BR102020014064A2

BR102020014064A2 - Sistema para maximizar a produtividade de um veículo de trabalho, veículo de trabalho, e, método para maximizar a produtividade de um veículo de trabalho

Info

Publication number: BR102020014064A2
Application number: BR102020014064-7A
Authority: BR
Inventors: Kyle A. Holl; Anthony K. Kraft
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2020-07-09
Publication date: 2021-03-16
Also published as: CN112302396A; US20210032850A1; DE102020207978A1; US11193255B2

Abstract

um sistema para maximizar a produtividade de um veículo de trabalho é descrito. o sistema inclui um primeiro sistema de sensores que gera uma primeira saída de sinal indicativa de uma altura de um material arranjado à frente do veículo de trabalho. um segundo sistema de sensores gera uma segunda saída de sinal indicativa de uma posição e altura de uma pá de transporte de material acoplada ao veículo de trabalho. um sistema atuador configurado para ajustar a posição e altura da pá de transporte de material. um processador de dados eletrônico é comunicativamente acoplado a cada um do primeiro sistema de sensores, do segundo sistema de sensores, e do sistema atuador. o processador de dados eletrônico determina uma vazão de material com base na primeira e segunda saídas de sinal e gera um sinal de comando recebido pelo sistema atuador para ajustar dinamicamente uma pluralidade de parâmetros de operação associados à pá de transporte de material para maximizar a vazão de material.

Description

SISTEMA PARA MAXIMIZAR A PRODUTIVIDADE DE UM VEÍCULO DE TRABALHO, VEÍCULO DE TRABALHO, E, MÉTODO PARA MAXIMIZAR A PRODUTIVIDADE DE UM VEÍCULO DE TRABALHO

Pedidos Relacionados

[001] Esse pedido se refere ao Pedido US n.° 16/058055, intitulado “SYSTEM AND METHOD OF SOIL MANAGEMENT FOR AN IMPLEMENT”, depositado em 8 de agosto de 2018, e o pedido US n.° 16/029.845, intitulado “WORK MACHINE GRADING CONTROL SYSTEM”, depositado em 9 de julho de 2018, ambos dos quais são incorporados aqui para referência em sua totalidade.

Campo da Descrição

[002] A presente descrição se refere geralmente a sistemas para melhorar a produtividade de veículos de trabalho, e, mais particularmente, a um sistema e método para maximizar a produtividade de um veículo de trabalho em tempo real com base em uma vazão de material.

Fundamentos da Descrição

[003] Veículos de trabalho, tais como uma motoniveladora, podem ser usados na construção e manutenção para nivelamento de terreno para formar uma superfície plana em vários ângulos, inclinações, e elevações. Na pavimentação de uma rodovia, por exemplo, uma motoniveladora pode ser usada para preparar uma fundação de base para criar uma extensa superfície plana para suportar uma camada de asfalto. Uma motoniveladora pode incluir dois ou mais eixos, com um motor e cabina dispostos em cima dos eixos na extremidade traseira do veículo e outro eixo disposto na extremidade dianteira do veículo. Um implemento, como uma pá, é afixado ao veículo entre o eixo dianteiro e o eixo traseiro.

[004] Cada superfície sendo nivelada inclui irregularidades de superfície e materiais de superfície de tipos diferentes. Embora os atuais sistemas de controle de nivelamento sejam usados para ajustar o implemento com base em entradas recebidas do sistema de controle de máquina, tais sistemas não levam em conta o tipo de material da superfície sendo nivelada. Porque as características de materiais de superfície variam amplamente, as operações de nivelamento podem ser efetuadas de diferentes maneiras com base nos tipos dos materiais de superfície. Por exemplo, algumas das operações de nivelamento requerem elevados esforços de máquina, que conduzem a deficiente desempenho. Portanto, existe uma necessidade de um sistema melhorado que maximize a produtividade e aumente o desempenho e eficiência do veículo.

Sumário da Descrição

[005] De acordo com um aspecto da presente descrição, um sistema para maximizar a produtividade de um veículo de trabalho é descrito. O sistema inclui um primeiro sistema de sensores, um segundo sistema de sensores, e um sistema atuador, cada um comunicativamente acoplado a um processador de dados eletrônico. O primeiro sistema de sensores é configurado para gerar uma primeira saída de sinal indicativa de uma altura de um material arranjado à frente do veículo de trabalho em relação a um ponto de referência no veículo de trabalho. O segundo sistema de sensores é configurado para gerar uma segunda saída de sinal indicativa de uma posição de pá e altura de pá de pelo menos uma pá de transporte de material acoplada ao veículo de trabalho. A pá de transporte de material acoplada ao veículo de trabalho e a pelo menos uma pá de transporte de material, e configurada para ajustar a posição de pá e a altura de pá da pelo menos uma pá de transporte de material. O processador de dados eletrônico comunicativamente é configurado para determinar uma vazão de material do material com base na primeira saída de sinal e na segunda saída de sinal, e em que o processador de dados eletrônico comunicativamente é configurado para prover um sinal de comando para o sistema atuador para ajustar dinamicamente uma pluralidade de parâmetros de operação associados à pá de transporte de material dentro de uma predeterminada faixa de limite para maximizar a saída de vazão de material.

