自驅動土木工程機械的製作方法

2023-05-27 18:22:01 3

專利名稱：自驅動土木工程機械的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自驅動土木工程機械，其包括走行機構，該走行機構具有在工作方向上位於前部和後部的由走行機構承載的車輪或其它走行機構單元。
背景技術：
現有的自驅動土木工程機械，特別包括路面銑刨機、路面再生機和路拌機，具有用於執行土木工程操作的工作裝置。該工作裝置例如可以是銑刨裝置，特別是銑刨鼓。該類型的土木工程機械不同於普通機動車輛，特別是不同於私人汽車，因為土木工程機械能夠用前輪或其它走行機構單元和後輪或其它走行機構單元進行轉向。在該情況下，前輪和後輪或其它走行機構單元所採取的位置，即轉向角，可以在同一方向上或在相反方向上。如果前輪或其它走行機構單元和後輪或其它走行機構單元在相反方向上轉向，則土木工程機械能夠通過小半徑曲線行駛，而如果前輪和後輪或其它走行機構單元在同一方向上轉向，則土木工程機械能夠以側向位移行駛。規定不同的轉向角允許該機械的駕駛員準確地在地面上移動土木工程機械。然而，當土木工程機械向後移動時，駕駛員所面臨的問題是難以看到該機械的後部。實際上， 該土木工程機械在正常工作過程中僅在向前方向上操作，但為了使該機械執行裝載、定位以開始工作或停車，駕駛員通常不得不在受限的空間中對土木工程機械進行倒車。該機械的駕駛員傾向於在向後行駛時讓另一個人引導自己。然而向後行駛是困難的，因為對於駕駛員自己能夠看到後部多遠的地方有限制。也有這樣的現有自驅動土木工程機械，其具有位於後端的攝像機和駕駛員工位處的屏幕。從而該土木工程機械的駕駛員實際上能夠看到後部，但即使有攝像機仍然難以估計土木工程機械在向後行駛時如何移動。對於普通機動車輛，特別是私人汽車，已有現有裝置可在對車輛進行停車時輔助駕駛員。這種裝置也稱為駕駛員輔助系統。DE 103 34 613 Al描述了一種用於普通機動車輛的裝置，其根據車輪所轉至的轉向角，在屏幕上指示用於車輛移動的區域，該區域也稱為行駛管道。一種用於帶拖車牽引車輛的駕駛員輔助系統由WO 2008/012109A1公開。現有的用於小汽車和卡車的駕駛員輔助系統不適用於自驅動土木工程機械，這種機械能夠用前輪或其它走行機構單元和後輪或其它走行機構單元轉向。在高度方向上調節該機械的底盤以及產生縱向或橫向傾斜也對自驅動土木工程機械中的駕駛員輔助系統提出特殊要求。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種自驅動土木工程機械，其使得該機械的駕駛員能夠方便地倒車，特別是為土木工程機械的裝載、定位以開始工作或停車的目的進行倒車。該目標可通過根據本實用新型的自驅動土木工程機械實現。本實用新型的優選實
4施方案形成本實用新型進一步的主題。根據實用新型的一方面，提供一種自驅動土木工程機械，其包括走行機構(1)，該走行機構具有在工作方向上位於前部的車輪或其它走行機構單元(2、3)和在工作方向上位於後部的車輪或其它走行機構單元G、5)；該機械的底盤(6)，其由所述走行機構承載; 驅動裝置(9)，用於驅動前輪或其它走行機構單元和/或後輪或其它走行機構單元0、3 ；4、 5)；轉向裝置(10)，用於對所述前輪或其它走行機構單元(3，4)和/或所述後輪或其它走行機構單元(4、幻進行轉向；及具有控制裝置的單元(12)，其特徵在於，所述土木工程機械具有用於在倒車時輔助該機械的駕駛員的裝置(13)，所述用於在倒車時輔助該機械的駕駛員的裝置具有用於檢測所述前輪或其它走行機構單元(2、3)和所述後輪或其它走行機構單元G、5)的位置的單元(17)；計算單元(16)，其根據所述前輪或其它走行機構單元(2、 3)和所述後輪或其它走行機構單元G、5)的位置確定定義土木工程機械的至少一個軌跡 (TjT6)的數據((x0，y0)、(xl，yl)、(x2，y2)、(x3，y3)、M、r)；圖像檢測單元(15)，用於檢測土木工程機械後部的圖像；顯示單元(14)，用於顯示檢測到的土木工程機械後部的圖像；及圖像處理單元(18)，其在顯示在顯示單元上的土木工程機械後部的圖像上疊加至少一個軌跡(T1至T6)。