CN1906362A - 器械位置测定方法和*** - Google Patents

器械位置测定方法和*** Download PDF

Info

Publication number
CN1906362A
CN1906362A CNA2005800017177A CN200580001717A CN1906362A CN 1906362 A CN1906362 A CN 1906362A CN A2005800017177 A CNA2005800017177 A CN A2005800017177A CN 200580001717 A CN200580001717 A CN 200580001717A CN 1906362 A CN1906362 A CN 1906362A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pals
positioning
measure
location
measured value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2005800017177A
Other languages
English (en)
Inventor
奥瑟尔·詹姆斯·泰勒
马克·尼科尔斯
菲利普·杰克逊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Trimble Control Technologies LLC
Original Assignee
Caterpillar Trimble Control Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Trimble Control Technologies LLC filed Critical Caterpillar Trimble Control Technologies LLC
Publication of CN1906362A publication Critical patent/CN1906362A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/80—Component parts
    • E02F3/84—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems
    • E02F3/841—Devices for controlling and guiding the whole machine, e.g. by feeler elements and reference lines placed exteriorly of the machine
    • E02F3/842—Devices for controlling and guiding the whole machine, e.g. by feeler elements and reference lines placed exteriorly of the machine using electromagnetic, optical or photoelectric beams, e.g. laser beams
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/80—Component parts
    • E02F3/84—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems
    • E02F3/844—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically
    • E02F3/847—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically using electromagnetic, optical or acoustic beams to determine the blade position, e.g. laser beams
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2045—Guiding machines along a predetermined path
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • E02F9/265—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool with follow-up actions (e.g. control signals sent to actuate the work tool)
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/002—Apparatus for preparing and placing the materials and for consolidating or finishing the paving
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/22—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/34—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with bucket-arms, i.e. a pair of arms, e.g. manufacturing processes, form, geometry, material of bucket-arms directly pivoted on the frames of tractors or self-propelled machines
    • E02F3/3414—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with bucket-arms, i.e. a pair of arms, e.g. manufacturing processes, form, geometry, material of bucket-arms directly pivoted on the frames of tractors or self-propelled machines the arms being pivoted at the rear of the vehicle chassis, e.g. skid steer loader
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/7609—Scraper blade mounted forwardly of the tractor on a pair of pivoting arms which are linked to the sides of the tractor, e.g. bulldozers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/7636—Graders with the scraper blade mounted under the tractor chassis
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/261—Surveying the work-site to be treated
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/12—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by alteration of electrical resistance
    • G01P15/121—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by alteration of electrical resistance by potentiometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/10—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing dedicated supplementary positioning signals
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明的实施例涉及用于实施非接触型测定器械(410，540，630，720)位置的方法和***。在一个实施例中，非接触型测量***被用于测定与移动设备相连的器械的相对位置。移动设备的地理位置被测定(320)，并且基于移动设备的地理位置(320)和器械相对于移动设备的位置(310)，所述器械的地理位置(330)被确定出来。

