確定機器上可動測量點的位置的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括基座框架和位置檢測系統(tǒng)的機器，用于確定能夠相對于基座框架在二維或者三維中運動的至少一個測量點的位置，特別是具有彼此鉸接的多個桿柱節(jié)段的鉸接桿柱的桿柱末端的位置，其中，所述位置檢測系統(tǒng)包括多個、至少三個發(fā)送/接收單元和連接到所述發(fā)送/接收單元的評估單元，并且所述評估單元被設(shè)計成評估所述發(fā)送/接收單元的測量信號并且從所述測量信號得出測量點的實際位置。
【背景技術(shù)】
[0002]用于這種機器的一個示例是大尺寸操縱器，例如固定的或者可動的混凝土栗、起重機、升降平臺或者類似物的桿柱。
[0003]對于混凝土栗而言，例如鉸接桿柱設(shè)置成它被鉸接到優(yōu)選地圍繞豎直軸線可樞轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向架，并且具有至少三個桿柱節(jié)段，所述桿柱節(jié)段能每個都通過一個驅(qū)動組件圍繞彼此平行的水平鉸接軸線在有限的范圍內(nèi)相對于轉(zhuǎn)向架或者相鄰桿柱節(jié)段旋轉(zhuǎn)。該鉸接桿柱由操作者操作，所述操作者負責(zé)使用遠程控制器定位鉸接桿柱(和/或安裝在那里的端部軟管)的桿柱末端。為此目的，操作者必須通過相關(guān)的驅(qū)動組件(液壓驅(qū)動裝置)致動鉸接桿柱的每個旋轉(zhuǎn)自由度，同時考慮關(guān)聯(lián)的邊緣構(gòu)造位置狀態(tài)使得鉸接桿柱在可利用的工作空間內(nèi)運動。這種單軸致動具有如下缺陷:一種定位可能性要被分配到鉸接桿柱的每個關(guān)節(jié)和轉(zhuǎn)向架，使得操作變得混亂且麻煩。
[0004]為了在這方面容易處理，提出了所謂的單桿控制，其中桿柱末端(和/或端部軟管)的位置能由操作者直接控制。遠程控制的定位可能性直接被分配到桿柱末端在空間中的坐標，使得定位可能性的數(shù)量因此與傳統(tǒng)的方案相比減少。
[0005]單桿控制要求感應(yīng)地檢測每個單獨的桿柱節(jié)段的位置并且根據(jù)操作者的控制命令單獨地致動桿柱的驅(qū)動組件，以因而控制桿柱末端的位置。為此目的，例如EP I 537 282BI提出了一種控制設(shè)備，其根據(jù)限定路徑/旋轉(zhuǎn)特性致動鉸接桿柱，其中固定于地的扭轉(zhuǎn)角(earth-fixed tors1n angle)被配置在桿柱節(jié)段處的測地角傳感器記錄，以能夠得到在各個桿柱節(jié)段之間的關(guān)節(jié)的相對角度。以這樣的方式，角傳感器能檢測每個桿柱節(jié)段相對于豎直方向的傾斜。因此提供了完全的位置檢測，以實現(xiàn)單桿控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]目的是提供一種機器，采用該機器能夠以簡單并且最確切可能的方式進行在二維和三維中可重新部署的測量點的位置檢測。
[0007]通過從一種開頭指出的種類的機器的本發(fā)明以如下方式實現(xiàn)了該目的:發(fā)送/接收單元被設(shè)計成彼此之間能通信，并且由此產(chǎn)生測量信號，能從所述測量信號得出每兩個發(fā)送/接收單元之間的距離，借此設(shè)計評估單元，用于從測量信號通過三角測量得出測量點的實際位置。
[0008]本發(fā)明提出，發(fā)送/接收單元彼此通信并且測量每兩個發(fā)送/接收單元之間的距離。然后能夠容易地從測量信號距離通過利用評估單元的三角測量得出測量點的位置。有利的，發(fā)送/接收單元中的一個位于測量點中或者位于相對于測量點的限定的位置。更加有利的是，發(fā)送/接收單元中的一個或者兩個配置在基座框架上，在一個和/或兩個已知參考位置處。從本發(fā)明的意義上來說，應(yīng)該將三角測量理解為一種評估程序，其中發(fā)送/接收單元中的一個的未知位置根據(jù)至少另外兩個發(fā)送/接收單元的已知位置計算。
[0009]可以利用桿柱末端的位置檢測的優(yōu)勢來實現(xiàn)上述提及的單桿控制。因此，尤其是不需要在每個單獨的桿柱節(jié)段處進行測量，以基于此得出桿柱末端的位置。在最簡單的情況下，將發(fā)送/接收單元配置在桿柱末端處(或者配置在相對于桿柱末端的固定限定的幾何位置中)就足夠了，其中至少另外兩個發(fā)送/接收單元配置在基座框架上，在穩(wěn)固指定且因此已知的參考位置處。
