一种用来操纵移动式地形变更机械（１０）运行的装置（４０，５０，６０），其特征在于，它包含： （ａ）数字数据存储和检索装置（１２６），用来存储代表所要求的工地地形的第一三维工地地形模型（１０４）和代表实际工地地形的第二三维工地地形模型（１０６）； （ｂ）产生数字信号的装置（１２０），所述数字信号实时代表当机械（１０）通过工地（１２）时，至少一部分机械（１０）在三维空间中的瞬时位置； （ｃ）接收所述信号和更新第二模型（４３０）的装置（１２４）； （ｄ）实时判定第一和第二模型（４２０，４３０）之间差异的装置；以及 （ｅ）按照所述差异操纵所述机械（１０）运行的装置（１２８），用来使更新的第二模型（４３０）与所述第一模型（４２０）一致。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）
Method and apparatus for operating terrain change machinery on a site
A mobile machine used to manipulate the terrain change (10) operation device (40, 50, 60), which is characterized in that it comprises: (a) digital data storage and retrieval device (126), the first site to site terrain 3D terrain model represented by the storage requirements (104) and represent the actual site the topography of the second site 3D terrain model (106); (b) digital signal generating device (120), on behalf of the real-time digital signal when the machine (10) through the site (12), at least a portion of the mechanical (10) instantaneous position in three-dimensional space; (c) receives the signal and update second model (430) device (124); (d) real-time identification of the first and the second model (420430). The difference of the device; and (E) according to the difference of manipulation of the mechanical operation device (10), second (128) used to make the model updating (430) and the first model (420) consistent.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于改变工地地形的机械的操作，更确切地说，涉及数字数据的实时产生和使用，这些数字数据的集合代表由机械使工地地形朝着所要求的状态改变。本专利技术说明书中所使用的术语“地形变更机械”及其各种近似的术语指的是自我推进的移动机械，如履带式拖拉机、堆土筑路机、铺路机以及沥青敷设机，这些机械具有下述两个特点(1)由于在一底产上配备了一个原动机(例如一发动机)，该原动机用来驱动车轮或支承底座的导轨所以可以在工地上移动或通过工地，(2)因底座上配备有设备(如刀、铲、斗、锯等)而能够改变工地地形。履带式拖拉机、堆土筑路机、铺路机和沥青敷设机之类的机械通常称为“推土机械或推土设备”，应该理解的是，这些机械是本专利技术涉及的地形变更机械的一个子范畴。
技术介绍
尽管推土机械的发展已经相当成熟完善，但仍需花费相当多的时间及做仍然很琐碎的零碎工作，来大面积改变地形，或者改变工地的地形，如建筑工地、矿山、道路等。这种工作有时还包括必要的勘测，这项工作目前是采用视力光学仪器或其他静态点对点测量技术来获取工地上大量点坐标，随后构造三维工地模型而完成。根据勘测结果制定建筑计划或目标地形。随后，用具有不同颜色的标桩仔细地在工地上打上标记，从而给出有形的记号，使履带式拖拉机之类的地形变更机械的操作人员可以知道该如何操作机械，将工地从原来的状态改变成所要求的状态。只有最熟练和最有经验的操作人员能够在改变大面积地形中获得较高的效率，其困难的原因部分在于没有大标尺，以及工地施工进行过程中的详细资料。因此，包含改变大面积工地地形的大多数工程项目是既费时又费力的，需要技术熟练人员以及众多职员来指挥推土机械等机械的操作。另外，为了知道原始地形已被改变成所要求的地形到了何种程度，当勘测人员检验当天的工程进度并手工更新工地标桩和标记以及工地模型时，经常要中断操作。在这些间断的检验工作之间，机械操作人员和工地主任没有一种真正精确的方法来测量其实时进度。
技术实现思路