可選地，在本實用新型的土木工程機械中，所述具有控制裝置的單元(1 具有用於從多個轉向模式中選擇一個轉向模式的設備(12B)，所述具有控制裝置的單元(1 與所述轉向裝置(10)協作，從而所述轉向裝置容許選擇的轉向模式，且所述具有控制裝置的單元(12)具有用於規定所述前輪或其它走行機構單元(2、3)和/或所述後輪或其它走行機構單元G、5)的轉向角的設備(12A)，所述具有控制裝置的單元(1 與所述轉向裝置(10) 協作，從而所述轉向裝置設定規定的轉向角(α )，且所述計算單元(16)具有用於根據選擇的轉向模式，計算定義所述至少一個軌跡(T1至丁6)的數據((x0, y0)、(xl, yl)、(x2, y2)、 (x3，y3)、M)的設備(16A)。可選地，在本實用新型的土木工程機械中，所述用於計算定義所述至少一個軌跡的數據的設備(16A)構造為使得所述數據在參考土木工程機械的走行機構(1)的坐標系 (x，y)中用選擇的轉向模式和規定的轉向角(α)定義所述軌跡。可選地，在本實用新型的土木工程機械中，所述計算單元(16)具有用於將定義所述至少一個軌跡的數據轉換到參考圖像檢測單元(1 的坐標系(x』，y』)中的設備(16B)， 其中所述圖像顯示在所述顯示單元(14)上。可選地，在本實用新型的土木工程機械中，該機械的底盤(6)構造為在高度方向上和/或傾斜上可調節，所述計算單元(6)具有用於基於校正函數在參考圖像檢測單元的坐標系(x』，y』)中校正定義所述至少一個軌跡的數據的設備(16D)，通過所述校正函數容許圖像檢測單元(15)相對於參考土木工程機械的走行機構(1)的坐標系(X，y)在縱向傾斜和/或橫向傾斜和/或高度上的改變。可選地，在本實用新型的土木工程機械中，所述計算單元(6)具有用於基於校正函數在參考圖像檢測單元(15)的坐標系(x』，y』 )中校正定義所述至少一個軌跡的數據的設備(16C)，通過所述校正函數容許由所述圖像檢測單元檢測到的圖像的畸變。可選地，在本實用新型的土木工程機械中，所述用於計算定義所述至少一個軌跡的數據的設備(16A)構造為使得在參考土木工程機械的坐標系(x，y)中計算位於相對於土木工程機械的參照點(xO，yO)處的起點，在土木工程機械在選擇的轉向模式中以規定的轉向角(α)向後移動規定行駛距離(11;12，13)之後位於所述參照點所處的點(xl，yl ；χ2, y2 ；x3, y3)上的終點，及在所述起點和所述終點之間延伸的圓弧的半徑(r)或中心(M)。可選地，在本實用新型的土木工程機械中，所述土木工程機械向後移動的規定行駛距離(I1, I2, I3)是所述土木工程機械的長度(I1),或所述長度的部分(12,13)。可選地，在本實用新型的土木工程機械中，所述用於計算所述至少一個軌跡的設備(16A)構造為使得計算第一軌跡(1\至1~3)的終點和第二軌跡(!^至！^)的終點，所述第一軌跡的起點位於土木工程機械縱向上的一側，優選地位於工作方向上位於後部的左側點上，所述第二軌跡的起點位於土木工程機械縱向上的另一側，優選地位於工作方向上位於後部的右側點上。可選地，在本實用新型的土木工程機械中，所述具有控制裝置的單元(1 與所述轉向裝置(10)協作，從而所述轉向裝置(10)設定前部右側和左側車輪或其它走行機構單元0、3)的轉向角(CI1, CI2)以及後部右側和左側車輪或其它走行機構單元G、5)的轉向角(α 3，α 4)，以使前輪和後輪或其它走行機構單元在第一轉向模式中在同一方向上轉動。可選地，在本實用新型的土木工程機械中，所述具有控制裝置的單元(1 與所述轉向裝置(10)協作，從而所述轉向裝置(10)設定前部右側和左側車輪或其它走行機構單元0、3)的轉向角(CI1, CI2)以及後部右側和左側車輪或其它走行機構單元G、5)的轉向角(α 3，α 4)，以使前輪和後輪或其它走行機構單元在第一轉向模式中在相反方向上轉動。可選地，在本實用新型的土木工程機械中，所述轉向裝置(10)構造為使得車輪或其它走行機構單元(2、3 ；4,5)的輪軸的延伸(L1, L2, L3, L4)在轉向圓的中心(M)處相交。根據本實用新型的自驅動土木工程機械特徵在於用於在倒車時輔助該機械的駕駛員的裝置具有用於檢測前輪或其它走行機構單元和後輪或其它走行機構單元的位置的單元；及計算單元，其根據前輪或其它走行機構單元和後輪或其它走行機構單元的位置確定定義土木工程機械的至少一個軌跡的數據。另外，用於在倒車時輔助該機械的駕駛員的裝置還具有圖像檢測單元，用於檢測土木工程機械後部的圖像；及顯示單元，用於顯示檢測到的土木工程機械後部的圖像。