The invention discloses a method for controlling a scraper of a mobile grader. At least one global navigation satellite system (GNSS) antenna and at least one inertial measurement unit (IMU) are installed on mobile land graders. The GNSS antenna is not mounted on the blade and has no pole for installation. Each GNSS antenna is used to receive the GNSS navigation signal and calculate the position of each GNSS antenna. Using each IMU, three orthogonal accelerations and three orthogonal rotation velocities are measured. At least one processor is used, at least in part, to calculate the location of the blade and the blade direction based on the measured values of GNSS and IMU. At least partly based on the calculated blade position, the calculated blade direction, and the digital job site model, the blade lift and the blade angle are automatically controlled (and, in some implementations, the knife side moves).
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机动平地机的铲刀自动控制系统
本专利技术总体上涉及一种平地机,并且更具体地涉及一种机动平地机的三维平地控制器。
技术介绍
全球导航卫星系统(GNSS)传感器已经在建筑行业中广泛地应用在土方机械(诸如,推土机和机动平地机)的铲刀自动控制中。在机动平地机的典型铲刀控制系统中,一个或两个GNSS天线安装在机动平地机铲刀上,每一GNSS天线经由对应的杆安装在机动平地机铲刀上。机动平地机传统上用于细微平地,较高精度地移除少量的土壤。因此对平地精度的要求很高。为了实现较高的精度,激光传感器通常与GNSS传感器组合用在机动平地机上。激光接收器连同GNSS天线也通常安装在杆的顶部上。
技术实现思路
在本专利技术的实施方式中,一种用于控制机动平地机的铲刀的方法包括下文描述的步骤。利用至少一个全球导航卫星系统(GNSS)天线中的每一者,来自GNSS卫星的星群的GNSS导航信号被接收。至少一个GNSS天线中的每一者安装在机动平地机上;以及至少一个GNSS天线中的每一者不安装在铲刀上。至少一个GNSS天线的每一者可操作地耦连到对应的GNSS接收器。利用每一GNSS接收器,通过可操作地耦连到GNSS接收器的GNSS天线接收到的GNSS导航信号被处理。第一测量值被计算。第一测量值包括可操作地耦连到GNSS接收器的GNSS天线的位置。利用至少一个惯性测量单元的每一者,第二测量值被测量。至少一个惯性测量单元的每一者安装在机动平地机上;以及至少一个惯性测量单元的每一者具有三个对应的正交测量轴线。第二测量值包括沿着三个正交测量轴线的加速度的测量值和围绕三个正交测量轴线的角旋转速度的测量值。利用至 ...
【技术保护点】
1.一种用于控制机动平地机的铲刀的方法,所述方法包括以下步骤:利用至少一个全球导航卫星系统(GNSS)天线中的每一者接收来自GNSS卫星的星群的GNSS导航信号,其中:所述至少一个GNSS天线中的每一者安装在所述机动平地机上;所述至少一个GNSS天线中的每一者不安装在所述铲刀上;以及所述至少一个GNSS天线中的每一者可操作地耦接到对应的GNSS接收器;利用每一GNSS接收器:处理通过可操作地耦连到所述GNSS接收器的所述GNSS天线接收到的所述GNSS导航信号;以及计算第一测量值,其中,所述第一测量值包括可操作地耦连到GNSS接收器的所述GNSS天线的位置;利用至少一个惯性测量单元中的每一者测量第二测量值,其中:所述至少一个惯性测量单元中的每一者安装在所述机动平地机上;所述至少一个惯性测量单元中的每一者具有三个对应的正交测量轴线;以及所述第二测量值包括:沿着所述三个正交测量轴线的加速度的测量值;以及围绕所述三个正交测量轴线的角旋转速度的测量值;以及利用至少一个处理器:计算铲刀位置和铲刀方向,其中,所述铲刀位置和所述铲刀方向至少部分地基于所述第一测量值和所述第二测量值;以及控制铲刀提升和 ...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制机动平地机的铲刀的方法,所述方法包括以下步骤:利用至少一个全球导航卫星系统(GNSS)天线中的每一者接收来自GNSS卫星的星群的GNSS导航信号,其中:所述至少一个GNSS天线中的每一者安装在所述机动平地机上;所述至少一个GNSS天线中的每一者不安装在所述铲刀上;以及所述至少一个GNSS天线中的每一者可操作地耦接到对应的GNSS接收器;利用每一GNSS接收器:处理通过可操作地耦连到所述GNSS接收器的所述GNSS天线接收到的所述GNSS导航信号;以及计算第一测量值,其中,所述第一测量值包括可操作地耦连到GNSS接收器的所述GNSS天线的位置;利用至少一个惯性测量单元中的每一者测量第二测量值,其中:所述至少一个惯性测量单元中的每一者安装在所述机动平地机上;所述至少一个惯性测量单元中的每一者具有三个对应的正交测量轴线;以及所述第二测量值包括:沿着所述三个正交测量轴线的加速度的测量值;以及围绕所述三个正交测量轴线的角旋转速度的测量值;以及利用至少一个处理器:计算铲刀位置和铲刀方向,其中,所述铲刀位置和所述铲刀方向至少部分地基于所述第一测量值和所述第二测量值;以及控制铲刀提升和铲刀倾角,其中,控制铲刀提升和铲刀倾角的所述步骤至少部分地基于所计算的铲刀位置、所计算的铲刀方向、和数字作业现场模型。