用于確定n+1維環(huán)境模型的方法和設(shè)備及采礦裝置的制造方法
【專利摘要】提供了一種用于確定N＋1維環(huán)境模型的方法。根據(jù)該方法，使用至少一個傳感器來確定N個維度上的環(huán)境信息。在另一步驟中，確定所述至少一個傳感器的位置和/或取向。然后，基于N個維度上的所確定環(huán)境信息和所述至少一個傳感器的所確定位置和/或取向來確定N＋1維環(huán)境模型。此外，提供了一種設(shè)備和采礦裝置。
【專利說明】用于確定N+1維環(huán)境模型的方法和設(shè)備及采礦裝置
[0001 ] 描述本發(fā)明涉及一種用于確定N+1維環(huán)境模型的方法和設(shè)備。此外，本發(fā)明涉及一種采礦
目.ο
[0002]在采礦中，許多操作遵循類似的程序，例如諸如挖掘或裝載。必須重復(fù)地執(zhí)行相同的動作序列。這給予了用于自主系統(tǒng)的應(yīng)用的高潛力。然而，當(dāng)前在采礦中使用的大多數(shù)機(jī)器(鏟斗式挖掘機(jī)、卡車等)是手動操作的。
[0003]自主系統(tǒng)要求諸如感知環(huán)境、處理數(shù)據(jù)、從內(nèi)部知識推理和導(dǎo)出適用動作以及最后執(zhí)行這些動作之類的任務(wù)。感知環(huán)境的任務(wù)一般地包括確定環(huán)境的二維或三維模型。
[0004]通常，針對感知任務(wù)采用傳感器，諸如光學(xué)、雷達(dá)或聲學(xué)傳感器。然而，一方面提供足夠的信息且另一方面就成本而言可承受的適當(dāng)傳感器的選擇常常是困難的。適當(dāng)傳感器的選擇中的相關(guān)更多方面是其可操作性以及其安裝復(fù)雜性。
[0005]因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于確定N+1維環(huán)境模型的改進(jìn)方法和設(shè)備。本發(fā)明的另一目的是提供一種改善的采礦裝置。
[0006]根據(jù)第一方面，提供了一種用于確定N+1維環(huán)境模型的方法。其中，使用至少一個傳感器來確定N個維度上的環(huán)境信息。此外，確定所述至少一個傳感器的位置和/或取向。在另一步驟中，基于N個維度上的所確定環(huán)境信息和所述至少一個傳感器的所確定位置和/或取向來確定N+1維環(huán)境模型。
[0007]—個想法是使用簡單且因此低成本的傳感器來確定N個維度上的環(huán)境信息，并且然后通過確定所述至少一個傳感器的位置和/或取向來添加另一維度。因此，本解決方案降低了自動化成本，因?yàn)榻档土藗鞲衅鞒杀?。因此可更容易地獲得自主系統(tǒng)，具有減少人力、增加安全性和更大的效率的益處。
[0008]可根據(jù)要求重復(fù)使用至少一個傳感器來確定N個維度上的環(huán)境信息、確定所述至少一個傳感器的位置和/或取向、以及基于N個維度上的所確定環(huán)境信息和所述至少一個傳感器的所確定位置和/或取向來確定N+1維環(huán)境模型的步驟。此外，可根據(jù)要求改變這些步驟的序列。特別地，其不限于在權(quán)利要求中其被布置的順序。并且，可在前進(jìn)至下一步驟之前重復(fù)某些步驟。
[0009]特別地，本方法可包括改變所述至少一個傳感器的位置和/或取向。此步驟可在確定N個維度上的環(huán)境信息和所述至少一個傳感器的位置和/或取向之后發(fā)生，并且可根據(jù)要求而被重復(fù)。
[0010]例如，提供了單個傳感器，其被配置成用于在兩個(N=2)維度上確定環(huán)境信息。通過確定所述單個傳感器的位置和/或取向以及改變該單個傳感器的位置和/或取向，可確定三(2+1)維環(huán)境模型?；蛘撸?，提供兩個單獨(dú)傳感器，每個傳感器被配置成用于在精確地一個維度(N = 2，因?yàn)槭褂脙蓚€傳感器)上確定的環(huán)境信息。然后通過確定兩個傳感器的位置和/或取向以及改變其位置和/或取向來添加附加(第3)維度。根據(jù)另一示例，在一個維度(N=I)上確定環(huán)境信息，并且環(huán)境模型是二維的。