[006] De acordo com outro aspecto da presente descrição, um veículo de trabalho é descrito. O veículo de trabalho pode compreender um chassi de veículo suportado por uma pluralidade de rodas engatando ao solo. Pelo menos uma pá de transporte de material acoplada ao chassi de veículo. Um primeiro sistema de sensores que é configurado para gerar uma primeira saída de sinal indicativa de uma altura de um material arranjado à frente do veículo de trabalho em relação a um ponto de referência no veículo de trabalho. Um segundo sistema de sensores que é configurado para gerar uma segunda saída de sinal indicativa de uma posição de pá e altura de pá de pelo menos uma pá de transporte de material acoplada ao veículo de trabalho. Um sistema atuador acoplado ao veículo de trabalho e a pelo menos uma pá de transporte de material que é configurada para ajustar a posição de pá e a altura de pá da pelo menos uma pá de transporte de material. Um processador de dados eletrônico é comunicativamente acoplado a cada um do primeiro sistema de sensores, do segundo sistema de sensores, e do sistema atuador. O processador de dados eletrônico comunicativamente é configurado para determinar uma vazão de material do material com base na primeira saída de sinal e na segunda saída de sinal, e em que o processador de dados eletrônico comunicativamente é configurado para prover um sinal de comando para o sistema atuador para ajustar dinamicamente uma pluralidade de parâmetros de operação associados à pá de transporte de material dentro de uma predeterminada faixa de limite para maximizar a saída de vazão de material.

[007] De acordo com outros aspectos da presente descrição, um método é descrito. O método compreende capturar pelo menos uma imagem de uma quantidade de material arranjado à frente de um veículo de trabalho; determinar uma altura da quantidade de material em relação a um chassi do veículo de trabalho; determinar uma posição de pá e uma altura de pá de pelo menos uma pá de transporte de material; determinar uma vazão de material com base na altura da quantidade de material e a posição de pá; e ajustar dinamicamente uma pluralidade de parâmetros de operação associados à pá de transporte de material dentro de uma predeterminada faixa de limite para maximizar a saída de vazão de material.

[008] Outras características e aspectos se tornarão aparentes pela consideração da descrição detalhada e desenhos anexos.

Breve Descrição dos Desenhos

[009] A descrição detalhada dos desenhos se refere às figuras anexas, nas quais:
a figura 1 é uma ilustração em vista lateral de um veículo de trabalho incluindo um sistema para maximizar a produtividade do veículo de trabalho de acordo com uma modalidade;
a figura 2 é um diagrama de blocos de um sistema para maximizar a produtividade do veículo de trabalho da figura 1 de acordo com uma modalidade;
a figura 3A é um diagrama de blocos de uma unidade eletrônica de veículo arranjada no veículo de trabalho da figura 1 de acordo com uma modalidade;
a figura 3B é um diagrama de blocos de um sistema de processamento remoto de acordo com uma modalidade; e
a figura 4 é um fluxograma de um método para maximizar a produtividade do veículo de trabalho da figura 1.

[0010] Os mesmos números de referência são usados para indicar os mesmos elementos através das várias figuras.

Descrição Detalhada dos Desenhos

[0011] Com referência às figuras 1 e 2, um veículo de trabalho 100 compreendendo um sistema 150 é mostrado em uma modalidade de exemplo. Como será discutido aqui, o sistema 150 maximiza a produtividade do veículo de trabalho 100 em tempo real com base na vazão de material medida. Embora o veículo de trabalho 100 seja mostrado como incluindo um veículo de construção (por exemplo, uma motoniveladora) na figura 1, deve ser notado que, em outras modalidades, o veículo de trabalho 100 pode variar de acordo com as exigências de aplicação e especificação. Por exemplo, em outras modalidades, o veículo de trabalho 100 pode veículos florestais, agrícolas, de tratamento de gramado ou veículos em rodovias, com as modalidades discutidas aqui sendo meramente para finalidades de exemplo para auxiliar em uma compreensão da presente invenção.

