DE112017000076T5

DE112017000076T5 - Verfahren zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine, Kalibrierungsvorrichtung sowie System zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE112017000076T5
Application number: DE112017000076.9T
Authority: DE
Inventors: Takeo Yamada; Ryosuke OKUI; Gousuke Nakashima
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2017-07-13
Filing date: 2017-07-13
Publication date: 2019-04-18
Also published as: KR20190019888A; CN109496263A; JP6949727B2; JPWO2019012649A1; WO2019012649A1; KR102131316B1

Abstract

Eine Kalibrierungsvorrichtung ist eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines Parameters zum Berechnen einer aktuellen Position eines Arbeitspunktes (P) bei einem Hydraulikbagger (11), der eine Arbeitsausrüstung (2) enthält. Die Kalibrierungsvorrichtung enthält eine Antenne (21, 22), eine Kalibrierungseinrichtung (150) sowie eine externe Messvorrichtung (62). Die Antenne (21, 22) ist an dem Hydraulikbagger (11) angebracht. Die Kalibrierungseinrichtung (150) ist unterhalb der Antenne (21, 22) angeordnet. Die externe Messvorrichtung (62) misst eine Position der Kalibrierungseinrichtung (150).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine, eine Kalibrierungsvorrichtung sowie ein System zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine.
TECHNISCHER HINTERGRUND
In den letzten Jahren findet informationsbasierte Ausführung zunehmend Eingang in Arbeiten im Bauwesen, bei denen eine Arbeitsmaschine eingesetzt wird. Die informationsbasierte Ausführung steht für Ausführung, bei der Informations- und Kommunikations-Technologie sowie RTK-GNSS (Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite) umfassend zum Einsatz kommen, wenn Arbeiten, wie beispielsweise Bauarbeiten, unter Verwendung einer Arbeitsmaschine, wie beispielsweise eines Hydraulikbaggers, ausgeführt werden. Bei der informationsbasierten Ausführung wird eine Position eines Arbeitspunktes einer Arbeitsausrüstung an der Arbeitsmaschine erfasst und wird die Arbeitsausrüstung auf Basis des erfassten Arbeitspunktes automatisch gesteuert, so dass die ausgeführten Arbeiten effizient durchgeführt werden und ein Ergebnis der Ausführung hohe Genauigkeit aufweist.
Beispielsweise ist, wenn die Arbeitsmaschine der Hydraulikbagger ist, der Arbeitspunkt der Arbeitsausrüstung bei der informationsbasierten Ausführung eine Position einer Schneidkante eines Löffels. Die Position der Schneidkante wird als eine Positions-Koordinate der Konstruktion auf Basis von Parametern, wie beispielsweise einer Positionsbeziehung zwischen einer GNSS-Antenne und einem Ausleger-Fußbolzen, Längen eines Auslegers, eines Löffelstiels und des Löffels sowie Hublängen eines Auslegerzylinders, eines Löffelstielzylinders und eines Löffelzylinders berechnet.
Größen eines Konstruktionswertes werden als die Längen des Auslegers, des Löffelstiels, des Löffels sowie jedes Zylinders verwendet, die bei der oben erwähnten Berechnung eingesetzt werden. Die tatsächlichen Größen schließen jedoch eine Abweichung aufgrund von Herstellungs-Toleranzen sowie Montage-Toleranzen in Bezug auf den Konstruktionswert ein. Daher stimmt die Positions-Koordinate der Schneidkante, die anhand des Konstruktionswertes berechnet wird, nicht immer mit der tatsächlichen Positions-Koordinate der Schneidkante über ein, wodurch es zu einer Beeinträchtigung der Genauigkeit bei Positionserfassung der Schneidkante kommt. Um die Genauigkeit der Positionserfassung der Schneidkante zu verbessern, ist es erforderlich, den Parameter des Konstruktionswertes, der für die Berechnung verwendet wird, auf Basis der mit der Messung der tatsächlichen Position ermittelten Positions-Koordinate zu kalibrieren, und ist es erforderlich, Kalibrierung, wie beispielsweise die Positionsmessung, durchzuführen.
Beispielsweise offenbart die internationale Veröffentlichung Nr. 2015/040726 (Patentdokument 1) eine Methode, bei der ein Prismenspiegel, der Projektionslicht von einer Totalstation reflektiert, an der Schneidkante des Löffels angebracht wird und das von dem Prismenspiegel reflektierte Licht gemessen wird, um die Position der Schneidkante zu messen.
LISTE DER ANFÜHRUNGEN
PATENTDOKUMENT
PATENTDOKUMENT 1: Internationale Veröffentlichung Nr. 2015/040726
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Es ist erforderlich, bei dem Kalibrierungsvorgang die Position der GNSS-Antenne zu messen. Beim Messen der Position der GNSS-Antenne muss eine Bedienungsperson, die die Messung durchführt, Zugang zu der GNSS-Antenne haben.
Wenn jedoch die Arbeitsmaschine ein Bagger mit minimalem Schwenkradius ist, gibt es für die Bedienungsperson keinen Platz zum Stehen auf einem oberen Abschnitt eines Körpers des Hydraulikbaggers. Daher hat die Bedienungsperson keinen Zugang zu der GNSS-Antenne über den oberen Abschnitt des Körpers und muss die GNSS-Antenne vom Boden aus kalibrieren. Daher muss die Bedienungsperson beim Messen der Position der GNSS-Antenne eine unnatürliche Haltung einnehmen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein Verfahren zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine, eine Kalibrierungsvorrichtung sowie ein System zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine zu schaffen, mit denen die Bedienungsperson in die Lage versetzt wird, die Position der Antenne auch bei einer kleinen Arbeitsmaschine in einer bequemen Haltung zu messen.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Ein Verfahren zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Kalibrieren eines Parameters für die Berechnung einer aktuellen Position eines Arbeitspunktes einer Arbeitsmaschine, die eine Arbeitsausrüstung sowie eine Antenne enthält, wobei das Verfahren die im folgenden aufgeführten Schritte einschließt.
Zunächst wird eine Kalibrierungseinrichtung unterhalb der Antenne angeordnet. Eine Position der Kalibrierungseinrichtung wird mittels einer externen Messvorrichtung gemessen, wobei die Kalibrierungseinrichtung dabei unterhalb der Antenne angeordnet ist. Eine Positionsbeziehung zwischen der Arbeitsausrüstung und der Antenne wird auf Basis der Position der Kalibrierungseinrichtung kalibriert, wobei die Position mit der externen Messvorrichtung gemessen wird.
Eine Kalibrierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Kalibrierungsvorrichtung, mit der ein Parameter zum Berechnen einer aktuellen Position eines Arbeitspunktes einer Arbeitsmaschine kalibriert wird, die eine Arbeitsausrüstung und eine Antenne enthält. Die Kalibrierungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung schließt eine Kalibrierungseinrichtung sowie eine externe Messvorrichtung ein. Die Kalibrierungseinrichtung ist unterhalb der Antenne angeordnet. Die externe Messvorrichtung misst eine Position der Kalibrierungseinrichtung.
Ein System zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung schließt eine Arbeitsmaschine und eine Kalibrierungsvorrichtung ein. Die Arbeitsmaschine enthält eine Arbeitsausrüstung und eine Antenne. Die Kalibrierungsvorrichtung kalibriert die Parameter zum Berechnen einer aktuellen Position eines Arbeitspunktes der Arbeitsmaschine. Die Kalibrierungsvorrichtung schließt eine Kalibrierungseinrichtung, eine externe Messvorrichtung, eine Eingabe-Einheit sowie eine Berechnungs-Einheit ein. Die Kalibrierungseinrichtung ist unterhalb der Antenne angeordnet. Die externe Messvorrichtung misst eine Position der Kalibrierungseinrichtung. Die Eingabe-Einheit ist zum Eingeben der Position der Kalibrierungseinrichtung eingerichtet, wobei die Position durch die externe Messvorrichtung gemessen wird. Auf Basis der in die Eingabe-Einheit eingegebenen Position kalibriert die Berechnungs-Einheit einen Antennen-Parameter, der die Positionsbeziehung zwischen der Arbeitsausrüstung und der Antenne angibt.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist die Kalibrierungseinrichtung unterhalb der Antenne angeordnet, so dass die Bedienungsperson die Position der Antenne auch bei der kleinen Arbeitsmaschine in einer bequemen Haltung messen kann.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht, die einen Aufbau eines Hydraulikbaggers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
2 ist eine Vorderansicht, die einen Aufbau einer Kalibrierungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
3 ist eine Perspektivansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Kalibrierungseinrichtung in 2 unterhalb einer Antenne angeordnet ist.
4 ist in (A) eine Seitenansicht, in (B) eine Hinteransicht und in (C) eine Draufsicht, die schematisch den Aufbau des Hydraulikbaggers darstellen.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines in dem Hydraulikbagger enthaltenen Steuerungssystems darstellt.
6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer geplanten Topographie darstellt.
7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Leit-Bildschirms des Hydraulikbaggers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
8 ist eine Ansicht, die eine Liste von Parametern darstellt.
9 ist eine Seitenansicht eines Auslegers.
10 ist eine Seitenansicht eines Löffelstiels.
11 ist eine Seitenansicht eines Löffels und des Löffelstiels.
12 ist eine Seitenansicht des Löffels.
13 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Berechnen eines Parameters darstellt, der eine Zylinder-Länge angibt.
14 ist ein Flussdiagramm, das einen durch die Bedienungsperson bei Kalibrierung durchgeführten Arbeitsablauf darstellt.
15 ist eine Ansicht, die eine Position darstellt, an der eine externe Messvorrichtung installiert ist.
16 ist eine Seitenansicht, die eine Position einer Schneidkante in fünf Stellungen einer Arbeitsausrüstung darstellt.
17 ist eine Tabelle, die eine Hublänge eines Zylinders an jeder von einer ersten bis zu einer fünften Position darstellt.
18 ist eine Draufsicht, die die Positionen von drei Schneidkanten mit unterschiedlichen Schwenkwinkeln darstellt.
19 ist ein Funktions-Blockdiagramm, das eine mit Kalibrierung einer Kalibrierungsvorrichtung zusammenhängende Verarbeitungsfunktion veranschaulicht.
20 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Berechnen von Koordinatentransformations-Informationen darstellt.
21 ist ein Schema, das das Verfahren zum Berechnen der Koordinatentransformations-Informationen darstellt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Aufbau und ein Kalibrierungsverfahren eines Hydraulikbaggers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Aufbau von Hydraulikbagger
Der Aufbau des Hydraulikbaggers der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1, 4 und 5 beschrieben.
1 ist eine Perspektivansicht eines Hydraulikbaggers 100, bei dem Kalibrierung mit einer Kalibrierungsvorrichtung durchgeführt wird. Hydraulikbagger 100 enthält einen Körper (Fahrzeug-Hauptkörper) 1 sowie eine Arbeitsausrüstung 2. Körper 1 enthält eine Dreh-Einheit 3, eine Fahrerkabine 4 sowie eine Fahr-Einheit 5. Dreh-Einheit 3 ist drehbar an Fahr-Einheit 5 angebracht. Dreh-Einheit 3 nimmt Vorrichtungen, wie beispielsweise eine Hydraulikpumpe 37 (siehe 4) sowie einen Motor (nicht dargestellt), auf. Fahrerkabine 4 ist an dem vorderen Abschnitt von Dreh-Einheit 3 angebracht. Eine Anzeige-Eingabevorrichtung 38 sowie eine Betätigungsvorrichtung 25 (weiter unten beschrieben) sind in Fahrerkabine 4 angeordnet (siehe 5). Fahr-Einheit 5 enthält Raupenketten 5a, 5b, und Hydraulikbagger 100 fährt, wenn sich die Raupenketten 5a, 5b drehen.
Arbeitsausrüstung 2 ist an einem vorderen Abschnitt von Körper 1 angebracht. Arbeitsausrüstung 2 enthält einen Ausleger 6, einen Löffelstiel 7, einen Löffel 8, einen Auslegerzylinder 10, einen Löffelstielzylinder 11 sowie einen Löffelzylinder 12.
