務合同中規定的幾何數據，或偏離從測繪文件或地圖獲得的數據，且作為一般規律，實際銑刨過的體積更大。因此這對於締約公司不利，因為不準確的結算將對其有損害。其中的一種原因例如當然是在山區中高速公路截面的三維性，因為在地圖投影中的銑刨軌跡的長度小於在道路的三維路徑中的長度。另一個理由是在授予合同之前未知的或不可預知的額外的作業，從而其沒有在測繪文件或地圖中反映出來。通過簡單的測量裝置(裡程表、摺疊尺)的測量僅僅是對實際服務的或多或少精確的近似，因為通常還需要對複雜的銑刨幾何進行作業，而其不能通過簡單的裝置進行計
笪
ο這樣的清算方法不僅不精確，而且還費時。

發明內容
因此，本發明的目的在於產生一種方法和建築機械或採礦機械，其可以用於記錄服務，該服務通過至少一個建築機械或採礦機械以及時、自動、高精度和低成本的方式實現。上述目標通過權利要求I和9的特徵而實現。在用於確定通過至少一個建築機械或至少一個採礦機械經由統刨鼓統刨的面積的方法中，根據本發明包括如下步驟-通過至少一個機械在多個銑刨軌跡中對預定面積進行作業，-通過估計連續的機械位置確定銑刨軌跡的長度，其中銑刨操作沿著所述銑刨軌跡進行，-合計先前銑刨的部分面積，其作為銑刨軌跡的長度和銑刨鼓的安裝的銑刨寬度的乘積，其中連續地或後續地檢查當前沿著銑刨軌跡銑刨的該部分面積，以得出與任何先前統刨的部分面積的重疊或多次重疊，且作為重疊面積的重疊的部分面積被從合計的先前銑刨的部分面積中扣除，及-銑刨的總合計的部分面積減去確定的總重疊面積得出銑刨的面積。根據本發明的該方案提供了這樣的優點，在工作日的結尾或在服務合同完成時，實施的服務自動地確定並在操作結束時可立即取回。在該過程中，自動地考慮了空閒銑刨(idle milling)和銑刨軌跡的重疊或甚至多
次重疊。
通過該方法提供的特別的優點在於，無需通過傳感器或測量技術分別記錄當前的重疊。相反，重疊通過從銑刨軌跡估計精確的位置測量而確定。預定面積的作業通過一個或多個機械在多個銑刨軌跡中實現。銑刨操作沿著其發生的銑刨軌跡的長度通過估計連續的機械位置而確定。在該過程中，確定的是，銑刨操作什麼時候進行，什麼時候沒有進行。在這點上，存在這樣的可能性，即操作者手動地輸入信息。可選地，其還可以自動地確定什麼時候發生銑刨操作，例如通過確定銑刨鼓是否旋轉，或者運輸輸送機是否運行，或者當前通過燃燒發動機產生了什麼輸出。這樣的信號例如可從機械控制系統中取回。然而最合適的信號是記錄調節的或當前的銑刨深度的信號。結果，只有先前銑刨的部分區域因此可以記錄為銑刨軌跡的長度和銑刨鼓的安裝寬度的乘積。沒有發生銑刨操作的機械的行進距離因此沒有加上。隨著銑刨操作的完成，銑刨的總合計的部分面積減去確定的總重疊面積例如可作為銑刨面積而從存儲器中取回，該銑刨面積作為作業結果。每個單個機械的機械位置通過在機械上的至少一個參考點確定。該參考點優選地設置在銑刨鼓上方，例如在操作者平臺的頂篷上。參考點尤其優選為是正交於在共同的垂直面中的機械框架的點，當機械直立在水平面時，其通過銑刨鼓的軸線。優選地，至少一個GNSS接收器(全球導航衛星系統)用於確定機械位置。這樣的用於位置確定和導航的系統採用來自導航衛星和/或偽衛星的信號。可選地，還可以額外地使用來自靜止的GNSS接收器或數據參考服務的參考位置數據，以提高精確度。總站也可以用作基於GNSS接收器的位置確定設備的替代。總站是電子經緯儀，其集成有電子距離測量設備，以測量儀器到參考點的傾斜和距離。在與附接到機械上的至少一個GNSS接收器的接收受到幹涉的情形下，丟失的或不正確的位置數據可以作為替代數據而計算或校正，其基於先前的和進一步的銑刨軌跡的路徑或者基於機械的機械控制系統記錄的前進速度和轉向角度數據。為此，可能想要的是，在與附接到機械上的至少一個GNSS接收器的接收受到幹涉的情形下，計算機為任何丟失的或不正確的位置數據計算替代數據，其通過相對於與接收受到幹涉的時間而從較早的和較後的位置數據插值，或者計算替代數據，其從通過各個機械控制系統記錄的前進速度和轉向角度數據而得出。
