运土机、测距仪布置和3D扫描方法技术

本公开内容涉及运土机、测距仪布置和3D扫描方法。本发明专利技术涉及一种移动运土机，该移动运土机包括：承载部(1)；至少一个可相对于承载部(1)移动的机器元件；定位系统，用于确定运土机的3D位置和方位数据；至少一个感测器件(14)，用于确定可移动机器元件的位置和方位数据；至少一个测距仪器件(10)，用于检测测距仪器件的视野中的至少一个物体，并且提供该物体的点云输出；以及至少一个控制单元(9)，被配置为接收并处理生成的数据。测距仪器件(10)是没有内部可移动机械元件的固态器件，由此器件(10)没有内部扫描设备。测距仪器件(10)布置在可移动机器元件上，并且被配置为与可移动机器元件一起移动。

【技术实现步骤摘要】
运土机、测距仪布置和3D扫描方法
本专利技术涉及一种运土机。本专利技术进一步涉及一种测距仪布置。本专利技术进一步涉及一种3D扫描方法。
技术介绍
文档US2016/0104289A1公开了具有范围图产生系统的工地上的工作机器。文档WO2015/041689A1公开了一种用于确定工地中的机器的位置的方法。该方法包括通过工地中位置处的机器上的激光雷达单元来确定与激光雷达调查相关联的输入数据。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的运土机、新的测距仪布置和新的3D扫描方法。本专利技术的特征在于独立权利要求的特征。本专利技术的实施例在从属权利要求中公开。在呈现的解决方案中，一种移动运土机包括：承载部；可相对于承载部移动的至少一个机器元件；定位系统，用于确定运土机的3D位置和方位数据；至少一个感测器件，用于确定可移动机器元件的位置和方位数据；至少一个测距仪器件，用于检测测距仪器件的视野中的至少一个物体，并且提供该物体的点云(pointcloud)输出；以及至少一个控制单元，被配置为接收并处理生成的数据。测距仪器件是没有内部可移动机械元件的固态器件，由此该器件没有内部扫描设备；测距仪器件布置在可移动机器元件上，并且被配置为与可移动机器元件一起移动；测距仪器件被配置为基于至少一个发送单元发送的信号和至少一个接收单元接收的反射信号的飞行时间来产生点云输出，所述至少一个接收单元包括至少一个检测器；并且控制单元被配置为确定测距仪器件的位置和方位并且响应于输入数据提供点云。测距仪器件是耐用的且便宜的。可移动机器元件为测距仪器件的移动提供扩大的自由度，从而提供扩大的视角和宽的扫描射束。根据实施例，飞行时间指至少一个发送单元发送信号和至少一个接收单元接收反射信号之间的时间段或持续时间。根据实施例，控制单元被配置为确定测距仪器件的3D位置和方位并且响应于输入数据提供具有3D坐标的点云。根据实施例，测距仪器件在可移动机器元件上的已知地方被布置到可移动机器元件；测距仪器件的所述地方和可移动机器元件的运动学模型被输入到控制单元；并且控制单元被配置为响应于输入数据计算测距仪器件的位置和方位。在该实施例中，3D定位系统是相对于测距仪器件分开布置的。根据实施例，测距仪器件包括用于确定测距仪器件的3D位置和方位的定位部件。根据实施例，测距仪器件的接收单元包括用于接收反射信号的至少一个单光子检测器。根据实施例，接收单元包括一个或多个时间门控单光子雪崩检测器元件。根据实施例，接收单元包括被布置为形成n*m阵列的至少一个检测器元件，其中，n和m可以是任何数。根据实施例，接收器单元的检测器元件阵列包括具有按n行m列布置的数个元件的矩阵。根据实施例，接收器单元的检测器元件阵列包括具有数个元件的一行。从而，测距仪可以具有水平条状配置。根据实施例，接收器单元的检测器元件阵列包括具有数个元件的一列。从而，测距仪可以具有垂直条状配置。根据实施例，测距仪器件包括单个检测器元件，由此接收器单元具有点形式配置。根据实施例，所述至少一个机器元件是吊杆；并且所述至少一个测距仪被布置到吊杆，由此所述至少一个测距仪与吊杆一起移动。