Ein hinteres Ende von Ausleger 6 ist über einen Auslegerbolzen 13 schwenkbar an dem vorderen Abschnitt von Körper 1 angebracht. Auslegerbolzen 13 entspricht einem Schwenk-Mittelpunkt von Ausleger 6 in Bezug auf Dreh-Einheit 3. Ein hinteres Ende von Löffelzylinder 7 ist über einen Löffelstielbolzen 14 an einem vorderen Ende von Ausleger 6 angebracht. Löffelstielbolzen 14 entspricht einem Schwenk-Mittelpunkt von Löffelstiel 7 in Bezug auf Ausleger 6. Löffel 8 ist über einen Löffelbolzen 15 schwenkbar an einem vorderen Ende von Löffelstiel 7 angebracht. Löffelbolzen 15 entspricht einem Schwenk-Mittelpunkt von Löffel 8 in Bezug auf Löffelstiel 7.
Auslegerzylinder 10, Löffelstielzylinder 11 sowie Löffelzylinder 12 sind jeweils ein Hydraulikzylinder, der mit Hydraulikdruck angetrieben wird. Das hintere Ende von Auslegerzylinder 10 ist über einen Auslegerzylinder-Fußbolzen 10a schwenkbar an Dreh-Einheit 3 angebracht. Das vordere Ende von Auslegerzylinder 10 ist über einen Auslegerzylinder-Kopfbolzen 10b an Ausleger 6 angebracht. Auslegerzylinder 10 wird durch den Hydraulikdruck ausgefahren und eingefahren und bewegt so Ausleger 6.
Das hintere Ende von Löffelstielzylinder 11 ist über einen Löffelstielzylinder-Fußbolzen 11a schwenkbar an Ausleger 6 angebracht. Das vordere Ende von Löffelstielzylinder 11 ist über einen Löffelstielzylinder-Kopfbolzen 11b schwenkbar an Löffelstiel 7 angebracht. Löffelstielzylinder 11 wird durch den Hydraulikdruck ausgefahren und eingefahren und bewegt so Löffelstiel 7.
Das hintere Ende von Löffelzylinder 12 ist über einen Löffelzylinder-Fußbolzen 12a schwenkbar an Löffelstiel 7 angebracht. Das vordere Ende von Löffelzylinder 12 ist über einen Löffelzylinder-Kopfbolzen 12b schwenkbar an einem Ende eines ersten Gelenkelementes 37 und einem Ende eines zweiten Gelenkelementes 48 angebracht.
Das andere Ende des ersten Gelenkelementes 47 ist über einen ersten Gelenkbolzen 47a schwenkbar an dem vorderen Ende von Löffelstiel 7 angebracht. Das andere Ende des zweiten Gelenkelementes 48 ist über einen zweiten Gelenkbolzen 48a schwenkbar an Löffel 8 angebracht. Löffelzylinder 12 wird durch den Hydraulikdruck ausgefahren und eingefahren und bewegt so Löffel 8.
Zwei Antennen 21 und 22 für RTK-GNSS sind an Körper 1 angebracht. Antenne 21 ist beispielsweise an Fahrerkabine 4 angebracht. Antenne 22 ist mit einem dazwischen befindlichen Antennen-Trageelement 22a an Dreh-Einheit 3 angebracht.
Antennen-Trageelement 22a enthält einen stabförmigen Abschnitt 22aa, der sich in einer Stabform erstreckt, sowie einen Sockel-Abschnitt 22ab, der von dem stabförmigen Abschnitt 22aa zu einer Außenumfangsseite vorsteht. Antennen-Trageelement 22a erstreckt sich von einer oberen Fläche von Dreh-Einheit 3 nach oben, und Antenne 22 ist an einem oberen Ende von Antennen-Trageelement 22a angebracht.
Die Antennen 21 und 22 sind um einen festen Abstand voneinander entfernt in der Fahrzeug-Breitenrichtung angeordnet. Antenne 21 (im Folgenden als „Bezugs-Antenne 21“ bezeichnet) ist eine Antenne, die eine aktuelle Position von Körper 1 erfasst. Antenne 22 (im Folgenden als „Richtungs-Antenne 22“ bezeichnet) ist eine Antenne, die eine Ausrichtung von Körper 1 (insbesondere Dreh-Einheit 3) erfasst. Als Antennen 21, 22 kann eine Antenne für GPS eingesetzt werden.
Dreh-Einheit 3 enthält eine Schmutzabdeckung 3a (Abdeckung), eine Blechverkleidung 3b sowie eine Motorhaube 3c als Außenverkleidungen. Schmutzabdeckung 3a und Motorhaube 3c bestehen jeweils beispielsweise aus Kunststoff und können geöffnet werden. Blechverkleidung 3b besteht beispielsweise aus Metall und ist in Bezug auf Dreh-Einheit 3 starr befestigt. Antennen-Trageelement 22a wird von Blechverkleidung 3b getragen und kommt beispielsweise nicht mit Schmutzabdeckung 3a und Motorhaube 3c in Kontakt.
Hydraulikbagger 100 der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise ein kleiner Hydraulikbagger (wie z.B. ein Bagger mit minimalem Heck-Schwenkradius und ein Bagger mit minimalem Schwenkradius). Der Bagger mit minimalem Heck-Schwenkradius ist ein Hydraulikbagger, bei dem ein Schwenkradius des hinteren Endes von Dreh-Einheit 3 vollständig innerhalb von 120 % einer Gesamtbreite der Fahr-Einheit geschwenkt werden kann, jedoch ein vorderer minimaler Schwenkradius bei vollständigem Schwenken 120 % überschreitet (JIS A 8303). Der Bagger mit minimalem Schwenkradius ist ein Hydraulikbagger, bei dem Dreh-Einheit 3 innerhalb von 120 % der Breite von Fahr-Einheit 5 gedreht werden kann.
Da, wie oben beschrieben, Hydraulikbagger 100 der vorliegenden Ausführungsform klein ist, ist das Gegengewicht ebenfalls klein, und Schmutzabdeckung 3a sowie Motorhaube 3c bestehen jeweils beispielsweise aus Kunststoff. Daher ist an einem oberen Abschnitt von Dreh-Einheit 3 kein Abschnitt vorhanden, auf dem eine Bedienungsperson stehen kann.
4(A), 4(B) und 4(C) sind eine Seitenansicht, eine Hinteransicht und eine Draufsicht, die schematisch den Aufbau von Hydraulikbagger 100 darstellen. Eine Länge von Ausleger 6 (eine Länge zwischen Auslegerbolzen 13 und Löffelstielbolzen 14) ist, wie in 4(A) dargestellt, L1. Eine Länge von Löffelstiel 7 (eine Länge zwischen Löffelstielbolzen 14 und Löffelbolzen 15) ist L2. Eine Länge von Löffel 8 (eine Länge zwischen Löffelbolzen 15 und einer Schneidkante P von Löffel 8) ist L3. Schneidkante P von Löffel 8 entspricht einem Mittelpunkt P in einer Breitenrichtung der Schneidkante von Löffel 8.
Im Folgenden wird der Aufbau der Kalibrierungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben.
2 ist eine Vorderansicht, die einen Aufbau einer Kalibrierungseinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt, und 3 ist eine Perspektivansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Kalibrierungseinrichtung in 2 unterhalb der Antenne angeordnet ist. Eine Kalibrierungseinrichtung 150 der vorliegenden Ausführungsform enthält, wie in 2 und 3 dargestellt, als Hauptbestandteile einen Prismenspiegel 101, eine Prismen-Trage-Einheit 102, eine Stange 130, einen Vorsprung 104 sowie eine Libelle 105.
Prismenspiegel 101 reflektiert Licht, das von einer externen Messvorrichtung 62 (beispielsweise einer Totalstation in 1) projiziert wird, auf die externe Messvorrichtung 62 zu. Prismenspiegel 101 enthält einen Prismenkörper 101a und ein äußeres Element 101b. Prismenkörper 101a, bildet durch Kombinieren dreier Prismen zu einer Dreieck-Pyramidenform eine reflektierende Fläche. Das äußere Element 101b deckt Prismenkörper 101a ab.
Eine Spitze der Dreieck-Pyramide von Prismenkörper 101a ist, über die externe Messvorrichtung 62 gesehen, die Mitte des Spiegels. Eine kreisförmige Vorderseite des äußeren Elementes 101b ist eine transparente Glasfläche 101ba. Das von der externen Messvorrichtung 62 projizierte Licht trifft auf den inneren Prismenkörper 101a über die Glasfläche 101ba auf, wird von der reflektierenden Fläche von Prismenkörper 101a reflektiert und dann über Glasfläche 101ba als das reflektierte Licht an die externe Messvorrichtung 62 ausgegeben.
Prismen-Trage-Einheit 102 hat die Form eines Rahmens. Prismenspiegel 101 ist in einem Rahmen der rahmenförmigen Prismen-Trage-Einheit 102 angeordnet. Jeweils einer der Seitenabschnitte und der andere Seitenabschnitt von Prismenspiegel 101 werden von Prismen-Trage-Einheit 102 getragen. Daher trägt Prismen-Trage-Einheit 102 Prismenspiegel 101 drehbar.
Stange 103 hat die Form eines sich geradlinig erstreckenden Stabes. Prismen-Trage-Einheit 102 ist mit einem Ende der sich geradlinig erstreckenden Stange 103 verbunden. Stange 103 hält Prismenspiegel 101 über Prismen-Trage-Einheit 102. Libelle 105 ist an dem anderen Ende der sich geradlinig erstreckenden Stange 103 angebracht.
Vorsprung 104 hat die Form eines sich geradlinig erstreckenden Stabes. Vorsprung 104 befindet sich an einer in Bezug auf Prismenspiegel 101 Stange 103 gegenüberliegenden Seite. Die Länge von Vorsprung 104 ist kürzer als die Länge von Stange 103. Beispielsweise ist eine Richtung, in der eine Drehachse von Prismenspiegel 101 verläuft, rechtwinklig zu einer Richtung, in der sich Stange 103 und Vorsprung 104 jeweils geradlinig erstrecken.
Antenne 21 enthält, wie in 3 dargestellt, Aussparungen 21ha, 21hb, über die Vorsprung 104 von Kalibrierungseinrichtung 150 eingeführt werden kann, in einer unteren Fläche. Jede der Aussparungen 21ha, 21hb kann ein Durchgangsloch sein, das vertikal durch Antenne 21 hindurch verläuft. Als Alternative dazu kann jede der Aussparungen 21ha, 21hb die Form eines mit Boden versehenen Zylinders haben, der eine Bodenfläche in Antenne 21 aufweist und nicht in einer vertikalen Richtung durch Antenne 21 hindurch verläuft. Antenne 22 weist ähnlich wie Antenne 21, obwohl nicht dargestellt, ebenfalls eine Aussparung in einer unteren Fläche auf.
Vorsprung 104 wird in jede der Aussparungen 21ha, 21hb von der unteren Seite von Antenne 21 eingeführt, so dass Kalibrierungseinrichtung 150 in Bezug auf Antenne 21 positioniert werden kann. Die Position von Antenne 21 wird unter Verwendung von Kalibrierungseinrichtung 150 gemessen, wobei Kalibrierungseinrichtung 150 dabei in Bezug auf Antenne 21 positioniert ist.
Kalibrierungseinrichtung 150 kann an der unteren Seite von Antenne 21 befestigt werden, indem Vorsprung 104 in jede der Aussparungen 21ha, 21hb eingeführt wird. Beispielsweise weist Vorsprung 104 ein Außengewinde auf, weist jede der Aussparungen 21ha, 21hb ein Innengewinde auf und wird das Außengewinde von Vorsprung 104 mit jedem der Innengewinde der Aussparungen 21ha, 21hb in Eingriff gebracht, so dass Kalibrierungseinrichtung 150 an Antenne 21 befestigt werden kann.
Beim Befestigen von Kalibrierungseinrichtung 150 an der unteren Seite von Antenne 21 ist ein Verfahren zum Befestigen von Kalibrierungseinrichtung 150 nicht auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt, sondern es kann jedes beliebige Verfahren angewendet werden, sofern Kalibrierungseinrichtung 150 befestigt und dabei in Bezug auf Antenne 21 positioniert wird.
