具有現(xiàn)場漫游器的自驅(qū)動土木工程機械系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】土木工程機械具有機械控制單元，所述機械控制單元配置成確定數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)限定土木工程機械上的基準(zhǔn)點關(guān)于獨立于土木工程機械位置和方向的參考系的位置和／或方向。可用現(xiàn)場漫游器確定在地面上待制造的幾何形狀?，F(xiàn)場漫游器可用于確定至少一個預(yù)設(shè)幾何形狀的可識別點在獨立坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置。至少部分地基于至少一個預(yù)設(shè)幾何形狀的可識別點在獨立坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置來確定在獨立坐標(biāo)系統(tǒng)中限定對應(yīng)于預(yù)設(shè)形狀所需曲線的曲線數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的手持式現(xiàn)場漫游器(100)裝置包括控制單元(107)，所述控制單元具有位置數(shù)據(jù)確定組件、形狀擬合組件和形狀存儲組件。形狀擬合組件(110)配置成限定與一系列測量位置相對應(yīng)的限定形狀。形狀擬合組件(110)配置成使得用戶可選擇至少一些測量位置，無論測量位置是限定形狀的直線部分的一部分還是曲線部分的一部分。
【專利說明】具有現(xiàn)場漫游器的自驅(qū)動土木工程機械系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自驅(qū)動土木工程機械，尤其是路面銑刨機、路面攤鋪機或滑模攤鋪機，以及一種控制自驅(qū)動土木工程機械尤其是路面銑刨機、路面攤鋪機或滑模攤鋪機的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]存在多種已知型式的自驅(qū)動土木工程機械。具體地，這些機械包括已知的滑模攤鋪機、路面攤鋪機和路面銑刨機。這些自驅(qū)動土木工程機械的特征在于它們具有作業(yè)單元，所述作業(yè)單元包括用于在地面上產(chǎn)生構(gòu)造或用于對地面做出改變的作業(yè)裝置。
[0003]在已知的滑模攤鋪機中，作業(yè)單元包括用于模壓可流動材料尤其是混凝土的裝置，該裝置下文被稱為混凝土模具。利用混凝土模具可以造出不同型式的構(gòu)造，例如防撞護欄或路溝。例如在EP1103659B1(U.S.6，481，924)中描述了滑模攤鋪機。
[0004]已知的路面攤鋪機通常具有熨平板作為其作業(yè)單元。熨平板在路面攤鋪機從攤鋪方向看處于后部的那一端部布置成由下滑板支承在鋪設(shè)的路面覆蓋材料上并由此形成對材料的預(yù)壓實。
[0005]已知的路面銑刨機的作業(yè)單元是銑刨裝置，其具有裝有銑刨工具的銑刨鼓，材料可通過該銑刨鼓在預(yù)定作業(yè)寬度上被從地面上銑除。
[0006]已知的自驅(qū)動土木工程機械還具有驅(qū)動單元和控制單元，驅(qū)動單元具有可以執(zhí)行平移和/或旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動裝置，控制單元用于以土木工程機械在地面上執(zhí)行平移和/或旋轉(zhuǎn)運動的方式控制驅(qū)動單元。
[0007]當(dāng)自驅(qū)動土木工程機械得到自動控制時，引發(fā)的問題是在土木工程機械上的預(yù)設(shè)基準(zhǔn)點必須沿地面上的預(yù)設(shè)曲線精確移動，從而例如使預(yù)設(shè)形狀的構(gòu)造能夠在地面上的準(zhǔn)確位置和準(zhǔn)確方向上形成。
[0008]控制滑模攤鋪機的已知方法以使用沿所需曲線鋪設(shè)的導(dǎo)向金屬線或?qū)蚓€為前提，土木工程機械上的基準(zhǔn)點沿所述線移動。通過采用導(dǎo)向金屬線或?qū)蚓€可以有效形成細(xì)長目標(biāo)例如防撞隔離墩或路溝。然而，當(dāng)要形成小尺寸的構(gòu)造例如雪茄形交通島(通過延伸一小段距離并具有嚴(yán)格半徑來區(qū)別)時，使用導(dǎo)向金屬線或?qū)蚓€被發(fā)現(xiàn)存在缺陷。