[0011]如本文所使用的“確定”包括中的至少一個參數(shù)的測量和/或數(shù)據(jù)和/或信息的處理。
[0012]所述至少一個傳感器的“位置”指代沿著三個空間軸(在本文中稱為x、y和z)中的至少一個的所述至少一個傳感器的位置?！叭∠颉敝复鲋辽僖粋€傳感器圍繞空間軸中的至少一個的取向。
[0013]N是大于或等于I的整數(shù)(N彡I)。
[0014]根據(jù)實(shí)施例，所述至少一個傳感器被安裝到機(jī)器零件，該機(jī)器零件沿著機(jī)器軸可移動或者繞著機(jī)器軸可旋轉(zhuǎn)，并且其中，通過使所述至少一個傳感器連同機(jī)器零件一起沿著或繞著機(jī)器軸移動來改變所述至少一個傳感器的位置和/或取向。
[0015]不要求附加致動器來確定環(huán)境信息，其具有與所述至少一個傳感器同樣地可以提供的相比的更多的自由度。通過避免附加致動器，降低了安放、安裝和操作復(fù)雜性。該機(jī)器可以是采礦裝置或任何其它運(yùn)土裝置?？衫绶謩e地用螺釘或焊接來將所述至少一個傳感器可釋放地或固定地安裝到機(jī)器零件。根據(jù)另一實(shí)施例，在垂直于所述至少一個傳感器的測量方向或測量平面的方向上確定第N維度上的環(huán)境信息。
[0016]“測量方向”指代一種僅在單個維度上確定環(huán)境信息的傳感器。例如，發(fā)送出一束光(該光束被反射并從而確定距離)的激光傳感器將是具有測量方向的傳感器的一個示例。另一方面，“測量平面”指代在兩個維度上測量環(huán)境信息的傳感器。此類傳感器的示例是一種激光掃描儀，其具有在單個平面中掃描環(huán)境的一束光。
[0017]例如，測量方向垂直于機(jī)器軸取向?！按怪庇凇痹诒疚闹泻w達(dá)到45°、優(yōu)選地達(dá)到10°且進(jìn)一步優(yōu)選地達(dá)到3°的偏差。測量平面可垂直于機(jī)器軸取向，或者機(jī)器軸可位于測量平面中。
[0018]根據(jù)另一實(shí)施例，基于由用于控制機(jī)器零件沿著或繞著機(jī)器軸的位置和/或取向的控制單元提供的數(shù)據(jù)來確定所述至少一個傳感器的位置和/或取向。
[0019]“控制”在本文中涵蓋機(jī)器零件沿著或繞著機(jī)器軸的閉環(huán)和開環(huán)控制。例如，控制單元可向沿著或繞著機(jī)器軸對機(jī)器零件進(jìn)行致動的一個或多個致動器提供輸出信號。這些輸出信號可表示數(shù)據(jù)，基于該數(shù)據(jù)來確定所述至少一個傳感器的位置和/或取向。替換地，控制單元可包括用于感測機(jī)器零件沿著或繞著機(jī)器軸的位置和/或取向的一個或多個傳感器。來自一個或多個傳感器的信號可表示數(shù)據(jù)，基于該數(shù)據(jù)來確定所述至少一個傳感器的位置和/或取向。
[0020]根據(jù)另一實(shí)施例，由控制系統(tǒng)提供的所述至少一個傳感器的所確定位置和/或取向與所確定環(huán)境信息匹配。
[0021]例如，由控制單元提供的數(shù)據(jù)的時間戳和由所述至少一個傳感器提供的環(huán)境信息的時間戳可不同。在匹配過程中，例如通過內(nèi)插來處理數(shù)據(jù)和/或環(huán)境信息，以便提供分配到相同時間戳的數(shù)據(jù)和環(huán)境信息。
[0022]根據(jù)另一實(shí)施例，并行地或連續(xù)地確定N個維度上的環(huán)境信息和所述至少一個傳感器的位置和/或取向。
[0023]例如，首先，確定環(huán)境信息，并且其次，確定所述至少一個傳感器的位置和/或取向。替換地，同時地確定環(huán)境信息和所述至少一個傳感器的位置和/或取向，或者這些過程可重疊。
[0024]根據(jù)另一實(shí)施例，所述至少一個傳感器被配置成精確地在N個維度上確定環(huán)境信息。
[0025]因此，改變所述至少一個傳感器的位置和/或取向并確定所述至少一個傳感器的位置和/或取向?qū)⒘硪痪S度添加到環(huán)境模型。
[0026]根據(jù)另一實(shí)施例，機(jī)器零件被供電而沿著機(jī)器軸移動或繞著機(jī)器軸旋轉(zhuǎn)以便修改環(huán)境。