通過圖像處理單元，定義土木工程機械在地面上或沿著交通承載路徑或表面的移動的至少一個軌跡疊加在顯示在顯示單元上的土木工程機械後部的圖像上。用於在倒車時輔助該機械的駕駛員的裝置考慮到前輪和後輪或其它走行機構單元的位置。可以確定疊加在土木工程機械後部的圖像上的一個或多個軌跡。通過參考至少一個軌跡，該機械的駕駛員能夠在倒車時根據前輪和後輪或其它走行機構單元的位置，對土木工程機械將如何行駛繞過可能存在的任何障礙物做出準確估計。在優選實施方案中，具有土木工程機械的控制裝置的單元具有用於規定前輪和/ 或後輪或其它走行機構單元的轉向角的設備，和用於從多個轉向模式中選擇一個轉向模式的設備。在該情況下，具有土木工程機械的控制裝置的單元與土木工程機械的轉向裝置協作，從而轉向裝置設定規定的轉向角或選擇的轉向模式。用於在倒車時輔助該機械的駕駛員的裝置的計算單元根據前輪和後輪或其它走行機構單元的位置，確定定義至少一個軌跡的數據，該計算單元在優選實施方案中具有用於不但根據前輪和/或後輪或其它走行機構單元的位置，而且根據選擇的轉向模式，計算定義所述至少一個軌跡的數據的設備。[0026]在優選實施方案中，該機械的駕駛員可以立即檢測該機械在倒車時將如何按照規定轉向角和轉向模式操作。通過一方面改變轉向角而另一方面改變轉向模式，該機械的駕駛員能夠估計不同的轉向角和轉向模式具有何種效果。這使得該機械的駛員不僅能夠對該機械在倒車時的移動做出更好的估計，而且規定在最優轉向模式中的最優轉向角或反之亦然。在特別優選的實施方案中，用於計算定義所述至少一個軌跡的數據的設備構造為使得所述數據在參考土木工程機械的走行機構的坐標系中用選擇的轉向模式和規定的轉向角定義所述軌跡。該坐標系優選地為在該機械的底盤在高度方向上調節以相對於走行機構具有規定的橫向和/或縱向傾斜時而不改變的坐標系。根據本實用新型的土木工程機械的優選實施方案假定，土木工程機械的轉向基本上遵循阿克曼原理(Ackermarm principle)，這意味著車輪或其它走行機構單元的輪軸的延伸在轉向圓的中心處相交。如果土木工程機械用轉向角在相反方向上轉向，則軌跡可以表示為可以由起點和終點和轉向圓的中心和/或半徑定義的弧線。如果至少一個軌跡是直線，即在轉向的轉向角在同一方向上時的情況，軌跡可以僅由起點和終點定義。然而，基本上也可以用某種其它方式定義軌跡，例如用坐標系中多個點的坐標定義軌跡。計算單元優選地具有用於將定義所述至少一個軌跡的數據轉換到參考圖像檢測單元的坐標系的設備，其中圖像顯示在顯示單元上。以此方式，可以選擇將不同於土木工程機械坐標系的坐標系用於圖像檢測單元。因此，圖像檢測單元可以根據需要設置在土木工程機械上以允許向該機械的駕駛員顯示給定視角下的圖像。在根據本實用新型的土木工程機械的優選實施方案中，該機械的底盤構造為在高度方向上和/或傾斜上可調節。有利的是至少一個軌跡可以正確地表示在顯示在顯示單元上的後部的圖像上，而無論該機械的底盤的高度和/或傾斜如何。在又一特別優選的實施方案中，計算單元因此具有用於基於校正函數在參考圖像檢測單元的坐標系中校正定義所述至少一個軌跡的數據的設備，通過所述校正函數容許圖像檢測單元相對於參考土木工程機械的走行機構的坐標系在縱向傾斜和/或橫向傾斜和/或高度上的改變。該機械的底盤相對於參考土木工程機械的走行機構的坐標系在高度和/或傾斜上的改變還產生設置在該機械的底盤上的圖像檢測單元的高度和/或傾斜的改變。用於校正定義所述至少一個軌跡的數據的設備可以確保該機械的底盤相對於參考該機械的底盤的坐標系在高度和/或傾斜上的改變不會使得至少一個軌跡不正確地顯示在顯示單元上。 因此根據該機械的底盤的高度和/或傾斜對定義所述至少一個軌跡的數據進行轉換，從而該數據仍與顯示在顯示單元上的後部的圖像匹配。因為現有攝像機的物鏡存在畸變，特別是在邊緣區域中，軌跡的表示相對於土木工程機械後部的圖像的表示的誤差可能發生。因此特別優選的實施方案提供用於基於校正函數在參考圖像檢測單元的坐標系中校正定義所述至少一個軌跡的數據的設備，通過該校正函數容許由圖像檢測單元檢測到的圖像的畸變。在該特別優選的實施方案中，至少一個軌跡以和後部的圖像畸變相同的方式畸變。該特別優選的實施方案用相對小的計算能力實施，因為不需要對圖像進行畸變而僅對軌跡進行畸變以允許兩者的表示在顯示單元上以相對彼此的正確關係顯示。