Description

器械位置测定方法和***
技术领域
本申请的各实施例涉及位置测定***。具体地讲，本申请的各实施例涉及与移动设备相连的器械的位置的测定方法和***。
相关申请
本申请要求Lars Ericsson等人于1998年11月27日提交的名称为“Device and Method or Determining the Position of a WorkingPart”、公开号为WO 99/28565的已经转让给本受让人的国际专利申请的优先权。
背景技术
动土设备例如推土机、机动平地机、刮土机、挖土机等被用于土地轮廓成形，以实施各种项目，例如建筑(如道路、建筑物、公园等)、采矿和农业。为了获得预定的地形，重要的是需要从选定区域精确地去除土壤或向其添加土壤。因此，精确地控制动土设备的实施轮廓成形的作业器械的操作是很重要的。具体地讲，为了对作业场所进行精确的轮廓成形，重要的是要知道器械的作业边缘(例如推土机铲片的底缘)的三维地理定位(例如，纬度、经度和高度)。
图1示出了一种推土机100，其作为现有技术定位***用于测定铲片110的作业边缘111的定位。在图1中，推土机100使用两个支杆(例如，支杆112a和112b)，每个支杆连接着铲片110并且支撑着定位***天线(例如，天线113a和113b)。天线113a和113b用于从定位***(例如，全球定位***(GPS)、全球导航卫星***等)接收数据信号，以确定作业边缘111的位置。例如，天线113a接收GPS信号，所述信号通常被用于测定天线113a的三维地理位置。类似地，天线113b接收GPS信号，以便用该信号测定其三维地理位置。
由于从天线113a至角部111a的矢量是已知的，因此利用天线113a的地理位置可以得出角部111a的地理位置。类似地，角部111b的地理位置也可得出。利用这个信息，作业边缘111的地理位置可以导出。
图1中的定位***的一个缺点是，需要使用支杆112a和112b来支撑天线113a和113b。天线113a和113b通常直接安装在铲片110上，而堆叠在铲片110顶部的泥土会损坏天线112a和112b。另外，支杆抬高天线113a和113b以改进定位***信号的接收。因此，支杆112a和112b被用于隔离天线113a和113b以防止它们受到这种类型的损坏。然而，当在具有过顶树枝和/或厚密灌木的区域中工作时，天线112a和112b仍然暴露在枝叶下而受到物理损伤。
图1中的定位***的另一个缺点是，将天线113a和113b与控制单元115相连的缆线114a和114b是暴露的且容易受到损伤(例如，被过顶树枝和/或灌木损伤)。另外，当铲片110被使用时，天线113a和113b暴露在显著量级的振动下，这可能在长时间后导致天线受损。
图2示出了一种代表性机动平地机200，其使用了一种与前面参照图1所描述的定位***类似的现有技术定位***。在图2中的实施例中，支杆212a和212b将天线213a和213b与铲片210相连。除了前面参照图1所讨论的缺点外，在使用机动平地机时，支杆212a和212b会显著限制铲片210的移动范围。例如，铲片210可以相对于机动平地机200三维转动，并且可以偏离机动平地机200的中心轴线，从而从机动平地机200的一侧伸展到另一侧。因此，不带支杆212a和212b的机动平地机通常可以将铲片210伸展到左侧，直至铲片210的右侧边缘位于机动平地机200的粱220的中心轴线的正下方。然而，在图2中的实施例中，铲片210的运动范围受到支杆212a和212b的阻碍。
使用测定铲片位置的接触型测量***的缺点在于，它们需要采用下述元件中的一些或全部来确定铲片位置：步进电机，电位计，加速度计，等等。这些元件可以在移动设备制造时组装到设备中，或者可以作为售后供应组件安装到移动设备上。然而，在移动设备制造时将这些元件组装到设备中，对于某些用户来讲可能过于昂贵，而售后供应组件仍会受到前面描述的损伤。
发明内容
因此，需要有一种位置测定***，其能够确定器械(implement)相对于其所连接的移动设备的位置。在能够满足前述要求的同时，希望这种***不限制器械的运动范围。还希望将位置测定***的各元件移离与器械相连的支杆，以减小元件受损的可能性。另外，在满足前面要求的同时，希望位置测定***能作为售后供应组件安装到移动设备上。
本发明的实施例提供了一种位置测定***，其能够确定器械相对于其所连接的移动设备的位置。另外，本发明的实施例在测定器械相对于其所连接的移动设备的定位的同时，较不容易限制器械的运动范围。另外，本发明的实施例不需要使用支杆安装***就能测定器械相对于移动设备的定位，从而降低了位置测定***的元件受损的可能性。
在一个实施例中，一种非接触型测量***被用于测定与移动设备相连的器械的相对位置。移动设备的地理位置被测定，器械的地理位置基于移动设备的地理位置以及器械相对于移动设备的位置而被确定。
本发明的实施例在测定器械作业边缘的地理位置时，不需要将用于位置测定***的天线安装在与移动设备所用器械相连的支杆上。这一点的益处在于，本发明的实施例降低了位置测定***天线受损的可能性，并且较不容易限制器械在使用时的运动范围。另外，本发明的实施例在测定器械相对于移动设备的位置时，不需要测量布置在器械和移动设备之间的每个元件的完整几何链接关系。结果，本发明的实施例可以作为售后供应组件而被更容易地安装。
本发明的实施例涉及用于实施非接触型器械位置测定的方法和***。在一个实施例中，非接触型测量***被用于测定与移动设备相连的器械的相对位置。移动设备的地理位置被测定，器械的地理位置基于移动设备的地理位置和器械相对于移动设备的位置而被确定。
附图说明
在此构成说明书一部分的附图展示了本发明的实施例，并且与这里的描述一起来解释本发明的原理。除非专门指出，应当认为本说明书中的附图并非完全按比例绘制的。
图1示出了一种使用了代表性现有技术定位***的推土机。
图2示出了一种使用了代表性现有技术定位***的机动平地机。
图3是一种根据本发明实施例的用于实施器械位置非接触型测定方法的流程图。
图4示出了一种根据本发明实施例的用于实施器械位置非接触型测定***。
图5A和5B示出了根据本发明实施例被使用的一种非接触型测量***。
图6示出了根据本发明实施例的机动平地机中采用的一种非接触型测量***。
图7示出了一种使用了根据本发明实施例的非接触型测量***的挖土机。
具体实施方式
下面详细参照本发明的实施例，它们的例子通过附图而被示出。虽然将结合下面的实施例描述本发明，但可以理解，本发明并不仅仅局限于这些实施例。相反，本发明预期覆盖那些在包含在由权利要求所限定的本发明精神和范围内的变换、修改和等同替换。另外，在下面对本发明所作详细描述中，介绍了多个特定的细节，以便深入彻底地理解本发明。然而，本发明的实施例可以脱离这些细节而实现。在其它情况下，如果不致必然阻碍本发明的展现，则不详细描述公知的方法、过程、元件、电路等。
图3是根据本发明实施例的用于实施器械位置非接触型测定方法的流程图。在图3中的步骤310，一种非接触型测量***被用于实施第一测量，以测定器械相对于器械所连接的移动设备的位置。为了解释这里公开的本发明，非接触型测量***指的是这样的测量***，其能够测定器械相对于其所连接的移动设备的位置，而不需要测量将器械和移动设备相连的机械链中所包含的每个元件的位置。
如下面详细解释，本发明的实施例利用测量***测定器械例如推土机或机动平地机的铲片、挖土机的铲斗等的位置，该测量***不依赖于器械上的感兴趣点和测量仪器之间的机械接触。例如，在本发明的实施例中，测定设备器械的位置不需要测量用于控制和操纵器械的每个液压缸的伸出长度。在本发明的实施例中，测量移动设备上的参考点和器械上的参考点之间的距离和/或角度。
在图3中的步骤320中，进行第二测量，以测定所述移动设备的地理位置和定向。具体地讲，本发明的实施例至少在一维上测定移动设备的参考点的位置。例如，可以测量移动设备的高度。或者，移动设备的二维地理位置(例如，纬度和经度)或是高度和二维地理位置的组合可被测定。虽然本实施例专门地提出了上面这些例子，但可以理解，本发明的实施例可以良好地适用于采用各种测量技术以及它们的组合来测定移动设备的地理位置。
本发明的实施例使用装于移动设备上的位置测定装置来测定移动设备至少在一维上的位置(例如，纬度、经度和高度)或它们的组合。可以使用本发明实施例的移动设备的例子包括，但不局限于，推土机、机动平地机、挖土机、滑移转向装载机、刮土机、掘沟机、修剪机、带有附件(例如，土地平整附件)的拖拉机、铺路机(例如，混凝土或柏油铺路机)以及滑模混凝土机(例如，路缘和边沟成形机)。可以理解，术语“挖土机”可以指标准挖土机、翻转铲斗式挖土机、旋转铲斗式挖土机，以及具有其它各种使用额外悬臂和柄杆元件的结构或前铲斗结构的挖土机。虽然这些特殊的移动设备被提及，但本发明的实施例可以良好地适用于在农业、工业、建筑、采矿、军事、商业和一般消费者用途等中使用的各式各样的移动设备。。