2.如权利要求1所述的方法,其中:所述方法还包括以下步骤:利用安装在所述机动平地机的铲刀侧移液压缸上的行程传感器测量第三测量值,其中,所述第三测量值包括铲刀侧移的测量值;所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第三测量值;以及所述方法还包括以下步骤:利用至少一个处理器控制铲刀侧移,其中,控制铲刀侧移的所述步骤至少部分地基于所计算的铲刀位置、所计算的铲刀方向、和数字作业现场模型。3.如权利要求1所述的方法,其中,所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的前框架上的GNSS天线。4.如权利要求1所述的方法,其中,所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上的GNSS天线。5.如权利要求1所述的方法,其中,所述至少一个GNSS天线包括:第一GNSS天线,其安装在所述机动平地机的前框架上;和第二GNSS天线,其安装在所述机动平地机的所述前框架上。6.如权利要求1所述的方法,其中,所述至少一个GNSS天线包括:第一GNSS天线,其安装在所述机动平地机的前框架上;和第二GNSS天线,其安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上。7.如权利要求1所述的方法,其中,所述至少一个惯性测量单元包括安装在所述机动平地机的前框架上的惯性测量单元。8.如权利要求1所述的方法,其中,所述至少一个惯性测量单元包括:第一惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的前框架上;和第二惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的A形框架上。9.如权利要求1所述的方法,其中,所述至少一个惯性测量单元包括:第一惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的前框架上;第二惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的A形框架上;和第三惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的铲刀支撑结构上。10.如权利要求1所述的方法,其中,所述至少一个惯性测量单元包括:第一惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的前框架上;第二惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的铲刀左提升液压缸上;和第三惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上。11.如权利要求2所述的方法,其中:所述至少一个GNSS天线包括安装在以下位置上的GNSS天线:所述机动平地机的前框架;或所述机动平地机的舱室屋顶顶部;以及所述至少一个惯性测量单元包括:第一惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的前框架上;第二惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的A形框架上;和第三惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的铲刀支撑结构上。12.如权利要求11所述的方法,其中:所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的所述舱室屋顶顶部上的GNSS天线;所述机动平地机包括在所述机动平地机的舱室的前方的铰接接头;所述方法还包括以下步骤:利用安装在所述铰接接头上的旋转传感器测量第四测量值,其中,所述第四测量值包括铰接角度的测量值;以及所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值。13.如权利要求2所述的方法,其中:所述至少一个GNSS天线包括:第一GNSS天线,其安装在所述机动平地机的前框架上;和第二GNSS天线,其安装在以下位置上:所述机动平地机的所述前框架;或所述机动平地机的舱室屋顶顶部;以及所述至少一个惯性测量单元包括:第一惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的所述前框架上;第二惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的A形框架上;和第三惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的铲刀支撑结构上。14.