與接收受到幹涉造成的數據間隙前後記錄的位置數據這樣可以通過插值的替代數據而完成，從而使得可以採用銑刨軌跡無間隙的路徑。位置數據和參考位置數據可以無線地傳遞到外部計算機。如果有多個機械需要估計以計算執行了的銑刨作業的話，這將尤其有利。為確定沿著銑刨軌跡銑刨了的體積，在銑刨鼓的中心的當前銑刨深度(如同在縱向方向上看)或當前銑刨深度橫截面可以根據機械的位置而記錄，從總合計的部分體積減去建立的總重疊體積而獲得銑刨體積。這樣做時，還可以對於單個的銑刨軌跡考慮不同的銑刨深度。該方法以有利的方式提供用於需要一路上保存的當前銑刨深度或銑刨深度橫截面和機械沿著銑刨軌跡的每個當前位置。 用於通過至少一個機械在多個銑刨軌跡中對預定面積進行作業的建築機械或採礦機械，具有每個具有預定的銑刨寬度的銑刨鼓、位置確定設備和機械控制系統，其特徵在於-每個單個的機械的位置確定設備產生所述至少一個機械的位置數據，-用於所有機械的一個計算機接收各個機械的位置數據，並與安裝的銑刨鼓的銑刨寬度結合，在每種情形下，從連續的位置數據，計算各個銑刨軌跡的長度，銑刨操作沿著所述銑刨軌跡進行，和沿著所述銑刨軌跡銑刨的面積，合計作為先前銑刨的部分面積，-計算機連續地或後續地檢查所有機械的當前銑刨的部分面積，以得出與所有機械先前合計的部分面積的重疊或多次重疊，-計算機從合計的銑刨的部分面積中扣除作為重疊面積的重疊的部分面積，其中總合計的先前銑刨的部分面積減去計算得到的總重疊面積得出銑刨的面積。其特徵另外地可以在於所述計算機-額外地接收相對於當前銑刨深度或當前銑刨深度橫截面的至少一個銑刨深度信號，並將所述銑刨深度信號歸屬於各個機械的當前機械位置，-通過記錄發生銑刨操作的連續機械位置計算銑刨軌跡的長度，並計算和合計先前銑刨的部分體積，其中考慮到根據機械位置的當前銑刨深度或銑刨深度橫截面，-連續地或後續地檢查當前銑刨的部分體積，以得出與先前合計的部分體積的重疊或多次重疊，從合計的銑刨的部分體積中扣除任何重疊的體積，-其中計算機這樣計算銑刨體積，其從銑刨深度或從銑刨深度橫截面和至少一個機械的連續機械位置合計的總的部分體積減去相應地確定的總的確定的重疊體積。


下文中結合附圖更詳細地解釋本發明的一個實施方式。如下內容得以示出圖I是設計為道路統刨機的建築機械，圖2是道路銑刨機的後視圖，和圖3是需要作業的表面的不同銑刨軌跡。
具體實施方式
圖I所示的機械I是建築機械，即道路銑刨機，並描述用於表示所有類型的具有銑刨鼓2的機械，其對地面或路面進行作業。這些包括銑刨機，其用於開挖沉積物，例如在露天採礦中，其也稱為表面採礦機。圖I所示的機械I包括機械框架3，其中銑刨鼓2以剛性或高度可調節的方式支撐。機械I通過底盤承載，該底盤在圖I中通過履帶5形成。銑刨的材料可以通過運輸輸送機11裝載到運輸車輛上。在其頂側上，機械框架3承載有操作者平臺9，其可以包括艙室。操作者坐在或站在操作者平臺9中，其通過機械控制系統26控制機械I的功能。所述機械功能例如為前進速度、轉向、銑刨鼓2的銑刨深度等。機械I具有位置確定設備24，其能夠將其信息傳送給計算機20，用於進一步的處理，其中所述計算機20也可以集成在機械控制系統26中。而且，可以想要的是，位置確定設備24集成在計算機20中。在操作者平臺9上，例如在操作者艙室的頂篷上，可以設置GNSS接收器14，其作為位置確定設備24的部件，所述GNSS接收器14優選地這樣設置，使得當機械I水平對齊時，其與銑刨鼓2的銑刨鼓軸線7在共同的垂直平面15上。 