本发明的实施例可以采用各式各样的地面型位置测定***，例如“LORAN-C”远程导航***、Decca导航雷达、无线电信标等。本发明的实施例可以采用市场供应的地面型位置测定***，例如美国加利福尼亚州Sunnyvale市的Trimble Navigation Ltd.供应的ATS系列产品。另外，本发明良好地适合于未来采用地面型位置测定***例如Rosum定位技术的器械。另外，本发明的实施例可以采用各式各样的卫星型位置测定***，本发明的实施例可以采用的***包括例如全球定位***(GPS)、差分GPS(DGPS)，欧洲定位DGPS、全球导航卫星***(GLONASS)等。另外，本发明良好地适合于未来采用卫星型位置测定***的器械。
本发明的实施例还可以采用靠近移动设备安置的位置测定***。在一个实施例中，本发明使用实时动态(RTK)位置测定***或网络化RTK***。RTK位置测定***通常使用两个或更多个通讯连接的GPS接收器，用于测定一个接收器相对于另一个接收器的位置。
在一种典型RTK***中，第一GPS接收器安置在已知位置，通常是测量员的的路标或水标处，或是其它已测位置，并且其收集的伪距(pseudorange)数据通过无线电通讯链路而被发送到第二GPS接收器，后者常被称作移动站(rover)。移动站被用于根据勘测工作的需要而测定预期点的相对位置。这样，设有与被称为参考接收器或基站接收器的第一接收器相连的无线电发射器，以及位于移动站的无线电接收器。来自卫星的关于基站地点的第一接收器的伪距数据被与从第二移动站接收器获取的数据相结合，并且在移动站根据公知的RTK方法被处理，以产生移动站相对于基站地点的位置。本发明的实施例可以采用RTK***，其中测量站GPS单元被安装在移动设备中。
也被称作“虚拟参考站***”的网络RTK通常使用三个或更多个GPS参考站来收集GPS数据，并且提取有关大气误差和卫星天文历表误差的数据，这些误差会影响网络覆盖区域中的信号。来自所有各参考站的数据被传送到用于网络RTK的中央处理设备或VRS控制中心。控制中心的适宜软件对参考站数据进行处理，以推测大气误差和/或卫星天文历表误差在网络覆盖区域是如何变化的。
控制中心计算机的处理器随后进行一项处理，以便在网络覆盖区域中的任何给定点对大气误差和/或卫星天文历表误差进行差值处理，并且产生伪距校正值，其包括可在称为“虚拟参考站”的规定基站地点被接收到的实际伪距，以及产生可以应用到围绕该地点的区域的伪距校正值。然后，在VRS控制中心计算出的校正的伪距被输送到移动设备。如后文中所讨论，本发明的实施例可以使用其它测定移动设备的地理位置和定向的***。根据本发明的实施例使用的其它地面型位置测定***可以采用无线电信号来测定基站的地理位置，以及光学***(例如，激光器)来确定移动设备相对于基站的位置。在其它实施例中，地面型位置测定***和卫星位置测定***的组合被用于测定移动设备的位置。
在本发明的实施例中，移动设备的定向(例如，方向、滚转、俯仰、偏航或它们的组合)以及其地理位置被确定。结果，器械的定向也可以得出。根据本发明的实施例，有各种方法用于测定移动设备的定向，这些方法包括，但不局限于，使用指南针，和/或一个或多个陀螺仪、倾斜传感器和/或加速度计。
可以理解，步骤310和320的执行没有特定的次序。也就是说，根据本发明的实施例，步骤320可以先于步骤310，或者所述步骤可以同时执行。另外，根据本发明的实施例，用于测定器械位置的多次测量可以对应于用于测定移动设备地理位置的单次测量，反之亦然。
在图3中的步骤330中，利用第一测量值和第二测量值来确定器械的地理位置和定向。在本发明的实施例中，控制单元(例如，安装在移动设备上)利用器械相对于移动设备上的点的位置的第一测量值和关于移动设备的地理位置和定向的第二测量值来测定器械的地理位置和定向。在此过程中，本发明精确测定器械上的感兴趣点例如推土机、机动平地机的铲片边缘或挖土机的铲斗边缘的地理位置和定向。具体地讲，本发明的实施例可以测定器械上的感兴趣点的地理位置，而不需要将铲片安装在与器械相连的地理位置传感器上。另外，本发明的实施例可以测定器械上的感兴趣点的地理位置，而不要求测量与器械和移动设备相连的机械链所包含的每个元件的位置。结果，本发明的实施例不会限制受测器械的运动范围，可以作为售后供应组件而容易地安装，并且同传统器械相比各元件受损较小。
图4示出了一种根据本发明实施例的器械位置非接触型测定***400。在图4所示的实施例中，一种非接触型测量***被用于测定铲片410相对于推土机405的位置。根据本发明的实施例，有多种非接触型测量***可以用于测定铲片410的位置。
在图4所示的实施例中，一个图像识别装置被用于测定铲片410相对于推土机405的位置，所述图像识别装置包括与推土机405相连的光学接收器420，以及视觉指示器421。在一个实施例中，光学接收器420包括数字摄像机或一个或多个电荷耦合器件(CCD)。在本实施例中，光学接收器420监视视觉指示器420的位置，并在其从第一位置移动到第二位置时进行测定。在本发明的实施例中，视觉指示器420可以包括可识别图像例如发光器(如可视光、红外线发射器，一个或多个发光二极管(LED)等)、条形码、牛眼灯或其它图形图像等。或者，视觉指示器420可以是铲片410本身的可识别部分，例如铲片410的右上角部422。当铲片410相对于推土机405从第一位置移动到第二位置(例如从升高位置移动到降低位置)时，光学接收器420将铲片的位置数据发送到控制单元440，后者测定作业边缘(working position)411的位置。由于作业边缘411相对于视觉指示器420的位置是已知的，因此可以实现这种测定。
在本发明的实施例中，测定作业边缘411的位置可以包括利用光学接收器420检测视觉指示器421在第一位置时的像素位置，以及检测视觉指示器421在第二位置时的像素位置。利用该数据，控制单元440通过测定两个图像之间分隔多少个像素来确定作业边缘411移动的距离。在其它实施例中，光学接收器420利用伺服电机而自己自动跟踪或对正视觉指示器421。控制单元440测定在铲片410移动时摄像机420在第一位置和第二位置之间的角度差。本领域中已知有多种***利用摄像机来自动跟踪移动的视觉目标。由于光学接收器420、视觉指示器421和作业边缘411之间的距离是已知的，因此本发明可以利用光学接收器420跟踪视觉指示器421来导出作业边缘411相对于推土机405的位置。
***400还包括位置测定***430，用于测定推土机405的地理位置和定向。如前面参照图3所讨论，本发明的实施例可以采用地面型、卫星型(例如，GPS)位置测定***，或它们的组合。另外，位置测定***可以安置在推土机405上，或安置成靠近推土机405。
在本发明的实施例中，RTK基站可以用于测定推土机405的地理位置。本发明的实施例还可以采用网络化RTK***，也被称作“虚拟参考站”或“VRS”***，以测定推土机405的地理位置，测定精度高于无辅助GPS定位时的情况。例如，无辅助GPS单元测定地理位置的分辨率为大约10米。然而，当来自VRS控制中心的伪距数据被与推土机405进行的初始定位相关联时，可以在水平平面中获得10公里范围内1厘米的分辨率，在竖直平面中获得10公里范围内2厘米的分辨率。
靠近移动设备安置的位置测定***的另一个例子描述于LarsEriksson和Mikael Hertzman的名称为“A Device and Method forDetermining the Position of a Working Part”、公开号为WO99/28565的国际专利申请中，该申请的全部内容结合在此作为参考。在该专利申请中，参考站被安置在作业设备附近。参考站的地理位置被测定，然后参考站随着作业设备移动而自动跟踪作业设备。作业设备使用加速度计，其可以测定比参考站所能测定的设备运动更快的运动。
在其它实施例中，本发明使用一对激光参考站，它们以彼此相隔一段已知距离的方式靠近移动设备安置。参考站的地理位置被测定，由所述两个参考站到一目标点(例如，推土机405上的参考点)所形成的角度被测定。利用这个信息，可以得出从参考站到目标点的距离，由此测定目标点的地理位置。这种类型的位置测定***的实施例在本领域中是公知的，并且可以用在本发明的实施例中。
为了清楚起见，假定在图4所示的实施例中位置测定***430包括安装在推土机405上的GPS单元，用于测定推土机的地理位置。可以理解，本发明的位置测定***430的实施例至少在一维上测定推土机405的地理位置。也就是说，推土机405上的参考点纬度、经度、高度或它们的组合可以通过本发明的实施例而测定出来。
如前所述，***400还包括控制单元440，用于利用来自位置测定***的数据和对铲片410的位置进行的非接触型测量来测定作业边缘411的地理位置和定向。在本发明的实施例中，这一功能可以被集成在GPS单元430中，或由一个单独的元件(例如，控制单元440)实施。另外，用于测定推土机405的定向的元件可以组合在控制单元440、GPS单元430或与控制单元440通讯连接的单独单元(未示出)中。