然而，也可以是計算單元具有用於基於校正函數在參考圖像檢測單元的坐標系中校正土木工程機械後部的圖像的設備，通過該校正函數校正由圖像檢測單元檢測到的圖像的畸變。然而，為此目的需要有更高的計算能力。軌跡是隨機點遵循的路徑。該點可以位於土木工程機械上，以便精確地表徵該機械上的一個點，或該點甚至可以相鄰於該機械定位，以便表徵到位於該機械上的點的安全距離。用於定義至少一個軌跡的數據可以是不同類型的數據。該軌跡可以例如由起點和終點和轉向圓的中心或半徑定義。起點和終點之間的行駛長度可以是該機械的長度或該機械的長度的部分。優選地，顯示多個軌跡，軌跡中的一個表示該機械的長度，其它軌跡表示該機械的長度的部分。如果軌跡精確地對應於該機械的長度或該機械的長度的部分，則該點應位於該機械尾端的最末端，以便在倒車時向該機械的駕駛員顯示尾端的位置。點在該機械的工作裝置上例如在銑刨裝置上的移動也可以例如由軌跡可視地顯示。軌跡不僅可以顯示為起點和終點之間的直線，也可以顯示為點雲(point clouds) 以便在顯示單元上給出土木工程機械的移動的可視表示。

在下文中，參考附圖對本實用新型的實施方案進行詳細說明在附圖中圖1是作為自驅動土木工程機械示例的路面銑刨機的側視圖；圖2是用於在倒車時輔助該機械的駕駛員的裝置的框線圖；圖3A是自驅動土木工程機械的高度簡化示意圖和在參考土木工程機械的坐標系中的軌跡的示意圖，在該情況下土木工程機械直線向後倒車；圖;3B在參考圖像檢測單元的坐標系中示出圖3A所示軌跡；圖3C示出在容許圖像檢測單元的畸變進行校正之後的圖:3B所示軌跡；圖4A是土木工程機械的高度簡化示意圖和在參考土木工程機械的坐標系中的軌跡的示意圖，在該情況下土木工程機械在土木工程機械僅用後輪轉向的轉向模式中倒車；圖4B在參考圖像檢測單元的坐標系中示出圖4A所示軌跡；圖4C示出在容許圖像檢測單元的畸變進行校正之後的圖4B所示軌跡；圖5A是土木工程機械的高度簡化示意圖和在參考土木工程機械的坐標系中的軌跡的示意圖，在該情況下土木工程機械在前輪和後輪在相反方向上轉向的轉向模式中倒車；圖5B在參考圖像檢測單元的坐標系中示出圖5A所示軌跡；圖5C示出在容許圖像檢測單元的畸變進行校正之後的圖5B所示軌跡；圖6A是土木工程機械高度簡化示意圖和在參考土木工程機械的坐標系中的軌跡的示意圖，在該情況下土木工程機械在前輪和後輪在同一方向上轉向的轉向模式中倒車；圖6B在參考圖像檢測單元的坐標系中示出圖6A所示軌跡；圖6C示出在容許圖像檢測單元的畸變進行校正之後的圖6B所示軌跡。
具體實施方式
圖1示出作為自驅動土木工程機械示例的路面銑刨機，其具有用於在倒車時輔助該機械的駕駛員的裝置。[0053]該路面銑刨機是所稱的大型銑刨機，用於銑刨道路表面。該土木工程機械包括走行機構1，其具有在工作方向I上位於前部的兩個走行機構單元2、3和在工作方向I上位於後部的兩個走行機構單元4、5。走行機構可以等同地具有前輪和後輪，而不是前部和後部走行機構單元。在下文中，走行機構單元簡稱為車輪。走行機構1承載該機械的底盤6 ；通過兩個前升降柱和兩個後升降柱7、8，可相對於地面或交通承載路徑或交通承載表面在高度方向上調節該底盤，且該機械的底盤6的縱向和/或橫向傾斜也可調節。土木工程機械具有測量裝置(未示出)，通過其檢測該機械的底盤相對於參照平面的位置，即該機械的底盤相對於參照平面的高度和傾斜。該類型的測量裝置在WO 2007/032531A1 中描述。另外，土木工程機械也可以具有用於驅動前輪和後輪2、3 ；4、5的驅動裝置9(未詳細示出)，和用於使前輪和後輪2、3 ；4、5轉向的轉向裝置10，以及具有設置在前輪和後輪之間的銑刨鼓20的銑刨裝置19。在前輪和後輪2、3 ；4、5之間在該機械的底盤6上設置土木工程機械的駕駛員工位 11。駕駛員工位當然可以等同地設置在某個其它點上，例如在前輪前方。單元12位於駕駛員工位11處，其僅示意性地示出並具有土木工程機械的控制裝置。具有控制裝置的單元12 包括用於規定前輪和後輪2、3的給定轉向角的設備12A，以及用於選擇給定轉向模式的設備12B。用於規定轉向角的設備12A可以是方向盤12A，而用於選擇轉向模式的設備可以是選擇槓桿12B。方向盤12A和選擇槓桿12B在圖1中示出。具有控制裝置的單元12如下所述與轉向裝置10協作。該機械的駕駛員可以用選擇槓桿12B從多個轉向模式中選擇給定轉向模式。在稱為「協調轉向」的轉向模式中，土木工程機械由前輪和後輪2、3 ;4、5在相反方向上轉向，其中前輪2和後輪4指向相反方向。