確定機器上可動測量點的位置的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種包括基座框架和位置檢測系統的機器，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段的鉸接桿柱的桿柱末端的位置，其中，所述位置檢測系統包括多個、至少三個發送/接收單元和連接到所述發送/接收單元的評估單元，并且所述評估單元被設計成評估所述發送/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】
[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，例如鉸接桿柱設置成它被鉸接到優選地圍繞豎直軸線可樞轉的轉向架，并且具有至少三個桿柱節段，所述桿柱節段能每個都通過一個驅動組件圍繞彼此平行的水平鉸接軸線在有限的范圍內相對于轉向架或者相鄰桿柱節段旋轉。該鉸接桿柱由操作者操作，所述操作者負責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的驅動組件(液壓驅動裝置)致動鉸接桿柱的每個旋轉自由度，同時考慮關聯的邊緣構造位置狀態使得鉸接桿柱在可利用的工作空間內運動。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節和轉向架，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量因此與傳統的方案相比減少。
[0005]單桿控制要求感應地檢測每個單獨的桿柱節段的位置并且根據操作者的控制命令單獨地致動桿柱的驅動組件，以因而控制桿柱末端的位置。為此目的，例如EP I 537 282BI提出了一種控制設備，其根據限定路徑/旋轉特性致動鉸接桿柱，其中固定于地的扭轉角(earth-fixed tors1n angle)被配置在桿柱節段處的測地角傳感器記錄，以能夠得到在各個桿柱節段之間的關節的相對角度。以這樣的方式，角傳感器能檢測每個桿柱節段相對于豎直方向的傾斜。因此提供了完全的位置檢測，以實現單桿控制。
【發明內容】
[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明以如下方式實現了該目的:發送/接收單元被設計成彼此之間能通信，并且由此產生測量信號，能從所述測量信號得出每兩個發送/接收單元之間的距離，借此設計評估單元，用于從測量信號通過三角測量得出測量點的實際位置。
[0008]本發明提出，發送/接收單元彼此通信并且測量每兩個發送/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。從本發明的意義上來說，應該將三角測量理解為一種評估程序，其中發送/接收單元中的一個的未知位置根據至少另外兩個發送/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勢來實現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送/接收單元配置在基座框架上，在穩固指定且因此已知的參考位置處。
[0010]也能有利地利用本發明的位置確定來(冗余的)檢測鉸接桿柱或者各個桿柱節段的運動、振動和/或偏轉。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。在一個優選的實施例中，本發明的機器因而包括附加的角傳感器，其例如確定桿柱節段的關節的相對角度。
[0011]在發送/接收單元之間的距離能以實際已知的方式通過測量發送/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]根據本發明的發送/接收單元創造性地設計為用于(i)發送或者(ii)接收或者
(iii)發送和接收通信信號。因此，發送/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、超聲波或者光學地(特別是通過紅外輻射)實現通信。例如可能地考慮傳輸介質(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距離的確定。另外，能利用纜線連接將能量供應到發送/接收單元和/或控制并且同步發送/接收單元之間的通信。
[0013]優選地，本發明的機器的評估單元被設計成根據測量距離和另一測量變量，尤其是測量的旋轉角度或者傾斜角度，進行位置確定。為此目的，位置檢測系統然后有利地包括合適的傳感器，例如角傳感器。尤其是圍繞關節的旋轉軸線(例如鉸接桿柱的轉向架的旋轉軸線)的相對旋轉的角度被看作旋轉角。傾斜角度是桿柱節段相對于預定平面(尤其是水平面)的絕對角度。
[0014]根據另一優選實施例，評估單元設計成從發送/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，位置檢測系統被設計成檢測桿柱結構的振動，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]為了實現上述提及的單桿控制裝置，可有利地設置控制裝置，其包括處理器，該處理器聯接到位置檢測系統的評估單元并且被設計成比較從評估單元傳送的實際位置數據和可限定的設計位置，并且在實際位置偏離設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動組件和轉向架的樞轉驅動裝置。
[0016]根據一個優選的實施例，發送/接收單元中的一個配置在基座框架上的穩定指定位置處，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向架處，其中發送/接收單元中的至少另一個配置在桿柱節段處，例如鉸接桿柱的第一桿柱節段處，并且，其中發送/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固指定位置中。因此，能以最小花費實現位置確定。采用該實施例，考慮發送/接收單元中的一個配置在其上的桿柱節段的傾斜角度，評估單元至少能實現桿柱的桿柱末端的二維位置確定。
[0017]如果至少兩個發送/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桿柱末端的三維位置確定，特別地通過包括(通過轉向架)聯接到基座框架的桿柱節段的旋轉角度來實現。
[0018]根據一種可行的實施例，本發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，本發明的機器包括一個或者幾個側向可延伸的支撐件，其設計成防止機器傾翻。發送/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。優選地，發送/接收單元每個配置在相關的支撐件上的遠外側的點處。通過發送/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域，以這樣的方式能實現安全系統。能將該安全系統冗余地應用到設置用于確定支撐件的位置的另一傳統系統。
【附圖說明】
[0019]在下面通過【附圖說明】本發明的實際示例，附圖中:
[0020]圖1以側視圖圖示示出了根據本發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的鉸接桿柱；
[0021]圖2a以平面圖圖示示出了根據本發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的工程車輛；
[0022]圖2b以側視圖圖不不出了根據圖2a的配置；
[0023]圖3以側視圖圖示示出了根據本發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段的位置的位置檢測系統的工程車輛；
[0024]圖4以平面圖圖示示出了根據本發明的另一實際示例的具有位置檢測系統的工程車輛;和
[0025]圖5以側視圖圖示示出了根據本發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、包括四個桿柱節段11，12，13，14的所述鉸接桿柱、和位于所述第四桿柱節段14的端部處的桿柱末端
15。所述桿柱節段11，12，13，14在關節11.1,12.1,13.1,14.1中可樞轉地彼此聯接。在基座框架10上配置的是發送/接收單元A，另一發送/接收單元B配置在第一桿柱節段11上，并且另一發送/接收單元C配置在第四桿柱節段14上。發送/接收單元C配置在桿柱末端15的區域中。
[0027]在示出的桿柱位置中，發送/接收單元A和B相對于彼此具有距離(b)，并且發送/接收單元A和C彼此的距離量為(a)，而發送/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，發送/接收單元C發射由發送/接收單元A和B接收的信號，距離(a)和(C)可通過信號的關聯的運行時間導出。發送/接收單元A也另外接收從發送/接收單元B發射的信號，以能夠確定距離(b)。在成對的發送/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，根據本發明的位置確定通過三角測量完成。例如，通過配置在第一關節11.1中的角旋轉傳感器(未示出)能確定傾斜角度。通過不論以有線方式和/或無線方式聯接到發送/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，此處沒有示出相關的聯接。
[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