根据实施例，吊杆设有至少两个测距仪器件，所述至少两个测距仪器件被布置到吊杆上的不同地方，从而具有不同的视角。根据实施例，吊杆是铰接式的，并且包括两个或更多个吊杆零件以及它们之间的关节；并且至少两个测距仪器件布置在分开的吊杆零件上。根据实施例，吊杆的远端部分设有至少一个工作工具；并且所述至少一个测距仪器件被定向为生成关于工作工具的点云数据。根据实施例，运土机是包括吊杆和在吊杆的自由端处的铲斗的挖掘机；并且所述至少一个测距仪器件被定向为生成关于铲斗的点云数据。根据实施例，所述至少一个机器元件是推土机刮土铲；至少一个测距仪被布置到刮土铲或刮土铲的支撑元件以生成关于刮土铲的点云数据。可替代地或另外地，扫描数据包括关于刮土铲前方地面的地形或在操作期间面向刮土铲的前面的加工材料的数据。根据实施例，所述至少一个机器元件是设有移动布置的控制室，该移动布置使得控制室的垂直位置可以相对于承载部调整；并且所述至少一个测距仪器件被配置为生成关于控制室的垂直位置的云数据。根据实施例，测距仪器件是激光测距仪器件，其中，发送单元包括至少一个激光发射器。根据实施例，激光测距仪包括用于生成指向工作地点处的期望点的激光束的至少一个激光源。所述器件包括接收从工作地点的目标点反射出来的激光束的至少一个检测器器件。基于产生激光束和接收之间的时间，控制单元可以确定目标点和测距仪器件之间的距离。因此，距离测量是基于飞行时间测量原理。基于距离测量，对测距仪器件检测的工作地点的部分生成3D点云数据。3D点云的每个数据点包括从测距仪器件到工作地点的被检测点的距离。根据实施例，测距仪器件是激光雷达器械。激光雷达是使用来自激光器的紫外光、可见光或近红外光的激光雷达器件。根据实施例，测距仪器件是基于无线电波的使用的雷达器械。根据实施例，测距仪器件是基于声音的飞行时间照相机或图像传感器。根据实施例，用于确定运土机的3D位置和方位数据的定位系统包括基于卫星的定位系统(GNSS)。根据实施例，用于确定关于运土机的3D位置和方位数据的定位系统包括全站仪。根据实施例，用于确定关于运土机的3D位置和方位数据的定位系统包括SLAM系统(同时定位和制图)。SLAM系统被配置为生成运土机在初始地方的周围环境的点云，并且被配置为创建周围环境的地图。该系统可以同时使用创建的地图来确定它自己在该空间内的地点。SLAM系统可以用于通过将借助于另一个系统生成的主要位置和方位数据与创建的地图进行比较来确保主要位置和方位数据是可靠的。根据实施例，用于确定可移动机器元件的位置和方位的至少一个感测器件包括用于生成关于方位的数据的至少一个惯性测量单元(IMU)；并且控制单元被配置为响应于从惯性测量单元接收的数据确定测距仪器件的方位。根据实施例，测距仪器件包括IMU。根据实施例，IMU包括提供角位置、速率或加速度的测量的一个或多个器件。IMU可以包括加速度计、陀螺仪和/或倾斜仪。根据实施例，一个或多个感测器件被配置为监视可移动机器元件的关节或移动致动器，并且控制单元被配置为响应于所述监视来计算位置和方位。因此，感测器件可以例如是线性移动传感器或旋转编码器。根据实施例，运土机的测距仪布置包括：至少一个测距仪器件，用于提供扫描数据，该扫描数据包括至少一个被检测物体的点云；用于确定该布置的3D位置和方位的部件；至少一个控制单元，被配置为接收检测的数据并且对接收的数据进行处理；并且测距仪器件是没有内部可移动机械元件的固态器件；测距仪器件被配置为基于发送单元发送的信号和接收单元接收的反射信号的飞行时间来产生点云，接收单元包括至少一个检测器；并且控制单元被配置为确定测距仪器件的3D位置和方位并且响应于输入数据提供具有3D坐标的点云。