該機械的駕駛員在希望遵循小半徑時選擇該轉向模式。 在稱為「蟹行轉向」的轉向模式中，土木工程機械由前輪和後輪2、3 ;4、5在同一方向上轉向，其中前輪2、3和後輪4、5指向同一方向。在土木工程機械將以側向位移行駛時選擇該轉向模式。然而土木工程機械也可以僅用前輪或僅用後輪轉向。實際上，對於所有轉向模式，該機械的駕駛員僅用方向盤12A使土木工程機械轉向。在這樣做時，根據轉向模式，僅對後輪、僅對前輪或對前輪和後輪兩者進行轉向，然後前輪和後輪在相反方向上或在同一方向上轉向。如下文所述，通過轉向裝置的幾何結構產生形成於前輪軸和後輪軸處的轉向角。圖2是用於在倒車時輔助該機械的駕駛員的裝置13的框線圖，其與轉向裝置10 和具有土木工程機械的控制裝置的單元12協作。用於在倒車時提供輔助的裝置13具有顯示單元14，例如設置在駕駛員工位12處的顯示屏，在其上顯示土木工程機械後部的圖像以及一個或多個軌跡，該機械的駕駛員可以通過這些圖像和軌跡估計土木工程機械如何用規定的轉向角在選擇的轉向模式中移動。土木工程機械後部的圖像由圖像檢測單元15檢測，該圖像檢測單元具有設置在該機械的底盤後部的攝像機15A。攝像機15A在相對於地面的高度和傾斜方面跟隨土木工程機械的底盤6的移動。攝像機15A優選地位於該機械的尾端。用於在倒車時提供輔助的裝置13具有計算單元16，通過該計算單元確定數據，該數據根據前輪和後輪的位置並根據轉向模式定義土木工程機械的至少一個軌跡。前輪和後輪的位置由單元17檢測，該單元可以是用於在倒車時提供輔助的裝置13的部分或轉向裝置10的部分。圖2中的框線圖示出單元17作為裝置13的部分。另外，用於輔助該機械的駕駛員的裝置13還具有圖像處理單元18，其在顯示在顯示單元14上的土木工程機械後部的圖像上疊加由計算單元16確定的至少一個軌跡。因此， 該機械的駕駛員在顯示單元上看到至少一個軌跡和土木工程機械後部兩者，因此允許該機械的駕駛員將土木工程機械的移動與位於地面中或交通承載路徑上的物體相關。除了至少一個軌跡，也可以顯示其它信息，例如相隔的距離。在下文中，將對單獨轉向模式詳細說明用於在倒車時輔助該機械的駕駛員的裝置 13的各部件的結構和操作。圖3A至3C示出最簡單的情況，其中土木工程機械直線向後倒車。因此，前輪和後輪2、3;4、5的轉向角α為零。在圖3Α中，僅示意性地示出具有前輪和後輪2、3;4、5的走行機構1。表示在坐標系(x，y)中進行，其表示參照平面，該參照平面參考土木工程機械的走行機構。前輪和後輪的位置2、3 ;4、5由轉向角α定義。土木工程機械的底盤6由坐標系中的矩形表示。矩形的角落對應於該機械的前部和後部角落。具有銑刨鼓20的銑刨裝置19位於前輪和後輪2、3 ；4、5之間。參考該機械的走行機構的坐標系的原點(x0，y0)位於該機械的底盤6在工作方向 I上位於後部的左側角落。計算單元16具有設備16A，其在本實施方案中總共計算六個軌跡以表示土木工程機械的向後移動，每個軌跡由起點和終點定義。因為土木工程機械直線向後倒車，該軌跡為兩個點之間的直線。為了確定土木工程機械在工作方向I上的左後側角落(x0，y0)在對應於該機械的底盤長度的規定距離上倒車時的軌跡，計算單元計算該點在參考土木工程機械的走行機構的坐標系中的坐標(x3，y3)，在土木工程機械已向後移動達該機械的長度(I1)時該機械的底盤的左後側角落將位於該處，例如9米。以對應的方式，計算單元分別計算坐標(x2，y2) 和(xl，yl)，在土木工程機械已向後移動較短距離(分別為12和I3)時，該機械的底盤的左後側角落(x0，y0)將位於該處，例如分別為3米和1米。也對該機械的底盤在工作方向I上位於後部的右側角落進行這些計算。這產生六個軌跡T1至T6的表示，並由箭頭指示。箭頭的點之間的虛連接線表示土木工程機械尾端的位置，其已向後移動相應的行駛距離，例如9 米、3米和1米。然而，圖3A所示在參考土木工程機械的走行機構的坐標系中的軌跡T1至T6不對應於顯示單元14上的顯示，因為圖像檢測單元15以與對應於參考土木工程機械的走行機構的坐標系的視角不同的視角檢測土木工程機械後部的圖像，其中在參考土木工程機械的走行機構的坐標系中以俯視角度示出土木工程機械。計算單元16因此具有設備16B，其用於將土木工程機械的坐標系中的數據例如坐標(x0，y0)至(x3，y;3)轉換為參考圖像檢測單元15的坐標系(x，，y，)。