[0009]還已知通過采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)控制自驅(qū)動土木工程機械。例如從USA5, 612，864中了解到具有GPS接收器的土木工程機械。
[0010]缺陷在于采用主測量系統(tǒng)標(biāo)定目標(biāo)位置以控制土木工程機械因工程項目非常復(fù)雜并且目標(biāo)必須安裝在其中而導(dǎo)致需要很大的技術(shù)成本和很高的復(fù)雜性。尤其耗費成本和復(fù)雜的是必須在測量系統(tǒng)中對多個基準(zhǔn)點的位置實施定位。高成本和復(fù)雜性僅對較大目標(biāo)才合理。另一方面對于較小目標(biāo)來說，成本和復(fù)雜性高的不成比例。
[0011]安裝在復(fù)雜建筑項目中的目標(biāo)的另一缺陷在于實踐中，對于較小目標(biāo)，經(jīng)常必須為固定點例如現(xiàn)有的水龍頭或現(xiàn)場的排水管留出余量，這樣可能無法準(zhǔn)確定位在它們在計劃中的位置。如果項目數(shù)據(jù)與實際局部情況不相符，則項目數(shù)據(jù)必須離開現(xiàn)場在辦公室里以相對較高的成本得到修改，并且隨后必須在現(xiàn)場再次讀取修改后的項目數(shù)據(jù)。[0012]EP2336424A2描述了一種自驅(qū)動土木工程機械，尤其是滑模攤鋪機、路面攤鋪機或路面銑刨機，以及控制自驅(qū)動土木工程機械的方法。土木工程機械具有控制單元，其具有用于確定數(shù)據(jù)的裝置，所述數(shù)據(jù)限定土木工程機械上的基準(zhǔn)點R相對于獨立于土木工程機械的位置和方向的參考系(X，Y，Z)的位置和/或方向。獨立于與機械相關(guān)的參考系(x，y，z)的參考系(X，Y，Z)可根據(jù)需要選定，因此無需在地面上繪制多個基準(zhǔn)點的位置。土木工程機械移動到在地面上可自由選擇的預(yù)設(shè)起點。在該預(yù)設(shè)起點處，土木工程機械在預(yù)設(shè)方向上對準(zhǔn)。因此規(guī)定了目標(biāo)的位置和方向。從而，目標(biāo)可總是最佳地布置于地面上，對可行的固定點留有適當(dāng)余量。與此同時，土木工程機械還具有用于在獨立于土木工程機械的位置和方向的參考系(X，Y，Ζ)中確定限定所需曲線的數(shù)據(jù)的裝置以及用于根據(jù)限定所需曲線數(shù)據(jù)控制驅(qū)動單元的裝置，以這樣的方式使得土木工程機械上的基準(zhǔn)點R從預(yù)設(shè)起點開始沿著所需曲線移動，在預(yù)設(shè)起點處土木工程機械在地面上處于預(yù)設(shè)的位置和方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的是改善自驅(qū)動土木工程機械的作業(yè)，尤其是路面銑刨機、路面攤鋪機或滑模攤鋪機，因此機械在定位方面無需任何特別大的成本或復(fù)雜性就可以以高精度沿所需曲線自動移動，所述曲線延伸相對較短行進距離并具有嚴(yán)格半徑。另一目的是限定一種使自驅(qū)動土木工程機械在定位方面無需任何特別大的成本或復(fù)雜性就可以以高精度沿所需曲線自動移動的方法，所述曲線延伸相對較短行進距離并具有嚴(yán)格半徑。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，提供現(xiàn)場漫游器(field rover)，其可用于在獨立的參考系(X，Y，Z)中確定某些或所有的曲線數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場漫游器可包括漫游器控制單元，其具有漫游器形狀選擇組件、漫游器位置數(shù)據(jù)確定組件、以及漫游器曲線數(shù)據(jù)確定組件。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，提供控制自驅(qū)動土木工程機械的方法，其中利用漫游器確定預(yù)設(shè)幾何形狀的至少一個識別點在獨立于土木工程機械位置和方向的參考系中的位置。然后部分地基于如由漫游器所確定的預(yù)設(shè)幾何形狀的至少一個識別點的位置來確定限定所需曲線的曲線數(shù)據(jù)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的手持式現(xiàn)場漫游器裝置包括控制單元，該控制單元具有位置數(shù)據(jù)確定組件、形狀擬合組件和形狀存儲組件。形狀擬合組件配置成限定與一系列測量位置相對應(yīng)的限定形狀，形狀擬合組件配置成使得用戶可選擇測量位置中的至少一些，無論所述位置是限定形狀的直線部分的一部分還是曲線部分的一部分。