Des Weiteren ist es möglich, dass Kalibrierungseinrichtung 150 nicht an Antenne 21 befestigt wird. In diesem Fall wird Vorsprung 104 von Kalibrierungseinrichtung 150 in jede der Aussparungen 21ha, 21hb eingeführt und positioniert.
Die Kalibrierungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform enthält, wie in 1 dargestellt, Kalibrierungseinrichtung 150, die äußere Messvorrichtung 62 sowie eine Kalibrierungs-Einheit 60. Die Kalibrierungsvorrichtung kalibriert einem Parameter zum Berechnen der aktuellen Position eines Arbeitspunktes an Hydraulikbagger 100, der Arbeitsausrüstung 2 aufweist. Der durch die Kalibrierungsvorrichtung kalibrierte Parameter enthält einen Antennen-Parameter, der eine Positionsbeziehung zwischen Arbeitsausrüstung 2 und den Antennen 21, 22 angibt. Das Kalibrierungs-System der vorliegenden Erfindung schließt die oben erwähnte Kalibrierungsvorrichtung sowie eine Arbeitsmaschine (z.B. Hydraulikbagger 100) ein.
Hydraulikbagger 100 enthält, wie oben beschrieben, die Antennen 21, 22. Die externe Messvorrichtung 62 ist beispielsweise eine Totalstation und wird separat von Hydraulikbagger 100 bereitgestellt. Kalibrierungs-Einheit 60 enthält, wie weiter unten ausführlich beschrieben, eine Eingabe-Einheit 63, eine Anzeige-Einheit 64 sowie eine Berechnungs-Einheit 65 (Controller). Eingabe-Einheit 63 ist eine Einheit, an der die durch die externe Messvorrichtung 62 gemessene Position von Kalibrierungseinrichtung 150 (d. h., die Position der Spitze der Dreieck-Pyramide von Prismenkörper 101a) eingegeben wird. Berechnungs-Einheit 65 ist eine Einheit, die den Antennen-Parameter auf Basis der an Eingabe-Einheit 63 eingegebenen Position von Kalibrierungseinrichtung 150 kalibriert.
Eingabe-Einheit 63 ist so eingerichtet, dass ein Abstand von Prismenspiegel 101 zu einer Spitze von Vorsprung 104 eingegeben werden kann. Des Weiteren ist Eingabe-Einheit 63 so eingerichtet, dass der Abstand von Prismen-Spiegel 101 zu der Spitze von Vorsprung 104 als ein negativer Wert (negativer Offset-Wert) eingegeben werden kann.
Steuerungssystem des Hydraulikbaggers
Ein Steuerungssystem des Hydraulikbaggers der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 4 bis 6A beschrieben.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des Steuerungssystems darstellt, das in Hydraulikbagger 100 enthalten ist. Hydraulikbagger 100 enthält, wie in 5 dargestellt, einen Auslegerwinkel-Detektor 16, einen Löffelstielwinkel-Detektor 17 sowie einen Löffelwinkel-Detektor 18. Auslegerwinkel-Detektor 16, Löffelstielwinkel-Detektor 17 und Löffelwinkel-Detektor 18 befinden sich an Ausleger 6, Löffelstiel 7 bzw. Löffel 8 in 4(A). Beispielsweise kann jeder der Winkel-Detektoren 16 bis 18 ein Potentiometer oder ein Hub-Sensor sein.
Auslegerwinkel-Detektor 16 erfasst, wie in 4(A) dargestellt, indirekt einen Schwenkwinkel α von Ausleger 6 in Bezug auf Körper 1. Löffelstielwinkel-Detektor 17 erfasst indirekt einen Schwenkwinkel β von Löffelstiel 7 in Bezug auf Ausleger 6. Löffelwinkel-Detektor 18 erfasst indirekt einen Schwenkwinkel γ von Löffel 8 in Bezug auf Löffelstiel 7. Ein Verfahren zum Berechnen von Schwenkwinkeln α, β, γ wird weiter unten ausführlich beschrieben.
Körper 1 enthält, wie in 4(A) dargestellt, einen Positions-Detektor 19. Positions-Detektor 19 erfasst die aktuelle Position von Körper 1 von Hydraulikbagger 100. Positions-Detektor 19 enthält 2 Antennen 21, 22 sowie einen 3D-Positions-Sensor 23.
Ein Signal, das einer GNSS-Funkwelle entspricht, die von jeder der Antennen 21, 22 empfangen wird, wird in den 3D-Positions-Sensor 23 eingegeben. Der 3D-Positions-Sensor 23 erfasst die aktuellen Positionen der Antennen 21, 22 in einem globalen Koordinatensystem.
Das globale Koordinatensystem ist ein mittels GNSS gemessenes Koordinatensystem, und ist ein Koordinatensystem, das auf einem auf der Erde fixierten Ursprung basiert. Ein Koordinatensystem des Fahrzeugkörpers hingegen (das weiter unten beschrieben wird) ist ein Koordinatensystem, das auf dem an dem Körper 1 (d. h. Dreh-Einheit 3) fixierten Ursprung basiert.
Je nach den Positionen von Bezugs-Antenne 21 und Richtungs-Antenne 22 erfasst Positions-Detektor 19 einen Richtungswinkel in dem globalen Koordinatensystem einer x-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeugkörpers.
Körper 1 enthält, wie in 5 dargestellt, einen Rollwinkel-Sensor 24 sowie einen Nickwinkel-Sensor 29. Rollwinkel-Sensor 24 erfasst, wie in 4(B) dargestellt, einen Neigungswinkel θ1 (im Folgenden als „Rollwinkel θ1“ bezeichnet) in der Breitenrichtung von Körper 1 in Bezug auf eine Schwerkraftrichtung (vertikale Linie). Nickwinkel-Sensor 29 erfasst, wie in 4(A) dargestellt, einen Neigungswinkel θ2 (im Folgenden als „Nickwinkel θ2“ bezeichnet) in einer Längsrichtung von Körper 1 in Bezug auf die Schwerkraftrichtung.
In der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich die Breitenrichtung auf die Breitenrichtung von Löffel 8 und stimmt mit der Fahrzeug-Breitenrichtung überein. Wenn jedoch Arbeitsausrüstung 2 einen Schwenklöffel (weiter unten beschrieben) aufweist, stimmt möglicherweise die Breitenrichtung von Löffel 8 nicht mit der Fahrzeug-Breitenrichtung überein.
Hydraulikbagger 100 enthält, wie in 5 dargestellt, Betätigungsvorrichtung 25, eine Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26, eine Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 27 sowie Hydraulikpumpe 37. Betätigungsvorrichtung 25 enthält ein Arbeitsausrüstungs-Betätigungselement 31, einen Arbeitsausrüstungs-Betätigungs-Detektor 32, ein Fahr-Steuerungselement 33, einen Fahr-Steuerungs-Detektor 34, ein Dreh-Steuerungselement 51 sowie einen Dreh-Steuerungs-Detektor 52.
Arbeitsausrüstungs-Betätigungselement 31 ist ein Element, das zur Betätigung von Arbeitsausrüstung 2 durch eine Bedienungsperson dient, und ist beispielsweise ein Bedienhebel. Arbeitsausrüstungs-Betätigungs-Detektor 32 erfasst einen Betätigungs-Inhalt von Arbeitsausrüstungs-Betätigungselement 31 und sendet den Betätigungs-Inhalt als ein Erfassungssignal zu Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26.
Fahr-Steuerungselement 33 ist ein Element, das zum Steuern der Fahrt von Hydraulikbagger 1 durch die Bedienungsperson dient, und ist beispielsweise ein Bedienhebel. Fahr-Steuerungs-Detektor 34 erfasst den Steuerungs-Inhalt des Fahr-Steuerungselementes 33 und sendet den Steuerungs-Inhalt als ein Erfassungssignal zu Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26.
Dreh-Steuerungselement 51 ist ein Element, das zum Steuern der Drehung von Dreh-Einheit 3 durch die Bedienungsperson dient, und ist beispielsweise ein Bedienhebel. Dreh-Steuerungs-Detektor 52 erfasst den Steuerungs-Inhalt von Dreh-Steuerungselement 51 und sendet den Steuerungs-Inhalt als ein Erfassungssignal zu Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26.
Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26 enthält einen Speicher 35 und eine Berechnungs-Einheit 36. Speicher 35 schließt einen RAM (Random Access Memory), einen ROM (Read Only Memory) und dergleichen ein. Berechnungs-Einheit 36 schließt eine CPU (Central Processing Unit) und dergleichen ein. Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26 steuert hauptsächlich die Funktion von Arbeitsausrüstung 2 sowie die Drehung von Dreh-Einheit 3. Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26 erzeugt ein Steuerungssignal, durch das Arbeitsausrüstung 2 entsprechend der Betätigung von Arbeitsausrüstungs-Betätigungselement 31 betätigt wird, und gibt das Steuerungssignal an Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 27 aus.
Arbeitsausrüstung-Steuerungsvorrichtung 27 enthält eine Hydraulik-Steuerungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Proportional-Steuerventil. Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 27 steuert eine Strömungsgeschwindigkeit eines von Hydraulikpumpe 37 den Hydraulikzylindern 10 bis 12 zugeführten Hydrauliköls auf Basis des Steuerungssignals von Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26. Die Hydraulikzylinder 10 bis 12 werden mit dem von Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 27 zugeführten Hydrauliköl gesteuert. Dadurch arbeitet Arbeitsausrüstung 2.
Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26 erzeugt ein Steuerungssignal zum Drehen von Dreh-Einheit 3 entsprechend der Betätigung von Dreh-Steuerungselement 51 und gibt das Steuerungssignal an einen Schwenkmotor 49 aus. Dadurch wird Schwenkmotor 49 angetrieben und dreht Dreh-Einheit 3.
Hydraulikbagger 100 enthält ein Anzeige-System 28. Anzeige-System 28 stellt der Bedienungsperson Informationen bereit, auf deren Basis eine einer geplanten Fläche (weiter unten beschrieben) entsprechende Form durch Aushub des Bodens in einem Arbeitsbereich ausgebildet wird. Anzeige-System 28 enthält eine Anzeige-Eingabevorrichtung 38 sowie eine Anzeige-Steuereinrichtung 39.
Anzeige-Eingabevorrichtung 38 enthält eine berührungsempfindliche Eingabe-Einheit 41 sowie eine Anzeige-Einheit 42, wie beispielsweise ein LCD (Liquid Crystal Display). Anzeige-Eingabevorrichtung 38 zeigt einen Leit-Bildschirm an, auf dem die Informationen zum Durchführen von Aushub bereitgestellt werden. Des Weiteren werden verschiedene Tasten auf dem Leit-Bildschirm angezeigt. Die Bedienungsperson kann verschiedene Funktionen von Anzeige-System 28 nutzen, indem sie verschiedene Tasten auf dem Leit-Bildschirm berührt. Der Leit-Bildschirm wird weiter unten ausführlich beschrieben.
Anzeige-Steuereinrichtung 39 führt verschiedene Funktionen von Anzeige-System 28 aus. Anzeige-Steuereinrichtung 39 und Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26 können über Kommunikationseinrichtungen drahtlos oder über Kabel miteinander kommunizieren. Anzeige-Steuereinrichtung 39 weist einen Speicher 43, wie beispielsweise einem RAM und einen ROM, sowie eine Berechnungs-Einheit 44, wie beispielsweise eine CPU, auf. Auf Basis verschiedener Datenelemente, die in Speicher 43 gespeichert sind, und eines Erfassungsergebnisses von Positions-Detektor 19 führt Berechnungs-Einheit 44 verschiedene Berechnungen zum Anzeigen des Leit-Bildschirms durch.