[0027]“供電”意指提供用于驅(qū)動機(jī)器零件的至少一個致動器?！靶薷沫h(huán)境”意指改變對象或物質(zhì)的位置和/或取向。示例是運(yùn)土、鉆孔或移動其它對象，諸如設(shè)備或機(jī)器。
[0028]根據(jù)另一實(shí)施例，以電動、液壓或氣動方式對機(jī)器零件進(jìn)行供電。
[0029]例如，電動或液壓馬達(dá)或者液壓或氣動活塞可驅(qū)動機(jī)器零件。
[0030]根據(jù)另一實(shí)施例，采礦裝置包括機(jī)器零件。
[0031 ]就此而言，任何其它運(yùn)土裝置還可包括機(jī)器零件。
[0032]根據(jù)另一實(shí)施例，機(jī)器零件是采礦挖掘機(jī)。
[0033]特別地，該機(jī)器零件可以是外殼、吊桿(boom)或吊桶。除其它之外，需要將這些機(jī)器零件相對于環(huán)境(例如相對于人類、拖運(yùn)卡車或其它材料)準(zhǔn)確地定位和/或取向。
[0034]根據(jù)另一實(shí)施例，所述至少一個傳感器是用于在單個測量平面中掃描環(huán)境的激光掃描儀。
[0035]還可采用其它傳感器，諸如雷達(dá)傳感器、光學(xué)傳感器或聲學(xué)傳感器。
[0036]根據(jù)另一實(shí)施例，提供了至少兩個傳感器，并且其中，所述至少兩個傳感器的測量平面交叉或者相互平行地布置。
[0037]根據(jù)實(shí)施例，所述至少兩個傳感器的測量平面可在機(jī)器軸中交叉。在其中所述至少兩個掃描儀的測量平面交叉的實(shí)施例中，由一個傳感器提供的數(shù)據(jù)可被其它傳感器提供的數(shù)據(jù)覆寫。從而，可快速地更新環(huán)境模型。另一方面，在其中所述至少兩個傳感器的測量平面被相互平行地布置的示例性實(shí)施例中，一個傳感器可看到并檢測其它傳感器不能看到并檢測的環(huán)境的部分。因此，可獲得更好的3D模型。
[0038]可將關(guān)于用于確定N+1維環(huán)境模型的方法的第一方面的任何實(shí)施例與第一方面的任何實(shí)施例組合而獲得第一方面的另一實(shí)施例。
[0039]根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括當(dāng)在至少一個計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時用于執(zhí)行上文所討論的方法的至少一個步驟(或所有步驟)以便確定N+1維環(huán)境模型的程序代碼。
[0040]可將計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品(比如計(jì)算機(jī)程序裝置)具體實(shí)施為存儲卡、USB棒、CD-ROM、DVD或者可在網(wǎng)絡(luò)中從服務(wù)器下載的文件。例如，這可通過用計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品從無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸相應(yīng)的文件來提供。
[0041]根據(jù)第三方面，提供了一種用于確定N+1環(huán)境模型的設(shè)備。該設(shè)備包括用于在N個維度上確定環(huán)境信息的至少一個傳感器、用于確定所述至少一個傳感器的位置和/或取向的確定單元、以及用于基于N個維度上的所確定環(huán)境信息和所述至少一個傳感器的所確定位置和/或取向來確定N+1維環(huán)境模型的處理單元。
[0042]可用硬件和/或用軟件來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的實(shí)體(單元)，例如確定單元、處理單元或控制單元。如果用硬件來實(shí)現(xiàn)所述實(shí)體(單元)，則可將其具體實(shí)施為設(shè)備，例如作為計(jì)算機(jī)或作為處理器或作為系統(tǒng)(例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng))的一部分。如果用軟件來實(shí)現(xiàn)所述實(shí)體(單元)，則可將其具體實(shí)施為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、作為函數(shù)、作為例程、作為程序代碼或者作為可執(zhí)行對象。