GNSS接收器14形成在機械I上的參考點，由此可以確定當前的機械位置。機械I上的其他參考點也可以選擇，在這樣的情形下，用於計算機械位置的位置數據必須相應地校正。與計算相關的機械位置是銑刨鼓2相對於其縱向延伸的中心。當機械I直立在水平面上或機械框架3水平地對齊時，單個GNSS接收器14因此優選地垂直地位於所述銑刨鼓2的中心位置的上面。即使GNSS接收器精確地附接在該位置，位置數據也需要校正。只有當機械總是在水平面上作業時，才可以省略校正，此時，在縱向和橫向上都與其保持平行對齊。一旦機械I出現相對於水平面的橫向或縱向傾斜，必須進行校正，這幾乎總是這樣的情形。合適的傾斜傳感器用於該目的。還可能的是，採用兩個GNSS接收器14，如大體上可以從圖2推斷的那樣。必要的要求是，這兩個GNSS接收器14相互之間具有距離。即使在使用兩個GNSS接收器14時，如在圖2中所示的那樣，這些優選地位於平面15中，並處於相同的高度。然而需要理解的是，這兩個GNSS接收器14也可以設置在機械I的其他點處。GNSS接收器14理想地設置在操作者平臺9的頂篷上，從而一方面，來自反射信號的幹涉儘可能地小，另一方面，當行駛通過由樹限定出的銑刨面積時，至少一個GNSS接收器14不因為樹而失去與所有衛星的聯繫。另外，來自靜止的GNSS接收器16或數據參考服務的參考位置數據可以用於提高機械位置確定的精度。作為確定機械位置的另一個替代，總站28可以使用，其能夠三維地追蹤機械上的參考點，還可以採用多個總站28。如果採用一個總站，那麼至少一個GNSS接收器必須通過至少一個測量稜鏡替代。機械I的當前位置可以通過位置確定設備24記錄，這樣，沿著銑刨軌跡6行進的距離的長度可以通過內部或外部計算機20計算和存儲。在開始記錄銑刨合同時，計算機20的存儲器清零，其中可以存儲有先前銑刨的面積4。現在，如果合同中預定的面積通過至少一個機械I銑刨的話，銑刨軌跡6的長度首先通過建立的關於機械位置及其連續改變的數據而確定，然後計算先前銑刨的部分面積4併合計考慮銑刨鼓2的安裝的銑刨寬度。先前銑刨的部分面積4存儲在計算機20的存儲器中，沿著銑刨軌跡6銑刨的面積4得以連續地或後續地檢查，以得出與先前銑刨的部分面積8的重疊或多次重疊。如果重疊是在計算機中建立的,重疊的任何部分面積作為重疊面積10從存儲器中合計的先前銑刨的部分面積8中減去。銑刨軌跡6例如可以通過二維或三維坐標存儲。機械控制系統或操作者各自通知計算機當前是否發生銑刨操作，從而使得機械I的任何空閒行進不被記錄。如果銑刨深度記錄用於計算銑刨體積，到計算機的這樣的信息可以省略，因為計算機能夠根據調節的銑刨深度而獨立地確定銑刨操作是否在當前發生。代替調節的銑刨深度，也可以採用有效的銑刨深度，如果其在機械控制系統中可獲得的話。可選地，可以採用來自機械控制系統的其他信號，例如用於銑刨鼓的啟動信號或用於移除銑刨材料的運輸輸送機的啟動信號，或者是來自引擎控制系統的信號，例如驅動銑刨鼓的引擎的扭矩。隨著合 同的完成和終結，實際銑刨的面積4可從存儲器中取回，從而使得存儲在存儲器中並完全自動地確定的值可以用作與客戶清算的基礎。圖3表示在要銑刨的面積4上互相鄰近設置的多個銑刨軌跡6。圖3還描述了先前銑刨的部分面積8和從其獲得的重疊面積10，其需要從沿著銑刨軌跡6合計的面積中扣除。部分地具有多次重疊的不同長度的四個銑刨軌跡6可以從圖3所示的需要銑刨的面積4的例子中推斷出來。在某些情形下，例如那些銑刨合同包括不同銑刨深度的，可能必要的是，不採用銑刨面積，而是採用銑刨體積作為服務合同結算的基礎。