本专利技术提供了对一种长期未解决的问题，即精确有效地操作使工地地形改变成所要求状态的机械的解决方法。本专题专利技术实现的地形变更无需在工地上打上提醒操作人员的有形标记，只有在诸如给机械加油之类的情况下才需要中断操作，并且可使员工人数减小到最少。一般说来，这是通过提供数字数据存储、取出及处理设备来完成的，该设备自身承载在移动机械上，或远离该机械但通过(例如)一无线电连接的方式与该机械相连接，用来在任意给定的时刻，存储、实际产生并修改一个存在的工地的数字三维模型，以及建筑师所希望的工地数字模型。本专题专利技术还包含一种机械，通过该机械，移动机械的或者在某种情况下该机器装载的触土工具的三维空间的精确位置可以实时精确确定；即，它改变了工地的地形，从而当机械在工地上行驶或通过时，能够一点一点地实时改变数字三维模型。正如后文中所描述的那样，本专利技术的较佳实施例包含相差GPS(全局定位系统)接收机系统(phase differential global positioning system receiver system)，该系统能够精确地在三维空间内将一物体定位至厘米数量级的精度。本专题专利技术还包含这样一种装置，该装置用来将所要求的数字三维工地模型与连续变更的实际数字三维工地模型相比较，以及用来产生代表使实际模型符合所要求的模型而使工地上或者通过该工地的大量坐标中每一坐标所需变化程度的信号。这些信号在一种情况下，可以提供接通或关断机械的实时显示，实时提醒操作人员注意该机器的实际进度，以及在传递信息的参考系(frame of reference)内至少是整个工地的相当一部分。在后文描述的另一种实施例中，描述了代表所要求的三维模型和实际三维模型之间差异的信号，它们并被应用于机器自身或其一部分或二者的实时自动控制之中。在一种较佳形式中，当机械通过工地时，至少一部分定位机构或系统是装在机器自身上的。如果该机器包含一单独的触土器械，则该定位系统可以安装在该器械上。如果该器械自身可以相对于机器底座或载体移动，例如液压式推土铲、斗或刮土机，则该器械可以配备确定相对于工地地面上升高度的装置。本专利技术的另一专利技术点在于提供了一种指挥移动式地形变更机械操作的方法，该方法包含下述步骤在数字数据存储及检索装置中产生并存储代表所要求的工地地形的第一三维工地地形模型以及代表工地实际工地地形的第二三维工地地形模型；随后，产生实时代表移动式地形变更机械或其承载的器械通过并改变工地时在三维空间中的瞬时位置的数字信号；用这些数字信号更新第二模型；确定第一模型与已更新的第二模型之间的差异，并按照该差异指挥机械的运行，使已更新的第二模型与第一模型一致。在一种实施例中，指挥机械运行的步骤是通过向机械操作者提供实时告知移动式机械相对于工地的瞬时位置、使工地与第一三维模型一致所需的变更以及实现第一模型的实际进度的显示来实施的。在另一种实施例中，指挥机械运行的步骤是以一种自动或半自动方式，通过实际操作电动液压式传动机构来控制机械和/或其装载的地形变更器械的位置、高度以及运动方向来实施的。在一种较佳形式中，当机械通过工地时，至少一部分定位装置是装载在该机械上。如果该机械包括一单独触土器械，则定位系统可以安装在该器械上。如果该器械可以相对于机械底座或载体移动，该器械可以配备确定该器械相对于工地表面上升高度的装置。如后文较清楚地说明的那样，可以以各种不同的方式来实现本专利技术的装置和方法，例如，数字数据存储及检索装置以及更新和区分装置可以由机械承载或装载在机械上，作为整体机械系统的一部分。这些装置还可以位于远离工地的地方，或者靠近以便于将可视显示信号或自动控制信号传送到该机械，并在机械运行期间从该机械接收更新位置和工地信息。正如后文中详细描述的那样，地形变更机械可以是诸如履带式拖拉机、推土机、铺路机或沥青敷设机这些地面移动设备。视所使用的定位系统之性能而定，该机械还可以能够进行地下或地面操作，如露天矿内的移动式机械或地面之下的采矿操作。在该较佳形式中，本专利技术方法和装置是通过应用三维位置信息来实现的，此三维位置信息是从采用相差GBS接收机系统的全球定位卫星得到的。这种GPS接收机采用来自全球定位卫星的信号以及来自已知位置坐标的本地参考接收机的差分信号，产生厘米精度的位置坐标。因此，实施本专利技术装置的较佳形式包含一GPS接收机，该GPS接收机具有GPS接收能力和本地信号接收能力，并且，如果测地勘测处没有本地参考信号，则一临时勘测差分接收机/发射机提供具有校正信号的本地数据处理装置。也可以是，原位置数据可以从参考接收机传送到本地数据处理机，供比较，以及用来与安装在机械上的接收机的信息进行校正。按照本专利技术的另一专利技术特征，本专利技术的装置用来精确产生和控制显示，这种显示可以用作改变工地(如建筑工地、矿山和道路)地形的操作，从而对采用移动式机械进行的工作进程在逐步增长的基础上作出准确显示，其中的显示单位区域可以或可以不与GPS接收机和数字接收机系统的抽样速率对应。正如后文中所描述的那样，工地或其实际可显示的部分可以再分成这样大小的单位区域的连续矩阵，在这样大小的单位区域内，移动式机械可以以大于GPS接收机和数据处理设备的抽样速率的速率通过这些单位区域。提供了一些算法，它们考虑到土地变更本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：亚当·J·古德特，丹尼尔·E·亨德森，格雷戈里·R·哈罗德，卡尔·W·埃莱曼哈根，
申请(专利权)人：履带拖拉机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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。