[0043]此外，所述設(shè)備可包括用于改變所述至少一個傳感器的位置和/或取向的定位/取向單元。
[0044]根據(jù)第四方面，提供了一種包括本文所述設(shè)備的采礦裝置。
[0045]—般地，還可將該裝置配置為例如任何其它種類的運(yùn)土裝置。
[0046]結(jié)合本方法解釋的特征加以必要的變更適用于所述設(shè)備和裝置，并且反之亦然。
[0047]根據(jù)結(jié)合附圖進(jìn)行的后續(xù)描述和從屬權(quán)利要求，本發(fā)明的更多目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，在所述附圖中:
圖1示意性地示出了根據(jù)一個實(shí)施例的用于確定N+1維環(huán)境模型的設(shè)備；
圖2更詳細(xì)地圖示出在圖1的設(shè)備中使用的部件中的一些；
圖3圖示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的數(shù)據(jù)匹配過程；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于確定N+1維環(huán)境模型的方法步驟的序列的實(shí)施例；
圖5圖示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的側(cè)視圖中的采礦裝置；
圖6圖示出頂視圖中的圖5的采礦裝置；
圖7A和7B更詳細(xì)地圖示出在圖6的實(shí)施例中使用的測量原理；
圖8A和8B圖示出相對于圖7A和7B的替換實(shí)施例；以及圖9圖示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的三維環(huán)境模型的示例。
[0048]在圖中，除非另外指明，相似的參考數(shù)字指定相似或功能上等價的元件。
[0049]圖1圖示出用于確定N+1維環(huán)境模型的設(shè)備100。例如，N+1維模型可以是二維環(huán)境模型或三維環(huán)境模型。在圖9中示出了三維環(huán)境模型900。
[0050]設(shè)備100包括例如傳感器102和另一傳感器104。傳感器102被配置成用于確定在N個維度上的環(huán)境信息。例如，傳感器102是用于在χ-ζ平面(即兩個維度)中掃描環(huán)境200的激光掃描儀，如圖2中所示。參考數(shù)字202圖示出由傳感器102發(fā)送出以便測量環(huán)境200的周線(contour)上的點(diǎn)xn、yn、Zn的激光束。
[0051]作為單個傳感器102的替代，例如，可以使用僅在單個維度上確定環(huán)境信息且具有不同取向的兩個傳感器。傳感器102可被配置成不僅測量環(huán)境200，而且處理測量數(shù)據(jù)。所確定環(huán)境信息因此可對應(yīng)于測量參數(shù)或已處理數(shù)據(jù)。
[0052]傳感器102例如借助于螺釘或焊接被固定地附著到機(jī)器零件204。機(jī)器零件204是例如采礦裝置或任何其它運(yùn)土裝置的一部分。在圖5中示出了采礦裝置500的一個示例。
[0053]返回圖2，示出了機(jī)器零件204繞著機(jī)器軸206是可旋轉(zhuǎn)的。在替換實(shí)施例中，機(jī)器零件204可以沿著機(jī)器軸206可移動。
[0054]根據(jù)圖1和圖2，設(shè)備100可以包括例如被配置成用于使機(jī)器零件24繞著機(jī)器軸206旋轉(zhuǎn)的致動器106。如圖2中所示，可將致動器106配置為馬達(dá)，例如電動、液壓或氣動馬達(dá)，提供機(jī)器零件204的旋轉(zhuǎn)。