如前所述，***400实施非接触型测定器械(例如，图4中的铲片410)的位置。具体地讲，作业边缘411的地理位置通过本发明而被测定，而不需要测量将作业边缘411与推土机405相连的每个元件的位置。另外，***400不需要将***的各元件安装在与推土机405或铲片410相连的支杆上。结果，与使用现有***时的情况相比，***400的元件更不容易受到尘土、树枝、灌木等的损伤。
***400的实施例在实施时还不会限制器械或使用器械的移动设备的运动范围。如前所述，对于某些种类的设备例如机动平地机，支杆安装型传感器可能物理限制器械的运动范围。另外，某些设备的操作者可能不愿意在厚密灌木或多木区域中使用设备，以避免损伤暴露的位置传感器。***400的实施例可以作为售后供应组件安装在推土机405上。换言之，摄像机420、视觉指示器421、位置测定***430和控制单元440可以相对于推土机405而言单独购买，并且在推土机405被制造出来后安装在其上。
图5A和5B示出了一种用在根据本发明的实施例中的非接触型测量***500。在图5A和5B所示的实施例中，***500是光线型测量***，其包括与移动设备520(例如，推土机、机动平地机、挖土机等)相连的发射器/检测器510，以及与器械540(例如，推土机或机动平地机的铲片，或挖土机的铲斗)相连的反射器530。在本发明的实施例中，可视光谱或不可视光谱中的光可以用在***500中。例如，在一个实施例中，发射器/检测器510可以包括激光器***，其在器械540相对于移动设备520从第一位置移动到第二位置时测量反射器530的位置变化。在其它实施例中，***500使用例如红外线来测量器械540的位置。
在本发明的实施例中，在器械540相对于移动设备520移动时，发射器/检测器510检测其与反射器530形成的角度的变化。例如，在一个实施例中，发射器/检测器510通过检测从反射器530反射回来的光线的入射角度的变化而检测器械540的运动。在本发明其它实施例中，发射器/检测器510是伺服控制的光学单元，其响应于器械540的位置变化而自动对正反射器530。发射器/检测器510的对正可以用于测定器械540相对于移动设备520的位置。
或者，在器械540相对于移动设备520移动时，发射器/检测器510可以检测其与反射器530之间距离的变化。在本发明的实施例中，发射器/检测器510为距离测定单元，在器械540相对于移动设备520从第一位置移动到第二位置时，其检测其与反射器530之间距离的变化。在本发明的实施例中，测定发射器/检测器510和反射器530之间的距离可以利用光(例如激光器***)、声(例如超声波)或无线电***实现。在其它实施例中，发射器/检测器510可以在器械540相对于移动设备520移动时同时检测与反射器530之间距离和角度的变化。
在本发明的实施例中，反射器530包括后向反射器。后向反射器有时被称作“角形反射器”，因为反射面通常为三个相互垂直的表面，类似于立方体的角部。进入后向反射器的光被以180°反射折回并且平行于原光束，而不论反射器相对于光束的定向如何。参照图5A，来自发射器/检测器510的光以180°反射折回并且被发射器/检测器510检测到。虽然本实施例专门地描述了后向反射器，但本发明的实施例可以采用各式各样的反射装置或目标，以测定器械540的位置。
可以理解，在本发明的实施例中，一个以上的发射器/检测器510和/或反射器530可以被用于测定器械540的位置。例如，在用于测量机动平地机的铲片位置时，***500可以使用多个发射器/检测器和反射器来测定铲片相对于机动平地机的三维位置。在一个实施例中，一个以上的发射器/检测器可以与一个角形反射器相关地使用，反之亦然。或者，本发明的实施例可以用第一***来测定发射器/检测器和相关反射器之间的角度变化，用第二***测定第二发射器/检测器和相关反射器之间的距离变化。
现在参看图5B，发射器550连接着器械540，检测器560连接着移动设备520。在本发明的实施例中，发射器550可以包括、激光器发射器、红外线发射器、发光二极管(LED)、无线电发射器、声波发射器等。本发明的实施例使用检测器560，通过检测由发射器550的入射角度的差异或发射器550和检测器560之间距离的差异，从而在器械540从第一位置移动到第二位置进行测定。在本发明的其它实施例中，检测器560为伺服控制的光学单元，其响应于器械540的位置变化而自动对正发射器550。检测器560的对正可以用于测定器械540相对于移动设备520的位置。在其它实施例中，检测器560在器械540相对于移动设备520从第一位置移动到第二位置时检测来自发射器550的光的相差。
在本发明的其它实施例中，***500包括声波型测量装置。再请参看图5A，在本发明的实施例中，发射器/检测器510连接着移动设备520并且发射声频信号(例如，超声波信号)，该信号被与器械540连接的反射器530接收。例如，在器械540从第一位置移动到第二位置时，声频信号的频率变化可被用来测定器械540相对于移动设备520的位置。在其它实施例中，发射器/检测器510包括方向性传声器，其可以自动对正来自反射器540的反射信号(例如，使用伺服电机跟踪最强信号)。
再请参看图5B，声波发射器550连接着器械540，检测器560连接着移动设备520。本发明的实施例使用检测器560，通过检测来自发射器550的声频信号的频率或信号强度的变化，从而在器械540从第一位置移动到第二位置时进行测定。在本发明的其它实施例中，检测器560为伺服控制的方向性传声器，其响应于器械540的位置变化而自动对正发射器550。检测器560的对正可以用于测定器械540相对于移动设备520的位置。在本发明的实施例中，声波发射器550连接着移动设备520，检测器560连接着器械540。
图6示出了一种根据本发明实施例的非接触型测量***600，其安装在机动平地机中。在一个实施例中，多个发射器/检测器610连接着机动平地机605。另外，多个反射器620连接着铲片630。在本发明的实施例中，发射器/检测器610和反射器620可以包括光线型和声波型测量***中的任何一种，如前面参照图5A和5B所描述。另外，反射器620和发射器/检测器610可以在铲片630相对于机动平地机605移动时检测角度变化、距离变化或二者。虽然图6中的实施例示出了四个发射器/检测器610，但本发明的实施例可以基于***要求而采用更多或更少的发射器/检测器。
在其它实施例中，多个检测器610连接着机动平地机605，多个发射器620连接着铲片630。如前面参照图5A和5B所讨论，在本发明的实施例中，检测器610和发射器620可以包括光线型或声波型测量***。另外，发射器620和检测器610可以在铲片630相对于机动平地机605移动时检测角度变化、距离变化或二者。虽然图6中的实施例示出了四个检测器610，但本发明的实施例可以基于***要求采用更多或更少的检测器。本发明的实施例还可以采用图像识别装置，如前面参照图4对机动平地机所作描述。
图7示出了一种挖土机，其使用了根据本发明实施例的非接触型测量***。在图7所示的实施例中，多个传感器(例如，710a-710c)连接着挖土机705。在本发明的实施例中，每个传感器710a-710c检测连接着相应传感器的悬臂元件的位置变化。例如，在图7中，传感器710a连接着臂部705a，重力传感器710b连接着臂部705b，重力传感器710c连接着铲斗720。当铲斗720移动时，传感器710a-710c检测相对于地面的角度变化，以测定臂部705的伸展长度。在本发明的实施例中，传感器710c包括圆柱形伸展式传感器，用于测定液压缸721的伸出距离，由此测定铲斗720的位置。在某些情况下，例如在铲斗720浸没在水中或位于地面以下时(例如，在挖沟时)，使用伸展式传感器是有利的。在这样的情况下，光线型或声波型测量装置的操作可能会由于铲斗720和挖土机700之间的视线的不连续性而受到阻碍。在一个实施例中，来自圆柱形伸展式传感器710c以及来自传感器710a和/或710b的位置数据被无线发送到控制单元730。可以理解，来自每个臂部710a、710b和铲斗720的位置数据对于控制单元730测定铲斗720的位置而言并非必须的。由于将驾驶室740与铲斗720相连的臂部的几何特征是已知的，铲斗720的作业边缘的位置可以利用描述液压缸721伸出长度的数据以及例如传感器710b的位置而确定出来。附加的传感器(未示出)可以用于检测驾驶室740的水平转动。在本发明的其它实施例中，臂部705a和705b之一或铲斗720的伸展角度可以通过倾斜传感器或伸展式角度传感器而被确定，并且被传送到控制单元730。
前面描述了本发明的器械非接触型测定方法和***的实施例。虽然本发明是通过参照特定的实施例进行描述的，但可以理解，本发明并不局限于这些实施例，而是由权利要求限定。

Claims (73)

1.一种器械位置非接触型测定方法，包括：
利用非接触型测量***测定第一测量值，所述第一测量值包括所述器械相对于连接着所述器械的移动设备的位置；
测定第二测量值，所述第二测量值包括所述移动设备的地理位置；
利用所述第一测量值和所述第二测量值确定出所述器械的地理位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动设备选自下述一组：推土机，机动平地机，挖土机，滑移转向装载机，刮土机，掘沟机，修剪机，带有附件的拖拉机，铺路机，以及滑模混凝土机。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测定第二测量值的步骤包括：
利用地面型位置测定***测定所述第二测量值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测定第二测量值的步骤包括：
利用卫星型位置测定***测定所述第二测量值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测定第二测量值的步骤还包括：
利用一个组合了地面型位置测定***和卫星型位置测定***的***测定所述第二测量值。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测定第二测量值的步骤包括：
利用靠近所述移动设备安置的位置测定装置测定所述第二测量值。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测定第一测量值的步骤包括：利用图像识别装置测定所述第一测量值。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述图像识别装置测定靠近所述器械安置的视觉指示器的定位。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测定第一测量值的步骤包括：
利用光线型测量装置测定所述第一测量值。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述测定第一测量值的步骤还包括：
产生可视光谱内的光束；
利用选自下述一组的方法测定所述第一测量值：测量所述光束的相移，以及测定所述光束的传播时间。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述测定第一测量值的步骤还包括：
产生不可视光谱内的光束；
利用选自下述一组的方法测定所述第一测量值：测量所述光束的相移，以及测定所述光束的传播时间。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测定第一测量值的步骤包括：
利用声波型测量装置测定所述第一测量值。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测定第一测量值的步骤包括：
当所述器械从第一位置移动到第二位置时，测定所述器械和所述移动设备之间的角度的差异。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测定第一测量值的步骤包括：
当所述器械从第一位置移动到第二位置时，测定所述器械和所述移动设备之间的距离的差异。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测定第二测量值的步骤还包括：
测定所述移动设备的定向。
16.一种器械位置非接触型测定***，包括：
用于测定所述器械相对于连接着所述器械的移动设备的位置的非接触型测量***；
用于测定所述移动设备的地理位置的位置测定***；
用于基于从所述非接触型测量***和所述位置测定***接收到的数据确定出所述器械的地理位置的***。
17.如权利要求16所述的***，其特征在于，所述移动设备选自下述一组：推土机，机动平地机，挖土机，滑移转向装载机，刮土机，掘沟机，修剪机，带有附件的拖拉机，铺路机，以及滑模混凝土机。
18.如权利要求16所述的***，其特征在于，所述位置测定***包括地面型位置测定***。
19.如权利要求16所述的***，其特征在于，所述位置测定***包括卫星型位置测定***。
20.如权利要求16所述的***，其特征在于，所述位置测定***包括一个组合了地面型位置测定***和卫星型位置测定***以测定所述第二测量值的***。
21.如权利要求16所述的***，其特征在于，所述位置测定***靠近所述移动设备安置。
22.如权利要求16所述的***，其特征在于，所述非接触型测量***包括图像识别装置。
23.如权利要求12所述的***，其特征在于，所述图像识别装置测定靠近所述器械安置的视觉指示器的定位。
24.如权利要求16所述的***，其特征在于，所述非接触型测量***包括光线型测量装置。
25.如权利要求24所述的***，其特征在于，所述光线型测量装置产生可视光谱内的光束并且利用选自下述一组的方法测定所述第一测量值：测量所述光束的相移，以及测定所述光束的传播时间。
26.如权利要求24所述的***，其特征在于，所述光线型测量装置产生不可视光谱内的光束并且利用选自下述一组的方法测定所述第一测量值：测量所述光束的相移，以及测定所述光束的传播时间。
27.如权利要求16所述的***，其特征在于，所述非接触型测量***包括声波型测量装置。
28.如权利要求16所述的***，其特征在于，当所述器械从第一位置移动到第二位置时，所述非接触型测量***测定所述器械和所述移动设备之间的角度的差异。
29.如权利要求16所述的***，其特征在于，当所述器械从第一位置移动到第二位置时，所述非接触型测量***测定所述器械和所述移动设备之间的距离的差异。
30.如权利要求16所述的***，其特征在于，所述位置测定***还测定所述移动设备的定向。
31.一种位置测定***，包括：
非接触型测量***，其不需要使用支杆即可测定器械相对于连接着所述器械的移动设备的位置；
用于测定所述移动设备的三维位置的位置测定***；
用于基于从所述非接触型测量***和所述位置测定***接收到的数据测定所述器械的地理位置的***。
32.如权利要求31所述的***，其特征在于，所述移动设备选自下述一组：推土机，机动平地机，挖土机，滑移转向装载机，刮土机，掘沟机，修剪机，带有附件的拖拉机，铺路机，以及滑模混凝土机。
33.如权利要求31所述的***，其特征在于，所述位置测定***包括地面型位置测定***。
34.如权利要求31所述的***，其特征在于，所述位置测定***包括卫星型位置测定***。
35.如权利要求31所述的***，其特征在于，所述位置测定***包括一个组合了地面型位置测定***和卫星型位置测定***以测定所述第二测量值的***。
36.如权利要求31所述的***，其特征在于，所述位置测定***靠近所述移动设备安置。
37.如权利要求31所述的***，其特征在于，所述非接触型测量***包括图像识别装置。
38.如权利要求37所述的***，其特征在于，所述图像识别装置测定靠近所述器械安置的视觉指示器的定位。
39.如权利要求31所述的***，其特征在于，所述非接触型测量***包括光线型测量装置。
40.如权利要求39所述的***，其特征在于，所述光线型测量装置产生可视光谱内的光束并且利用选自下述一组的方法测定所述第一测量值：测量所述光束的相移，以及测定所述光束的传播时间。
41.如权利要求39所述的***，其特征在于，所述光线型测量装置产生不可视光谱内的光束并且利用选自下述一组的方法测定所述第一测量值：测量所述光束的相移，以及测定所述光束的传播时间。
42.如权利要求31所述的***，其特征在于，所述非接触型测量***包括声波型测量装置。
43.如权利要求31所述的***，其特征在于，当所述器械从第一位置移动到第二位置时，所述非接触型测量***测定所述器械和所述移动设备之间的角度的差异。
44.如权利要求31所述的***，其特征在于，当所述器械从第一位置移动到第二位置时，所述非接触型测量***测定所述器械和所述移动设备之间的距离的差异。
45.如权利要求31所述的***，其特征在于，所述位置测定***还测定所述移动设备的定向。
46.一种位置测定***，包括：
推土机，包括与其相连的器械；
用于测定所述器械相对于所述推土机的位置的第一***；
用于测定所述推土机的地理位置的第二***；
用于利用来自所述第一***和所述第二***的数据测定所述器械的地理定位的控制***。
47.如权利要求46所述的***，其特征在于，所述第二***包括地面型位置测定***。
48.如权利要求46所述的***，其特征在于，所述第二***包括卫星型位置测定***。
49.如权利要求46所述的***，其特征在于，所述第二***包括一个组合了地面型位置测定***和卫星型位置测定***的***。
50.如权利要求46所述的***，其特征在于，所述第二***靠近所述推土机安置。
51.如权利要求46所述的***，其特征在于，所述第一***包括图像识别装置。
52.如权利要求51所述的***，其特征在于，所述图像识别装置测定靠近所述器械安置的视觉指示器的定位。
53.如权利要求46所述的***，其特征在于，所述第一***包括光线型测量装置。
54.如权利要求53所述的***，其特征在于，所述光线型测量装置产生可视光谱内的光束并且利用选自下述一组的方法测定所述器械的位置：测量所述光束的相移，以及测定所述光束的传播时间。
55.如权利要求53所述的***，其特征在于，所述光线型测量装置产生不可视光谱内的光束并且利用选自下述一组的方法测定所述器械的位置：测量所述光束的相移，以及测定所述光束的传播时间。
56.如权利要求29所述的***，其特征在于，所述第一***包括声波型测量装置。
57.如权利要求46所述的***，其特征在于，当所述器械从第一位置移动到第二位置时，所述非接触型测量***测定所述器械和所述推土机之间的角度的差异。
58.如权利要求46所述的***，其特征在于，当所述器械从第一位置移动到第二位置时，所述第一***测定所述器械和所述推土机之间的距离的差异。
59.如权利要求46所述的***，其特征在于，所述控制***还测定所述推土机的定向。
60.一种位置测定***，包括：
机动平地机，包括与其相连的器械；
用于测定所述器械相对于所述机动平地机的位置的第一***；
用于测定所述机动平地机的地理位置的第二***；
用于利用来自所述第一***和所述第二***的数据测定所述器械的地理定位的控制***。
61.如权利要求60所述的***，其特征在于，所述第二***包括地面型位置测定***。
62.如权利要求60所述的***，其特征在于，所述第二***包括卫星型位置测定***。
63.如权利要求60所述的***，其特征在于，所述第二***包括一个组合了地面型位置测定***和卫星型位置测定***的***。
64.如权利要求60所述的***，其特征在于，所述第二***靠近所述机动平地机安置。
65.如权利要求60所述的***，其特征在于，所述第一***包括图像识别装置。
66.如权利要求65所述的***，其特征在于，所述图像识别装置测定靠近所述器械安置的视觉指示器的定位。
67.如权利要求60所述的***，其特征在于，所述第一***包括光线型测量装置。
68.如权利要求67所述的***，其特征在于，所述光线型测量装置产生可视光谱内的光束并且利用选自下述一组的方法测定所述器械的位置：测量所述光束的相移，以及测定所述光束的传播时间。
69.如权利要求67所述的***，其特征在于，所述光线型测量装置产生不可视光谱内的光束并且利用选自下述一组的方法测定所述器械的位置：测量所述光束的相移，以及测定所述光束的传播时间。
70.如权利要求60所述的***，其特征在于，所述第一***包括声波型测量装置。
71.如权利要求60所述的***，其特征在于，当所述器械从第一位置移动到第二位置时，所述非接触型测量***测定所述器械和所述机动平地机之间的角度的差异。
72.如权利要求60所述的***，其特征在于，当所述器械从第一位置移动到第二位置时，所述第一***测定所述器械和所述机动平地机之间的距离的差异。
73.如权利要求60所述的***，其特征在于，所述控制***还测定所述机动平地机的定向。
CNA2005800017177A 2004-08-26 2005-05-18 器械位置测定方法和*** Pending CN1906362A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/928,070 US8478492B2 (en) 1998-11-27 2004-08-26 Method and system for performing non-contact based determination of the position of an implement
US10/928,070 2004-08-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1906362A true CN1906362A (zh) 2007-01-31