[0017]在另一個實施方式中，形狀擬合組件可包括形狀平滑組件，其配置成使得用戶可以選擇性地使用限定限定形狀的位置數(shù)據(jù)。形狀平滑組件可配置成使得用戶可針對每個測量位置選擇使用僅與限定形狀的高度位置或水平位置相關(guān)的位置數(shù)據(jù)。形狀平滑組件可配置成使得用戶可以針對每個測量位置選擇成不包括限定限定形狀的位置數(shù)據(jù)?？身憫?yīng)于形狀擬合組件提出的詢問來做出用于位置數(shù)據(jù)的確定。
[0018]在另一個實施方式中，手持式現(xiàn)場漫游器測量裝置包括控制單元，所述控制單元包括形狀選擇組件、位置數(shù)據(jù)確定組件和曲線數(shù)據(jù)確定組件。
[0019]在另一個實施方式中，提供使用手持式現(xiàn)場漫游器的測量方法?，F(xiàn)場漫游器包括具有適于接合地表面的下端部的支承桿以及安裝于支承桿上的位置傳感器。現(xiàn)場漫游器用于確定適于待制造的構(gòu)造或?qū)⒁l(fā)生變化的地面的幾何形狀的一系列測量位置。對于至少一些測量位置而言做出選擇，無論所述位置屬于幾何形狀的直線部分的一部分還是屬于曲線部分的一部分。然后限定與一系列測量位置相對應(yīng)的限定形狀。
[0020]自驅(qū)動木工程機械具有控制單元，所述控制單元具有用于預(yù)設(shè)適于待制造構(gòu)造或?qū)⒁l(fā)生變化的地面的給定幾何形狀的裝置。例如，該給定形狀例如可以是雪茄形狀的交通島。該給定形狀可由機械的操作員輸入或進行選擇。
[0021 ]自驅(qū)動木工程機械的控制單元還具有用于確定數(shù)據(jù)的裝置，所述數(shù)據(jù)限定土木工程機械上的基準(zhǔn)點相對于獨立于土木工程機械的位置和方向的坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Z)的位置和/或方向。獨立于與機械相關(guān)的坐標(biāo)系統(tǒng)(X，1，ζ)的坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Ζ)可根據(jù)需要選定，因此無需在地面上繪制多個基準(zhǔn)點的位置。
[0022]在土木工程機械控制系統(tǒng)的一種操作模式中，土木工程機械移動到在地面上可自由選擇的預(yù)設(shè)起點。在該預(yù)設(shè)起點處，土木工程機械在預(yù)設(shè)方向上對準(zhǔn)。因此規(guī)定了目標(biāo)的位置和方向。從而，目標(biāo)可總是最佳地布置于地面上，對可行的固定點留有適當(dāng)余量。例如起點可以選址在已經(jīng)存在于地面上的排水溝拐角處，其位置沒必要完全對應(yīng)于規(guī)劃施工圖。 [0023]與此同時，土木工程機械的控制單元還具有用于確定限定所需曲線的數(shù)據(jù)的裝置，所需曲線是土木工程機械上的基準(zhǔn)點(R)在獨立于土木工程機械的位置和方向的坐標(biāo)系統(tǒng)(Χ，Υ，Ζ)中移動所沿的曲線。用于確定限定所需曲線的數(shù)據(jù)的裝置還可設(shè)計成基于待制造的構(gòu)造或?qū)⒁l(fā)生變化的地面的預(yù)設(shè)幾何形狀以及基于土木工程機械上的基準(zhǔn)點(R)在獨立于土木工程機械的位置和方向的坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Ζ)中的位置和方向來確定限定所需曲線的數(shù)據(jù)。
[0024]限定所需曲線的數(shù)據(jù)可以是由所需曲線覆蓋的距離和/或其曲率。該數(shù)據(jù)依賴于目標(biāo)的形狀。