[0055]隨著機(jī)器零件204繞著機(jī)器軸206旋轉(zhuǎn)，傳感器102連同機(jī)器零件204—起繞著機(jī)器軸206旋轉(zhuǎn)。通過使傳感器102圍繞著機(jī)器軸206移動，確定第N+1維度上的環(huán)境信息。例如，如果傳感器102被配置成精確地在一個維度上確定環(huán)境信息，則傳感器102的旋轉(zhuǎn)向所獲得的環(huán)境信息添加第二維度?；蛘?，如已經(jīng)結(jié)合圖2所解釋的，傳感器102可在精確地兩個維度上確定環(huán)境信息。通過現(xiàn)在使傳感器102連同機(jī)器零件204—起繞著機(jī)器軸206旋轉(zhuǎn)，傳感器102相對于環(huán)境200的取向改變，并且因此在y方向上(即在垂直于χ-ζ平面的方向上)確定的環(huán)境信息改變。
[0056]在圖1和2中，示出了設(shè)備100還可包括用于控制致動器106的控制器108。在本示例中，另一傳感器104測量機(jī)器零件204圍繞著機(jī)器軸206的旋轉(zhuǎn)角％，如圖2中所示。該角度％被返回到控制器108。因此，提供了閉環(huán)控制。用圖2中的參考數(shù)字208來指定由此形成的控制單元且其是閉環(huán)控制系統(tǒng)。替換地，可將控制單元208配置為開環(huán)控制系統(tǒng)。
[0057]設(shè)備100還可以具有被配置成用于確定N+1維環(huán)境模型(例如圖9的三維環(huán)境模型900)的處理單元110。
[0058]基于N個維度上的所確定環(huán)境信息來確定環(huán)境模型。在圖2中，此信息是環(huán)境信息χη、Ζη。此外，基于傳感器102的信息αη來確定N+1維環(huán)境模型。根據(jù)角度αη，處理單元110推導(dǎo)出對應(yīng)于環(huán)境信息χη、Ζη的坐標(biāo)yn。因此，獲得了三維環(huán)境模型。
[0059]處理單元110還可被配置成使所確定傳感器取向αη與相應(yīng)的所確定環(huán)境信息Xn、zn匹配。在圖3中圖示出此過程。圖3示出了環(huán)境信息^^是在時間戳^處獲得的，而傳感器取向％和因此的坐標(biāo)yn是在時間戳U+δ處獲得的。該匹配過程可包括用以在tn處獲得坐標(biāo)^的內(nèi)插技術(shù)。因此，確定了 !^處的一組坐標(biāo)乂!! + ^!!。
[0060]再次地參考圖1，傳感器102、104、致動器106、控制器108和處理單元110可形成通信網(wǎng)絡(luò)，其可以是例如基于USB、以太網(wǎng)或PR0FINET的。在圖1的實(shí)施例中，設(shè)備100包括集線器112，其被配置成在傳感器102、104、控制器108和處理單元110之間路由通信。
[0061]圖4圖示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的由圖1的設(shè)備100執(zhí)行的方法步驟。
[0062]在步驟S401中，傳感器102確定環(huán)境信息χη、Ζη。
[0063]在之前、并行地或然后，另外的傳感器104在步驟S402中確定機(jī)器零件204的取向。
[0064]在步驟S403中，由傳感器102、104提供的數(shù)據(jù)被經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)教幚韱卧狧O。
[0065]該數(shù)據(jù)在步驟S404中被處理單元110處理以提供如所述的三維模型。此處理可涵蓋如上所述的數(shù)據(jù)匹配。此外，此數(shù)據(jù)處理可涵蓋數(shù)據(jù)解釋，特別是特征提取。例如，可將一組坐標(biāo)Xn、yn、zJ^已知環(huán)境特征(例如斜坡、山丘、地下室、人類、卡車或其它對象)相比較。這樣，可進(jìn)一步細(xì)化三維環(huán)境模型。