Family

ID=34912843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2005800017177A Pending CN1906362A (zh) 2004-08-26 2005-05-18 器械位置测定方法和***

Country Status (7)

Country Link
US (4) US8478492B2 (zh)
EP (1) EP1781862B1 (zh)
JP (1) JP2008510992A (zh)
CN (1) CN1906362A (zh)
AT (1) ATE480674T1 (zh)
DE (1) DE602005023484D1 (zh)
WO (1) WO2006025885A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103080426A (zh) * 2011-03-24 2013-05-01 株式会社小松制作所 液压挖掘机的校准***及校准方法
CN103080427A (zh) * 2011-03-24 2013-05-01 株式会社小松制作所 液压挖掘机的校正装置及液压挖掘机的校正方法
CN105386397A (zh) * 2014-08-28 2016-03-09 维特根有限公司 自行式建筑机械以及用于使在土地上运动的建筑机械的加工环境可视化的方法
CN106030244A (zh) * 2014-02-13 2016-10-12 天宝导航有限公司 与移动机联接的用具的非接触式位置和取向确定
CN109715887A (zh) * 2016-09-20 2019-05-03 包尔特殊基础工程有限公司 基础工程装置和基础工程方法
CN112359892A (zh) * 2014-06-20 2021-02-12 住友重机械工业株式会社 挖土机、挖土机的控制方法及地形数据更新方法

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8478492B2 (en) 1998-11-27 2013-07-02 Caterpillar Trimble Control Technologies, Inc. Method and system for performing non-contact based determination of the position of an implement
US10458099B2 (en) 2004-08-26 2019-10-29 Caterpillar Trimble Control Technologies Llc Auto recognition of at least one standoff target to determine position information for a mobile machine
US7640683B2 (en) * 2005-04-15 2010-01-05 Topcon Positioning Systems, Inc. Method and apparatus for satellite positioning of earth-moving equipment
US20080087447A1 (en) * 2006-10-16 2008-04-17 Richard Paul Piekutowski Control and method of control for an earthmoving system
US9746329B2 (en) * 2006-11-08 2017-08-29 Caterpillar Trimble Control Technologies Llc Systems and methods for augmenting an inertial navigation system
US9113588B2 (en) * 2006-12-15 2015-08-25 Deere & Company Tracking system configured to determine a parameter for use in guiding an implement attached to a work machine
US8145391B2 (en) * 2007-09-12 2012-03-27 Topcon Positioning Systems, Inc. Automatic blade control system with integrated global navigation satellite system and inertial sensors
JP5227139B2 (ja) * 2008-11-12 2013-07-03 株式会社トプコン 建設機械
EP2239374B2 (de) † 2009-04-03 2017-03-15 Joseph Vögele AG Strassenfertiger
US9670641B2 (en) * 2009-09-04 2017-06-06 Philip Paull Valve systems and method for enhanced grading control
US9139977B2 (en) * 2010-01-12 2015-09-22 Topcon Positioning Systems, Inc. System and method for orienting an implement on a vehicle
AU2012202213B2 (en) * 2011-04-14 2014-11-27 Joy Global Surface Mining Inc Swing automation for rope shovel
WO2013006625A2 (en) 2011-07-05 2013-01-10 Trimble Navigation Limited Crane maneuvering assistance
CN103857851B (zh) * 2011-10-19 2016-03-09 住友重机械工业株式会社 回转作业机械及回转作业机械的控制方法
US9016419B2 (en) * 2012-11-13 2015-04-28 Komatsu Ltd. Hydraulic excavator
US9957692B2 (en) * 2013-03-15 2018-05-01 Hexagon Technology Center Gmbh System and method for heavy equipment navigation and working edge positioning using an image acquisition device that provides distance information
US8972119B2 (en) * 2013-03-15 2015-03-03 Novatel Inc. System and method for heavy equipment navigation and working edge positioning
GB2523401B (en) * 2014-02-25 2017-02-15 Caterpillar Inc Receiver assembly
US9624643B2 (en) * 2015-02-05 2017-04-18 Deere & Company Blade tilt system and method for a work vehicle
EP3086196B1 (en) 2015-04-21 2017-04-05 Hexagon Technology Center GmbH Method and control system for surveying and mapping a terrain while operating a bulldozer
US20160312432A1 (en) * 2015-04-23 2016-10-27 Caterpillar Inc. Computer Vision Assisted Work Tool Recognition and Installation
US9567731B2 (en) 2015-05-18 2017-02-14 Caterpillar Inc. Implement position calibration using compaction factor
US10145088B2 (en) * 2015-05-29 2018-12-04 Komatsu Ltd. Control system of work machine and work machine
US9850639B2 (en) 2015-07-02 2017-12-26 Caterpillar Inc. Excavation system having velocity based work tool shake
US9598837B2 (en) 2015-07-02 2017-03-21 Caterpillar Inc. Excavation system providing automated stall correction
US9938688B2 (en) 2015-07-02 2018-04-10 Caterpillar Inc. Excavation system providing impact detection
US9903100B2 (en) 2015-07-02 2018-02-27 Caterpillar Inc. Excavation system providing automated tool linkage calibration
US9587369B2 (en) 2015-07-02 2017-03-07 Caterpillar Inc. Excavation system having adaptive dig control
US9732502B2 (en) 2015-07-02 2017-08-15 Caterpillar Inc. Excavation system providing impact detection
US9721158B2 (en) 2015-10-19 2017-08-01 Caterpillar Inc. 3D terrain mapping system and method
JP6850078B2 (ja) * 2016-03-23 2021-03-31 株式会社小松製作所 モータグレーダ
JP6754594B2 (ja) * 2016-03-23 2020-09-16 株式会社小松製作所 モータグレーダ
US12024852B2 (en) 2016-04-13 2024-07-02 Abi Attachments, Inc. Work machines including automatic grading features and functions
WO2017047826A1 (ja) * 2016-09-30 2017-03-23 株式会社小松製作所 作業機械の表示システム及び作業機械
DE102016224076A1 (de) * 2016-12-02 2018-06-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines Baggerarms mittels eines an einem Bagger angeordneten LIDAR-Systems
US10011976B1 (en) 2017-01-03 2018-07-03 Caterpillar Inc. System and method for work tool recognition
DE102017203653A1 (de) 2017-03-07 2018-09-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Positionsbestimmung von Kinematiken insbesondere mobiler Arbeitsmaschinen
US11268259B2 (en) * 2017-03-30 2022-03-08 Komatsu Ltd. Control system for work vehicle, method for setting trajectory of work implement, and work vehicle
US10307050B2 (en) 2017-04-11 2019-06-04 International Business Machines Corporation Early prediction of hypertensive retinopathy
GB2563262B (en) * 2017-06-08 2020-06-10 Caterpillar Sarl Improvements in the stability of work machines
WO2019003191A1 (en) * 2017-06-28 2019-01-03 Gj Menard Inc. SYSTEM AND METHOD FOR INDICATING TO AN OPERATOR A DIRECTION FOR MOVING FORWARD A MACHINE
US10526766B2 (en) 2017-07-31 2020-01-07 Deere & Company Work machines and methods and systems to control and determine a position of an associated implement
US10432888B2 (en) 2017-10-10 2019-10-01 Trimble Inc. Augmented reality device for leveraging high-accuracy GNSS data
CN108195402B (zh) * 2017-12-25 2023-03-31 中矿金业股份有限公司 全站仪大倾角测量误差分析及改正方法
JP6994427B2 (ja) * 2018-04-20 2022-01-14 株式会社安藤・間 建設機械の姿勢認識システム
US10962360B2 (en) * 2018-06-11 2021-03-30 Deere & Company Smartphone calibration of a grade control system for a work machine
US11459725B2 (en) 2018-11-29 2022-10-04 Caterpillar Inc. Control system for a grading machine
US11466427B2 (en) 2018-11-29 2022-10-11 Caterpillar Inc. Control system for a grading machine
US11459726B2 (en) 2018-11-29 2022-10-04 Caterpillar Inc. Control system for a grading machine
US11486113B2 (en) 2018-11-29 2022-11-01 Caterpillar Inc. Control system for a grading machine
US11505913B2 (en) 2018-11-29 2022-11-22 Caterpillar Inc. Control system for a grading machine
JP7495413B2 (ja) 2019-01-10 2024-06-04 アプテッラ プロプリエタリー リミテッド 土木建設現場管理システム及びその使用方法
US11642081B2 (en) 2019-02-01 2023-05-09 X Development Llc Electrode headset
US11583231B2 (en) * 2019-03-06 2023-02-21 X Development Llc Adjustable electrode headset
JP7083078B2 (ja) * 2019-03-20 2022-06-10 ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 建設機械
US11905675B2 (en) * 2019-08-05 2024-02-20 Topcon Positioning Systems, Inc. Vision-based blade positioning
US11589494B2 (en) 2019-11-06 2023-02-28 Cnh Industrial Canada, Ltd. System and method for managing material accumulation relative to ground engaging tools of an agricultural implement
US11846091B2 (en) * 2020-01-28 2023-12-19 Topcon Positioning Systems, Inc. System and method for controlling an implement on a work machine using machine vision
US11250624B2 (en) 2020-04-24 2022-02-15 Trimble Inc. Methods of displaying an augmented reality model on an augmented reality device

