[发明专利]用于运土机械的导向系统

说明书

公开了一种导向系统，该导向系统帮助运土机器操作者准确地控制挖掘的高度。该系统包括电子感测设备(10，30，50，70，100)和显示监控器(140)。在一个实施方式中，电子感测设备包括距离测量传感器(16，激光测距仪)、高度检测传感器(12)、方向传感器(14)、和用于LDM的转向机构(18)。感测设备被安装到运土机器(200)，且将信号发送到显示器，该显示器向机器操作者示出将挖掘工具移动到何处，用以挖掘到预期高度。在工厂校准感测设备中的各种传感器，因此感测设备可以安装到运土机器且然后立即被该机器使用，而无需涉及机器本身的任何校准，这对于设备操作者是非常有利的。借助非接触式传感器进行测量，从而保护工地表面。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2014年9月15日递交的序列号为14/486,463、名称为“GUIDANCESYSTEM FOR EARTHMOVING MACHINERY”的专利申请的优先权。

技术领域

本文中所公开的技术总体涉及运土设备，尤其针对于以下这类的导向和感测系统，该系统帮助机器操作者精确地控制在哪挖掘或筑平以及挖掘或筑平到什么高度。具体公开的实施方式为电子装置(或“感测设备”)，该电子装置包括至少一个方向传感器和电子距离测量传感器，以及在一些实施方式中，该装置还包括位置传感器和用于距离传感器的转向机构。该感测设备被安装到运土机器且将信号提供给可被机器操作者观看的显示器，用以向该操作者显示挖掘进展以及挖掘或筑平的正确高度。

在本文中所公开的大多数实施方式中，相比于传统的导向系统，可以较省力地将该技术的“基本系统”安装到运土机器，然后该“基本系统”立刻被该机器使用，而无需任何校准到机器本身。相反，在工厂将感测设备校准，从而该感测设备的传感器本质上“照原样”准备好；该感测设备对于用于这些实施方式的运土机器的维度不进行任何区别。这对于设备操作者来说是巨大优势，因为操作者可以很容易地安装系统并开始作业，而不等待待执行的任何机器校准测量和过程。

该技术的“基本系统”使用两个主要部件：(1)感测设备(装置)，该感测设备通常安装在用于挖掘的良好“查看”的机器构件之一上，以及(2)显示监控器，该显示监控器能够被驾驶室中的机器操作者观看。相比于传统系统的通常五个或更多个部件，这两个部件需要较少的安装工作。感测设备通常包括具有转向机构的激光测距仪(Laser Distance Meter，LDM)，该转向机构使LDM的激光感测输出光束移动且测量其方向；还具有电子方向传感器(Electronic Orientation Sensor，EOS)和位置感测单元(Position Sensing unit，PS)，该EOS测量感测设备(通常为对重力灵敏的角度传感器)的方向，该PS测量感测设备相对于工地(施工现场)上的已知位置的位置。利用这些传感器输入，感测设备可以将施工现场表面相对于用于进行挖掘的预期高度或轮廓的当前位置传送到显示监控器，且在一些环境下，能够基本上实时显示它们的相对位置。

“基本系统”可以为工厂校准的，如上所述；换言之，在感测设备离开工厂之前，安装且精确地校准设置有感测设备的所有各种传感器。然后这类“集成式感测设备”可以被安装到运土机器的构件而无需任何“现场”校准到该机器，以及出于前一段中所描述的目的而立刻被使用。

在替选实施方式中，可转向的LDM潜在地可以扫描作业工具且识别其挖掘边缘，诸如挖掘机的铲斗的齿。从该信息，感测系统可以确定挖掘边缘的相对位置以及用于进行挖掘的预期高度，以及在操作者的监控器上显示那些位置。

关于联邦政府赞助的研究或开发的声明

无

背景技术

运土机器为熟知类型的施工设备，且通常根据施工现场计划而被用于挖掘，筑平，或以其它方式放置泥土、岩石或在建设工程的建筑物中涉及的其它材料。常规类型的运土机器为挖掘机、推土机、平土机、前端装载机、铲斗机、挖沟机、压土机、整平板、铺路机等。