In Speicher 43 von Anzeige-Steuereinrichtung 39 werden Daten geplanter Topographie im Voraus erzeugt und gespeichert. Die Daten geplanter Topographie sind Informationen über die Form und die Position der geplanten dreidimensionalen Topographie. Die geplante Topographie gibt die Soll-Form des zu bearbeitenden Bodens an. Anzeige-Steuereinrichtung 39 veranlasst Anzeige-Eingabevorrichtung 38, den Leit-Bildschirm auf Basis der Daten der geplanten Topographie und Daten, wie beispielsweise der Erfassungsergebnisse von den verschiedenen oben aufgeführten Sensoren, anzuzeigen. Das heißt, die geplante Topographie wird, wie in 6 dargestellt, mit einer Vielzahl geplanter Flächen 45 erstellt, die jeweils mittels dreieckiger Polygone ausgedrückt werden. In 6 ist nur ein Teil der Vielzahl geplanter Flächen mit Bezugszeichen 45 gekennzeichnet, und Bezugszeichen für andere geplante Flächen werden weggelassen. Die Bedienungsperson wählt eine oder die Vielzahl geplanter Flächen 45 als eine Soll-Fläche 70 aus. Anzeige-Steuereinrichtung 39 veranlasst Anzeige-Eingabevorrichtung 38, den Leit-Bildschirm anzuzeigen, um die Bedienungsperson über die Position von Soll-Fläche 70 zu informieren.
Berechnungs-Einheit 44 von Anzeige-Steuereinrichtung 39 berechnet die aktuelle Position von Schneidkante P von Löffel 8 auf Basis des Erfassungsergebnisses von Positions-Detektor 19 und einer Vielzahl in Speicher 43 gespeicherter Parameter. Berechnungs-Einheit 44 enthält eine erste Einheit 44a zum Berechnen einer aktuellen Position und eine zweite Einheit 44b zum Berechnen einer aktuellen Position. Die erste Einheit 44a zum Berechnen einer aktuellen Position berechnet die aktuelle Position von Schneidkante P von Löffel 8 in dem Koordinatensystem des Fahrzeugkörpers auf Basis eines Parameters der Arbeitsausrüstung (weiter unten beschrieben). Die zweite Einheit 44b zum Berechnen einer aktuellen Position berechnet die aktuelle Position von Schneidkante P von Löffel 8 in dem Koordinatensystem des Fahrzeugkörpers auf Basis eines Parameters der Antenne (weiter unten beschrieben), der von Positions-Detektor 19 erfassten aktuellen Position der Antennen 21, 22 in dem globalen Koordinatensystem und der durch die erste Einheit 44a zum Berechnen einer aktuellen Position berechneten aktuellen Position von Schneidkante P von Löffel 8.
Kalibrierungs-Einheit 60 ist eine Einheit, die Parameter kalibriert, die für die Berechnung von Schwenkwinkeln α, β, γ der Position von Schneidkante P von Löffel 8 erforderlich sind. Kalibrierungs-Einheit 60 bildet zusammen mit Hydraulikbagger 100 und der externen Messvorrichtung 62 ein Kalibrierungs-System, das die oben aufgeführten Parameter kalibriert.
Die externe Messvorrichtung 62 ist eine Vorrichtung, die die Position von Schneidkante P von Löffel 8 misst, und ist beispielsweise eine Totalstation. Kalibrierungs-Einheit 60 kann über Kabel oder drahtlos Daten-Kommunikation mit der externen Messvorrichtung 62 durchführen. Kalibrierungs-Einheit 60 kann des Weiteren über Kabel oder drahtlos Daten-Kommunikation mit Anzeige-Steuereinrichtung 39 durchführen. Kalibrierungs-Einheit 60 kalibriert die Parameter in 8 auf Basis der durch die externe Messvorrichtung 62 gemessenen Informationen. Beispielsweise wird die Kalibrierung der Parameter bei Auslieferung von Hydraulikbagger 100 oder einer Anfangs-Einstellung nach Wartung durchgeführt.
Kalibrierungs-Einheit 60 schließt Eingabe-Einheit 63, Anzeige-Einheit 164 sowie Berechnungs-Einheit 65 (Controller) ein. Eingabe-Einheit 63 ist eine Einheit, an der erste Arbeitspunkt-Positionsinformationen, zweite Arbeitspunkt-Positionsinformationen, Antennen-Positionsinformationen sowie Löffel-Informationen (weiter unten beschrieben) eingegeben werden. Eingabe-Einheit 63 ist so eingerichtet, dass die Bedienungsperson die Informationen manuell eingibt, und enthält beispielsweise eine Vielzahl von Tasten. Eingabe-Einheit 63 kann eine berührungsempfindliche Eingabe-Einheit sein, sofern ein numerischer Wert eingegeben werden kann. Anzeige-Einheit 64 ist beispielsweise ein LCD und ist eine Einheit, an der ein Betätigungs-Bildschirm angezeigt wird, der zum Durchführen der Kalibrierung dient. Berechnungs-Einheit 65 führt Verarbeitung zum Kalibrieren der Parameter auf Basis der Übereingabe-Einheit 63 eingegebenen Informationen durch.
Leit-Bildschirm an Hydraulikbagger
Der Leit-Bildschirm des Hydraulikbaggers der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
7 ist eine Ansicht, die den Leit-Bildschirm des Hydraulikbaggers einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Ein Leit-Bildschirm 53 stellt, wie in 7 gezeigt, eine Positionsbeziehung zwischen Soll-Fläche 70 und Schneidkante P von Löffel 8 dar. Leit-Bildschirm 53 ist ein Bildschirm, der Arbeitsausrüstung 2 von Hydraulikbagger 100 so leitet, dass der Boden, der Objekt der Bearbeitung ist, die gleiche Form erhält wie Soll-Fläche 70.
Leit-Bildschirm 53 schließt eine Draufsicht 73a und eine Seitenansicht 73b ein. Draufsicht 73a stellt die geplante Topographie eines Arbeitsbereiches sowie die aktuelle Position von Hydraulikbagger 100 dar. Seitenansicht 73b stellt eine Positionsbeziehung zwischen Soll-Fläche 70 und Hydraulikbagger 100 dar.
Draufsicht 73a von Leit-Bildschirm 53 stellt die geplante Topographie in Draufsicht mittels der Vielzahl dreieckiger Polygone dar. Das heißt, Draufsicht 73a stellt die geplante Topographie mit der Schwenkebene von Hydraulikbagger 100 als einer Projektionsebene dar. Daher ist Draufsicht 73a eine von unmittelbar oberhalb von Hydraulikbagger 100 gesehene Ansicht, und die geplante Fläche 45 ist geneigt, wenn Hydraulikbagger 100 geneigt ist. Soll-Fläche 70, die aus der Vielzahl geplanter Flächen 45 ausgewählt wird, wird in einer Farbe angezeigt, die sich von der anderer geplanter Flächen 45 unterscheidet. In 7 wird die aktuelle Position von Hydraulikbagger 100 mit einem Hydraulikbagger-Icon 61 in Draufsicht angezeigt, sie kann jedoch mit einem anderen Symbol angezeigt werden.
Draufsicht 73a schließt Informationen hinsichtlich der Ausrichtung von Hydraulikbagger 100 zu Soll-Fläche 70 ein. Die Informationen hinsichtlich der Ausrichtung von Hydraulikbagger 100, der Soll-Fläche 70 zugewandt ist, werden als ein Ausrichtungs-Kompass 73 angezeigt. Ausrichtungs-Kompass 73 ist ein Icon, das eine Ausrichtung in Bezug auf Soll-Fläche 70 sowie eine Richtung anzeigt, in der Hydraulikbagger 100 gedreht werden sollte. Die Bedienungsperson kann einen Grad der Ausrichtung in Bezug auf Soll-Fläche 70 unter Verwendung von Ausrichtungs-Kompass 73 prüfen.
Seitenansicht 73b von Leit-Bildschirm 53 schließt ein Bild ein, das die Positionsbeziehung zwischen Soll-Fläche 70 und Schneidkante P von Löffel 8 sowie eine Abstands-Information 88 darstellt, die einen Abstand zwischen Soll-Fläche 70 und Schneidkante P von Löffel 8 angibt. Das heißt, Seitenansicht 73b schließt eine Linie 81 der geplanten Fläche, eine Linie 82 der Soll-Fläche sowie ein Icon 75 von Hydraulikbagger 100 in Seitenansicht ein. Die Linie 81 der geplanten Fläche zeigt einen Teilabschnitt der geplanten Fläche 45 mit Ausnahme der Soll-Fläche 70. Die Linie 82 der Soll-Fläche zeigt einen Teilabschnitt von Soll-Fläche 70. Die Linie 81 der geplanten Fläche und die Linie 82 der Soll-Fläche werden ermittelt, indem eine Schnittlinie 80 einer Ebene 77, die durch die aktuelle Position eines Mittelpunktes P (im Folgenden der Einfachheit halber als „Schneidkante von Löffel 8“ bezeichnet) in der Breitenrichtung von Schneidkante P von Löffel 8 verläuft, und der geplanten Fläche 45 berechnet wird. Eine Methode zum Berechnen der aktuellen Position von Schneidkante P von Löffel 8 wird weiter unten ausführlich beschrieben. Auf Leit-Bildschirm 53 wird, wie oben beschrieben, die relative Positionsbeziehung zwischen Linie 81 der geplanten Fläche, Linie 82 der Soll-Fläche und Hydraulikbagger 100 einschließlich Löffel 8 als das Bild angezeigt. Wenn Schneidkante P von Löffel 8 entlang Linie 82 der Soll-Fläche bewegt wird, kann die Bedienungsperson den Boden auf einfache Weise so ausheben, dass die aktuelle Topographie zu der geplanten Topographie wird.
Verfahren zum Berechnen der aktuellen Position von Schneidkante P
Ein Verfahren zum Berechnen der aktuellen Position von Schneidkante P von Löffel 8 wird unter Bezugnahme auf 4, 5 und 8 beschrieben.
8 stellt eine Liste in Speicher 43 gespeicherter Parameter dar. Die Parameter schließen, wie in 8 dargestellt, den Arbeitsausrüstungs-Parameter sowie den Antennen-Parameter ein. Der Arbeitsausrüstungs-Parameter schließt eine Vielzahl von Parametern ein, die jeweils die Abmessungen von Ausleger 6, Löffelstiel 7 und Löffel 8 sowie den Schwenkwinkel angeben. Der Antennen-Parameter schließt eine Vielzahl von Parametern ein, die jeweils die Positionsbeziehung zwischen den Antennen 21, 22 und Ausleger 6 angeben.
Bei der Berechnung der aktuellen Position von Schneidkante P von Löffel 8 wird ein Koordinatensystem x-y-z des Fahrzeugkörpers mit einem Schnittpunkt der Achse von Auslegerbolzen 13 und der Arbeitsebene von Arbeitsausrüstung 2 (weiter unten beschrieben) als einem Ursprung festgelegt. In der folgenden Beschreibung gibt die Position von Auslegerbolzen 13 die Position eines Mittelpunktes von Auslegerbolzen 13 in der Fahrzeug-Breitenrichtung an. Aktuelle Schwenkwinkel α, β, γ (4(A)) von Ausleger 6, Löffelstiel 7 und Löffel 8 werden aus den Erfassungsergebnissen der Winkel-Detektoren 16 bis 18 (5) berechnet. Ein Verfahren zum Berechnen von Schwenkwinkeln α, β, γ wird weiter unten beschrieben. Eine Koordinate (x, y, z) der Schneidkante P von Löffel 8 in dem Koordinatensystem des Fahrzeug-Körpers wird anhand der unten stehenden mathematischen Formel 1 unter Verwendung der Schwenkwinkel α, β, γ von Ausleger 6, Löffelstiel 7 und Löffel 8 sowie den Längen L1, L2 und L3 von Ausleger 6, Löffelstiel 7 und Löffel 8 berechnet. $\begin{matrix} x = L 1 sin α + L 2 sin (α + β) + L 3 sin (α + β + γ) \\ y = 0 \\ z = L 1 cos α + L 2 cos (α + β) + L 3 cos (α + β + γ) \end{matrix}$
Die Koordinate (x, y, z) von Schneidkante P von Löffel 8 in dem Koordinatensystem des Fahrzeug-Körpers, die mit der mathematischen Formel 1 ermittelt wird, wird mit der unten aufgeführten mathematischen Formel 2 in eine Koordinate (X, Y, Z) in dem globalen Koordinatensystem umgewandelt. $(\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}) = (\begin{matrix} cos κ cos φ & cos κ sin φ sin ω + sin κ cos ω & - cos κ sin φ cos ω + sin κ sin ω \\ - sin κ cos φ & - sin κ sin φ sin ω + cos κ cos ω & sin κ sin φ cos ω + cos κ sin ω \\ sin φ & - cos φ sin ω & cos φ cos ω \end{matrix}) (\begin{matrix} x \\ y \\ z \end{matrix}) + (\begin{matrix} A \\ B \\ C \end{matrix})$
Wobei ω, ϕ, κ mit der im Folgenden aufgeführten mathematischen Formel 3 ausgedrückt werden. $\begin{matrix} ω = arcsin (\frac{sin θ 1}{cos φ}) \\ φ = θ 2 \\ κ = - θ 3 \end{matrix}$
Dabei ist, wie oben beschrieben, θ1 der Roll-Winkel. θ2 ist der Nick-Winkel. θ3 ist ein Gier-Winkel, der ein Richtungs-Winkel der x-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers in dem globalen Koordinatensystem ist. So wird der Gier-Winkel θ3 auf Basis der Positionen von Bezugs-Antenne 21 und Richtungs-Antenne 22 berechnet, wobei die Positionen von Positions-Detektor 19 erfasst werden. (A, B, C) ist eine Koordinate des Ursprungs in dem globalen Koordinatensystem in dem Koordinatensystem des Fahrzeug-Körpers.