[0025]在一個優(yōu)選實施方式中，用于控制所述驅(qū)動單元的裝置設(shè)計成使得所述驅(qū)動單元作為基準(zhǔn)點在獨立于土木工程機械的位置和方向的參考系統(tǒng)中的位置和方向的函數(shù)來控制以使得在如由所需曲線限定的土木工程機械的所需位置和其實際位置之間的距離是最小的，和/或在如由所需曲線限定的所需方向和實際方向之間的方向差最小。為此目的所需的控制算法對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是眾所周知的。
[0026]特別優(yōu)選的實施方式提供利用基于衛(wèi)星的全球定位系統(tǒng)(GPS)以便確定土木工程機械上的基準(zhǔn)點的位置和/或方向。因此獨立于土木工程機械的位置和定向的參考系(X，Y，Ζ)適于基于衛(wèi)星的全球定位系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)，其相對于與機械相關(guān)的參考系(X，Y,ζ)的位置和方向隨著土木工程機械在地面上移動而不斷地改變。土木工程機械具有用于解碼來自基于衛(wèi)星的全球定位系統(tǒng)的GPS衛(wèi)星信號以及校正來自參考站的信號以便確定土木工程機械位置和/或方向的第一和第二差分全球定位系統(tǒng)(DGPS)接收器,第一和第二差分全球定位系統(tǒng)(DGPS)接收器布置于土木工程機械的不同位置。
[0027]然而，不通過基于衛(wèi)星的全球定位系統(tǒng)，基準(zhǔn)點的位置和/或方向也可用非衛(wèi)星測量系統(tǒng)來確定。唯一至關(guān)緊要的事情是由控制單元來接收限定基準(zhǔn)點在獨立于土木工程機械的參考系(χ，Y，Ζ)中的位置和方向的數(shù)據(jù)。
[0028]在進一步優(yōu)選的實施方式中，所述控制單元具有輸入單元，其具有用于輸入?yún)?shù)的裝置(7Β)，所述參數(shù)限定待制造構(gòu)造或?qū)⒁l(fā)生變化的地面的幾何形狀。這些參數(shù)例如可以是限定直線長度和/或圓弧半徑的參數(shù)。在這種情況下假定目標(biāo)可被分解成直線和弧線。上述例如可以在雪茄形狀的交通島的情況下實現(xiàn)。然而，由參數(shù)定義的其它幾何圖形也是可能的。
[0029]在進一步優(yōu)選的實施方式中，所述控制單元具有輸入單元，所述輸入單元具有用于從多種預(yù)設(shè)幾何形狀選擇出一種幾何形狀的裝置，多種幾何形狀存儲于輸入單元配合的存儲單元內(nèi)。這樣做的優(yōu)點是限定幾何形狀的數(shù)據(jù)沒有必要重新創(chuàng)建，相當(dāng)可對已被創(chuàng)建的數(shù)據(jù)集追索即可。例如可在圓圈和雪茄形狀之間選擇作為目標(biāo)。
[0030]特別優(yōu)選的另一個實施方式提供用于修改預(yù)設(shè)幾何形狀的裝置。這具有的優(yōu)點是例如可以選擇雪茄形狀，而且可對雪茄形狀的尺寸進行調(diào)整以便適應(yīng)現(xiàn)場的實際需求。
[0031]在另一個實施方式中，自驅(qū)動土木工程機械系統(tǒng)包括土木工程機械和現(xiàn)場漫游器。土木工程機械可包括機械底盤、布置于底盤上的作業(yè)單元、驅(qū)動單元、以及機械控制單元?，F(xiàn)場漫游器可包括漫游器控制單元，其包括漫游器形狀選擇組件。在機械控制單元和漫游器控制單元中的至少一個內(nèi)包括下述組件中的每一個:
形狀選擇組件，其可操作成預(yù)設(shè)適于待制造的構(gòu)造或適于將要發(fā)生變化的地面的幾何形狀；
機械位置數(shù)據(jù)確定組件，其可操作成確定位置數(shù)據(jù)以便限定土木工程機械上的基準(zhǔn)點相對于獨立于土木工程機械的位置和方向的坐標(biāo)系的位置和/或方向；
曲線數(shù)據(jù)確定組件，其可操作成確定曲線數(shù)據(jù)以便基于待制造的構(gòu)造或?qū)⒁l(fā)生變化的地面的預(yù)設(shè)幾何形狀以及基于預(yù)設(shè)幾何形狀在獨立于土木工程機械位置和方向的坐標(biāo)系中的所需位置和方向來限定所需曲線，其中所需曲線是土木工程機械上的基準(zhǔn)點在獨立于土木工程機械的位置和方向的參考系中移動所沿的曲線；以及
驅(qū)動控制組件，其可操作成根據(jù)限定所需曲線的曲線數(shù)據(jù)的函數(shù)來控制所述驅(qū)動單元以使得土木工程機械上的基準(zhǔn)點沿所需曲線移動。