圖;3B在圖像檢測單元15的坐標系中示出軌跡T1至T6，該坐標系對應於顯示單元 14的坐標系。圖像檢測單元的視角的改變因此能夠在顯示單元14上產生改變的表示。然而，該視角基本上不改變，因為攝像機12A以規定視角連接到該機械的底盤6。[0072]本實施方案還容許可能在圖像檢測單元中檢測圖像時發生的可能畸變。攝像機 15A的物鏡可能例如畸變，特別是在邊緣區域中。這種畸變可能使得地面中或交通承載路徑或表面上的物體當顯示在顯示單元上時不能準確地與疊加在土木工程機械後部的圖像上的軌跡相關。計算單元16具有設備16C，其用於在參考圖像檢測單元的坐標系(χ』，y』 )中校正定義軌跡T1至T6的數據(x0』，y0』)至(x3』，y3』)。設備16C基於第一校正函數校正數據。使用第一校正函數校正數據，從而軌跡T1至T6的表示經受與攝像機15A收集的圖像基本上相同的畸變。圖3C示出軌跡T1至T6在校正之後的「畸變圖像」，其在與顯示單元14的坐標系對應的圖像檢測單元15的坐標系中具有坐標(xO」，y0」)至(x3」，y3」)。在顯示單元14上(圖3C)，軌跡T1至T6的「畸變圖像」疊加在由圖像檢測單元15 檢測到的土木工程機械後部的圖像上。通過示出用於表示土木工程機械後部的圖像的兩個物體01和02，這在圖3中清楚地示出。在顯示單元14上，該機械的駕駛員能夠看到土木工程機械在直線向後倒車時將朝向兩個物體移動但不會接觸所述物體。駕駛員會看到，如果他將要碰到該物體，則他將不得不往回移動土木工程機械達一個該機械的長度。在下文中，將參考圖4B和4C描述土木工程機械在倒車時通過曲線的移動，土木工程機械在該情況下僅由後輪轉向。該轉向模式意味著該機械的駕駛員規定的對給定轉向角的規定只影響後輪，而前輪的轉向角保持為0的角度。土木工程機械的轉向裝置10構造為其至少近似地遵循阿克曼原理。在阿克曼原理下，所有車輪輪軸的延伸Ll、L2、L3在轉向圓的共同中心M處相交。為此，曲線外側車輪的轉向角α 2必須小於曲線內側車輪的轉向角αι。阿克曼原理確定土木工程機械上的點沿其移動的弧線的半徑r。如在第一實施方案中，計算單元16同樣計算六個軌跡T1至T6的起點和終點。因為軌跡不是直線而是起點和終點之間的圓弧，計算單元計算由阿克曼原理得出的半徑r或弧線的中心M。圖4A示出土木工程機械的坐標系(X，y)中的軌跡T1至T6。軌跡T1至T6同樣轉換到圖4Β所示圖像檢測單元15的坐標系(χ』，y』)。在圖像檢測單元的坐標系(χ』，y』) 中，軌跡同樣由第一校正函數校正以允許容許圖像檢測單元的畸變(圖4C)。如果在高度方向上調節該機械的底盤6，在該情況下該機械的底盤的橫向和/或縱向傾斜也可以改變，圖像檢測單元15的攝像機12A的視角同時改變。如果例如前升降柱7向上延伸且後升降柱8向下收縮，則該機械的底盤6在前部升高並在後部降低。該機械的底盤因此在縱向上傾斜。如果例如左側升降柱7、8向上延伸且右側升降柱7、8向下收縮，則該機械的底盤在左側升高並在右側降低。該機械的底盤6因此在橫向上傾斜。也可以是橫向和縱向傾斜疊加。因為圖像檢測單元15的攝像機15A牢固地連接到該機械的底盤6，攝像機跟隨底盤移動。該機械的底盤的縱向和/或橫向傾斜使得顯示單元14上顯示的軌跡不再匹配顯示單元上顯示的後部的圖像，其中軌跡疊加至該後部的圖像上。計算單元16具有用於校正數據的設備16D，該數據基於第二校正函數定義在參考圖像檢測單元15的坐標系(χ』，y』 )中的至少一個軌跡，通過第二校正函數容許圖像檢測單元15的攝像機12A相對於參考土木工程機械的走行機構1的坐標系(X，y)在縱向傾斜和/或橫向傾斜和/或高度上的改變。在該情況下假定對於該機械的底盤6處在規定高度上且相對於走行機構1不在縱向或橫向上傾斜(處在參照平面中)的情況先前已計算出該軌跡。如果該機械的底盤6的高度和/或傾斜發生改變，則根據由測量裝置(未示出)檢測到的高度和/或傾斜，使用第二校正函數轉換顯示單元14上顯示的軌跡，以使在顯示單元上顯示的圖像，如物體01和02的圖像和軌跡再次在彼此的正確關係中顯示。如果例如該機械的底盤6在前部上升並在後部下降，則後部的圖像在顯示單元上 「縮短」。然而，為了覆蓋該機械的長度該機械行駛的距離保持不變。該軌跡因此相應地拉伸，其在最壞情況下可能產生向上延伸出圖像的軌跡，因為攝像機的視角如此陡峭，從而位於該機械的長度距離處的區域不再完全顯示。