如权利要求2所述的方法,其中:所述至少一个GNSS天线包括安装在以下位置上的GNSS天线:所述机动平地机的前框架上;或所述机动平地机的舱室屋顶顶部;所述至少一个惯性测量单元包括:第一惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的所述前框架上;和第二惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的A形框架上;所述方法还包括以下步骤:利用安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器测量第四测量值,其中,所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值;以及利用安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器测量第五测量值,其中,所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值;以及所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值和所述第五测量值。15.如权利要求14所述的方法,其中:所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的所述舱室屋顶顶部上的GNSS天线;所述机动平地机包括在所述机动平地机的舱室的前方的铰接接头;所述方法还包括以下步骤:利用安装在所述铰接接头上的旋转传感器测量第六测量值,其中,所述第六测量值包括铰接角度的测量值;以及所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第六测量值。16.如权利要求2所述的方法,其中:所述至少一个GNSS天线包括:第一GNSS天线,其安装在所述机动平地机的前框架上;和第二GNSS天线,其安装在以下位置上:所述机动平地机的所述前框架;或所述机动平地机的舱室屋顶顶部;所述至少一个惯性测量单元包括:第一惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的所述前框架上;和第二惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的A形框架上;以及所述方法还包括以下步骤:利用安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器测量第四测量值,其中,所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值;以及利用安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器测量第五测量值,其中,所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值;以及所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值和所述第五测量值。17.如权利要求2所述的方法,其中:所述至少一个GNSS天线包括安装在以下位置上的GNSS天线:所述机动平地机的前框架;或所述机动平地机的舱室屋顶顶部;所述至少一个惯性测量单元包括:第一惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的所述前框架上;第二惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的铲刀左提升液压缸上;和第三惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上;所述方法还包括以下步骤:利用安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器测量第四测量值,其中,所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值;利用安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器测量第五测量值,其中,所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值;利用安装在所述铲刀左提升液压缸上的行程传感器测量第六测量值,其中,所述第六测量值包括所述铲刀左提升液压缸的行程的测量值;以及利用安装在所述铲刀右提升液压缸上的行程传感器测量第七测量值,其中,所述第七测量值包括所述铲刀右提升液压缸的行程的测量值;以及所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值、所述第五测量值、所述第六测量值和所述第七测量值。18.如权利要求17所述的方法,其中:所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的所述舱室屋顶顶部上的GNSS天线;所述机动平地机包括在所述机动平地机的舱室前方的铰接接头;所述方法还包括以下步骤:利用安装在所述铰接接头上的旋转传感器测量第八测量值,其中,所述第八测量值包括铰接角度的测量值;以及所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第八测量值。19.如权利要求2所述的方法,其中:所述至少一个GNSS天线,其包括:第一GNSS天线,其安装在所述机动平地机的前框架上;和第二GNSS天线,其安装在以下位置上:所述机动平地机的所述前框架上;或所述机动平地机的舱室屋顶顶部上;所述至少一个惯性测量单元包括:第一惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的所述前框架上;第二惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的铲刀左提升液压缸上;和第三惯性测量单元,其安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上;所述方法还包括以下步骤:利用安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器测量第四测量值,其中,所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值;利用安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器测量第五测量值,其中,所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值;利用安装在所述铲刀左提升液压缸上的行程传感器测量第六测量值,其中,所述第六测量值包括所述铲刀左提升液压缸的行程的测量值;以及利用安装在所述铲刀右提升液压缸上的行程传感器测量第七测量值,其中,所述第七测量值包括所述铲刀右提升液压缸的行程的测量值;以及所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值、所述第五测量值、所述第六测量值和所述第七测量值。