[0032]在另一個實施方式中，自驅(qū)動土木工程機械系統(tǒng)包括土木工程機械，其包括機械底盤和布置于底盤上的作業(yè)單元。驅(qū)動單元驅(qū)動機械。機械控制單元可操作成控制機械的運動。機械控制單元包括機械數(shù)據(jù)確定組件和驅(qū)動控制組件。機械數(shù)據(jù)確定組件可包括安裝于土木工程機械上的現(xiàn)場漫游器，現(xiàn)場漫游器可從土木工程機械移除，這樣現(xiàn)場漫游器可單獨用于測量地面上的位置。
[0033]下文參照附圖詳細(xì)地解釋說明本發(fā)明的實施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖中:
[0035]圖1是滑模攤鋪機的實施方式的側(cè)視圖。
[0036]圖2是路面銑刨機的實施方式的側(cè)視圖。
[0037]圖3表示與土木工程機械相關(guān)的機械參考系以及僅被簡略示出的土木工程機械。
[0038]圖4表示獨立于土木工程機械的位置和方向的測量參考系(X，Y，Z)以及圖3中示出的機械相關(guān)參考系(X，1，ζ)和土木工程機械。
[0039]圖5表不雪爺形目標(biāo)的曲率和方向的曲線圖。
[0040]圖6是在被輸送到測量參考系(X，Y，Ζ)之前，限定用于控制壓模土木工程機械的雪茄型目標(biāo)的幾何形狀圖。
[0041]圖7是在已經(jīng)被輸送到測量參考系(X，Y，Z)之后，限定用于控制土木工程機械的雪茄形目標(biāo)的所需曲線圖，。
[0042]圖8表示由所需曲線限定的土木工程機械的所需位置與其實際位置之間的距離。
[0043]圖9表示由所需曲線限定的土木工程機械的所需方向與其實際方向之間的方向差。
[0044]圖10是根據(jù)本發(fā)明的包括GPS現(xiàn)場漫游器的土木工程機械系統(tǒng)的示意性視圖。
[0045]圖11是類似于圖7的示意性視圖，示出如何通過形狀的一個點的位置外加形狀的方向或通過形狀的兩個點的位置來在獨立參考系中限定預(yù)設(shè)形狀的位置。
[0046]圖12是表示現(xiàn)場漫游器控制單元的形狀擬合組件的示意性流程圖。
[0047]圖13是示出測量點和輸入屏幕的顯示的現(xiàn)場漫游器的屏幕截圖。在圖13中測量第一點。
[0048]圖14是類似于圖13的另一幅屏幕截圖，其中測量第二點并顯示限定形狀的直線部分。
[0049]圖15是另一幅屏幕截圖，示出添加限定第二條直線部分和曲線部分的四個另外的測量點。
[0050]圖16是另一幅屏幕截圖，示出添加限定第三直線部分的第七個測量點。
[0051]圖17是類似于圖10的示出替代實施方案的示意性視圖，其中現(xiàn)場漫游器可安裝于土木工程機械上而用作土木工程機械的接收器之一。
[0052]圖18是類似于圖17的示出另一個替代實施方式的示意性視圖，其中現(xiàn)場漫游器的漫游器控制單元用作土木工程機械的機械控制單元。
【具體實施方式】
[0053]圖1是作為自驅(qū)動土木工程機械實例的在EP1103659B1 (U.S.6，481，924)中詳細(xì)描述的滑模攤鋪機的側(cè)視圖。由于滑模攤鋪機同樣是現(xiàn)有技術(shù)的一部分，因此在此描述的所有內(nèi)容都是土木工程機械的對本發(fā)明具有重要作用的那些部件。
[0054]滑模攤鋪機I具有由行走機構(gòu)3承載的底盤2。行走機構(gòu)3具有緊固在前提升柱5A上的兩個前履帶行走機構(gòu)單元4A和緊固在后提升柱5B上的兩個后履帶行走機構(gòu)單元4B?；備仚C的作業(yè)方向(行進方向)由箭頭A指示。
[0055]履帶行走機構(gòu)單元4A、4B和提升柱5A、5B是滑模攤鋪機的驅(qū)動單元的一部分，該驅(qū)動單元具有驅(qū)動裝置以使土木工程機械可以在地面上進行平移和/或旋轉(zhuǎn)運動。通過升高和降低提升柱5A、5B，機械的底盤2可以相對于地面移動以調(diào)節(jié)其高度和傾斜度。土木工程機械可以通過履帶行走機構(gòu)單元4A、4B向后和向前移動。土木工程機械由此在平移方向具有三個自由度且在旋轉(zhuǎn)方向上具有三個自由度。
[0056]滑模攤鋪機I具有僅被簡略示出用于模壓混凝土的裝置6，下文中稱作混凝土壓模。混凝土壓模是作業(yè)單元的一部分，所述作業(yè)單元具有用于在地面上生產(chǎn)預(yù)設(shè)形狀的構(gòu)造10的作業(yè)裝置。