在相反的情況下，該機械在前部下降並在後部上升，該圖像變得更長，因為攝像機對準較遠距離。軌跡然後以適當方式壓縮。圖5A至5C示出下述情況，其中該機械的駕駛員已選擇「協調轉向」轉向模式並已規定給定轉向角。因為土木工程機械的轉向裝置10近似地遵循阿克曼原理，規定轉向角可產生車輪的適當位置。曲線內側和外側的車輪具有不同的轉向角，曲線外側車輪的轉向角小於曲線內側車輪的轉向角。輪軸的延伸Ll、L2、L3、L4在轉向圓的中心M處相交，因此規定參考單獨車輪平面的軌跡的半徑rl、r2、r3、r4。如在上述實施方案中，計算單元16根據已選擇的「協調轉向」轉向模式和已設定的轉向角(圖5A)計算軌跡T1至T6,通過這些軌跡定義土木工程機械的移動。同樣如上所述將土木工程機械的坐標系(x，y)中的軌跡Tl至T6(圖5Α)轉換到圖像檢測單元15的坐標系(χ』，y』)(圖5Β)。同樣，也通過第一和/或第二校正函數進行校正(圖5C)。圖6A至6C示出「蟹行轉向」轉向模式。如果該機械的駕駛員選擇「蟹行轉向」轉向模式並設定給定轉向角，則輪軸的延伸不再延伸通過轉向圓的中心，相反所有輪軸延伸基本上彼此平行。在該轉向模式下，軌跡指向車輪所指向的方向。在該情況下，一側的車輪和另一側的車輪指向相同的相應方向。然而，在阿克曼原理下，它們處在不同的轉向角。一側的前輪或後輪各自的轉向角α 2小於另一側的前輪或後輪各自的轉向角αι。土木工程機械因此側向移動。計算單元16同樣由起點和終點確定的計算軌跡T1至Τ6。在「蟹行轉向」轉向模式中，軌跡不是圓弧而是直線。因為一側車輪處在與另一側車輪不同的轉向角，參考單獨車輪的平面的軌跡方向之間稍有區別以允許遵循阿克曼原理。由計算單元確定的軌跡處在由一側車輪和另一側車輪的不同轉向角產生的兩個方向之間的方向上。如在上述實施方案中，軌跡T1至T6同樣從土木工程機械的坐標系(X，y)轉換至圖像檢測單元的坐標系(x』，y』)(圖6B)。同樣，也通過第一和第二校正函數進行校正(圖 6C)。
權利要求1.一種自驅動土木工程機械，其包括走行機構(1)，該走行機構具有在工作方向上位於前部的車輪或其它走行機構單元(2、3)和在工作方向上位於後部的車輪或其它走行機構單元G、5)；該機械的底盤(6)，其由所述走行機構承載；驅動裝置(9)，用於驅動前輪或其它走行機構單元和/或後輪或其它走行機構單元0、3;4、5)；轉向裝置(10)，用於對所述前輪或其它走行機構單元(3，4)和/或所述後輪或其它走行機構單元(4、5)進行轉向； 及具有控制裝置的單元(12)，其特徵在於，所述土木工程機械具有用於在倒車時輔助該機械的駕駛員的裝置(13)，所述用於在倒車時輔助該機械的駕駛員的裝置具有用於檢測所述前輪或其它走行機構單元(2、3)和所述後輪或其它走行機構單元G、5)的位置的單元 (17)；計算單元(16)，其根據所述前輪或其它走行機構單元(2、；3)和所述後輪或其它走行機構單元(4、幻的位置確定定義土木工程機械的至少一個軌跡(1\至1~6)的數據((x0，y0)、 (xl，yl)、(x2, y2)、(x3, y3)、Μ、r)；圖像檢測單元(15)，用於檢測土木工程機械後部的圖像；顯示單元(14)，用於顯示檢測到的土木工程機械後部的圖像；及圖像處理單元(18)，其在顯示在顯示單元上的土木工程機械後部的圖像上疊加至少一個軌跡(T1至T6)。
2.根據權利要求1所述的土木工程機械，其特徵在於，所述具有控制裝置的單元(12) 具有用於從多個轉向模式中選擇一個轉向模式的設備(12B)，所述具有控制裝置的單元 (12)與所述轉向裝置(10)協作，從而所述轉向裝置容許選擇的轉向模式，且所述具有控制裝置的單元(1 具有用於規定所述前輪或其它走行機構單元(2、；3)和/或所述後輪或其它走行機構單元G、5)的轉向角的設備(12A)，所述具有控制裝置的單元(1 與所述轉向裝置(10)協作，從而所述轉向裝置設定規定的轉向角(α )，且所述計算單元(16)具有用於根據選擇的轉向模式，計算定義所述至少一個軌跡0\至1~6)的數據((X0，y0)、(Xl，yl)、 (x2，y2)、(x3，y3)、M)的設備(16A)。
3.根據權利要求2所述的土木工程機械，其特徵在於，所述用於計算定義所述至少一個軌跡的數據的設備(16A)構造為使得所述數據在參考土木工程機械的走行機構(1)的坐標系(x，y)中用選擇的轉向模式和規定的轉向角(α)定義所述軌跡。