20.如权利要求2所述的方法,其中:所述至少一个GNSS天线包括安装在以下位置上的GNSS天线:所述机动平地机的前框架;或所述机动平地机的舱室屋顶顶部;所述至少一个惯性测量单元包括安装在所述机动平地机的所述前框架上的惯性测量单元;所述方法还包括以下步骤:利用安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器测量第四测量值,其中,所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值;利用安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器测量第五测量值,其中,所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值;利用安装在所述机动平地机的所述铲刀左提升液压缸上的行程传感器测量第六测量值,其中,所述第六测量值包括所述铲刀左提升液压缸的行程的测量值;利用安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上的行程传感器测量第七测量值,其中,所述第七测量值包括所述铲刀右提升液压缸的行程的测量值;以及利用安装在所述机动平地机的拉杆液压缸上的行程传感器测量第八测量值,其中,所述第八测量值包括所述机动平地机的A形框架相对于所述机动平地机的所述前框架的首向角度的测量值;以及所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值、所述第五测量值、所述第六测量值、所述第七测量值以及所述第八测量值。21.如权利要求20所述的方法,其中:所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上的GNSS天线;所述机动平地机包括在所述机动平地机的舱室的前方的铰接接头;所述方法还包括以下步骤:利用安装在铰接接头上的旋转传感器测量第九测量值,其中,所述第九测量值包括铰接角度的测量值;以及所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第九测量值。22.如权利要求2所述的方法,其中:所述至少一个GNSS天线包括:第一GNSS天线,其安装在所述机动平地机的前框架上;和第二GNSS天线,其安装在以下位置上:所述机动平地机的所述前框架上;或所述机动平地机的舱室屋顶顶部上;所述至少一个惯性测量单元包括安装在所述机动平地机的所述前框架上的惯性测量单元;所述方法还包括以下步骤:利用安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器测量第四测量值,其中,所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值;利用安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器测量第五测量值,其中,所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值;利用安装在所述机动平地机的铲刀左提升液压缸上的行程传感器测量第六测量值,其中,所述第六测量值包括所述铲刀左提升液压缸的行程的测量值;利用安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上的行程传感器测量第七测量值,其中,所述第七测量值包括所述铲刀右提升液压缸的行程的测量值;以及利用安装在所述机动平地机的拉杆液压缸上的行程传感器测量第八测量值,其中,所述第八测量值包括所述机动平地机的A形框架相对于所述机动平地机的前框架的首向角度的测量值;以及所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值、所述第五测量值、所述第六测量值、所述第七测量值以及所述第八测量值。23.一种用于控制机动平地机的铲刀的系统,所述系统包括:至少一个全球导航卫星系统(GNSS)天线,其中,所述至少一个GNSS天线中的每一者:安装在所述机动平地机上;不安装在所述铲刀上;被配置成接收来自GNSS卫星的星群的GNSS导航信号;以及可操作地耦连到对应的GNSS接收器;其中,所述GNSS接收器:被配置成处理通过可操作地耦连到所述GNSS接收器的所述GNSS天线接收到的所述GNSS导航信号;以及被配置成计算第一测量值,其中,所述第一测量值包括可操作地耦连到所述GNSS接收器的所述GNSS天线的位置;至少一个惯性测量单元,其中,所述至少一个惯性测量单元中的每一者:安装在所述机动平地机上;具有三个对应的正交测量轴线;以及被配置成测量第二测量值,其中,所述第二测量值包括:沿着所述三个正交测量轴线的加速度...
【专利技术属性】
技术研发人员:A·N·奥梅利琴科,A·V·日丹诺夫,
申请(专利权)人:拓普康定位系统有限责任公司,
类型:发明
国别省市:俄罗斯,RU
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。