[0057]圖2是作為自驅(qū)動土木工程機械另一實例的路面銑刨機的側(cè)視圖。同樣，路面銑刨機I也具有由行走機構(gòu)3承載的底盤2。行走機構(gòu)3具有緊固在前提升柱5A上的兩個前履帶行走機構(gòu)單元4A和緊固在后提升柱5B上的兩個后履帶行走機構(gòu)單元4B。路面銑刨機具有作業(yè)單元，所述作業(yè)單元帶有作業(yè)裝置以使地面發(fā)生變化。作業(yè)單元是銑刨裝置6，所述銑刨裝置具有裝有銑刨工具的銑刨鼓6A。
[0058]圖3表示處于機械相關(guān)笛卡爾坐標(biāo)系(x，y，z)中的自驅(qū)動土木工程機械。土木工程機械可以是滑模攤鋪機、路面銑刨機或其他任何具有適當(dāng)作業(yè)的土木工程機械。本實施方式為具有混凝土壓模6的滑模攤鋪機I。僅簡略示出滑模攤鋪機I和混凝土壓模6。其具有帶履帶行走機構(gòu)單元4A、4B的底盤2和混凝土壓模6。
[0059]機械坐標(biāo)系的原點是滑模攤鋪機I上的基準(zhǔn)點R，作為基準(zhǔn)點R布設(shè)于混凝土壓模6在行進方向內(nèi)側(cè)和后部的那一邊緣。該邊緣與待制成的構(gòu)造10的外邊界相對應(yīng)。在機械坐標(biāo)系中，基準(zhǔn)點R按如下方式確定:
R = xR，yR, zR = 0,0,0
[0060]機械坐標(biāo)系由包括限定平移移動的行進長度dx、dy、dz和限定旋轉(zhuǎn)移動的角度ω、Φ、K在內(nèi)的六自由度明確限定。
[0061]為簡化起見，假定土木工程機械處于平地上并且不傾斜。因此旋轉(zhuǎn)角度ω和K均為零。機械坐標(biāo)系和土木工程機械以旋轉(zhuǎn)角度Φ同樣為零的方式相互校正。
[0062]還假定混凝土壓模6的下邊緣壓在地面上。這樣規(guī)定基準(zhǔn)點R的高度ZR不會隨著土木工程機械在平地上的移動而改變。
[0063]圖4表示機械坐標(biāo)系以及獨立于機械坐標(biāo)系(X，y, ζ)的笛卡爾基準(zhǔn)系統(tǒng)，下文被稱為測量坐標(biāo)系(X，Y，Ζ)。測量坐標(biāo)系(X，Y，Ζ)可以自由選擇。當(dāng)土木工程機械的移動時，測量坐標(biāo)系(x，Y，z)保留在同一位置和方向上。
[0064]為了控制驅(qū)動單元，土木工程機械具有僅簡略示出的控制單元7?？刂茊卧?以土木工程機械在地面上完成所需平移和/或旋轉(zhuǎn)移動的方式控制驅(qū)動單元的驅(qū)動裝置，以使其制成構(gòu)造10或使地面發(fā)生變化?？刂茊卧?包括完成計算操作和產(chǎn)生驅(qū)動單元的驅(qū)動裝置的控制信號所需的全部部件。其可以構(gòu)成獨立的單元或者可以是土木工程機械的中心控制系統(tǒng)的一部分。
[0065]為了使驅(qū)動單元能夠得以控制，土木工程機械在機械坐標(biāo)系(X，y, ζ)中的基準(zhǔn)點R的位置和/或方向被轉(zhuǎn)換到獨立于土木工程機械移動的測量坐標(biāo)系(Χ，Υ，Ζ)內(nèi)。
[0066]在本實施方式中，基準(zhǔn)點R的位置和方向采用僅在圖4中簡略示出的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)確定。然而還可以采用非衛(wèi)星地面測量系統(tǒng)(總站)代替衛(wèi)星定位系統(tǒng)。由于確定位置和方向的精度要求嚴(yán)格，因此優(yōu)選采用稱作差分全球定位系統(tǒng)(DGPS)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。在這種情況下，確定方向的基于GPS的方法基于通過布置在土木工程機械上的不同點S1、S2處的兩個DGPS接收器獲得的位置測量。
[0067]在圖3和4中僅簡略示出兩個DPGS接收器SI和S2。假定的更普遍的情況是DGPS接收器SI和DGPS接收器S2位于基準(zhǔn)點R所處的機械坐標(biāo)系原點附近，基準(zhǔn)點R的位置和方向在測量坐標(biāo)系中得以確定。
[0068]在機械坐標(biāo)系(X,y, ζ)中通過坐標(biāo) SI = xsl, ysl, zsl 和 S2 = xs2, ys2, zs2 確定DGPS接收器SI和S2的位置。在測量坐標(biāo)系(X，Y，Z)中，通過SI = XSl，YSl，ZSl和S2=XS2，YS2，ZS2確定DGPS接收器SI和S2的位置。