[0010]也能有利地利用本發(fā)明的位置確定來(冗余的)檢測鉸接桿柱或者各個桿柱節(jié)段的運動、振動和/或偏轉(zhuǎn)。例如，以這種方式能確定真實位置從利用一個或者幾個角傳感器通過角度測量確定的桿柱位置的偏離。在一個優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的機器因而包括附加的角傳感器，其例如確定桿柱節(jié)段的關(guān)節(jié)的相對角度。
[0011]在發(fā)送/接收單元之間的距離能以實際已知的方式通過測量發(fā)送/接收單元之間交換的通信信號的強度(幅值)、相位和/或運行時間來測量。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送/接收單元創(chuàng)造性地設(shè)計為用于(i)發(fā)送或者(ii)接收或者
(iii)發(fā)送和接收通信信號。因此，發(fā)送/接收單元能以無線方式以及附加地作為一種選擇也以有線方式彼此通信。例如，通過無線電、超聲波或者光學(xué)地(特別是通過紅外輻射)實現(xiàn)通信。例如可能地考慮傳輸介質(zhì)(通常為空氣)，通過評估在以無線和以有線方式交換的通信信號之間的運行時間差或者信號強度差能夠有利地實現(xiàn)距離的確定。另外，能利用纜線連接將能量供應(yīng)到發(fā)送/接收單元和/或控制并且同步發(fā)送/接收單元之間的通信。
[0013]優(yōu)選地，本發(fā)明的機器的評估單元被設(shè)計成根據(jù)測量距離和另一測量變量，尤其是測量的旋轉(zhuǎn)角度或者傾斜角度，進行位置確定。為此目的，位置檢測系統(tǒng)然后有利地包括合適的傳感器，例如角傳感器。尤其是圍繞關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線(例如鉸接桿柱的轉(zhuǎn)向架的旋轉(zhuǎn)軸線)的相對旋轉(zhuǎn)的角度被看作旋轉(zhuǎn)角。傾斜角度是桿柱節(jié)段相對于預(yù)定平面(尤其是水平面)的絕對角度。
[0014]根據(jù)另一優(yōu)選實施例，評估單元設(shè)計成從發(fā)送/接收單元的測量信號中的至少一個的時間變化得出信號，該信號被饋送到連接到評估單元的致動器，用于振動阻尼。換句話說，位置檢測系統(tǒng)被設(shè)計成檢測桿柱結(jié)構(gòu)的振動，并且利用該振動測量值用于振動阻尼。這種振動特別發(fā)生在混凝土栗，這是由于混凝土傳送流的脈動，并且甚至可能使得端部軟管承受危險的運動。創(chuàng)造性地，這種振動可通過得自位置測量的桿柱阻尼而被抑制。例如，為此目的，鉸接桿柱的液壓驅(qū)動缸的控制閥加載有從振動信號得到的阻尼信號。
[0015]為了實現(xiàn)上述提及的單桿控制裝置，可有利地設(shè)置控制裝置，其包括處理器，該處理器聯(lián)接到位置檢測系統(tǒng)的評估單元并且被設(shè)計成比較從評估單元傳送的實際位置數(shù)據(jù)和可限定的設(shè)計位置，并且在實際位置偏離設(shè)計位置的情況下致動致動器，用于重新部署測量點。任何施工機械，特別為固定的或者可動的混凝土栗，能配備有這種控制裝置，其中(一個或者多個)致動器可對應(yīng)于施工機械通常配置有的那些致動器，例如鉸接桿柱的液壓驅(qū)動組件和轉(zhuǎn)向架的樞轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。
[0016]根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，發(fā)送/接收單元中的一個配置在基座框架上的穩(wěn)定指定位置處，例如在安裝在卡車上的混凝土栗的鉸接桿柱的底架或者轉(zhuǎn)向架處，其中發(fā)送/接收單元中的至少另一個配置在桿柱節(jié)段處，例如鉸接桿柱的第一桿柱節(jié)段處，并且，其中發(fā)送/接收單元中的至少另一個配置在桿柱末端處，即，在測量點中，或者在相對于測量點的穩(wěn)固指定位置中。因此，能以最小花費實現(xiàn)位置確定。采用該實施例，考慮發(fā)送/接收單元中的一個配置在其上的桿柱節(jié)段的傾斜角度，評估單元至少能實現(xiàn)桿柱的桿柱末端的二維位置確定。
[0017]如果至少兩個發(fā)送/接收單元固定地配置在基座框架上，并且，如果至少另一個發(fā)送/接收單元配置在桿柱的桿柱末端處，那么評估單元能實現(xiàn)桿柱末端的三維位置確定，特別地通過包括(通過轉(zhuǎn)向架)聯(lián)接到基座框架的桿柱節(jié)段的旋轉(zhuǎn)角度來實現(xiàn)。