Der Antennen-Parameter gibt die Positionsbeziehung zwischen den Antennen 21, 22 und dem Ursprung in dem Koordinatensystem des Fahrzeug-Körpers (die Positionsbeziehung zwischen den Antennen 21, 22 und dem Mittelpunkt von Auslegerbolzen 13 in der Fahrzeug-Breitenrichtung) an. Das heißt, der Antennen-Parameter schließt, wie in 4(B) und 4(C) dargestellt, einen Abstand Lbbx zwischen Auslegerbolzen 13 und Bezugs-Antenne 21 in der Richtung der x-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers, einen Abstand Lbby zwischen Auslegerbolzen 13 und Bezugs-Antenne 21 in der Richtung der y-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers sowie einen Abstand Lbbz zwischen Auslegerbolzen 13 und Bezugs-Antenne 21 in der Richtung der z-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers ein.
Der Antennen-Parameter schließt des Weiteren einen Abstand Lbdx zwischen Auslegerbolzen 13 und Richtungs-Antenne 22 in der Richtung der x-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers, einen Abstand Lbdy zwischen Auslegerbolzen 13 und Richtungs-Antenne 22 in der Richtung der y-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers sowie einen Abstand Lbdz zwischen Auslegerbolzen 13 und Richtungs-Antenne 22 in der Richtung der z-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers ein.
(A, B, C) wird auf Basis des Antennen-Parameters sowie der Koordinaten der Antennen 21, 22 in dem globalen Koordinatensystem berechnet, wobei die Koordinaten durch die Antennen 21, 22 erfasst werden.
Die aktuelle Position (Koordinate (X, Y, Z)) von Schneidkante P von Löffel 8 wird, wie oben beschrieben, in dem globalen Koordinatensystem berechnet.
Anzeige-Steuereinrichtung 39 berechnet, wie in 6 dargestellt, Schnittlinie 80 der dreidimensionalen geplanten Topographie und Ebene 77, die durch Schneidkante P von Löffel 8 verläuft, auf Basis der berechneten aktuellen Position von Schneidkante P von Löffel 8 und der in Speicher 43 gespeicherten Daten der geplanten Topographie. Dann berechnet Anzeige-Steuereinrichtung 39 einen durch Soll-Fläche 70 hindurch verlaufenden Abschnitt von Schnittlinie 80 als Linie 82 der Soll-Fläche (7). Anzeige-Steuereinrichtung 39 berechnet des Weiteren einen Abschnitt von Schnittlinie 80 mit Ausnahme von Linie 82 der Soll-Fläche als Linie 81 der geplanten Fläche (7).
Verfahren zum Berechnen der Schwenkwinkel α, β, γ
Ein Verfahren zum Berechnen aktueller Schwenkwinkel α, β, γ von Ausleger 6, Löffelstiel 7 und Löffel 8 aus den Erfassungsergebnissen der Winkel-Detektoren 16 bis 18 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 9 bis 13A beschrieben.
9 ist eine Seitenansicht von Ausleger 6.Schwenkwinkel α von Ausleger 6 wird mit der im Folgenden aufgeführten mathematischen Formel 4 unter Verwendung der Arbeitsausrüstungs-Parameter in 9 ausgedrückt. $α = arctan (- \frac{L b o o m 2_x}{L b o o m 2_z}) - arccos (\frac{L b o o m 1^{2} + L b o o m 2^{2} + b o o m_c l y^{2}}{2 * L b o o m 1 * L b o o m 2}) + arctan (\frac{L b o o m 1_z}{L b o o m 1_x})$
Lboom2_x ist, wie in 9 dargestellt, ein Abstand zwischen Auslegerzylinder-Fußbolzen 10a und Auslegerbolzen 13 in der horizontalen Richtung von Körper 1 (die der Richtung der x-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers entspricht). Lboom2_z ist ein Abstand zwischen Auslegerzylinder-Fußbolzen 10a und Auslegerbolzen 13 in der senkrechten Richtung von Körper 1 (die der Richtung der z-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers entspricht). Lboom1 ist ein Abstand zwischen Auslegerzylinder-Kopfbolzen 10b und Auslegerbolzen 13. Lboom2 ist ein Abstand zwischen Auslegerzylinder-Fußbolzen 10a und Auslegerbolzen 13. boom_cyl ist ein Abstand zwischen Auslegerzylinder-Fußbolzen 10a und Auslegerzylinder-Kopfbolzen 10b.
Es wird davon ausgegangen, dass eine Richtung der Verbindung von Auslegerbolzen 13 und Löffelstielbolzen 14 in Seitenansicht eine xboom- Achse ist und eine Richtung senkrecht zu der xboom- Achse eine zboom- Achse ist. Lboom1_x ist ein Abstand zwischen Auslegerzylinder-Kopfbolzen 10b und Auslegerbolzen 13 in der Richtung der xboom- Achse. Lboom 1_z ist ein Abstand zwischen Auslegerzylinder-Kopfbolzen 10b und Auslegerbolzen 13 in der Richtung der zboom- Achse.
10 ist eine Seitenansicht von Löffelstiel 7. Der Schwenkwinkel β von Löffelstiel 7 wird mit der im Folgenden aufgeführten mathematischen Formel 5 unter Verwendung der in 9 und 10 gezeigten Arbeitsausrüstungs-Parameter ausgedrückt. $\begin{matrix} β = arctan (- \frac{L b o o m 3_z}{L b o o m 3_x}) - arctan (\frac{L b o o m 3^{2} + L a r m 2^{2} - a r m_c l y^{2}}{2 * L a r m 3 * L a r m 2}) \\ + arctan (\frac{L a r m 2_x}{L a r m 2_z}) + arctan (\frac{L a r m 1_x}{L a r m 1_z}) - π \end{matrix}$
Lboom3_x ist, wie in 9 dargestellt, ein Abstand zwischen Löffelstielzylinder-Fußbolzen 11a und Löffelstielbolzen 14 in der Richtung der xboom- Achse. Lboom3_z ist ein Abstand zwischen Löffelstielzylinder-Fußbolzen 11a und Löffelstielbolzen 14 in der Richtung der zboom- Achse. Lboom3 ist ein Abstand zwischen Löffelstielzylinder-Fußbolzen 11a und Löffelstielbolzen 14. Arm_cyl ist ein Abstand zwischen Löffelstielzylinder-Fußbolzen 11a und Löffelstielzylinder-Kopfbolzen 11b.
Es wird, wie in 10 dargestellt, davon ausgegangen, dass eine Richtung der Verbindung von Löffelstielzylinder-Kopfbolzen 11b und Löffelbolzen 15 in einer Seitenansicht eine xarm2-Achse ist und dass eine Richtung senkrecht zu der xarm2-Achse eine zarm2-Achse ist. Es wird davon ausgegangen, dass eine Richtung der Verbindung von Löffelstielbolzen 14 und Löffelbolzen 15 in Seitenansicht eine xarm1-Achse ist.
Larm2 ist ein Abstand zwischen Löffelstielzylinder-Kopfbolzen 11b und Löffelstielbolzen 14. Larm2_x ist ein Abstand zwischen Löffelstielzylinder-Kopfbolzen 11b und Löffelstielbolzen 14 in der Richtung der xarm2-Achse. Larm2_z ist ein Abstand zwischen Löffelstielzylinder-Kopfbolzen 11b und Löffelstielbolzen 14 in der Richtung der zarm2-Achse.
Larm1_x ist ein Abstand zwischen Löffelstielbolzen 14 und Löffelbolzen 15 in der Richtung der xarm2-Achse. Larm1_z ist ein Abstand zwischen Löffelstielbolzen 14 und Löffelbolzen 15 in der Richtung der zarm2-Achse. Schwenkwinkel β von Löffelstiel 7 ist ein zwischen der xboom- Achse und der xarm1-Achse gebildeter Winkel.
11 ist eine Seitenansicht von Löffel 8 und Löffelstiel 7.12 ist eine Seitenansicht von Löffel 8. Der Schwenkwinkel γ von Löffel 8 wird mit der im Folgenden aufgeführten mathematischen Formel 6 unter Verwendung der in 10 bis 12 gezeigten Arbeitsausrüstungs-Parameter ausgedrückt. $\begin{matrix} β = arctan (- \frac{L b o o m 3_z}{L b o o m 3_x}) - arctan (\frac{L b o o m 3^{2} + L a r m 2^{2} - a r m_c l y^{2}}{2 * L a r m 3 * L a r m 2}) \\ + arctan (\frac{L a r m 2_x}{L a r m 2_z}) + arctan (\frac{L a r m 1_x}{L a r m 1_z}) - π \end{matrix}$
Larm3_z2 ist, wie in 10 dargestellt, ein Abstand zwischen dem ersten Gelenkbolzen 47a und Löffelbolzen 15 in der Richtung der zarm2-Achse. Larm3_x2 ist ein Abstand zwischen dem ersten Gelenkbolzen 47a und Löffelbolzen 15 in der Richtung der xarm2-Achse.
Ltmp ist, wie in 11 dargestellt, ein Abstand zwischen Löffelzylinder-Kopfbolzen 12b und Löffelbolzen 15. Larm4 ist ein Abstand zwischen dem ersten Gelenkbolzen 47a und Löffelbolzen 15. Lbucket1 ist ein Abstand zwischen Löffelzylinder-Kopfbolzen 12b und dem ersten Gelenkbolzen 47a. Lbucket2 ist ein Abstand zwischen Löffelzylinder-Kopfbolzen 12b und dem zweiten Gelenkbolzen 48a. Lbucket3 ist ein Abstand zwischen Löffelbolzen 15 und dem zweiten Gelenkbolzen 48a. Der Schwenkwinkel γ von Löffel 8 ist ein zwischen einer xbucket-Achse und der xarm1-Achse gebildeter Winkel.
Es wird, wie in 12 dargestellt, davon ausgegangen, dass eine Richtung der Verbindung von Löffelbolzen 15 und Schneidkante P von Löffel 8 in Seitenansicht die xbucket-Achse ist und eine Richtung senkrecht zu der xbucket-Achse eine zbucket-Achse ist. Lbucket4_x ist ein Abstand zwischen Löffelbolzen 15 und dem zweiten Gelenkbolzen 48a in der Richtung der xbucket-Achse. Lbucket4_z ist ein Abstand zwischen Löffelbolzen 15 und dem zweiten Gelenkbolzen 48a in der Richtung der zbucket-Achse.
Der oben erwähnte Abstand Ltmp wird mit der im Folgenden aufgeführten mathematischen Formel 7 ausgedrückt. $\begin{matrix} L t m p = \sqrt{L a r m 4^{2} + L b u c k e t 1^{2} - 2 L a r m 4 * L b u c k e t 1 * cos ϕ} \\ ϕ = π + \sqrt{\frac{L a r m 3_z 2}{L a r m 3_x 2}} - \sqrt{\frac{L a r m 3_z 1 - L a r m 3_z 2}{L a r m 3_x 1 - L a r m 3_x 2}} \\ - arccos {\frac{L b u c k e t 1^{2} + L a r m 3^{2} - b u v k e t_c y l^{2}}{2 * l b u c k e t 1 * L a r m 3}} \end{matrix}$
Larm3 ist, wie in 10 dargestellt, ein Abstand zwischen Löffelzylinder-Fußbolzen 12a und dem ersten Gelenkbolzen 47a. Larm3_x1 ist ein Abstand zwischen Löffelzylinder-Fußbolzen 12a und Löffelbolzen 15 in der Richtung der xarm2-Achse. Larm3_z1 ist ein Abstand zwischen Löffelzylinder-Fußbolzen 12a und Löffelbolzen 15 in der Richtung der zarm2-Achse.
boom_cyl ist, wie in 13 dargestellt, ein Wert, der ermittelt wird, indem ein Auslegerzylinder-Offset boft zu einer Hublänge bss von Auslegerzylinder 10 addiert wird, wobei die Hublänge bss durch Auslegerwinkel-Detektor 16 erfasst wird. Desgleichen ist arm_cyl ein Wert, der ermittelt wird, indem ein Löffelstielzylinder-Offset aoft zu einer Hublänge ass von Löffelstielzylinder 11 addiert wird, wobei die Hublänge ass durch Löffelstielzylinderwinkel-Detektor 17 erfasst wird. Desgleichen ist bucket-cyl ein Wert, der ermittelt wird, indem ein Löffelzylinder-Offset bkoft, der einen minimalen Abstand von Löffelzylinder 12 einschließt, zu einer Hublänge bkss von Löffelzylinder 12 11 addiert wird, wobei die Hublänge bkss durch Löffelzylinder Winkel-Detektor 18 erfasst wird.
Aktuelle Schwenkwinkel α, β, γ von Ausleger 6, Löffelzylinder 7 und Löffel 8 werden, wie oben beschrieben, mittels der Berechnung aus den Erfassungsergebnissen der Winkel-Detektoren 16 bis 18 ermittelt.
Kalibrierungsvorgang durch Bedienungsperson
Im Folgenden wird der Kalibrierungsvorgang durch die Bedienungsperson bei dem Hydraulikbagger der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 2, 4 sowie 14 bis 18 beschrieben.
14 ist ein Flussdiagramm, das einen durch die Bedienungsperson während der Kalibrierung durchgeführten Arbeitsablauf darstellt. In Schritt S1 installiert, wie in 14 dargestellt, die Bedienungsperson die externe Messvorrichtung 62. Dabei installiert die Bedienungsperson, wie in 15 dargestellt, die externe Messvorrichtung 62 unmittelbar hinter Auslegerbolzen 13 mit einem vorgegebenen Abstand Dx und unmittelbar neben Auslegerbolzen 13 mit einem vorgegebenen Abstand Dy. In Schritt S2 misst die Bedienungsperson eine Mittelposition an einer Endfläche (Seitenfläche) von Auslegerbolzen 13 unter Verwendung der externen Messvorrichtung 62.
In Schritt S3 misst die Bedienungsperson die Position von Schneidkante P in den fünf Stellungen von Arbeitsausrüstung 2 unter Verwendung der externen Messvorrichtung 62.die Bedienungsperson betätigt Arbeitsausrüstungs-Betätigungselement 31, um die Position von Schneidkante P von Löffel 8 an fünf Positionen zu verschieben, d. h. von einer ersten Position P1 bis zu einer fünften Position P5, die in 16 dargestellt sind.
Dabei dreht sich Dreh-Einheit 3 nicht, sondern behält einen Zustand bei, in dem Dreh-Einheit 3 an Fahr-Einheit 5 fixiert ist. Dann misst die Bedienungsperson die Koordinaten von Schneidkante P jeweils an der ersten Position P1 bis zu der fünften Position P5 unter Verwendung der externen Messvorrichtung 62. Die erste Position P1 und die zweite Position P2 unterscheiden sich voneinander in einer Längsrichtung des Körpers auf dem Boden. Die dritte Position P3 und die vierte Position P4 unterscheiden sich voneinander in der Längsrichtung des Körpers in der Luft. Die dritte Position P3 und die vierte Position P4 unterscheiden sich voneinander in der vertikalen Richtung in Bezug auf die erste Position P1 und die zweite Position P2. Die fünfte Position P5 ist eine Position zwischen der ersten Position P1, der zweiten Position P2, der dritten Position P3 und der vierten Position P4.
17 stellt die Hublängen der Zylinder 10 bis 12 an jeder von der ersten Position P1 bis zur fünften Position P5 mit dem Maximum von 100 % und dem Minimum von 0 % dar. Die Hublänge von Löffelstielzylinder 11 entspricht, wie in 17 dargestellt, an der ersten Position P1 dem Minimum. Das heißt, die erste Position P1 ist die Position von Schneidkante P in der Stellung der Arbeitsausrüstung, bei der der Schwenkwinkel von Löffelstiel 7 dem Minimum entspricht.
An der zweiten Position P2 entspricht die Hublänge von Löffelstielzylinder 11 dem Maximum. Das heißt, die erste Position P2 ist die Position von Schneidkante P in der Stellung der Arbeitsausrüstung, bei der der Schwenkwinkel von Löffelstiel 7 dem Maximum entspricht.
An der dritten Position P3 entspricht die Hublänge von Löffelstielzylinder 11 dem Minimum und entspricht die Hublänge von Löffelzylinder 12 dem Maximum. Das heißt, die dritte Position P3 ist die Position von Schneidkante P in der Stellung von Arbeitsausrüstung 2, an der der Schwenkwinkel von Löffelstiel 7 dem Minimum entspricht, während der Schwenkwinkel von Löffel 8 dem Maximum entspricht.
An der vierten Position P4 entspricht die Hublänge von Auslegerzylinder 10 dem Maximum. Das heißt, die vierte Position P4 ist die Position von Schneidkante P in der Stellung von Arbeitsausrüstung 2, an der der Schwenkwinkel von Ausleger 6 dem Maximum entspricht.
An der fünften Position P5 entsprechen die Zylinderlängen von Löffelstielzylinder 11, Auslegerzylinder 10 und Löffelzylinder 12 Zwischen-Werten, die weder dem Minimum noch dem Maximum entsprechen. Das heißt, an der fünften Position P5 entsprechen die Schwenkwinkel von Löffelstiel 7, Ausleger 6 und Löffel 8 den Zwischen-Werten, die weder dem Maximum noch dem Minimum entsprechen.
In Schritt S4 gibt die Bedienungsperson die ersten Arbeitspunkt-Positionsinformationen an Eingabe-Einheit 63 von Kalibrierungs-Einheit 60 ein. Die ersten Arbeitspunkt-Positionsinformationen geben die Koordinaten von der ersten Position P1 bis zur fünften Position P5 von Schneidkante P von Löffel 8 an, wobei die Koordinaten durch die externe Messvorrichtung 62 gemessen werden. So gibt die Bedienungsperson die Koordinaten von der ersten Position P1 bis zur fünften Position P5 von Schneidkante P von Löffel 8 an Eingabe-Einheit 63 von Kalibrierungs-Einheit 60 ein, wobei die Koordinaten in Schritt S4 durch die externe Messvorrichtung 62 gemessen werden.
In Schritt S5 misst die Bedienungsperson die Positionen der Antennen 21, 22 unter Verwendung der externen Messvorrichtung 62. Dabei misst die Bedienungsperson, wie in 15 dargestellt, die Positionen eines ersten Mess-Punktes P11 und eines zweiten Mess-Punktes P12 an Bezugs-Antenne 21 unter Verwendung der externen Messvorrichtung 62. Der erste Mess-Punkt P11 und der zweite Mess-Punkt P12 sind in Bezug auf die Mitte der oberen Fläche von Bezugs-Antenne 21 symmetrisch angeordnet. Wenn die obere Fläche von Bezugs-Antenne 21 eine rechteckige oder quadratische Form hat, sind der erste Mess-Punkt P11 und der zweite Mess-Punkt P12 zwei diagonale Punkte an der oberen Fläche von Bezugs-Antenne 21.
Die Bedienungsperson misst, wie in 15 dargestellt, die Positionen eines dritten Mess-Punktes P13 und eines vierten Mess-Punktes P14 an Richtungs-Antenne 22 unter Verwendung der externen Messvorrichtung 62. Der dritte Mess-Punkt P13 und der vierte Mess-Punkt P14 sind in Bezug auf die Mitte der oberen Fläche von Richtungs-Antenne 22 symmetrisch angeordnet. Wie der erste Mess-Punkt P11 und der zweite Mess-Punkt P12 sind der dritte Mess-Punkt P13 und der vierte Mess-Punkt P14 zwei diagonale Punkte an der oberen Fläche von Richtungs-Antenne 22.
Bei der Messung vom ersten Mess-Punkt P11 bis zum vierten Mess-Punkt P14 der Antennen 21, 22 ist Kalibrierungseinrichtung 150, wie in 1 dargestellt, unterhalb der Antennen 21, 22 angeordnet. Dabei steht die Bedienungsperson auf der oberen Fläche der Raupenketten 5a, 5b, wobei die oberen Flächen der Raupenketten 5a, 5b als die Standfläche dienen. Vorsprung 104 von Kalibrierungseinrichtung 150 ist in die Aussparungen 21ha, 21hb (3) der Antennen 21, 22 eingeführt. Vorsprung 104 kann beispielsweise mittels Schrauben in den Aussparungen 21ha, 21hb fixiert werden.
Wenn Vorsprung 104 nicht in den Aussparungen 21ha, 21hb fixiert ist, sondern lediglich in die Aussparungen 21ha, 21hb eingeführt ist, hält die Bedienungsperson Stange 103 von Kalibrierungseinrichtung 150 mit einer Hand der Bedienungsperson und erhält den Zustand aufrecht, in dem Vorsprung 104 in die Aussparungen 21ha, 21hb eingeführt ist. Dabei wird das Projektionslicht von der externen Messvorrichtung 62 auf den Prismenspiegel 101 von Kalibrierungseinrichtung 150 projiziert. Das Projektionslicht wird von Prismenspiegel 101 reflektiert, und das reflektierte Licht wird mit der externen Messvorrichtung 62 gemessen.
In Schritt S6 gibt die Bedienungsperson die mit der externen Messvorrichtung 62 gemessenen Antennen-Positionsinformationen an Eingabe-Einheit 63 von Kalibrierungs-Einheit 60 ein. Die Antennen-Positionsinformationen schließen die Koordinaten ein, die die Positionen von dem ersten Mess-Punkt P 11 bis zu dem vierten Mess-Punkt P14 angeben, wobei die Koordinaten von der Bedienungsperson in Schritt S5 unter Verwendung der externen Messvorrichtung 62 gemessen werden. Der Abstand von Prismenspiegel 101 zur der Spitze von Vorsprung 107 wird an Eingabe-Einheit 63 eingegeben. Der Abstand von Prismenspiegel 101 zu der Spitze von Vorsprung 104 wird an Eingabe-Einheit 63 als ein negativer Wert (negativer Offset-Wert) eingegeben.
In Schritt S7 misst die Bedienungsperson drei Positionen von Schneidkanten P mit unterschiedlichen Schwenkwinkeln. In diesem Fall betätigt die Bedienungsperson, wie in 18 dargestellt, Dreh-Steuerungselement 51, um Dreh-Einheit 3 zu drehen. Dabei wird die Stellung von Arbeitsausrüstung 2 in einem stationären Zustand gehalten. Anschließend misst die Bedienungsperson die drei Positionen (im Folgenden als „erste Schwenkposition P21“, „zweite Schwenkposition P22“, „dritte Schwenkposition P23“ bezeichnet) von Schneidkanten P mit unterschiedlichen Schwenkwinkeln unter Verwendung der externen Messvorrichtung 62.
In Schritt S8 gibt die Bedienungsperson die zweiten Arbeitspunkt-Positionsinformationen an Eingabe-Einheit 63 von Kalibrierungs-Einheit 60 ein. Die zweiten Arbeitspunkt-Positionsinformationen schließen Koordinaten ein, die die erste Schwenkposition P21, die zweite Schwenkposition P22 und die dritte Schwenkposition P23 angeben, wobei die Koordinaten von der Bedienungsperson in Schritt S7 unter Verwendung der externen Messvorrichtung 62 gemessen werden.