[0012] O veículo de trabalho 100 pode compreender um conjunto de chassi incluindo um primeiro chassi 102 (por exemplo, um chassi dianteiro) e um segundo chassi 104 (por exemplo, um chassi traseiro) estruturalmente suportado por rodas 106, 108. Uma cabina de operador 110, que inclui uma variedade de mecanismos de controle, acessíveis por um operador de veículo, pode ser montada ao primeiro chassi 102. Um motor 112 pode ser montado ao segundo chassi 104 e arranjado para acionar as rodas 108 a várias velocidades por intermédio do acoplamento através de uma transmissão de acionamento (não mostrada). Como mostrado na figura 1, um conjunto de pá 116 pode ser acoplado ao primeiro chassi 102 e pode ser arranjado para realizar uma variedade de tarefas de engate ao solo, como empurrar, nivelar, ou espalhar o solo no local de trabalho 10. O conjunto de pá 116 pode compreender pelo menos uma pá de transporte de material 118 tendo geralmente formatos de côncavo acoplados a uma engrenagem conformada em anel 124.

[0013] Em algumas modalidades, o sistema 150 pode compreender um primeiro sistema de sensores 152, um segundo sistema de sensores 154, e um sistema atuador 156, cada um comunicativamente acoplado a um processador de dados eletrônico 202 para maximizar a produtividade em tempo real com base na determinada vazão de material. Em algumas modalidades, o primeiro sistema de sensores 152 pode compreender um ou mais dispositivos de formação de imagens 153, tais como sensores de radar, câmeras, sensores térmicos de formação de imagens, dispositivos de formação de imagens a infravermelhos, sensores de Lidar, sensores ultrassônicos, ou outros dispositivos apropriados capazes de capturar imagens ou vídeo em tempo real. Os dispositivos de formação de imagens 153 podem ser montados em uma variedade de locais em torno do veículo de trabalho 100, tal como em uma parte dianteira, parte traseira, lateral, e/ou painel superior do veículo de trabalho 100 para prover um amplo e expansivo campo de visão. Por exemplo, os dispositivos de formação de imagens 153 podem ser arranjados para capturar imagens de uma área de base (por exemplo, pilhas de material de base) sendo aproximada pelo veículo de trabalho 100. Em outras modalidades, os dispositivos de formação de imagens 153 podem funcionar coletivamente com outros dispositivos sensores arranjados no veículo de trabalho 100 ou veículos de trabalho auxiliares arranjados nos mesmos ou próximos ao campo.

[0014] Como mostrado na figura 2, o segundo sistema de sensores 154 pode ser comunicativamente acoplado ao primeiro sistema de sensores 152 e ao sistema atuador 156 por intermédio de um barramento de comunicação 159. O segundo sistema de sensores 154 pode compreender um ou mais sensores de posição que provêm realimentação de posição para a pá de transporte de material 118. Por exemplo, em algumas modalidades, o sensores de posição podem compreender sensores lineares ou sensores multiaxiais, tais como, mas não limitados a, sensores capacitivos, sensores de proximidade, sensores ultrassônicos, sensores de efeito Hall, ou outros dispositivos de sensoreamento capazes de detectar um movimento posicional da pá. Em outras modalidades, o segundo sistema de sensores 154 pode adicionalmente compreender um ou mais sensores inerciais que observam uma força de gravidade e uma aceleração associada à pá de transporte de material 118. Adicionalmente, em ainda outras modalidades, o segundo sistema de sensores 154 pode utilizar dados de local e posição, recebidos de um receptor de determinação de local 218 ou um sistema de controle de nivelamento 226 para controlar o movimento posicional e/ou angular da pá de transporte de material 118.

[0015] O sistema atuador 156 pode compreender um ou mais circuitos de controle tendo uma pluralidade de atuadores hidráulicos 122 ou outros dispositivos de controle arranjados no mesmo para controlar o movimento e o posicionamento da pá de transporte de material 118. Como mostrado na figura 1, em algumas modalidades, os atuadores hidráulicos 122 podem ser acoplados a uma barra de tração 120 para facilitar a elevação e o abaixamento da pá de transporte de material 118. Adicionalmente, a pá de transporte de material 118 pode se estender paralela à engrenagem conformada em anel 124 e pode ser arranjada de forma que a rotação da engrenagem conformada em anel 124 facilite o movimento da pá de transporte de material 118 em relação ao primeiro chassi 102.

[0016] O processador de dados eletrônico 202 pode ser arranjado localmente como parte de uma unidade eletrônica de veículo 200 do veículo de trabalho 100 ou remotamente em um sistema de processamento remoto 300 (figura 3B). Em várias modalidades, o processador de dados eletrônico 202 pode compreender um microprocessador, um microcontrolador, uma unidade de processamento central, um arranjo lógico programável, um controlador lógico programável, outro apropriado circuito programável que é adaptado para realizar operações de processamento de dados e/ou de controle de sistema. Por exemplo, como será discutido em mais detalhe com referência à figura 4, o processador de dados eletrônico 202 pode ser configurado para determinar um valor de produtividade ótima para um veículo de trabalho com base na determinada vazão de material.