在該情形下，除了確定銑刨軌跡6的長度和銑刨面積，想要額外地記錄當前的銑刨深度，從而使得計算機20能夠確定銑刨體積。當前的銑刨深度可以基於銑刨鼓2的縱向方向相對於銑刨鼓2的中心而確定。可選地，橫向於機械I的寬度的當前銑刨深度橫截面可以從機械控制系統的數據中獲得並根據機械位置而記錄。然後，銑刨的體積為總合計的部分體積減去建立的總重疊體積。如果有需要且不從機械控制系統26讀取的話，當前銑刨深度也可以測量得到。在具有多個機械I的情形下，至少一個參考點用於每個機械。在具有多個機械的情形下，其中一個機械I可以確定為先導機械。特別地，在採用多個機械I時，計算機20還可以以靜止的方式外部地設置，或者可以設置在先導機械I上，其中來自所有機械I的機械控制系統26的位置數據、參考位置數據或替代數據的數據交換經由例如衛星或蜂窩通信網絡而無線地實現。在與附接到機械I上的至少一個GNSS接收器14的接收受到幹涉的情形下，計算機20可以為任何丟失的或顯然不正確的位置數據計算替代數據，並可以各自計算丟失的位置數據或不正確的位置數據。這可以通過相對於接收受到幹涉的時間而從較早和較晚位置數據的插值中計算得到。可選地，替代數據可以從記錄在機械I的各個機械控制系統16中的前進速度和轉向角度數據中計算得到。
權利要求
1.用於確定通過至少一個建築機械或至少一個採礦機械經由銑刨鼓(2)銑刨的面積(4)的方法，所述方法包括 -通過至少一個機械(I)在多個銑刨軌跡中對預定面積(4)進行作業， -通過估計連續的機械位置確定銑刨軌跡(6)的長度，其中銑刨操作沿著所述銑刨軌跡進行， -合計先前銑刨的部分面積(8)，其作為銑刨軌跡(6)的長度和銑刨鼓的安裝的銑刨寬度的乘積，其中連續地或後續地檢查當前沿著銑刨軌跡(6)銑刨的該部分面積，以得出與任何先前銑刨的部分面積(8)的重疊或多次重疊，且作為重疊面積(10)的重疊的部分面積(8)被從合計的先前銑刨的部分面積(8)中扣除，其中 -銑刨的總合計的部分面積(8)減去確定的總重疊面積(10)得出銑刨的面積(4)。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於每個單個機械(I)的機械位置通過在機械(I)上的至少一個參考點確定。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特徵在於至少一個GNSS接收器(14)用於確定機械位置。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於此外還使用來自靜止的GNSS接收器(16)或數據參考服務的參考位置數據。
5.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於至少一個總站(28)用於確定機械位置。
6.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於在與附接到機械(I)上的至少一個GNSS接收器(14)的接收受到幹涉的情形下，基於先前的和進一步的銑刨軌跡(6)的路徑或者基於機械(I)記錄的前進速度和轉向角度數據而計算或校正丟失的或不正確的位置數據。
7.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於所述位置數據和/或參考位置數據無線地傳遞到外部計算機(20)上。
8.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於為確定沿著銑刨軌跡(6)銑刨的體積，在銑刨鼓(2)的中心的當前銑刨深度或機械(I)的當前銑刨深度橫截面根據機械的位置而記錄，其中銑刨的體積通過總合計的部分體積減去確定的總重疊體積而得到。
9.用於通過至少一個機械在多個銑刨軌跡(6)中對預定面積(4)進行作業的建築機械或採礦機械，所述機械具有每個具有預定的銑刨寬度的銑刨鼓(2)、位置確定設備(24)和機械控制系統(26)，其特徵在於 -每個單個的機械(I)的位置確定設備(24)產生所述至少一個機械(I)的位置數據， -用於所有機械的一個計算機(20)接收各個機械(I)的位置數據，並與安裝的銑刨鼓(2)的銑刨寬度結合，在每種情形下，從連續的位置數據，計算各個銑刨軌跡￠)的長度，銑刨操作沿著所述銑刨軌跡進行，和沿著所述銑刨軌跡(6)銑刨的面積(4)，合計作為先前銑刨的部分面積(8)， -計算機(20)連續地或後續地檢查所有機械的當前銑刨的部分面積，以得出與所有機械先前合計的部分面積(8)的重疊或多次重疊， -計算機(20)從合計的銑刨的部分面積(8)中扣除作為重疊面積(10)的重疊的部分面積⑶， 其中總合計的先前銑刨的部分面積(8)減去計算得到的總重疊面積(10)得出銑刨的面積⑷。
10.根據權利要求9所述的建築機械或採礦機械，其特徵在於所述計算機(20)基於機械(I)上的至少一個參考點確定機械(I)的機械位置。
11.根據權利要求9所述的建築機械或採礦機械，其特徵在於所述位置確定設備(24)從至少一個GNSS接收器(14)接收位置數據以確定機械(I)的機械位置。
12.根據權利要求11所述的建築機械或採礦機械，其特徵在於所述位置確定設備(24)從靜止的GNSS接收器(16)或從數據參考服務額外地接收參考位置數據。
13.根據權利要求9所述的建築機械或採礦機械，其特徵在於所述計算機(20)從總站(28)接收位置數據以確定機械(I)的機械位置。
14.根據權利要求13所述的建築機械或採礦機械，其特徵在於來自至少一個機械(I)的各個機械控制系統(26)的位置數據、參考位置數據或替代數據無線地實現數據交換。
15.根據權利要求9所述的建築機械或採礦機械，其特徵在於所述計算機(20) -額外地接收相對於當前銑刨深度或當前銑刨深度橫截面的至少一個銑刨深度信號，並將所述銑刨深度信號歸屬於各個機械(I)的當前機械位置， -通過記錄發生銑刨操作的連續機械位置計算銑刨軌跡(6)的長度，並計算和合計先前銑刨的部分體積，其中考慮到根據機械位置的當前銑刨深度或銑刨深度橫截面， -連續地或後續地檢查當前銑刨的部分體積，以得出與先前合計的部分體積的重疊或多次重疊,從合計的銑刨的部分體積中扣除任何重疊的體積， -其中計算機(20)這樣計算銑刨體積，其從銑刨深度或從銑刨深度橫截面和至少一個機械(I)的連續機械位置合計的總的部分體積減去相應地確定的總的確定的重疊體積。
全文摘要
在用於確定通過至少一個建築機械或至少一個採礦機械經由銑刨鼓(2)銑刨的面積的方法中，通過至少一個機械(1)在多個銑刨軌跡中對預定面積進行作業，通過估計連續的機械位置確定銑刨軌跡的長度，其中銑刨操作沿著所述銑刨軌跡進行，合計先前銑刨的部分面積，其考慮銑刨軌跡的長度和銑刨鼓(2)的安裝的銑刨寬度，其中連續地或後續地檢查當前沿著銑刨軌跡銑刨的該部分面積，以得出與任何先前銑刨的部分面積的重疊或多次重疊，且作為重疊面積的重疊的任何部分面積被從合計的先前銑刨的部分面積中扣除，其中銑刨的總合計的部分面積減去確定的總重疊面積得出銑刨的面積。
文檔編號E01C23/088GK102817304SQ201210188878
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月8日 優先權日2011年6月10日
發明者斯文·保爾森, 斯特凡·韋格納, 西魯斯·巴裡馬尼, 根特·黑恩 申請人:維特根有限公司