In Schritt S9 gibt die Bedienungsperson Löffel-Informationen an Eingabe-Einheit 63 von Kalibrierungs-Einheit 60 ein. Die Löffel-Informationen sind Informationen über die Abmessungen von Löffel 8. Die Löffel-Informationen schließen den Abstand (Lbucket4_x) zwischen Löffelbolzen 15 und dem zweiten Gelenkbolzen 48a in der Richtung der xbucket- Achse sowie den Abstand (Lbucket4_z) zwischen Löffelbolzen 15 und dem zweiten Gelenkbolzen 48a in der Richtung der zbucket-Achse ein. Die Bedienungsperson gibt den Sollwert oder den mit einer Messeinrichtung, wie beispielsweise der externen Messvorrichtung 62, gemessenen Wert als die Löffel-Informationen ein.
In Schritt S10 weist die Bedienungsperson die Kalibrierungs-Einheit 60 an, die Kalibrierung durchzuführen.
Durch Kalibrierungs-Einheit 60 durchgeführtes Kalibrierungsverfahren
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 5, 8 sowie 19 bis 21 die durch Kalibrierungs-Einheit 60 durchgeführte Verarbeitung beschrieben.
19 ist ein Funktions-Blockdiagramm, das eine mit der Kalibrierung von Berechnungs-Einheit 65 zusammenhängende Verarbeitungsfunktion darstellt. Berechnungs-Einheit 65 enthält, wie in 19 dargestellt, eine Einheit 65a zum Berechnen eines Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers, eine Koordinatentransformations-Einheit 65b, eine erste Berechnungs-Einheit 65 c für Kalibrierung sowie eine zweite Berechnungs-Einheit 65d für Kalibrierung.
Einheit 65a zum Berechnen eines Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers berechnet Koordinatentransformations-Informationen auf Basis der ersten Arbeitspunkt-Positionsinformationen sowie der zweiten Arbeitspunkt-Positionsinformationen, die über Eingabe-Einheit 63 eingegeben werden. Die Koordinatentransformations-Informationen sind Informationen zum Umwandeln des auf der externen Messvorrichtung 62 basierenden Koordinatensystems in das Koordinatensystem des Fahrzeug-Körpers. Da die ersten Arbeitspunkt-Positionsinformationen und die Antennen-Positionsinformationen von der externen Messvorrichtung 62 gemessen werden, werden die ersten Arbeitspunkt-Positionsinformationen und die Antennen-Positionsinformationen in einem auf der externen Messvorrichtung 62 basierenden Koordinatensystem (xp, yp, zp) ausgedrückt. Die Koordinatentransformations-Informationen sind Informationen zum Umwandeln der ersten Arbeitspunkt-Positionsinformationen und der Antennen-Positionsinformationen von dem auf der externen Messvorrichtung 62 basierenden Koordinatensystem in das Koordinatensystem (x, y, z) des Fahrzeug-Körpers. Ein Verfahren zum Berechnen der Koordinatentransformations-Informationen wird im Folgenden beschrieben.
Einheit 65a zum Berechnen eines Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers berechnet, wie in 19 und 20 dargestellt, einen ersten Normal-Einheitsvektor AH senkrecht zu einer Bewegungs-Ebene A von Arbeitsausrüstung 2 auf Basis der ersten Arbeitspunkt-Positionsinformationen. Einheit 65a zum Berechnen eines Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers berechnet die Bewegungs-Ebene von Arbeitsausrüstung 2 unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate anhand der in den ersten Arbeitspunkt-Positionsinformationen enthaltenen fünf Positionen und berechnet den ersten Normal-Einheitsvektor AH auf Basis der berechneten Bewegungs-Ebene. Der erste Normal-Einheitsvektor AH kann auf Basis von zwei Vektoren a1 ,a2 berechnet werden, die aus den Koordinaten von drei Positionen ermittelt werden, die nicht von den anderen zwei Positionen der in den ersten Arbeitspunkt-Positionsinformationen enthaltenen fünf Positionen abweichen.
Dann berechnet die Einheit 65a zum Berechnen eines Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers einen zweiten Normal-Einheitsvektor BHA senkrecht zu einer Schwenkebene BA von Dreh-Einheit 3 auf Basis der zweiten Arbeitspunkt-Positionsinformationen. Das heißt, die Einheit 65a zum Berechnen eines Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers berechnet den zweiten Normal-Einheitsvektor BHA auf Basis von zwei Vektoren b1, b2, die aus den Koordinaten der ersten Schwenkposition P21, der zweiten Schwenkposition P22 und der dritten Schwenkposition P23 ermittelt werden, die in den zweiten Arbeitspunkt-Positionsinformationen enthalten sind.
Dann berechnet die Einheit 65a zum Berechnen eines Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers, wie in 21 dargestellt, einen Schnittlinien-Vektor DAB von Bewegungs-Ebene A von Arbeitsausrüstung 2 und Schwenk-Ebene BA. Einheit 65a zum Berechnen eines Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers berechnet den Normal-Einheitsvektor einer Ebene B, die durch den Schnittlinien-Vektor DAB verläuft und senkrecht zu Bewegungs-Ebene A von Arbeitsausrüstung 2 verläuft, als korrigierten zweiten Normal-Einheitsvektor BH. Dann berechnet Einheit 65a zum Berechnen eines Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers einen dritten Normal-Einheitsvektor CH senkrecht zu dem ersten Normal-Einheitsvektor und dem korrigierten zweiten Normal-Einheitsvektor BH. Der dritte Normal-Einheitsvektor CH ist ein Normal-Vektor einer Ebene C senkrecht sowohl zu Bewegungs-Ebene A als auch Ebene B.
Koordinatentransformations-Einheit 65b wandelt die ersten Arbeitspunkt-Positionsinformationen sowie die Antennen-Positionsinformationen, die durch die externe Messvorrichtung 62 gemessen werden, unter Verwendung der Koordinatentransformations-Informationen von dem Koordinatensystem (xp, yp, zp) der externen Messvorrichtung 62 in das Koordinatensystem (x, y, z) des Fahrzeug-Körpers von Hydraulikbagger 100 um. Die Koordinatentransformations-Informationen schließen den ersten Normal-Einheitsvektor AH, den korrigierten zweiten Normal-Einheitsvektor BH und den dritten Normal-Einheitsvektor CH ein. Das heißt, die Koordinaten in dem Koordinatensystem des Körpers werden, wie mit der im Folgenden aufgeführten mathematischen Formel 8 angedeutet, mittels eines inneren Produktes der Koordinaten in dem Koordinatensystem der externen Messvorrichtung 62 berechnet, das durch einen Vektor p und Normal-Vektoren AH, BH, CH der Koordinatentransformations-Informationen angegeben wird. $\begin{matrix} x = \vec{p} \cdot \vec{C H} \\ y = \vec{p} \cdot \vec{A H} \\ z = \vec{p} \cdot \vec{B H} \end{matrix}$
Die erste Berechnungs-Einheit 65c für Kalibrierung berechnet den Kalibrierungs-Wert des Parameters unter Verwendung einer numerischen Analyse auf Basis der in das Koordinatensystem des Fahrzeug-Körpers umgewandelten ersten Arbeitspunkt-Positionsinformationen. Das heißt, der Kalibrierungs-Wert des Parameters wird, wie mit der im Folgenden aufgeführten mathematischen Formel 9 angedeutet, mit der Methode der kleinsten Quadrate berechnet. $\begin{array}{l} J = \frac{1}{2} \sum_{k = 1}^{n} {L 1 sin (α k) + L 2 sin (α k + β k) + L 3 sin (α k + β k + γ k) - x k}^{2} \\ + \frac{1}{2} \sum_{k = 1}^{n} {L 1 cos (α k) + L 2 cos (α k + β k) + L 3 cos (α k + β k + γ k) - z k}^{2} \end{array}$
Die Entsprechung des Wertes von k reicht von der ersten Position P1 bis zur fünften Position P5 der ersten Arbeitspunkt-Positionsinformationen. So ist n = 5. (x1, z1) eine Koordinate der ersten Position P1 in dem Koordinatensystem des Fahrzeug-Körpers. (x2, z2) ist eine Koordinate der zweiten Position P2 in dem Koordinatensystem des Fahrzeug-Körpers. (x3, z3) ist eine Koordinate der dritten Position P3 in dem Koordinatensystem des Fahrzeug-Körpers. (x4, z4) ist eine Koordinate der vierten Position P4 in dem Koordinatensystem des Fahrzeug-Körpers. (x5, z5) ist eine Koordinate der fünften Position P5 in dem Koordinatensystem des Fahrzeug-Körpers.
Der Kalibrierungs-Wert des Arbeitsausrüstungs-Parameters wird berechnet, indem ein Punkt gesucht wird, an dem eine Funktion J der mathematischen Formel 9 ein Minimum hat. Das heißt, in der Liste in 8 werden die Kalibrierungs-Werte der Arbeitsausrüstungs-Parameter Nr. 1 bis 29 berechnet.
Von den in der Liste in 8 enthaltenen Arbeitsausrüstungs-Parametern wird der als Löffel-Information eingegebene Wert als Abstand Lbucket4_x zwischen Löffelbolzen 15 und dem zweiten Gelenkbolzen 48a in der Richtung der xbucket-Achse und Abstand Lbucket4_z zwischen Löffelbolzen 15 und dem zweiten Gelenkbolzen 48a in der Richtung der zbucket-Achse verwendet.
Die zweite Berechnungs-Einheit 65d für Kalibrierung kalibriert die Antennen-Parameter auf Basis der an Eingabe-Einheit 63 eingegebenen Antennen-Positionsinformationen. Das heißt, die zweite Berechnungs-Einheit 65d für Kalibrierung berechnet die Koordinate des Mittelpunktes zwischen dem ersten Mess-Punkt P11 und dem zweiten Mess-Punkt P12 als die Koordinate der Position von Bezugs-Antenne 21. Das heißt, die Koordinate der Position von Bezugs-Antenne 21 wird durch Abstand Lbbx zwischen Auslegerbolzen 13 und Bezugs-Antenne 21 in der Richtung der x-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers, Abstand Lbby zwischen Auslegerbolzen 13 und Bezugs-Antenne 21 in der Richtung der y-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers und Abstand Lbbz zwischen Auslegerbolzen 13 und Bezugs-Antenne 21 in der Richtung der z-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers ausgedrückt.
Die zweite Berechnungs-Einheit 65d für Kalibrierung berechnet die Koordinate des Mittelpunktes zwischen dem dritten Mess-Punkt P13 und dem vierten Mess-Punkt P14 als die Koordinate der Position von Richtungs-Antenne 22. Das heißt, die Koordinate der Position von Richtungs-Antenne 22 wird durch Abstand Lbdx zwischen Auslegerbolzen 13 und Richtungs-Antenne 22 in der Richtung der x-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers, Abstand Lbdy zwischen Auslegerbolzen 13 und Richtungs-Antenne 22 in der Richtung der y-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers und Abstand Lbdz zwischen Auslegerbolzen 13 und Richtungs-Antenne 22 in der Richtung der z-Achse des Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers ausgedrückt. Dann gibt die zweite Berechnungs-Einheit 65d für Kalibrierung die Koordinaten der Positionen der Antennen 21, 22 als die Kalibrierungs-Werte der Antennen-Parameter Lbbx, Lbby, Lbbz, Lbdx, Lbdy, Lbdz aus.
Die durch die erste Berechnungs-Einheit 65c für Kalibrierung berechneten Arbeitsausrüstungs-Parameter, die durch die zweite Berechnungs-Einheit 65d für Kalibrierung berechneten Antennen-Parameter sowie die Löffel-Informationen werden in Speicher 43 von Anzeige-Steuereinrichtung 39 gespeichert und zum Berechnen der Position von Schneidkante P verwendet.