[0017] Como será apreciado por aqueles especializados na técnica, as figuras 1 e 2 são providas somente para finalidades ilustrativas e de exemplo e não são, de modo algum, destinadas a limitar a presente descrição ou suas aplicações. Em outras modalidades, o arranjo e/ou configuração estrutural do sistema 150 podem variar. Por exemplo, em algumas modalidades, o sistema 150 pode compreender dispositivos de sensoreamento adicionais. Ainda, em outras modalidades, o sistema 150 pode compreender uma rede de sistemas distribuídos, arranjados em uma pluralidade de veículos localizados em um único loca de trabalho ou em vários locais de trabalho remotos.

[0018] Com referência agora às figuras 3A e 3B, um diagrama de blocos de uma unidade eletrônica de veículo 200 e um sistema de processamento remoto 300 são mostrados de acordo com uma modalidade. A unidade eletrônica de veículo 200 pode compreender o processador de dados eletrônico 202, um dispositivo de armazenamento de dados 204, um dispositivo eletrônico 206, um dispositivo de comunicações sem fio 216, a exibição 210, o receptor de determinação de local 218, e um barramento de dados de veículo 220, cada um comunicativamente formando interface com um barramento de dados 208. Como representado, os vários dispositivos (isto é, dispositivo de armazenamento de dados 204, dispositivo de comunicações sem fio 216, exibição 210, e barramento de dados de veículo 220) podem comunicar informação, por exemplo, sinais de sensor, sobre o barramento de dados 208 para o processador de dados eletrônico 202.

[0019] O processador de dados eletrônico 202 gerencia a transferência de dados entre os vários sistemas e componentes do veículo, que, em algumas modalidades, pode incluir transferência de dados para, e de, o sistema de processamento remoto 300. Por exemplo, o processador de dados eletrônico 202 coleta e processa dados (por exemplo, dados de perfil de material de base ou vazão de material) a partir do barramento de dados 208 para a transmissão ou em uma direção para frente ou para trás com relação ao sistema de processamento remoto 300. Como mostrado na figura 3B, o sistema de processamento remoto 300 pode compreender um processador de dados remoto 302 e um dispositivo de armazenamento de dados remoto 304 acoplado a um barramento de dados remoto 306. Em várias modalidades, o sistema de processamento remoto 300 pode ser implementado por um computador de finalidade geral ou um servidor que é programado com módulos de software armazenados no dispositivo de armazenamento de dados remoto 304.

[0020] Em outras modalidades, o processador de dados eletrônico 202 pode receber ou transferir informação para, e de, outros processadores ou dispositivos de computação. Por exemplo, dados de material de base/perfil, que são processados pelo processador de dados eletrônico 202 podem ser recebidos ou transferidos de outros computadores e ou dados coletados dos dispositivos de formação de imagens 153, arranjados nos veículos de trabalho, podem ser transferidos para outro processador em outro veículo de trabalho. Em ainda outras modalidades, a informação/dados pode ser transmitido por intermédio de uma rede para um computador de processamento central para o ulterior processamento. Por exemplo, um primeiro veículo de trabalho pode armazenar um modelo computadorizado do local de trabalho 10 (isto é, um mapa do local de trabalho) e o trabalho a ser realizado em um diferente local de trabalho por um segundo veículo de trabalho.

[0021] O dispositivo de armazenamento de dados 204 armazena informação e dados (por exemplo, coordenadas geográficas ou imagens do solo) para o acesso pelo processador de dados eletrônico 202 ou o barramento de dados de veículo 220. O dispositivo de armazenamento de dados 204 pode compreender memória eletrônica, memória de acesso aleatório, não volátil, um dispositivo de armazenamento óptico, um dispositivo de armazenamento magnético, ou outro dispositivo para armazenar e acessar dados eletrônicos em qualquer meio de armazenamento eletrônico, óptico ou magnético, gravável, registrável, regravável, ou legível.

[0022] O barramento de dados de veículo 220 suporta comunicações entre um ou mais dos seguintes componentes: um veículo controlador 222, o primeiro sistema de sensores 152, o segundo sistema de sensores 154, e o processador de dados eletrônico 202. Em outras modalidades alternativas, o sistema 150 pode opcionalmente compreender um sistema de controle de nivelamento 226, e/ou um ou mais sensores de monitoramento 158, comunicativamente acoplados ao barramento de dados de veículo 220. Em algumas modalidades, o sensores de monitoramento 158 podem ser arranjados na, ou próximos à, pá de transporte de material 118 e podem ser configurados para medir uma quantidade de material de solo coletado pela pá 118, conforme o material de solo é transportado e/ou nivelado. O veículo controlador 222 pode compreender um dispositivo para a direção ou navegação do veículo de trabalho 100 de acordo com instruções recebidas pelo sistema de controle de nivelamento 226 ou outras instruções providas por um operador do veículo com base em realimentação recebida do primeiro ou segundo sistemas de sensores 152, 154.