[0069]通過采用兩個DGPS接收器SI和S2，控制單元7采用GPS系統(tǒng)確定限定DGPS接收器位置的數(shù)據(jù)?？刂茊卧?隨后根據(jù)有關(guān)位置的這一數(shù)據(jù)計算在土木工程機械上的基準(zhǔn)點R的位置和方向，兩個DGPS接收器位于所述基準(zhǔn)點R附近。為此，控制單元7利用旋轉(zhuǎn)矩陣R進行轉(zhuǎn)換以對由DGPS接收器SI和S2在測量坐標(biāo)系(X，Y，Z)中測量的點SI和S2處的坐標(biāo)進行轉(zhuǎn)換，給出基準(zhǔn)點R:
【權(quán)利要求】
1.手持式現(xiàn)場漫游器測量裝置，包括: 支承桿(102)，所述支承桿(102)具有適于接合地表面的下端部(104)； 位置傳感器(S100)，所述位置傳感器(S100)安裝于支承桿(102)上；以及 控制單元(107)，所述控制單元(107)與位置傳感器(S100)通信并包括: 位置數(shù)據(jù)確定組件(107E)，所述位置數(shù)據(jù)確定組件(107E)配置成使用位置傳感器(S100)來確定位置數(shù)據(jù)，以便限定位置傳感器相對于參考系的測量位置； 形狀擬合組件(110)，所述形狀擬合組件(110)配置成限定對應(yīng)于一系列測量位置的限定形狀，所述形狀擬合組件配置成使得用戶能夠選擇測量位置中的至少一些，無論所述位置是所限定形狀的直線部分的一部分還是曲線部分的一部分；以及 形狀存儲組件(150)，所述形狀存儲組件(150)配置成將由形狀擬合組件(110)限定的限定形狀存儲于存儲器內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 形狀擬合組件(110)包括形狀平滑組件(112)，所述形狀平滑組件(112)配置成使得用戶可選擇性地使用位置數(shù)據(jù)對限定形狀進行限定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于: 所述形狀平滑組件(112)配置成使得用戶能夠選擇至少一個測量位置，以使用僅與限定形狀的高度位置相關(guān)和/或與限定形狀的水平位置相關(guān)的該位置數(shù)據(jù)，或在限定限定形狀時不包括該位置數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的裝置，其特征在于: 形狀擬合組件(110)包括偏差顯示組件，所述偏差顯示組件(110)配置成顯示所限定的形狀與測量位置偏離多遠(yuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的裝置，其特征在于: 形狀擬合組件(110)配置成使得用戶能夠選擇以重新測量測量位置，以及用重新測量位置的新位置數(shù)據(jù)來代替初始位置數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 形狀擬合組件(110)配置成詢問用戶測量位置是限定形狀的直線部分的一部分還是曲線部分的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 形狀擬合組件(110)配置成詢問用戶針對至少一個測量位置是否使用與限定形狀高度相關(guān)的位置數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 形狀擬合組件(110)配置成將限定的形狀限定成一系列的一個或多個直線部分和一個或多個曲線部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述控制單元(107)還包括: 形狀選擇組件，所述形狀選擇組件配置成選擇適于待制造構(gòu)造或適于將要發(fā)生變化的地面的幾何形狀；以及 曲線數(shù)據(jù)確定組件，所述曲線數(shù)據(jù)確定組件配置成確定用于以參考系中選定的位置和方向來在地表面上再現(xiàn)選定幾何形狀的曲線數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的裝置，其特征在于所述控制單元安裝于所述支承桿(102)上，或所述控制單元(107)獨立于支承桿(102)且通過無線通信與位置傳感器(S100)通信。