Im Folgenden wird ein vorteilhafter Effekt der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform ist Kalibrierungseinrichtung 150 beim Messen der Positionen der Antennen 21, 22 unterhalb der Antennen 21, 22 angeordnet. Dadurch muss die Bedienungsperson, die die Positionen der Antennen 21, 22 misst, nicht auf der oberen Fläche von Dreh-Einheit 3 stehen, um Kalibrierungseinrichtung 150 oberhalb der Antennen 21, 22 anzuordnen. Die Bedienungsperson kann, wie in 1 dargestellt, auf Raupenketten 5a, 5b stehen und Kalibrierungseinrichtung 150 unterhalb der Antennen 21, 22 anordnen. So kann die Bedienungsperson selbst bei einer kleinen Arbeitsmaschine, die keine Standfläche für die Bedienungsperson an der oberen Fläche von Dreh-Einheit 3 bietet, die Positionen der Antennen 21, 22 in einer bequemen Haltung messen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält, wie in 1 und 5 dargestellt, eine Kalibrierungs-Einheit 60 Eingabe-Einheit 63, über die die durch die externe Messvorrichtung 62 gemessene Position von Prismenspiegel 101 eingegeben wird, sowie Berechnungs-Einheit 65, mit der die Antennen-Parameter auf Basis der an Eingabe-Einheit 63 eingegebenen Position von Prismenspiegel 101 kalibriert werden. Dadurch kann das Ergebnis der Messung durch die externe Messvorrichtung 62 in Kalibrierungs-Einheit 60 eingegeben werden und können die Antennen-Parameter kalibriert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform schließt, wie in 2 und 3 dargestellt, Kalibrierungseinrichtung 150 Prismenspiegel 101, der das von der externen Messvorrichtung 62 projizierte Projektionslicht reflektiert, sowie Stange 103 ein, die Prismenspiegel 101 hält. Daher kann die Bedienungsperson Prismenspiegel 101, der das Projektionslicht reflektiert, unterhalb der Antennen 21, 22 anordnen und dabei Stange 103 halten.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält, wie in 2 und 3 dargestellt, Kalibrierungseinrichtung 150 des Weiteren Vorsprung 104, der sich an der in Bezug auf Prismenspiegel 101 Stange 103 gegenüberliegenden Seite befindet. Dadurch kann Kalibrierungseinrichtung 150 in Bezug auf die Antennen 21, 22 positioniert werden, indem die Spitze von Vorsprung 104 in Kontakt mit den Antennen 21, 22 gebracht wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten die Antennen 21, 22, wie in 3 dargestellt, Vertiefungen 21ha, 21hb, in die Vorsprung 104 von Kalibrierungseinrichtung 150 eingeführt werden kann, in der unteren Fläche. So kann Kalibrierungseinrichtung 150 auf einfache Weise in Bezug auf die Antennen 21, 22 positioniert werden, indem Vorsprung 104 in die Aussparungen 21ha, 21hb eingeführt wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 2 und 3 dargestellt, Eingabe-Einheit 63 so eingerichtet, dass der Abstand von Prismenspiegel 101 zu Vorsprung 104 eingegeben werden kann. Dadurch können die Positionen der Antennen 21, 22 genauer ermittelt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 2 und 3 dargestellt, Eingabe-Einheit 63 so eingerichtet, dass der Abstand von Prismenspiegel 101 zu der Spitze von Vorsprung 104 als der negative Wert eingegeben werden kann. Die Positionen der Antennen 21, 22 können, wie oben beschrieben, durch Eingeben des Abstandes als den negativen Offset-Wert genauer ermittelt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält, wie in 1 und 2 dargestellt, Kalibrierungseinrichtung 150 Libelle 105, die an Stange 103 angebracht ist. Dadurch kann der Neigungswinkel von Kalibrierungseinrichtung 150 beim Anordnen von Kalibrierungseinrichtung 150 ermittelt werden und kann die Messung genauer durchgeführt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird Hydraulikbagger 100 als die Arbeitsmaschine beschrieben, die mit der Kalibrierungsvorrichtung kalibriert wird. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch bei Arbeitsmaschinen angewendet werden, die andere Antennen haben als der Hydraulikbagger.
Es sollte berücksichtigt werden, dass die offenbarte Ausführungsform in jeder Hinsicht veranschaulichend und nicht einschränkend ist. Der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung wird durch die Vorgaben der Patentansprüche und nicht durch die oben stehende Beschreibung definiert und soll jegliche Abwandlungen innerhalb des Schutzumfangs und der Bedeutung äquivalent zu den Vorgaben der Patentansprüche einschließen.
Bezugszeichenliste
1: Körper, 2: Arbeitsausrüstung, 3: Dreh-Einheit, 3a: Schmutzabdeckung, 3b: Blechverkleidung, 3c: Motorhaube, 4: Fahrerkabine, 5: Fahr-Einheit, 5a, 5b: Raupenkette, 6: Ausleger, 7: Löffelstiel, 8: Löffel, 10: Auslegerzylinder, 10a: Auslegerzylinder-Fußbolzen, 10b: Auslegerzylinder-Kopfbolzen, 11: Löffelstielzylinder, 11a: Löffelstielzylinder-Fußbolzen, 11b: Löffelstielzylinder-Kopfbolzen, 12: Löffelzylinder, 12a: Löffelzylinder-Fußbolzen, 12b: Löffelzylinder-Kopfbolzen, 13: Auslegerbolzen, 14: Löffelstielbolzen, 15: Löffelbolzen, 16: Auslegerwinkel-Detektor, 17: Löffelstielwinkel-Detektor, 18: Löffelwinkel-Detektor, 19: Positions-Detektor, 21: Bezugs-Antenne, 22: Richtungs-Antenne, 22a: Antennen-Trageelement, 22aa: stabförmiger Abschnitt, 22ab: Sockel-Abschnitt 23: 3D-Positions-Sensor, 24: Rollwinkel-Sensor, 25: Betätigungsvorrichtung, 26: Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung, 27: Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung, 28: Anzeige-System, 29: Nickwinkel-Sensor, 31: Arbeitsausrüstungs-Betätigungselement, 32: Arbeitsausrüstungs-Betätigungs-Detektor, 33: Fahr-Steuerungselement, 34: Fahr-Steuerungs-Detektor, 35, 43: Speicher, 36, 44, 65: Berechnungs-Einheit, 37: Hydraulikpumpe, 38: Anzeige-Eingabevorrichtung, 39: Anzeige-Steuereinrichtung, 41, 63: Eingabe-Einheit, 42, 64: Anzeige-Einheit, 44a: erste Einheit zum Berechnen einer aktuellen Position, 44b: zweite Einheit zum Berechnen einer aktuellen Position, 45: geplante Fläche, 47: erstes Gelenkelement, 47a: erster Gelenkbolzen, 48: zweites Gelenkelement, 48a: zweiter Gelenkbolzen, 49: Schwenkmotor, 51: Dreh-Steuerungselement, 52: Dreh-Steuerungs-Detektor, 53: Leit-Bildschirm, 60: Kalibrierungs-Einheit, 61, 75: Icon, 62: externe Messvorrichtung, 65a: Einheit zum Berechnen eines Koordinatensystems des Fahrzeug-Körpers, 65b: Koordinatentransformations-Einheit, 65c: erste Berechnungs-Einheit für Kalibrierung, 65d: zweite Berechnungs-Einheit für Kalibrierung, 70: Soll-Fläche, 73: Ausrichtungs-Kompass, 73a: Draufsicht, 73b: Seitenansicht, 77: Ebene, 80: Schnittlinie, 81: Linie der geplanten Fläche, 82: Linie der Soll-Fläche, 88: Abstands-Informationen, 100: Hydraulikbagger, 101: Prismenspiegel, 101a: Prismen-Körper, 101b: äußeres Element, 101ba: Glasfläche, 102: Prismen-Trage-Einheit, 103: Stange, 104: Vorsprung, 105: Libelle, 150: Kalibrierungseinrichtung

Claims

Verfahren zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine, mit dem ein Parameter zum Berechnen einer aktuellen Position eines Arbeitspunktes bei einer Arbeitsmaschine kalibriert wird, die eine Arbeitsausrüstung sowie eine Antenne enthält, wobei das Verfahren zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine die folgenden Schritte umfasst: Anordnen einer Kalibrierungseinrichtung unterhalb der Antenne; Messen einer Position der Kalibrierungseinrichtung mit einer externen Messvorrichtung bei gleichzeitigem Anordnen der Kalibrierungseinrichtung unterhalb der Antenne; sowie Kalibrieren einer Positionsbeziehung zwischen der Arbeitsausrüstung und der Antenne auf Basis der Position der Kalibrierungseinrichtung, wobei die Position mit der externen Messvorrichtung gemessen wird.
Verfahren zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, das des Weiteren den Schritt des Eingebens der Position der Kalibrierungseinrichtung an einer Eingabe-Einheit umfasst, wobei die Position mit der externen Messvorrichtung gemessen wird, und der Schritt des Kalibrierens der Positionsbeziehung zwischen der Arbeitsausrüstung und der Antenne den Schritt des Kalibrierens eines Antennen-Parameters, der die Positionsbeziehung zwischen der Arbeitsausrüstung und der Antenne angibt, mit einer Berechnungs-Einheit auf Basis der an der Eingabe-Einheit eingegebenen Position einschließt.
Vorrichtung zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine, die einen Parameter zum Berechnen einer aktuellen Position eines Arbeitspunktes bei einer Arbeitsmaschine kalibriert, die eine Arbeitsausrüstung und eine Antenne enthält, wobei die Vorrichtung zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine umfasst: eine Kalibrierungseinrichtung, die unterhalb der Antenne angeordnet ist, sowie eine externe Messvorrichtung zum Messen einer Position der Kalibrierungseinrichtung.
Vorrichtung zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine nach Anspruch 3, wobei die Kalibrierungseinrichtung des Weiteren enthält: einen Prismenspiegel zum Reflektieren von Projektionslicht, das von der externen Messvorrichtung projiziert wird; sowie eine Stange zum Halten des Prismenspiegels.
Vorrichtung zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine nach Anspruch 4, wobei die Kalibrierungseinrichtung des Weiteren einen Vorsprung einschließt, der sich an einer in Bezug auf den Prismenspiegel der Stange gegenüberliegenden Seite befindet.
Vorrichtung zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine nach Anspruch 5, wobei die Antenne eine Aussparung an einer unteren Fläche enthält, in die der Vorsprung der Kalibrierungseinrichtung eingeführt werden kann.
Vorrichtung zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine nach Anspruch 5 oder 6, wobei der mit der Vorrichtung zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine kalibrierte Parameter einen Antennen-Parameter einschließt, der eine Positionsbeziehung zwischen der Arbeitsausrüstung und der Antenne angibt, und die Vorrichtung zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine des Weiteren umfasst: eine Eingabe-Einheit, die zum Eingeben der Position der Kalibrierungseinrichtung eingerichtet ist, wobei die Position mit der externen Messvorrichtung gemessen wird; sowie eine Berechnungs-Einheit zum Kalibrieren des Antennen-Parameters auf Basis der an der Eingabe-Einheit eingegebenen Position.
Vorrichtung zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine nach Anspruch 7, wobei die Eingabe-Einheit so eingerichtet ist, dass ein Abstand von dem Prismenspiegel zu dem Vorsprung eingegeben werden kann.
Vorrichtung zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine nach Anspruch 8, wobei die Eingabe-Einheit so eingerichtet ist, dass der Abstand von dem Prismenspiegel zu dem Vorsprung als ein negativer Wert eingegeben werden kann.
Vorrichtung zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Kalibrierungseinrichtung des Weiteren eine an der Stange angebrachte Libelle enthält.
System zur Kalibrierung einer Arbeitsmaschine, das umfasst: eine Arbeitsmaschine, die eine Arbeitsausrüstung und eine Antenne enthält; sowie eine Kalibrierungsvorrichtung zum Kalibrieren eines Parameters zum Berechnen einer aktuellen Position eines Arbeitspunktes an der Arbeitsmaschine, wobei die Kalibrierungsvorrichtung enthält: eine Kalibrierungseinrichtung, die unterhalb der Antenne angeordnet ist; eine externe Messvorrichtung zum Messen einer Position der Kalibrierungseinrichtung; eine Eingabeeinheit, die zum Eingeben der Position der Kalibrierungseinrichtung eingerichtet ist, wobei die Position mit der externen Messvorrichtung gemessen wird; und eine Berechnungs-Einheit zum Kalibrieren eines Antennenparameters, der eine Positionsbeziehung zwischen der Arbeitsausrüstung und der Antenne auf Basis der an der Eingabe-Einheit eingegebenen Position angibt.