[0023] O receptor de determinação de local 218 pode compreender um receptor que usa sinais de satélite, sinais terrestres, ou ambos, para determinar o local ou posição de um objeto ou do veículo. Em uma modalidade, o receptor de determinação de local 218 compreende um receptor de Sistema de Posicionamento Global (GPS) com um receptor de correção diferencial para prover medições precisas das coordenadas geográficas ou posição do veículo. O receptor de correção diferencial pode receber transmissões de sinal de satélite ou terrestre de informação de correção de uma ou mais estações de referência com coordenadas geográficas geralmente conhecidas para facilitar a precisão melhorada na determinação de um local para o receptor de GPS, por exemplo.

[0024] Em outras modalidades alternativas, dados de posição e local podem ser processados pelo sistema de controle de nivelamento 226. Por exemplo, um ou mais sinais de posição podem ser recebidos do receptor de determinação de local 218 arranjado, por exemplo, na cabina de operador 110 do veículo de trabalho 100. O sistema de controle de nivelamento 226 pode determinar um local da pá de transporte de material 118 e gerar sinais de comando comunicados para o veículo controlador 222 para alterar uma posição da pá de transporte de material 118, com base em sinais recebidos do/pelo receptor de determinação de local 218.

[0025] O dispositivo eletrônico 206 pode compreender memória eletrônica, memória de acesso aleatório, não volátil, circuitos biestáveis, um meio de armazenamento gravável por computador ou legível por computador, ou outro dispositivo eletrônico para armazenar, recuperar, ler ou gravar dados. O dispositivo eletrônico 206 pode incluir um ou mais módulos de software que gravam e armazenam dados coletados pelo primeiro sistema de sensores 152, o segundo sistema de sensores 154, ou outros dispositivos de rede acoplados a, ou capazes de se comunicarem com o barramento de dados de veículo 220. Em algumas modalidades, o um ou mais módulos de software, por exemplo, podem incluir um módulo de sensoreamento de material 230, um módulo de posicionamento de pá 232, ou, opcionalmente, um módulo de controle de nivelamento 234, cada um compreendendo instruções de software executáveis ou estruturas de dados, que são processadas pelo processador de dados eletrônico 202.

[0026] O termo módulo, quando usado aqui, pode incluir um sistema de hardware e/ou software, que opera para realizar uma ou mais funções. Cada módulo pode ser realizado em uma variedade de configurações apropriadas, e não deve ser limitado para qualquer implementação particular exemplificada aqui, a menos que tais limitações sejam expressamente indiadas. Além disso, nas várias modalidades descritas aqui, cada módulo corresponde a uma definida funcionalidade; todavia, em outras modalidades, cada funcionalidade pode ser distribuída para mais do que um módulo. Da mesma maneira, em outras modalidades, definidas múltiplas funcionalidades podem ser implementadas por um único módulo que realiza aquelas múltiplas funções, possivelmente juntamente com outras funções, ou distribuídas diferentemente entre um conjunto de módulos que superficialmente ilustrado nos exemplos dados aqui.

[0027] Em algumas modalidades, o módulo de sensoreamento de material 230 pode gravar e armazenar dados de formação de imagens, em tempo real, coletados pelo primeiro sistema de sensores 152. Por exemplo, o módulo de sensoreamento de material 230 pode gerar perfis de material bidimensionais ou tridimensionais do material de solo com base nas imagens capturadas pelo um ou mais dispositivos de formação de imagens 153. Em várias modalidades, os perfis de material podem variar com base no tipo de material de base, que pode incluir materiais, tais como solo, rocha, seixos, pedra, minerais, matéria orgânica, argila e vegetação, como exemplos. Adicionalmente, em algumas modalidades, o módulo de sensoreamento de material 230 pode associar dados de cor, dados de local, dados ambientais, e/ou características básicas com o perfil de material.

[0028] O módulo de posicionamento de pá 232 pode determinar uma posição de pá ótima ou rotação angular com base no perfil de material gerado. Em algumas modalidades, o módulo de posicionamento de pá 232 pode fornecer sinais de comando recebidos pelo sistema atuador 156 para ajustar uma posição ou ângulo da pá de transporte de material 118 com base em entradas recebidas do módulo de sensoreamento de material 230 e um ou mais sensores de posição. Por exemplo, a posição ou ângulo da pá pode ser ajustado pelo sistema atuador 156 para otimizar o deslocamento do material quando ele é coletado ou movido pela pá. Em outras modalidades, uma orientação da pá de transporte de material 118 pode ser controlada por intermédio do módulo de controle de nivelamento 234. Por exemplo, o módulo de controle de nivelamento 234 pode utilizar dados de GPS e de terreno armazenados, emitidos pelo sistema de controle de nivelamento 226 para ajustar uma posição e orientação da pá de transporte de material 118.

[0029] Com referência agora à figura 4, um fluxograma de um método 400 para maximizar a produtividade do veículo de trabalho 100 é mostrado. Em 402, na partida do veículo de trabalho 100, um operador do veículo pode alimentar pré-definidas faixas operacionais para estabelecer valores de limite superior e inferior para um ou mais parâmetros de operação por intermédio de a interface de usuário da exibição 210. O um ou mais parâmetros de operação podem incluir, sem limitação, posição de pá, profundidade de pá, inclinação lateral de pá, deslocamento lateral de pá, ângulo de círculo, ângulo de articulação, posição de engrenagem, a velocidade do motor, a velocidade de veículo, configuração do trem de acionamento (por exemplo, 4WD ou 6WD), deslocamento lateral de círculo, inclinação de roda, combinações dos mesmos, ou outros parâmetros apropriados. Conforme o veículo de trabalho 100 se desloca através do local de trabalho 10, os parâmetros de operação do veículo de trabalho 100 e da pá de transporte de material 118 podem ser ajustados automaticamente por intermédio do processador de dados eletrônico 202 ou manualmente por intermédio da exibição 210 com base em um desejado perfil de nivelamento ou saída operacional em 404.

[0030] A seguir, em 406, o primeiro sistema de sensores 152 pode receber informação acerca do ambiente do local de trabalho 10 com base nas imagens capturadas pelos dispositivos de formação de imagens 153. Por exemplo, um perfil de base de material arranjado à frente do veículo de trabalho 100 pode ser gerado pelo módulo de sensoreamento de material 230 utilizando entradas de dados a partir dos dispositivos de formação de imagens 153. O módulo de sensoreamento de material 230 também determina uma altura do material em relação a um ponto de referência no veículo de trabalho 100 com base nos perfis de base. Em outras modalidades, o módulo de sensoreamento de material 230 pode determinar um perfil de base com base em formação de imagens recebida de um ou dos sensores de monitoramento 158 arranjados na pá de transporte de material 118, como discutido com referência às figuras 3A e 3B.

[0031] Quando os dados ambientais e de base são capturados em 406, o segundo sistema de sensores 154 continuamente monitora uma posição da pá de transporte de material 118 e gera um sinal de saída indicativo de uma atual posição de pá e/ou altura de pá da pá de transporte de material 118 Em 408. Adicionalmente, coletivamente com os dados de posição, uma velocidade de veículo do veículo de trabalho 100 é monitorada em 410.

[0032] Em 412, o processador de dados eletrônico 202 computa uma vazão volumétrica (isto é, vazão de material) de material movido pela pá de transporte de material 118 com base na determinada altura do material de base, na posição atual de pá, e na velocidade de veículo. Em 414, o processador de dados eletrônico 202 pode receber dados de velocidade e torque a partir de um ou mais sensores de velocidade e torque (não mostrados). Por exemplo, em algumas modalidades, o processador de dados eletrônico 202 pode receber realimentação de velocidade e torque a partir de vários sistemas e componentes do veículo, tais como motores elétricos, sistemas de propulsão, trens de acionamento, ou outros sistemas apropriados para prover saídas de torque e velocidade em tempo real. Essa informação pode ser usada para informar o operador de veículo sobre a quantidade de torque sendo requerida pelo veículo de trabalho 100 para mover o material, bem como a requerida velocidade de veículo.

[0033] A seguir, em 416, o processador de dados eletrônico 202 provê um sinal de comando para o sistema atuador 156 pra dinamicamente modificar um ou mais dos parâmetros de operação para ajustar uma posição da pá de transporte de material 118. Por exemplo, com base na determinada vazão de material, o processador de dados eletrônico 202 mantém os parâmetros de operação dentro das predeterminadas faixas operacionais para maximizar uma quantidade de material movido pela pá de transporte de material 118 sem exceder os limites operacionais do veículo de trabalho 100.