根据实施例，一种用于运土机的工作地点处的3D扫描的方法，其中，运土机包括承载部和可相对于承载部移动的至少一个机器元件，所述方法包括：借助于布置在运土机上的至少一个测距仪器件来生成运土机的周围环境的扫描数据，其中，扫描数据包括在测距仪器件的视野中检测到的至少一个物体的至少一个点云；确定工作地点处关于运土机的3D位置和方位数据；将生成的扫描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动运土机，包括：承载部(1)；能够相对于承载部(1)移动的至少一个机器元件；定位系统，所述定位系统用于确定运土机的3D位置和方位数据；至少一个感测器件(14)，所述至少一个感测器件用于确定能够移动的所述机器元件的位置和方位数据；至少一个测距仪器件(10)，所述至少一个测距仪器件用于检测测距仪器件的视野中的至少一个物体，并且提供所述物体的点云输出；以及至少一个控制单元(9)，所述至少一个控制单元被配置为接收并处理生成的数据；其特征在于，所述测距仪器件(10)是没有内部可移动机械元件的固态器件，由此所述器件没有内部扫描设备并且具有有限视角；所述测距仪器件(10)被布置在能够移动的所述机器元件上，并且被配置为与能够移动的所述机器元件一起移动以扩大测距仪器件(10)的视角；所述测距仪器件(10)被配置为基于由至少一个发送单元(11)发送的信号和由包括至少一个检测器(13)的至少一个接收单元(12)接收的反射信号的飞行时间来产生点云输出；并且所述控制单元(9)被配置为确定测距仪器件的位置和方位，并且响应于输入数据提供点云。

【技术特征摘要】
1.一种移动运土机，包括：承载部(1)；能够相对于承载部(1)移动的至少一个机器元件；定位系统，所述定位系统用于确定运土机的3D位置和方位数据；至少一个感测器件(14)，所述至少一个感测器件用于确定能够移动的所述机器元件的位置和方位数据；至少一个测距仪器件(10)，所述至少一个测距仪器件用于检测测距仪器件的视野中的至少一个物体，并且提供所述物体的点云输出；以及至少一个控制单元(9)，所述至少一个控制单元被配置为接收并处理生成的数据；其特征在于，所述测距仪器件(10)是没有内部可移动机械元件的固态器件，由此所述器件没有内部扫描设备并且具有有限视角；所述测距仪器件(10)被布置在能够移动的所述机器元件上，并且被配置为与能够移动的所述机器元件一起移动以扩大测距仪器件(10)的视角；所述测距仪器件(10)被配置为基于由至少一个发送单元(11)发送的信号和由包括至少一个检测器(13)的至少一个接收单元(12)接收的反射信号的飞行时间来产生点云输出；并且所述控制单元(9)被配置为确定测距仪器件的位置和方位，并且响应于输入数据提供点云。2.根据权利要求1所述的运土机，其特征在于，所述控制单元(9)被配置为确定测距仪器件的3D位置和方位，并且响应于输入数据提供具有3D坐标的点云。3.根据权利要求1或2所述的运土机，其特征在于，所述接收单元(12)包括被布置为形成n*m阵列的至少一个检测器(13)元件，其中，n和m能够是任何数。4.根据权利要求1所述的运土机，其特征在于，所述至少一个机器元件是吊杆(2)；并且所述至少一个测距仪器件(10)被布置到吊杆(2)，由此所述至少一个测距仪器件(10)与吊杆(2)一起移动。5.根据权利要求1所述的运土机，其特征在于，所述测距仪器件(10)是激光测距仪器件，其中，所述发送单元(11)包括至少一个激光发射器。6.根据权利要求1所述的运土机，其特征在于，用于确定运土机的3D位置和方位数据的所述定位系统包括基于卫星的定位系统(GNSS)。7.根据权利要求1所述的运土机，其特征在于，用于确定能够移动的所述机器元件的位置和方位的所述至少一个感测器件(14)包括用于生成关于方位的...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·霍坎南，J·特瓦浩特，M·凡萨嫩，
申请(专利权)人：诺瓦特伦有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI