针对地面压实作业机器对地面特征的实时表面扫描和估计制造技术

本发明专利技术涉及针对地面压实作业机器对地面特征的实时表面扫描和估计。提供了用于动态表征要使用作业机器的作业机具进行作业的区域的系统和方法。经由作业机器外部或机载的第一传感器沿前进方向收集第一实时数据(例如，表面扫描数据)，并且经由第二机载传感器收集作业区域的至少被穿越部分的第二实时数据(例如，表面扫描数据)。至少基于与给定表面相对应的第一数据和第二数据来确定作业区域中的地面物料的特征值，并且基于所述特征值中的至少一个特征值，来生成至少与所确定的实现作业区域的目标值所需的物料量相对应的输出。尤其，可以将基于实时数据的某些特征值用于估计作业区域仍需要多少货车载荷。业区域仍需要多少货车载荷。业区域仍需要多少货车载荷。

【技术实现步骤摘要】
针对地面压实作业机器对地面特征的实时表面扫描和估计


[0001]本公开总体上涉及作业机器，举例来说如自推进式作业机器，该作业机器包括被安装在其上以用于对地形进行作业的机具(implement)。更特别地，本公开涉及向这种作业机器提供用于动态地生成关于工地的至少部分的表面特征的实时估计的表面扫描能力的系统和方法。

技术介绍

[0002]许多建筑工程需要大量的土方工程以确保给定工程的适当承载能力、海拔(elevation)、造型以及其它特征。用于工程的给定场地的土方工程可能涉及输入和/或重新分布填料。通常使用运输车辆(举例来说，如铰接式自卸车(ADT))来将填料递送至工程场地。输入的填料可以使用自推进式作业机器(诸如推土机、平地机、拖拉机等)在场地四周重新分布。然后，经重新分布的填料可以使用更多的压实机(诸如滚压机等)来进行压实。
[0003]在开始土方工程之前，通常执行估计以确定给定工程所需的输入填料量。可以执行测量以确定所需的填料量，通常是以立方码测得的。当估计器把实体立方码数(bank cubic yardage，BCY)、松散立方码数(loose cubic yardage，LCY)、给定填料的膨胀系数以及给定填料的压实系数计算在内来确定给定填料的预期压实立方码数时，会出现复杂性。实体立方码或BCY是在将一立方码的土或岩石(例如，填料)从地面移除并运输至工程场地之前，在该一立方码的土或岩石(例如，填料)的自然状态下对其进行计算或测量。松散立方码或LCY是在挖掘之后对填料的测量结果。例如，当从地面挖掘填料时，该填料不再是压实的并且随着空气和/或水的添加而进一步膨胀。这意味着从地面移除的一实体立方码的填料将几乎总是达到多于一松散立方码的相同填料。膨胀系数是当挖掘填料(例如，BCY)时该填料的体积增加的百分比(例如，从BCY到LCY的体积变化)。填料的膨胀也可称为松软(fluff)。
[0004]一旦松散填料被运输至工程场地，就例如使用推土机等将其重新分布在该场地四周。压实系数可以包括轻压实系数(例如，在使用滚压机或等效的压实机之前)和重压实系数(例如，在使用滚压机或等效的压实机之后)。压实系数无论重或轻都是填料(例如，LCY)在其被压实时体积减小的百分比(例如，从LCY到压实立方码(CCY)的体积变化)。压实系数(比如膨胀系数)通常取决于填料的类型。
[0005]估计器可以基于填料的类型来外推近似压实系数，但是这些估计通常是不准确的。另选地，可以执行预扫描(before
‑
scan)或测量，可以估计被移动至场地的填料(例如，LCY)的体积，然后可以执行填料的重新分布，接着可以执行后扫描(after
‑
scan)或测量，以更准确地估计轻压实系数(例如，在使用压实机之前)。另外，在执行后扫描或测量之前，可以使用一个或更多个压实机对经重新分布的填料进行重压实，以便更准确地估计重压实系数。
[0006]估计器还可以利用所估计的轻压实系数和重压实系数，来估计为完成给定场地的土方工程所需的填料的总卡车载荷数。沿着这些路线，估计器还可以估计需要挖掘的总实
体立方码数，以便提供给定工程的足够填料量。
[0007]所估计的压实系数和事后计算的轻压实系数和重压实系数都不提供实时数据或用于动态更新估计的合理等同物，以使得例如填料的剩余卡车载荷数必须完成给定场地的土方工程，或者剩余实体立方码数需要被挖掘和运输以完成给定场地的土方工程。

技术实现思路

[0008]本公开至少部分地通过引入新颖的系统和方法来提供对常规系统的增强，该新颖的系统和方法包括使用被安装在诸如推土机或滚压机的作业机器上的设备(例如，立体摄像机、雷达、LiDAR、以及其它光学传感器)来对工地表面进行实时扫描。
[0009]根据本公开的示例性系统和方法可以生成与诸如实体码数、膨胀系数、压缩系数等的特征的任何估计相对应的输出，但是与常规工具相反，基本上是实时生成的。表面扫描和关联的数据处理的实时方面还使得能够估计与堆场密度相关的压实，或者在由作业机器压实地面时直接和立即比较轻压实特征与重压实特征，并且将这种估计用于进一步的有用步骤。
[0010]例如，根据本公开的系统和方法可以利用如上所述的估计，来预测诸如与给定挖掘机相关联的所需的物料量/运输车辆循环或载荷数，以满足各种基准点中的任一基准点。
[0011]在一个实施方式中，本文公开了一种用于动态表征要使用作业机器的至少一个作业机具进行作业的区域的方法。可以经由可以处于作业机器外部或者作业机器机载的至少第一传感器，来收集作业区域相对于该作业机器的至少前方部分(forward portion)的第一数据。还可以经由作业机器机载的至少第二传感器来收集作业区域的至少被穿越部分的第二数据。可以基于指定表面区域部分的第一数据以及同一指定表面区域的对应第二数据，来确定作业区域中的地面物料(ground material)的一个或更多个特征值。可以基于所述一个或更多个特征值中的至少一个特征值，来生成至少与实现作业区域的目标值所需的所确定的物料量相对应的输出。
[0012]在根据上面参考的实施方式的一个示例性方面，第一数据可以经由作业机器机载的所述至少第一传感器进行表面扫描来收集，并且第二数据包括经由作为作业机器机载的第二传感器的全局位置传感器收集的位置数据，其中，位置数据对应于作业机器的与作业区域的被穿越部分相对应的一部分的当前海拔，并且作业区域中的地面物料的所述一个或更多个特征值还基于作业机器的所述部分的当前海拔相对于作业区域的所述至少前方部分的海拔来确定。
[0013]在根据上面参考的实施方式的另一示例性方面，第一数据可以经由作业机器机载的所述至少第一传感器进行表面扫描来收集，并且第二数据可以经由作业机器机载的所述至少第二传感器进行表面扫描来收集。
[0014]在根据上面参考的实施方式的另一示例性方面，位置数据还可以经由作业机器机载的至少第三传感器来收集。相对于作业区域的所述至少前方部分的海拔确定作业机器的当前海拔，其中，作业区域的地面物料的所述一个或更多个特征值还基于作业机器的当前海拔相对于作业区域的所述至少前方部分的海拔来确定。
[0015]在根据上面参考的实施方式的另一示例性方面，还提供了基于所述一个或更多个特征值中的至少一个特征值，来估计为了实现作业区域的目标值而在作业区域的所述至少
前方部分以及作业区域的所述至少被穿越部分中所需的物料体积。
[0016]在根据上面参考的实施方式的另一示例性方面，作业区域的至少前方部分的第一数据可以包括：在作业区域的所述至少前方部分中卸载松散填料之前收集的表面扫描数据；以及在作业区域的所述至少前方部分中卸载松散填料之后收集的表面扫描数据。
[0017]在根据上面参考的实施方式的另一示例性方面，可以估计松散填料的压实体积，以及还在在作业机器穿越包括松散填料的区域时基于第二表面扫描数据更新所述一个或更多个特征值中的至少一个特征值。
[0018]在根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于动态表征要使用作业机器(100)的至少一个作业机具(142)进行作业的区域的方法(400、500、600)，所述方法包括以下步骤：经由所述作业机器外部或机载的至少第一传感器来收集作业区域(310)的相对于所述作业机器的至少前方部分的第一数据(402)；经由所述作业机器机载的至少第二传感器来收集所述作业区域的至少被穿越部分的第二数据(404、406)；至少基于指定区域的第一数据以及所述指定区域的对应第二数据，来确定所述作业区域中的地面物料的一个或更多个特征值(410)；以及基于所述一个或更多个特征值中的至少一个特征值，来生成至少与实现所述作业区域的目标值所需的所确定的物料量相对应的输出(420)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于：所述第一数据是经由所述作业机器机载的所述至少第一传感器(144、149)进行表面扫描来收集的，所述第二数据包括经由作为所述作业机器机载的所述第二传感器的全局位置传感器(232)收集的位置数据，所述位置数据对应于所述作业机器的与所述作业区域的被穿越部分相对应的部分的当前海拔，以及所述作业区域中的所述地面物料的所述一个或更多个特征值是进一步基于所述作业机器的所述部分的所述当前海拔相对于所述作业区域的所述至少前方部分的海拔来确定的。3.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，所述第一数据是经由所述作业机器机载的所述至少第一传感器(144、149)进行表面扫描来收集的，并且所述第二数据是经由所述作业机器机载的所述至少第二传感器(144、149)进行表面扫描来收集的。4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括以下步骤：经由所述作业机器机载的至少第三传感器(144、149、232)来收集位置数据，以及相对于所述作业区域的所述至少前方部分的海拔以及所述作业区域的所述至少被穿越部分的海拔中的一个或更多个海拔确定所述作业机器的当前海拔，其中，所述作业区域中的所述地面物料的所述一个或更多个特征值是进一步基于所述作业机器的所述当前海拔相对于所述作业区域的所述至少前方部分的海拔以及所述作业区域的所述至少被穿越部分的海拔中的所述一个或更多个海拔来确定的。5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：基于所述一个或更多个特征值中的至少一个特征值，来估计为了实现所述作业区域的所述目标值而在所述作业区域的所述至少前方部分以及所述作业区域的所述至少被穿越部分中所需的物料体积(510)。6.根据权利要求5所述的方法，其中，收集作业区域的至少前方部分的第一数据的步骤包括：在所述作业区域的所述至少前方部分中卸载松散填料之前收集表面扫描数据；以及在所述作业区域的所述至少前方部分中卸载松散填料之后收集表面扫描数据。7.根据权利要求6所述的方法，所述方法包括以下步骤：估计所述松散填料的压实...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z，
申请(专利权)人：迪尔公司，
类型：发明
国别省市：