[0034] Uma vez quando os parâmetros de operação estão ajustados, uma decisão é feita em 418 para determinar se os parâmetros de operação excedem o valor de limite superior ou caem abaixo do valor de limite inferior. Se os valores estiverem fora das faixas operacionais (isto é, acima ou abaixo dos valores de limite), o processador de dados eletrônico 202 reajusta os parâmetros de operação em 416 com base na vazão de material. Por exemplo, para maximizar a produtividade do veículo de trabalho 100, o processador de dados eletrônico 202 iria continuamente monitorar a vazão de material e esforço do motor, e ajustaria os parâmetros de operação para levar em conta quaisquer alterações em vazão de material enquanto não exceder um limite de tração de pá e/ou um limite de tração das condições de solo do veículo de trabalho 100.

[0035] Adicionalmente, em algumas modalidades, um alerta de aviso pode ser gerado e exibido na exibição 210, se os parâmetros de operação caírem fora da desejada faixa de limite ou quando o veículo de trabalho 100 está próximo ou dentro de uma predeterminada faixa das zonas de aviso.

[0036] Sem de nenhuma maneira limitar o escopo, interpretação, ou aplicação das reivindicações que aparecem abaixo, um efeito técnico de uma ou mais das modalidades de exemplo descritas aqui é um sistema e método para maximizar a produtividade de um veículo de trabalho. O sistema é particularmente vantajoso pelo fato de que permite que a produtividade do veículo de trabalho seja maximizada em tempo real com base em uma vazão de material.

[0037] Embora o acima descreva modalidades de exemplo da presente invenção, essas descrições não devem ser visualizadas em um sentido limitativo. Pelo contrário, outras variações e modificações podem ser feitas sem se afastar do escopo e espírito da presente invenção, como definidos nas reivindicações anexas.

