监控土方作业设备的地面接合产品制造技术

本发明专利技术公开了一种用于监控土方作业设备的地面接合产品的系统和工具，该系统和工具可监控例如在采矿、建造和挖泥环境中所使用的土方作业设备上的产品的特征，诸如零件标识、存在、状况、使用和/或性能。监控工具包括与土方作业设备分隔开的移动装置或由该移动装置支撑。在移动装置上支撑监控工具可例如提供独特的有利位置以监控土方作业设备产品，在不抑制土方作业设备的操作或危及工作人员的情况下监控该产品，紧密接近感兴趣的区域以实现信息的安全可靠收集，监控多个土方作业设备，和/或受到保护而免受可能与土方作业设备相关联的振动和冲击震动。

Monitoring ground bonding products for earthmoving equipment

The invention discloses a system and a tool for monitoring the earth working equipment ground engaging products, systems and tools such as monitoring the earthmoving equipment used in mining, construction and dredging in the environment on the characteristics of the products, such as parts identification, existence, condition, and / or performance. Monitoring tools include mobile devices separated from Earth handling equipment or supported by the mobile device. On the mobile device can support monitoring tools such as providing unique vantage point to monitor the earthmoving equipment products, monitoring the product does not inhibit the earthmoving equipment operation or endanger the staff situation, in close proximity to the area of interest to realize the safety and reliability of information collection, monitoring a plurality of earthmoving equipment, and / or protected from earthwork may be associated with vibration and shock vibration equipment.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】监控土方作业设备的地面接合产品相关申请本申请要求2015年2月13日提交的名称为“WearPartMonitoring”的美国临时专利申请62/116,216、2015年4月22日提交的名称为“WearPartMonitoring”的美国临时专利申请62/151,124、2015年6月12日提交的名称为“WearPartMonitoring”的美国临时专利申请62/175,109、2015年7月29日提交的名称为“WearPartMonitoring”的美国临时专利申请62/198,552以及2015年9月29日提交的名称为“MonitoringforEarthWorkingEquipment”的美国临时专利申请62/234,463的优先权权益，这些临时专利申请中的每一者全文以引用方式并入本文。
本专利技术涉及用于监控各种种类的土方作业设备上所使用的地面接合产品的特征诸如零件标识、存在、状况、使用和/或性能的系统和工具。
技术介绍
在各种种类的土方作业活动(例如，采矿、建造、挖泥等)中，通常在土方作业设备上设置地面接合产品(例如，斗齿、护罩和斗唇)，以保护底层设备免于过度磨损，并且在一些情况下还执行其他功能，诸如破开挖掘边缘前面的地面。例如，挖掘铲斗通常设置有附接到铲斗斗唇的多个耐磨部件，诸如挖掘斗齿和护罩。对于斗齿而言常见的是包括固定到铲斗斗唇的适配器，以及附接到适配器以引发与地面的接触并破开挖掘边缘前面的地面的耐磨构件。在使用期间，此类地面接合产品可遇到重荷载和高磨损状况。这些状况可造成产品与土方作业设备分离。例如，当铲斗接合地面时，齿尖或适配器可与挖掘边缘分离。土方作业设备的操作员可能不一定总是能够发现此类产品何时已与铲斗分离。在缺少产品(诸如耐磨零件)的情况下继续操作土方作业设备可导致生产力下降，并且对土方作业设备上的其他部件造成过度磨损。另外众所周知的是，采矿环境中丢失的耐磨零件可对下游设备(例如，输送机、筛网、泵、破碎机等)造成损坏，继而可例如导致计划外的设备停机时间和生产力损失。如果耐磨零件被捕获于破碎机中，则耐磨零件可被喷射出并给工人带来危害，或其可能被卡住并需要操作员去除零件，有时这可能是困难、耗时和/或有危害的过程。与挖掘和其他土方作业活动相关联的磨损环境也会使地面接合产品磨损并最终被磨坏。过度磨损可导致使用期间产品断裂和/或丢失，以及生产力下降、燃料消耗费用更高等。已使用取得不同程度成功的系统来监控地面接合产品何时磨损、损坏或分离以及需要更换。例如，MotionMetrics出售的斗齿磨损监控系统(Tooth-WearMonitoringsystem)和斗齿丢失检测系统(MissingToothDetectionsystem)使用安装在挖掘设备的动臂上的光学相机。相似地，美国专利8,411,930公开了使用安装在动臂上的摄影机来检测损坏或丢失的耐磨零件的系统。已使用取得不同程度成功的其他系统来监控耐磨零件是否固定到挖掘机。例如，机械系统固定在耐磨零件与其上安装有耐磨零件的基部之间，以便检测耐磨零件的不存在。在美国专利6,870,485中，该系统包含位于齿尖与斗齿的适配器之间的弹簧加载开关。当部件分离时，电开关激活无线电发射器，从而警示操作员耐磨零件已丢失。在美国专利5,743,031中，该系统包括附接在斗齿与鼻部之间的致动器。在一个示例中，致动器致动发烟筒以提供斗齿已脱落的视觉信号。这些系统的局限之处在于它们仅监控耐磨零件的丢失。此外，当耐磨构件发生磨损并且需要更换时，这些机械系统安装起来可能较昂贵且繁琐。
技术实现思路
本专利技术涉及用于监控土方作业设备的地面接合产品的系统和工具。监控工具可监控例如在采矿、建造和挖泥环境中所使用的土方作业设备上的地面接合产品的特征，诸如零件标识、存在、状况、使用和/或性能。在本专利技术的一个方面，监控工具包括远离土方作业设备的移动装置或由该移动装置支撑。在移动装置上支撑监控工具可例如提供独特的有利位置以监控土方作业设备产品，在不抑制土方作业设备的操作或危及工作人员的情况下监控产品，紧密接近感兴趣的区域以实现信息的安全可靠收集，监控多个土方作业设备，和/或受到保护而免受可能与土方作业设备相关联的振动和冲击震动。在一个实施方案中，监控工具包括由移动装置支撑的表面表征装置(例如，相机、3D激光装置、LiDAR装置和/或摄影测量装置)，以监控土方作业设备上的至少一个产品的特征。移动装置可为例如移动车辆或手持式装置。在本专利技术的另一个方面，使用可编程逻辑处理监控装置所获得的信息，以远程地监控土方作业设备上的至少一个地面接合产品，从而确定产品的特征。作为一个示例，可确定产品的当前磨损概况，并且基于该磨损概况，可编程逻辑可确定产品的剩余磨损寿命。在一个实施方案中，可编程逻辑将当前磨损概况与此前记录的磨损概况和/或最小磨损概况进行比较，以确定剩余磨损寿命。作为示例，剩余磨损寿命可按照时间的单位或剩余挖掘循环的单位给出。在一个其他实施方案中，监控工具生成数据集，该数据集允许可编程逻辑建立例如产品的二维或三维磨损概况。监控此类产品并预测剩余磨损寿命允许产品在达到会损坏底层零件和/或降低生产力的磨损概况之前进行更换。在本专利技术的另一个方面，用于监控土方作业设备的地面接合产品的监控工具包括可独立于土方作业设备来移动的移动车辆。作为示例，移动车辆可为无人驾驶飞行器(UAV)、遥控载具(ROV)、基于地面的移动车辆机器人、或维修车辆。在本专利技术的另一个方面，监控系统包括远离监控工具的电子装置。在各种实施方案中，一个或多个远程装置可位于耐磨零件、土方作业设备、其他相关设备和/或独立支撑件上。来自远程装置的信息可例如用于确定地面接合产品或土方作业设备的特征，充当工具的避障系统的一部分和/或操作的实时评估。作为示例，远程装置可提供有关待开采的材料、待使用的产品的位置等的信息。在本专利技术的另一个方面，用于监控土方作业设备上的地面接合产品的方法包括将工具调动到土方作业设备，利用由监控工具和/或远程装置收集的信息来生成所监控的产品的当前磨损概况，以及将当前磨损概况与磨损概况数据库进行比较以确定产品剩余的磨损寿命量。当前磨损概况可例如为产品的二维或三维概况，但可以其他方式进行确定。在本专利技术的另一个方面，监控工具监控性能，诸如地面接合产品(例如，铲斗或卡车托盘)中的材料量。在一个实施方案中，该工具可通过生成例如荷载的二维或三维概况来确定所收集的材料的量。作为示例，该系统可基于诸如矿山地质、材料破碎程度和/或土方作业设备内的材料体积等情形来提供荷载的近似重量。在其他示例中，该系统可从土方作业设备上的远程装置接收信息，例如以验证土方作业设备内的荷载的重量。在本专利技术的另一个方面，监控工具和/或远程装置可参考数据库中的信息(例如，磨损概况)。作为示例，磨损概况信息可涉及全新产品、部分磨损的产品和/或完全磨损的产品。产品的磨损概况信息可为产品的表示。产品的表示可为例如产品的二维或三维CAD文件或者二维或三维点云表示。产品的此类表示可预先加载到与远程装置或监控工具相关联的数据库中。用于监控产品的工具还可包括用于生成例如二维或三维表示的所存储的数据。可编程逻辑可将所生成的产品表示添加到磨损概况数据库。磨损概况数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监控系统，包括：土方作业设备，所述土方作业设备具有地面接合产品；和监控工具，所述监控工具包括能够移动到独立于所述土方作业设备的不同位置的移动车辆，以及位于所述移动车辆上用于远程检测所述产品的特征的电子装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.13 US 62/116,216;2015.04.22 US 62/151,124;1.一种监控系统，包括：土方作业设备，所述土方作业设备具有地面接合产品；和监控工具，所述监控工具包括能够移动到独立于所述土方作业设备的不同位置的移动车辆，以及位于所述移动车辆上用于远程检测所述产品的特征的电子装置。2.根据权利要求1所述的监控系统，其中所述移动车辆是无人驾驶飞行器(UAV)。3.根据权利要求2所述的监控系统，包括位于所述UAV上用于相对于所述UAV的位置来调动所述电子装置的调动装置。4.根据权利要求1所述的监控系统，其中所述移动车辆是远程或自主操作的车辆。5.根据权利要求1所述的监控系统，其中所述移动车辆是基于地面的移动车辆机器人。6.根据权利要求1所述的监控系统，其中所述移动车辆是维修卡车。7.一种监控系统，包括：土方作业设备，所述土方作业设备包括地面接合产品；和监控工具，所述监控工具包括能够移动到独立于所述土方作业设备的不同位置的移动装置，以及位于所述移动装置上的电子装置，所述电子装置用于远程捕获所述产品的至少一部分的表示以检测所述产品的磨损和所述产品与所述土方作业设备的分离。8.一种监控系统，包括：土方作业设备，所述土方作业设备包括具有用于收集泥土材料的腔的产品；和监控装置，所述监控装置包括能够移动到独立于所述土方作业设备的不同位置的移动装置，以及位于所述移动装置上的电子装置，所述电子装置用于远程地收集关于所述腔中的所述泥土材料的信息以确定所述腔中的泥土材料的量。9.根据权利要求7或8所述的监控系统，其中所述移动装置是能够由用户手动地移动的手持式装置。10.根据权利要求7或8所述的监控系统，其中所述移动装置是移动车辆。11.根据前述权利要求中任一项所述的监控系统，其中所述电子装置是表面表征装置。12.根据权利要求11所述的监控系统，其中所述表面表征装置是光学相机。13.根据权利要求11所述的监控系统，其中所述表面表征装置产生所述产品的至少一部分的点云表示。14.根据前述权利要求中任一项所述的监控系统，其中所述电子装置捕获所述产品的至少一部分的二维或三维表示，以确定所述产品的磨损和/或所述产品与所述土方作业设备的分离。15.根据前述权利要求中任一项所述的监控系统，其中所述产品固定到铲斗的挖掘边缘。16.根据权利要求1-14中任一项所述的监控系统，其中所述产品是挖掘铲斗。17.根据权利要求1-14中任一项所述的监控系统，其中所述产品是拖运卡车的卡车托盘。18.根据权利要求1-12中任一项所述的监控系统，其中所述产品限定用于保持一定量泥土材料的腔，并且所述电子装置捕获所述腔中的所述泥土材料的二维或三维图像以估计所述产品所保持的材料的量。19.根据权利要求1-12中任一项所述的监控系统，其中所述土方作业设备包括多个产品，并且所述监控装置检测所述多个产品的特征。20.根据权利要求19所述的监控系统，其中一个所述产品是具有挖掘边缘的挖掘铲斗，并且另一个所述产品固定到所述挖掘边缘。21.根据权利要求19所述的监控系统，其中一个产品是拖运卡车上的卡车托盘，并且另一个所述产品固定到挖掘铲斗的挖掘边缘。22.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·卡彭特，K·D·朱恩德尔，N·D·考吉尔，J·K·霍伊特，D·J·席勒，
申请(专利权)人：埃斯科公司，
类型：发明
国别省市：美国,US