[发明专利]用于监控有效载荷分布的系统和方法以及包括其的机器

说明书

一种机器(10)，包括机架(12)、安装至机架(12)并包括多个支柱(30、30′、31、31′)的悬架系统(14)，以及由机架(12)支撑的有效载荷分布监控系统(25)。有效载荷分布监控系统(25)包括分别布置有支柱(30、30’、31、31’)的压力传感器(100)、承载有效载荷分布监控程序的计算机可读介质(105)、控制器(104)以及界面设备(107)。控制器(104)与压力传感器(100)可操作地通信以接收它们的信号，并且配置为执行有效载荷分布监控程序。界面设备(107)与控制器(104)可操作地通信，并且配置为显示有效载荷分布监控程序的图形用户界面。有效载荷分布监控程序配置为监控不平衡装载条件的支柱压力信号，当使用来自压力传感器(100)的支柱压力信号计算的相对支柱压差超过差值极限时，该不平衡装载条件出现。

技术领域

本专利发明总体上涉及用于监控机器的系统和方法，并且更具体地，涉及用于监控储存在工作现场的机器内的有效载荷分布的系统和方法。

背景技术

非公路机器被广泛应用在建筑、采矿、林业以及其他类似行业中。这种机器可以用于将材料(例如矿石、表土、岩石、沙、泥土或砾石等)从一个位置搬运到另一位置。在工作现场的典型装载循环中，拖运机器经由装载机在一个位置处将材料接收在其倾卸体中。可以使用各种技术(诸如通过在装载机的提升铲斗下手动瞄准拖运机器，或者通过使用自动定位技术)相对于装载机放置来拖运机器(在典型地称为“定点”的过程中)。一旦装载后，拖运机器就离开装载机，以沿着运输道路将拖运机器主体内的材料拖运到在工作现场的第二位置，并且然后在第二位置处倾倒材料。与此同时，第二拖运机器取代其位置，并且在其中从装载机接收更多材料。在工作现场处的给定位置，许多不同的机器可以以串行方式重复地执行这个装载循环。

使用这些机器的条件可能非常恶劣。工作现场的运输道路可能会具有车辙、凹坑、大岩石或其他障碍物或散布在它们的路径周围的危险。因为这些机器典型地运输非常重的载荷，在机器在工作现场从一个位置行进到另一位置时，载荷不平衡可以通过导致机器机架和其他结构部件的扭曲动作，来贡献于疲劳故障。当具有不平衡装载的机器沿着运输道路遇到障碍物(诸如隆起物或凹坑)时，机器的机架可能会受到甚至更大的扭转力和其他结构损坏力的影响，这些力可能会导致机器的结构部件过早失效。在倾倒材料期间，载荷不平衡可以导致进一步的损坏。

随着工作现场的拖运条件变得越来越恶劣，机器的结构部件的预期寿命降低。当机器在工作现场使用时，这对于通知工作现场管理人员其预期寿命正在缩短将是非常有帮助的。

认识潜在的破坏性工作现场条件不仅对工作现场管理者有益，而且对机器操作员也有益。例如，当被提醒不平衡装载条件的警报时拖运机器的驾驶员可以降低拖运机器的速度，直到载荷可以从机器倾倒或者不平衡装载条件以另外的方式消除。另外，如果用于在拖运机器中装载材料的装载机的操作员被通知他正在以不平衡的方式装载拖运机器，那么然后他可以努力改善后续载荷的平衡放置。

美国专利第4,887,454号题为“用于监控工作车辆悬架的方法”，并涉及一种监控机器的悬架系统的支柱的系统和方法。支柱有助于车辆的正确操作，使得单个折叠支柱可能在结构损坏、轮胎磨损和有效载荷监控器精度方面具有严重影响。可以通过精确且可靠的支柱监控器来减轻这些后果。根据’454专利，压力型传感器设置在这些支柱的每一个上，并且在三个关键操作阶段监控它们的压力。这些阶段包括静态模式、加载模式以及道路行驶模式，并且每个模式都需要检测折叠支柱的不同的方法。通过三种方法中的任何一种方法检测到的折叠支柱的存在被通信至车辆操作者，由此可以立即暂停操作。尽管’454专利的支柱监控系统在用于支柱故障的监控方面是有效的，但是本领域仍然需要提供附加的解决方案来增强监控机器的装载条件的能力，以帮助减少由在工作现场的不平衡装载条件引起的机器损坏的出现，并且以帮助识别处于工作现场的可以被改进以帮助减轻不平衡装载条件的位置。