Claims

Sistema para maximizar a produtividade de um veículo de trabalho, caracterizado pelo fato de que compreende:
um primeiro sistema de sensores, em que o primeiro sistema de sensores é configurado para gerar uma primeira saída de sinal indicativa de uma altura de um material arranjado à frente do veículo de trabalho em relação a um ponto de referência no veículo de trabalho;
um segundo sistema de sensores, em que o segundo sistema de sensores é configurado para gerar uma segunda saída de sinal indicativa de uma posição de pá e altura de pá de pelo menos uma pá de transporte de material acoplada ao veículo de trabalho;
um sistema atuador acoplado ao veículo de trabalho e a pelo menos uma pá de transporte de material, em que o sistema atuador configurado para ajustar a posição de pá e a altura de pá da pelo menos uma pá de transporte de material; e
um processador de dados eletrônico comunicativamente acoplado a cada um do primeiro sistema de sensores, do segundo sistema de sensores, e do sistema atuador, em que o processador de dados eletrônico é configurado para determinar uma vazão de material do material com base na primeira saída de sinal e na segunda saída de sinal, e em que o processador de dados eletrônico é configurado para prover um sinal de comando para o sistema atuador para ajustar dinamicamente uma pluralidade de parâmetros de operação associados à pá de transporte de material dentro de uma predeterminada faixa de limite para maximizar a saída de vazão de material.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a vazão de material compreende um volume de material que é movido à frente do veículo de trabalho sobre uma distância definida por unidade de tempo.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a posição de pá compreende uma posição deslocada para o lado da pá de transporte de material.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de parâmetros de operação compreende um ou mais dos seguintes: posição de pá, profundidade de pá, inclinação lateral de pá, deslocamento lateral de pá, ângulo de círculo, ângulo de articulação, posição de engrenagem, a velocidade do motor, a velocidade de veículo, configuração do trem de acionamento (por exemplo, 4WD ou 6WD), deslocamento lateral de círculo, inclinação de roda, combinações dos mesmos.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro sistema de sensores compreende um ou mais dos seguintes: câmeras de 2-D, câmeras de 3 a D, câmeras estéreo, dispositivos de varredura a laser, sensores ultrassónicos, sistema de antenas de varrimento de detecção e telemetria por luz, dispositivos de radar, ou combinações dos mesmos.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo sistema de sensores compreende uma pluralidade de sensores de posição arranjados na, ou próximos à, pá de transporte de material.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador de dados eletrónico é adicionalmente configurado para determinar uma saída de torque e uma saída de velocidade para computar parâmetros de energia e uma velocidade de veículo do veículo de trabalho, e em que a vazão de material é determinada pelo menos em parte com base nos parâmetros de potência e na velocidade de veículo.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador de dados eletrónico é adicionalmente configurado para maximizar a vazão de material por ajuste dos parâmetros de operação dentro da predeterminada faixa de limite para não exceder um valor de tração de lâmina máximo ou um limite de tração do veículo de trabalho.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de monitoramento arranjado na, ou próximos à, pá de transporte de material, em que o sensor de monitoramento é configurado para gerar um sinal de saída indicativo de uma quantidade de material arranjado na superfície da pá de transporte de material.
Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o sensor de monitoramento é comunicativamente acoplado ao processador de dados eletrônico, e em que o processador de dados eletrônico é adicionalmente configurado para determinar a vazão de material com base em uma quantidade de material arranjado na superfície da pá de transporte de material e na segunda saída de sinal.
Veículo de trabalho, caracterizado pelo fato de que compreende:
um chassi de veículo suportado por uma pluralidade de rodas engatando ao solo;
pelo menos uma pá de transporte de material acoplada ao chassi de veículo;
um primeiro sistema de sensores, em que o primeiro sistema de sensores é configurado para gerar uma primeira saída de sinal indicativa de uma altura de um material arranjado à frente do veículo de trabalho em relação a um ponto de referência no veículo de trabalho;
um segundo sistema de sensores, em que o segundo sistema de sensores é configurado para gerar uma segunda saída de sinal indicativa de uma posição de pá e altura de pá de pelo menos uma pá de transporte de material acoplada ao veículo de trabalho;
um sistema atuador acoplado ao veículo de trabalho e a pelo menos uma pá de transporte de material, em que o sistema atuador configurado para ajustar a posição de pá e a altura de pá da pelo menos uma pá de transporte de material; e
um processador de dados eletrônico comunicativamente acoplado a cada um do primeiro sistema de sensores, do segundo sistema de sensores, e do sistema atuador, em que o processador de dados eletrônico é configurado para determinar uma vazão de material do material com base na primeira saída de sinal e na segunda saída de sinal, e em que o processador de dados eletrônico é configurado para prover um sinal de comando para o sistema atuador para ajustar dinamicamente uma pluralidade de parâmetros de operação associados à pá de transporte de material dentro de uma predeterminada faixa de limite para maximizar a saída de vazão de material.
Veículo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de parâmetros de operação compreende um ou mais dos seguintes: posição de pá, profundidade de pá, inclinação lateral de pá, deslocamento lateral de pá, ângulo de círculo, ângulo de articulação, posição de engrenagem, a velocidade do motor, a velocidade de veículo, configuração do trem de acionamento (por exemplo, 4WD ou 6WD), deslocamento lateral de círculo, inclinação de roda, combinações dos mesmos.
Veículo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o processador de dados eletrônico é adicionalmente configurado para determinar uma saída de torque e uma saída de velocidade para computar parâmetros de energia e uma velocidade de veículo do veículo de trabalho, e em que a vazão de material é determinada pelo menos em parte com base nos parâmetros de potência e na velocidade de veículo.
Veículo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o processador de dados eletrônico é adicionalmente configurado para maximizar a vazão de material por ajuste dos parâmetros de operação dentro da predeterminada faixa de limite para não exceder um valor de tração de lâmina máximo ou um limite de tração do veículo de trabalho.
Veículo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de monitoramento arranjado na, ou próximos à, pá de transporte de material, em que o sensor de monitoramento é configurado para gerar um sinal de saída indicativo de uma quantidade de material arranjado na superfície da pá de transporte de material.
Veículo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o sensor de monitoramento é comunicativamente acoplado ao processador de dados eletrônico, e em que o processador de dados eletrônico é adicionalmente configurado para determinar a vazão de material com base em uma quantidade de material arranjado na superfície da pá de transporte de material e na segunda saída de sinal.
Método para maximizar a produtividade de um veículo de trabalho, caracterizado pelo fato de que compreende:
capturar pelo menos uma imagem de uma quantidade de material arranjado à frente de um veículo de trabalho;
determinar uma altura da quantidade de material em relação a um chassi do veículo de trabalho;
determinar uma posição de pá e uma altura de pá de pelo menos uma pá de transporte de material;
determinar uma vazão de material com base na altura da quantidade de material e a posição de pá; e
ajustar dinamicamente uma pluralidade de parâmetros de operação associados à pá de transporte de material dentro de uma predeterminada faixa de limite para maximizar a saída de vazão de material.
Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que ajustar dinamicamente a pluralidade de parâmetros de operação compreende adicionalmente ajustar os parâmetros de operação dentro da predeterminada faixa de limite para não exceder um valor de tração de lâmina máximo ou um limite de tração do veículo de trabalho.
Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar uma saída de torque e uma saída de velocidade para computar parâmetros de energia e uma velocidade de veículo do veículo de trabalho, e em que a vazão de material é determinada pelo menos em parte com base nos parâmetros de potência e na velocidade de veículo.
Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente gerar, por um sensor de monitoramento, um sinal de saída indicativo de uma quantidade de material arranjado na superfície da pá de transporte de material, e em que a vazão de material é determinada com base em uma quantidade de material arranjado na superfície da pá de transporte de material, a posição de pá, e na altura de pá.