[0066]在步驟S405中，三維環(huán)境模型正被傳輸?shù)降奶幚韱卧?10或另一處理單元(未示出)判定將由致動器106執(zhí)行的動作。例如，基于所確定三維環(huán)境模型來規(guī)劃機(jī)器零件204的軌道，從而避免與對象的碰撞或者從而完成某個任務(wù)，例如將吊桶從第一位置移動至第二位置。
[0067]一旦規(guī)劃了動作，相應(yīng)數(shù)據(jù)就被傳輸?shù)娇刂破?08，其然后通過向致動器106給出相應(yīng)命令而執(zhí)行動作。致動器106因此按照相應(yīng)控制命令的定義使機(jī)器零件204圍繞著機(jī)器軸206移動(步驟S406)。從而，傳感器102的取向αη改變，因此按照激光束202’所指示的使χ-ζ 平面 (測量平面) 移動至新位置 (參見圖 2)。在該新位置處，獲得環(huán)境信息以及傳感器 102 的取向，并且因此更新環(huán)境模型。
[0068]因此，隨著機(jī)器零件204移動以完成對應(yīng)于采礦或其它運(yùn)土功能的任務(wù)，獲得三維環(huán)境模型并連續(xù)地更新。不要求附加致動器以使傳感器102移動。另外，傳感器102因此可具有簡單的設(shè)計(jì)。
[0069]圖5示出了采礦裝置500，并且圖6在頂視圖中示出了圖5的采礦裝置500。采礦裝置500例如被配置為鏟斗式挖掘機(jī)。采礦裝置500包括如結(jié)合圖1至4所解釋的設(shè)備100。
[0070]在圖5和6的示例中，提供了兩個傳感器102、102’，其被分別地安裝到采礦裝置500的鏟斗204，特別是外殼。例如，可將傳感器102、102’安裝到吊桿502的左側(cè)和右側(cè)。吊桿502至少被間接地連接到圖5中所示的吊桶504。隨著鏟斗204繞著其軸206在水平平面中旋轉(zhuǎn)，吊桶504被操作成例如在水平平面中移動泥土。電動或液壓馬達(dá)106可驅(qū)動鏟斗204繞著軸206旋轉(zhuǎn)。
[0071]可將傳感器102、102’分別地配置為例如激光掃描儀，其在χ-ζ平面中跨例如135°的角β掃描。傳感器102、102’可在采礦裝置500前方取向，從而掃描在采礦裝置500前面的淺灘化&1110200。淺灘200的周線上的掃描點(diǎn)被指定為111、711、^。再次地，傳感器102、102’被配置成用于僅確定坐標(biāo)χη、ζη，并且從監(jiān)視鏟斗204的角位置％的另一傳感器104獲得坐標(biāo)yn。
[0072]圖6示出當(dāng)傳感器102、102’分別地在x-z/x’-z’平面中測量環(huán)境200且正繞著機(jī)器軸206旋轉(zhuǎn)時獲得的兩個3D掃描體積600、600 ’。這樣，可獲得兩個環(huán)境子模型902、902 ’(參見圖9)，其然后被處理單元110熔合到單個環(huán)境模型900。為此，掃描體積600、600’可重疊，如也在圖6中所示。在圖9的示例中，圖示出在采礦裝置500的左側(cè)的淺灘200和卡車200’。
[0073]在圖5和6的示例中，掃描平面x-z、x’-Z ’每個與旋轉(zhuǎn)軸206交叉。因此，隨著鏟斗204如圖7A和7B中所示地逆時針轉(zhuǎn)動，可以用來自傳感器102的環(huán)境信息x、z將來自傳感器102 ’的環(huán)境信息X’、z ’覆寫。這可以被完成，因?yàn)橐阎獊碜杂覀鞲衅?02的環(huán)境信息x、z表示與來自在左側(cè)的傳感器102’的環(huán)境信息x’、z’確切相同的航向。雖然環(huán)境信息本身可能由于環(huán)境中的變化而不同，但新確定的環(huán)境信息是環(huán)境的最準(zhǔn)確表示。使用這個技術(shù)允許快速地更新環(huán)境模型900。
[0074]隨著鏟斗204再次地在順時針方向上擺動回來，例如從卡車200’至淺灘200(其可表示挖掘位置)，在右側(cè)的傳感器102將更新淺灘200的形狀。同時，其它傳感器102’將檢測到卡車200 ’并確定例如卡車200 ’有多滿(參見圖9)。