[0018]根據(jù)一種可行的實施例，本發(fā)明的機器可以是例如施工機械，例如起重機或者安裝在卡車上的混凝土栗，本發(fā)明的機器包括一個或者幾個側(cè)向可延伸的支撐件，其設(shè)計成防止機器傾翻。發(fā)送/接收單元可配置在一個支撐件處，在幾個支撐件處，或者在每個支撐件處。優(yōu)選地，發(fā)送/接收單元每個配置在相關(guān)的支撐件上的遠外側(cè)的點處。通過發(fā)送/接收單元安裝在支撐件上的位置確定，能確定例如在機器的機械手致動之前是否支撐件已經(jīng)延伸。只要支撐件還沒有延伸就防止機械手的操作，或者將機械手的操作限制到保證安全支撐的區(qū)域，以這樣的方式能實現(xiàn)安全系統(tǒng)。能將該安全系統(tǒng)冗余地應(yīng)用到設(shè)置用于確定支撐件的位置的另一傳統(tǒng)系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0019]在下面通過【附圖說明】本發(fā)明的實際示例，附圖中:
[0020]圖1以側(cè)視圖圖示示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實際示例的具有用于二維測量桿柱末端的位置的位置檢測系統(tǒng)的鉸接桿柱；
[0021]圖2a以平面圖圖示示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實際示例的具有用于三維確定桿柱末端的位置的位置檢測系統(tǒng)的工程車輛；
[0022]圖2b以側(cè)視圖圖不不出了根據(jù)圖2a的配置；
[0023]圖3以側(cè)視圖圖示示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實際示例的具有用于三維檢測桿柱末端以及各個桿柱節(jié)段的位置的位置檢測系統(tǒng)的工程車輛；
[0024]圖4以平面圖圖示示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實際示例的具有位置檢測系統(tǒng)的工程車輛;和
[0025]圖5以側(cè)視圖圖示示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實際示例的具有控制裝置的車輛。
【具體實施方式】
[0026]圖1示出了機器的基座框架10、被鉸接到所述基座框架的鉸接桿柱10a、包括四個桿柱節(jié)段11，12，13，14的所述鉸接桿柱、和位于所述第四桿柱節(jié)段14的端部處的桿柱末端
15。所述桿柱節(jié)段11，12，13，14在關(guān)節(jié)11.1,12.1,13.1,14.1中可樞轉(zhuǎn)地彼此聯(lián)接。在基座框架10上配置的是發(fā)送/接收單元A，另一發(fā)送/接收單元B配置在第一桿柱節(jié)段11上，并且另一發(fā)送/接收單元C配置在第四桿柱節(jié)段14上。發(fā)送/接收單元C配置在桿柱末端15的區(qū)域中。
[0027]在示出的桿柱位置中，發(fā)送/接收單元A和B相對于彼此具有距離(b)，并且發(fā)送/接收單元A和C彼此的距離量為(a)，而發(fā)送/接收單元B和C配置成彼此為距離(C)。所有的距離(a)，(b)，(c)在重新部署桿柱末端15時都是可變的。
[0028]發(fā)送/接收單元A，B，C通過信號的交換(例如無線信號)彼此通信。因此，例如，發(fā)送/接收單元C發(fā)射由發(fā)送/接收單元A和B接收的信號，距離(a)和(C)可通過信號的關(guān)聯(lián)的運行時間導(dǎo)出。發(fā)送/接收單元A也另外接收從發(fā)送/接收單元B發(fā)射的信號，以能夠確定距離(b)。在成對的發(fā)送/接收單元A,B,C之間也能進行雙向通信，以能夠冗余地確定所述距離，因而更加可靠地并且更加精確地確定所述距離。三個距離(a)，(b)，(c)明確地確定了具有角點A，B，C的三角形。例如，通過附加地包括第一桿柱節(jié)段11的傾斜角度，也能確定該三角形在空間中的位置，因而能確定該桿柱末端15的(二維的)位置。在這個意義上，根據(jù)本發(fā)明的位置確定通過三角測量完成。例如，通過配置在第一關(guān)節(jié)11.1中的角旋轉(zhuǎn)傳感器(未示出)能確定傾斜角度。通過不論以有線方式和/或無線方式聯(lián)接到發(fā)送/接收單元A，B ,C的評估單元3進行位置確定。為了清楚的目的，此處沒有示出相關(guān)的聯(lián)接。
[0029]圖2a示出了車輛I，其包括基座框架10和四個支撐件2a，2b，2c，2d，其中鉸接桿