4.根據權利要求3所述的土木工程機械，其特徵在於，所述計算單元(16)具有用於將定義所述至少一個軌跡的數據轉換到參考圖像檢測單元(1 的坐標系(x』，y』 )中的設備 (16B)，其中所述圖像顯示在所述顯示單元(14)上。
5.根據權利要求3或4所述的土木工程機械，其特徵在於，該機械的底盤(6)構造為在高度方向上和/或傾斜上可調節，所述計算單元(6)具有用於基於校正函數在參考圖像檢測單元(15)的坐標系(x』，y』)中校正定義所述至少一個軌跡的數據的設備(16D)，通過所述校正函數容許圖像檢測單元(15)相對於參考土木工程機械的走行機構(1)的坐標系 (X，y)在縱向傾斜和/或橫向傾斜和/或高度上的改變。
6.根據權利要求3至4中的任一項所述的土木工程機械，其特徵在於，所述計算單元 (6)具有用於基於校正函數在參考圖像檢測單元(15)的坐標系(χ』，r)中校正定義所述至少一個軌跡的數據的設備(16C)，通過所述校正函數容許由所述圖像檢測單元檢測到的圖像的畸變。
7.根據權利要求2至4中的任一項所述的土木工程機械，其特徵在於，所述用於計算定義所述至少一個軌跡的數據的設備(16A)構造為使得在參考土木工程機械的坐標系(X， y)中計算位於相對於土木工程機械的參照點(xO，y0)處的起點，在土木工程機械在選擇的轉向模式中以規定的轉向角(α)向後移動規定行駛距離(I1, I2, I3)之後位於所述參照點所處的點(xl，yl ；x2,y2 ；x3,y3)上的終點，及在所述起點和所述終點之間延伸的圓弧的半徑(r)或中心(M)。
8.根據權利要求7所述的土木工程機械，其特徵在於，所述土木工程機械向後移動的規定行駛距離(1」 I2, I3)是所述土木工程機械的長度(I1),或所述長度的部分(12，I3)。
9.根據權利要求8所述的土木工程機械，其特徵在於，所述用於計算所述至少一個軌跡的設備(16A)構造為使得計算第一軌跡(1\至1~3)的終點和第二軌跡(!^至！^)的終點， 所述第一軌跡的起點位於土木工程機械縱向上的一側，優選地位於工作方向上位於後部的左側點上，所述第二軌跡的起點位於土木工程機械縱向上的另一側，優選地位於工作方向上位於後部的右側點上。
10.根據權利要求1至4中的任一項所述的土木工程機械，其特徵在於，所述具有控制裝置的單元(1 與所述轉向裝置(10)協作，從而所述轉向裝置(10)設定前部右側和左側車輪或其它走行機構單元0、3)的轉向角(a」 CI2)以及後部右側和左側車輪或其它走行機構單元G、5)的轉向角(α 3，α 4)，以使前輪和後輪或其它走行機構單元在第一轉向模式中在同一方向上轉動。
11.根據權利要求1至4中的任一項所述的土木工程機械，其特徵在於，所述具有控制裝置的單元(1 與所述轉向裝置(10)協作，從而所述轉向裝置(10)設定前部右側和左側車輪或其它走行機構單元0、3)的轉向角(α」 α2)以及後部右側和左側車輪或其它走行機構單元G、5)的轉向角(α 3，α 4)，以使前輪和後輪或其它走行機構單元在第一轉向模式中在相反方向上轉動。
12.根據權利要求1至4中的任一項所述的土木工程機械，其特徵在於，所述轉向裝置 (10)構造為使得車輪或其它走行機構單元0、3 ；4,5)的輪軸的延伸(L1, L2, L3, L4)在轉向圓的中心(M)處相交。
專利摘要一種自驅動土木工程機械，其包括走行機構，該機構具有在工作方向上位於前部和後部的車輪或其它走行機構單元；該機械的底盤，其在高度方向上可調節並由走行機構承載。在該機械中，用於在倒車時輔助該機械的駕駛員的裝置具有用於檢測前輪和後輪或其它走行機構單元的位置的單元及計算單元，其根據用具有控制裝置的單元規定的轉向角和選擇的轉向模式，根據前輪和後輪或其它走行機構單元的位置確定定義該機械的至少一個軌跡的數據。該輔助裝置還具有圖像檢測單元，用於檢測該機械後部的圖像；和顯示單元，用於顯示檢測到的該機械後部的圖像。通過圖像處理單元在顯示在顯示單元上的後部的圖像上疊加定義該機械移動的至少一個軌跡的表示。
文檔編號E01C23/085GK202294959SQ20112039000
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月13日 優先權日2010年10月13日
發明者C·門岑巴赫, 根特·黑恩, 瓊恩·馮德利珀, 西魯斯·巴裡馬尼 申請人:維特根有限公司