[0075]替換地，可如圖8A和8B中所描繪地布置傳感器102、102 ’。其中，掃描平面x_z、x ’ -z’相互平行地取向，并且不與旋轉(zhuǎn)軸206交叉。根據(jù)本實(shí)施例，傳感器102、102’從不同的角度測量環(huán)境200，這就是為什么可以以這種方式獲得附加環(huán)境信息。特別地，可獲得從采礦裝置500的觀點(diǎn)的改善三維環(huán)境模型。
[0076]雖然已經(jīng)根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見的是修改在所有實(shí)施例中都是可能的。
[0077]參考數(shù)字:
100設(shè)備
102傳感器
102’傳感器
104傳感器
106致動器
108控制器110處理單元
112集線器
200環(huán)境
200’卡車
202激光束
202’激光束
204機(jī)器零件
206機(jī)器軸
208控制單元
500采礦裝置
502吊桿
504吊桶
600掃描體積
600’掃描體積
900環(huán)境模型
902環(huán)境子模型
902’環(huán)境子模型S401—S406 方法步驟
X空間方向
X’空間方向
y空間方向
y’空間方向
z空間方向
z’空間方向
X-Z平面
X’-Z’平面
α角
β角。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于確定N+1維環(huán)境模型(900)的方法，包括: 使用至少一個傳感器(102、102’)來在~個維度(1、2)上確定環(huán)境信息(知、211)， 確定所述至少一個傳感器(102、102 ’)的位置和/或取向(αη)，以及基于N個維度(χ、ζ)上的環(huán)境信息(χη、Ζη)和所述至少一個傳感器(102、102’)的位置和/或取向(αη)來確定Ν+1維環(huán)境模型(900)。2.如權(quán)利要求1中所述的方法， 其中，所述至少一個傳感器(102、102’)被安裝到機(jī)器零件(204)，該機(jī)器零件(204)沿著機(jī)器軸(206)可移動或繞著該機(jī)器軸(206)可旋轉(zhuǎn)，并且 其中，通過使所述至少一個傳感器(102、102’)連同機(jī)器零件(204)沿著或圍繞機(jī)器軸(206)移動來改變所述至少一個傳感器(102、102 ’)的位置和/或取向(αη)。3.如權(quán)利要求2中所述的方法， 其中，在垂直于所述至少一個傳感器(102、102 ’)的測量方向或測量平面(χ-ζ、x ’-Z ’ )的方向上確定第N維度(y)上的環(huán)境信息(yn)。4.如權(quán)利要求2或3中所述的方法， 其中，基于由用于控制機(jī)器零件(204)沿著或繞著機(jī)器軸(206)的位置和/或取向(Ctn)的控制單元(208)提供的數(shù)據(jù)來確定所述至少一個傳感器(102、102’)的位置和/或取向(Ctn)。5.如權(quán)利要求4中所述的方法， 其中，由控制單元(208)提供的所述至少一個傳感器(102、102’)的位置和/或取向(Ctn)與環(huán)境信息(Xn、Zn)匹配。6.如權(quán)利要求1至5的一項(xiàng)中所述的方法， 其中，并行地或連續(xù)地確定在N個維度(X、Z)上的環(huán)境信息(Xn、Zn)和所述至少一個傳感器(102、102’)的位置和/或取向(αη)。7.如權(quán)利要求1至6中的一項(xiàng)所述的方法， 其中，所述至少一個傳感器(102、102’)被配置成精確地在N個維度(χ、ζ)上確定環(huán)境信肩、(Xn、Zn)ο8.如權(quán)利要求2至7的一項(xiàng)中所述的方法， 其中，所述機(jī)器零件(204)被供電成沿著機(jī)器軸(206)移動或繞著機(jī)器軸(206)旋轉(zhuǎn)以便修改環(huán)境(200)。9.如權(quán)利要求8中所述的方法， 其中，所述機(jī)器零件(204)被以電動、液壓或氣動方式供電。10.如權(quán)利要求2至9的一項(xiàng)中所述的方法， 其中，采礦裝置(500 )包括機(jī)器零件(204 )。11.如權(quán)利要求1至1的一項(xiàng)中所述的方法， 其中，所述機(jī)器零件(204)是采礦挖掘機(jī)。12.