Family Cites Families (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3604512A (en) * 1969-09-16 1971-09-14 Caterpillar Tractor Co Electrooptical control system for vehicles
US3901597A (en) 1973-09-13 1975-08-26 Philco Ford Corp Laser distance measuring device
US4733609A (en) 1987-04-03 1988-03-29 Digital Signal Corporation Laser proximity sensor
US4807131A (en) * 1987-04-28 1989-02-21 Clegg Engineering, Inc. Grading system
DE9114281U1 (de) * 1991-11-15 1992-01-09 Moba-Electronic Gesellschaft für Mobil-Automation mbH, 6254 Elz Ultraschall-Abstandsmeßeinrichtung für eine Baumaschine
US5477459A (en) * 1992-03-06 1995-12-19 Clegg; Philip M. Real time three-dimensional machine locating system
JP2866289B2 (ja) 1993-12-01 1999-03-08 株式会社熊谷組 建設機械の位置及び姿勢表示方法
US5471391A (en) * 1993-12-08 1995-11-28 Caterpillar Inc. Method and apparatus for operating compacting machinery relative to a work site
US5519620A (en) * 1994-02-18 1996-05-21 Trimble Navigation Limited Centimeter accurate global positioning system receiver for on-the-fly real-time kinematic measurement and control
US5404661A (en) * 1994-05-10 1995-04-11 Caterpillar Inc. Method and apparatus for determining the location of a work implement
US5438771A (en) * 1994-05-10 1995-08-08 Caterpillar Inc. Method and apparatus for determining the location and orientation of a work machine
US5551518A (en) * 1994-09-28 1996-09-03 Caterpillar Inc. Tilt rate compensation implement system and method
US5559725A (en) * 1994-10-07 1996-09-24 Laser Alignment, Inc. Automatic depth control for trencher
US5666792A (en) * 1994-12-30 1997-09-16 Mullins; Donald B. Remotely guided brush cutting, chipping and clearing apparatus and method
US5612864A (en) * 1995-06-20 1997-03-18 Caterpillar Inc. Apparatus and method for determining the position of a work implement
US6141612A (en) * 1996-04-16 2000-10-31 Case Corporation Apparatus and method for controlling the position of an implement and marker of a work vehicle
US5935183A (en) * 1996-05-20 1999-08-10 Caterpillar Inc. Method and system for determining the relationship between a laser plane and an external coordinate system
US6058342A (en) * 1996-07-25 2000-05-02 Case Corporation Precision control of implement position/motion
US5987371A (en) * 1996-12-04 1999-11-16 Caterpillar Inc. Apparatus and method for determining the position of a point on a work implement attached to and movable relative to a mobile machine
US5848485A (en) * 1996-12-27 1998-12-15 Spectra Precision, Inc. System for determining the position of a tool mounted on pivotable arm using a light source and reflectors
JP2001500937A (ja) 1997-07-15 2001-01-23 キャタピラー インコーポレイテッド 所望の切り込み深さに近づく土工作業具を監視し、制御する方法及び装置
US5880681A (en) * 1997-09-16 1999-03-09 Caterpillar Inc. Apparatus for determining the position of a work implement
SE509209C2 (sv) 1997-11-28 1998-12-14 Spectra Precision Ab Anordning och förfarande för att bestämma läget för bearbetande del
SE508951C2 (sv) * 1997-11-28 1998-11-16 Spectra Precision Ab Anordning och förfarande för att bestämma läget för en bearbetande del
US6199000B1 (en) * 1998-07-15 2001-03-06 Trimble Navigation Limited Methods and apparatus for precision agriculture operations utilizing real time kinematic global positioning system systems
US6324455B1 (en) * 1998-11-05 2001-11-27 Trimble Navigation Ltd Laser level selection
US8478492B2 (en) 1998-11-27 2013-07-02 Caterpillar Trimble Control Technologies, Inc. Method and system for performing non-contact based determination of the position of an implement
US6028524A (en) * 1998-12-18 2000-02-22 Caterpillar Inc. Method for monitoring the position of a motor grader blade relative to a motor grader frame
US6253160B1 (en) * 1999-01-15 2001-06-26 Trimble Navigation Ltd. Method and apparatus for calibrating a tool positioning mechanism on a mobile machine
JP4526670B2 (ja) 2000-08-29 2010-08-18 株式会社トプコン 建設機械制御システム
US6418364B1 (en) * 2000-12-13 2002-07-09 Caterpillar Inc. Method for determining a position and heading of a work machine
DE10111529A1 (de) * 2001-03-10 2002-09-12 Deere & Co Vorrichtung zum Koppeln eines Gerätes an einem Arbeitsfahrzeug
US6701239B2 (en) * 2002-04-10 2004-03-02 Caterpillar Inc Method and apparatus for controlling the updating of a machine database
US6865465B2 (en) * 2002-05-06 2005-03-08 Csi Wireless, Inc. Method and system for implement steering for agricultural vehicles
JP2004125580A (ja) * 2002-10-02 2004-04-22 Hitachi Constr Mach Co Ltd 作業機械の位置計測システム
DE10333012B4 (de) 2003-03-07 2007-05-10 Pepperl + Fuchs Gmbh Ultraschalltriangulationssystem mit wenigstens einem Ultraschallsender und Verfahren hierzu
JP4332028B2 (ja) * 2003-12-25 2009-09-16 キャタピラージャパン株式会社 表示器制御システム
JP4354343B2 (ja) * 2004-06-15 2009-10-28 株式会社トプコン 位置測定システム
US8705022B2 (en) 2004-07-13 2014-04-22 Trimble Navigation Limited Navigation system using both GPS and laser reference
US20060012777A1 (en) 2004-07-13 2006-01-19 Talbot Nicholas C Combination laser system and global navigation satellite system
US10458099B2 (en) 2004-08-26 2019-10-29 Caterpillar Trimble Control Technologies Llc Auto recognition of at least one standoff target to determine position information for a mobile machine
EP1883871B1 (en) * 2005-05-27 2009-05-13 The Charles Machine Works Inc Determination of remote control operator position
US8817238B2 (en) * 2007-10-26 2014-08-26 Deere & Company Three dimensional feature location from an excavator
US7881845B2 (en) * 2007-12-19 2011-02-01 Caterpillar Trimble Control Technologies Llc Loader and loader control system
US7856727B2 (en) * 2008-10-21 2010-12-28 Agatec Independent position sensor and a system to determine the position of a tool on a works machine using position sensors
JP5227139B2 (ja) * 2008-11-12 2013-07-03 株式会社トプコン 建設機械
US9139977B2 (en) * 2010-01-12 2015-09-22 Topcon Positioning Systems, Inc. System and method for orienting an implement on a vehicle
US8340873B2 (en) * 2010-01-20 2012-12-25 Caterpillar Trimble Control Technologies, Llc Machine control and guidance system incorporating a portable digital media device
US9970180B2 (en) 2011-03-14 2018-05-15 Caterpillar Trimble Control Technologies Llc System for machine control
US10030358B2 (en) * 2014-02-13 2018-07-24 Trimble Inc. Non-contact location and orientation determination of an implement coupled with a mobile machine

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103080427A (zh) * 2011-03-24 2013-05-01 株式会社小松制作所 液压挖掘机的校正装置及液压挖掘机的校正方法
CN103080426B (zh) * 2011-03-24 2015-04-01 株式会社小松制作所 液压挖掘机的校准***及校准方法
CN103080427B (zh) * 2011-03-24 2015-09-30 株式会社小松制作所 液压挖掘机的校正装置及液压挖掘机的校正方法
CN103080426A (zh) * 2011-03-24 2013-05-01 株式会社小松制作所 液压挖掘机的校准***及校准方法
CN106030244B (zh) * 2014-02-13 2018-09-14 天宝公司 与移动机联接的用具的非接触式位置和取向确定
CN106030244A (zh) * 2014-02-13 2016-10-12 天宝导航有限公司 与移动机联接的用具的非接触式位置和取向确定
US10030358B2 (en) 2014-02-13 2018-07-24 Trimble Inc. Non-contact location and orientation determination of an implement coupled with a mobile machine
CN112359892A (zh) * 2014-06-20 2021-02-12 住友重机械工业株式会社 挖土机、挖土机的控制方法及地形数据更新方法
CN105386397B (zh) * 2014-08-28 2017-09-12 维特根有限公司 自行式建筑机械以及用于使其加工环境可视化的方法
CN105386397A (zh) * 2014-08-28 2016-03-09 维特根有限公司 自行式建筑机械以及用于使在土地上运动的建筑机械的加工环境可视化的方法
CN109715887A (zh) * 2016-09-20 2019-05-03 包尔特殊基础工程有限公司 基础工程装置和基础工程方法
US10989812B2 (en) 2016-09-20 2021-04-27 Bauer Spezialtiefbau Gmbh Foundation engineering apparatus and foundation engineering method
CN109715887B (zh) * 2016-09-20 2021-07-13 包尔特殊基础工程有限公司 基础工程装置和基础工程方法

Also Published As

Publication number Publication date
ATE480674T1 (de) 2010-09-15
EP1781862A1 (en) 2007-05-09
US9481983B2 (en) 2016-11-01
US8478492B2 (en) 2013-07-02
DE602005023484D1 (de) 2010-10-21
EP1781862B1 (en) 2010-09-08
WO2006025885A1 (en) 2006-03-09
US9422692B2 (en) 2016-08-23
US20050197756A1 (en) 2005-09-08
US9650763B2 (en) 2017-05-16
JP2008510992A (ja) 2008-04-10
US20130282266A1 (en) 2013-10-24
US20160319518A1 (en) 2016-11-03
US20130275035A1 (en) 2013-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1906362A (zh) 器械位置测定方法和***
US10458099B2 (en) Auto recognition of at least one standoff target to determine position information for a mobile machine
EP3574340B1 (en) Method and system for localization of a vehicle using surface penetrating radar
EP3105544B1 (en) Non-contact location and orientation determination of an implement coupled with a mobile machine
US7990550B2 (en) Method and system for determining position and orientation of an object
US11120577B2 (en) Position measurement system, work machine, and position measurement method
EP2524085B1 (en) System for orienting an implement on a vehicle
US20140285375A1 (en) Synthetic aperture radar apparatus and methods
US20080047170A1 (en) Excavator 3D integrated laser and radio positioning guidance system
CN1547039A (zh) 无高稳定频标的水下gps定位导航方法及其***
JPH10141955A (ja) 作業具の位置を求めるための装置及び方法
KR102069560B1 (ko) Rtk 네트워크를 연동하여 측량지점의 실시간 오류 확인 및 보정이 가능한 이동식 측량시스템
KR102095799B1 (ko) 전자기파 분석을 통한 지하구조물과 공동형상 맵핑장치 및 그 맵핑방법
CN105547282A (zh) 一种用于移动定位目标的方法及测量设备
JP3676277B2 (ja) 杭打設方法
KR101318257B1 (ko) 지형변화 측량을 통한 통합기준점 및 수준점의 성과 수집장치
JP2021148467A (ja) 作業機械
FI127505B (en) Excavator, distance measuring arrangement and procedure for 3D scanning
KR101167087B1 (ko) 지형물에 적용된 기준점을 이용한 측정값으로 지피에스 측정값의 정확성을 향상시킨 수치지도 제작 시스템
JP2020034296A (ja) 有効距離取得方法、及び、レーザ計測方法
Roberts et al. Positioning buried utilities using an integrated GNSS approach
JP2022033538A (ja) 森林地域での車両位置決定方法
Baron et al. Multibeam echosounder and mobile laser scanning data report for coastal and marine spatial planning Olympic Coast Wahkiakum County and Mouth of the Columbia River
Kokamägi et al. Accuracy Assessment of Mobile Laser Scanning Elevation Data in Different Vegetation Areas
Orason et al. ACCURACY TESTS OF VERTICAL COMPONENT OF RTK GNSS MEASUREMENTS CORRECTED BY THE LASER SYSTEM (0067)

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20070131