如權(quán)利要求1至11的一項(xiàng)中所述的方法， 其中，所述至少一個傳感器(102、102’)是用于在單個測量平面(^2^’-2’)中掃描環(huán)境(200)的激光掃描儀。13.如權(quán)利要求1至12的一項(xiàng)中所述的方法， 其中，提供了至少兩個傳感器(102、102’)，其中，所述至少兩個傳感器(102、102’)的測量平面(^2^’-2’)交叉或者相互平行地布置。14.一種用于確定N+1維環(huán)境模型(900)的設(shè)備(100)，包括: 至少一個傳感器(102、102’)，其用于在~個維度(1、2)上確定環(huán)境信息(知、211)， 控制單元(208)，其用于確定至少一個傳感器(102、102 ’)的位置和/或取向(αη);以及處理單元(110)，其用于基于N個維度(χ、ζ)上的環(huán)境信息(Χη、ζη)和所述至少一個傳感器(102、102 ’)的位置和/或取向(αη)來確定Ν+1維環(huán)境模型(900)。15.如權(quán)利要求14中所述的設(shè)備(100)， 其中，所述控制單元(208)提供用于控制機(jī)器零件(204)的位置和/或取向(αη)的數(shù)據(jù)，并且 其中，基于由控制單元(208 )提供的數(shù)據(jù)來確定所述至少一個傳感器(102、102’)的位置和/或取向(αη)。16.如權(quán)利要求14或15中所述的設(shè)備， 其中，所述至少一個傳感器(102、102’)是用于在單個測量平面(^2^’-2’)中掃描環(huán)境(200)的激光掃描儀。17.如權(quán)利要求14至16的一項(xiàng)中所述的設(shè)備， 包括至少兩個傳感器(102、102 ’ )， 其中，所述至少兩個傳感器(102、102’)的測量平面(^2^’-2’)交叉或者相互平行地布置。18.—種采礦裝置(500)，包括: 至少一個傳感器(102、102’)，其用于在~個維度(1、2)上確定環(huán)境信息(知、211)， 控制單元(208)，其用于確定至少一個傳感器(102、102 ’)的位置和/或取向(αη);以及處理單元(110)，其用于基于N個維度(χ、ζ)上的環(huán)境信息(Χη、ζη)和所述至少一個傳感器(102、102 ’)的位置和/或取向(αη)來確定Ν+1維環(huán)境模型(900)。19.如權(quán)利要求18中所述的采礦裝置，包括采礦挖掘機(jī)。20.如權(quán)利要求18中所述的采礦裝置，還包括: 機(jī)器零件，其中所述至少一個傳感器(102、102’)被安裝到機(jī)器零件(204)，該機(jī)器零件(204)沿著機(jī)器軸(206)可移動或繞著該機(jī)器軸(206)可旋轉(zhuǎn)，并且 其中，通過使所述至少一個傳感器(102、102’)連同機(jī)器零件(204)沿著或圍繞機(jī)器軸(206)移動來改變所述至少一個傳感器(102、102 ’)的位置和/或取向(αη)。21.如權(quán)利要求20中所述的采礦裝置， 其中，所述機(jī)器零件(204)被供電成沿著機(jī)器軸(206)移動或繞著機(jī)器軸(206)旋轉(zhuǎn)。22.如權(quán)利要求21中所述的采礦裝置， 其中，所述機(jī)器零件(204)被以電動、液壓或氣動方式供電。23.如權(quán)利要求18至22的一項(xiàng)中所述的采礦裝置， 其中，所述至少一個傳感器(102、102’)是用于在單個測量平面(^2^’-2’)中掃描環(huán)境(200)的激光掃描儀。24.如權(quán)利要求18至22的一項(xiàng)中所述的采礦裝置， 其中，提供了至少兩個傳感器(102、102’)，其中，至少兩個傳感器(102、102’)的測量平面(^2^’-2’)交叉或者相互平行地布置。
【文檔編號】G01S7/497GK105934686SQ201580006523
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年1月26日
【發(fā)明人】R.埃登伯格, J.D.耶格爾, D.W.羅伯森, T.維希
【申請人】西門子工業(yè)公司