11.手持式現(xiàn)場漫游器測量裝置，包括: 支承桿(102)，所述支承桿(102)具有適于接合地表面的下端部(104)； 位置傳感器(S100)，所述位置傳感器(S100)安裝于支承桿(102)上；以及 與位置傳感器(S100)通信的控制單元(107)，所述控制單元(107)包括: 形狀選擇組件，所述形狀選擇組件配置成選擇適于待制造構(gòu)造或適于將要發(fā)生變化的地面的幾何形狀； 位置數(shù)據(jù)確定組件，所述形狀選擇組件配置成使用位置傳感器來確定位置數(shù)據(jù)，以便限定位置傳感器相對于參考系的測量位置；以及 曲線數(shù)據(jù)確定組件，所述曲線數(shù)據(jù)確定組件配置成確定用于以參考系中選定的位置和方向來在地表面上再現(xiàn)選定幾何形狀的曲線數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于: 形狀選擇組件(107)配置成從多種存儲的預(yù)先限定形狀中選擇出所述幾何形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于所述控制單元(107)還包括: 形狀擬合組 件(110)，所述形狀擬合組件(110)配置成限定對應(yīng)于一系列測量位置的限定形狀，所述形狀擬合組件(110)配置成使得用戶能夠選擇至少一些測量位置，無論測量位置是限定形狀的直線部分的一部分還是曲線部分的一部分；以及形狀存儲組件(150)，該形狀存儲組件(150)配置成將由形狀擬合組件限定的限定形狀存儲于存儲器內(nèi)。
14.根據(jù)就權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于: 形狀擬合組件(110)包括形狀平滑組件(112)，所述形狀擬合組件(112)配置成使得用戶可選擇性地使用位置數(shù)據(jù)來對限定形狀進行限定。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于: 形狀平滑組件(112)配置成使得用戶能夠選擇至少一個測量位置，以使用僅與限定形狀的高度位置相關(guān)和/或與限定形狀的水平位置相關(guān)的該位置數(shù)據(jù)，或在限定限定形狀時不包括該位置數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于: 形狀擬合組件(110)，所述形狀擬合組件(110)配置成詢問用戶針對至少一些測量位置是否使用與限定形狀高度相關(guān)的位置數(shù)據(jù)，或形狀存儲組件(150)配置成將限定的形狀限定成一系列的一個或多個直線部分和一個或多個曲線部分。
17.使用手持式現(xiàn)場漫游器的測量方法，所述現(xiàn)場漫游器包括具有適于接合地表面的下端部的支承桿以及安裝于支承桿上的位置傳感器，所述方法包括: (a)用現(xiàn)場漫游器為待制造構(gòu)造或?qū)⒁l(fā)生變化的地面的幾何形狀確定一系列測量位置； (b)選擇至少一些測量位置，無論所述位置是限定形狀的直線部分的一部分還是曲線部分的一部分；以及 (C)限定對應(yīng)于一系列測量位置的限定形狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于還包括: 通過選擇性地使用對應(yīng)于一系列測量位置的位置數(shù)據(jù)來平滑限定的形狀。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于: 平滑步驟還包括選擇至少一個測量位置，以使用僅與限定形狀的高度位置相關(guān)或與限定形狀的水平位置相關(guān)的該位置數(shù)據(jù)，或在限定限定形狀時不包括該位置數(shù)據(jù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17至19任一項所述的方法，其特征在于還包括: 將限定形狀作為一系列的一個或多個直線部分和一個或多個曲線部分而存儲于現(xiàn)場漫游器的存儲器內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20任一項所述的方法，其特征在于還包括: 針對至少一個測量位置，顯示所限定的形狀與所述至少一個測量位置偏離多遠(yuǎn)。
22.根據(jù)權(quán)利要求17至20任一項所述的方法，其特征在于還包括: 針對至少一個測量位置，對所述位置進行重新測量，以及用適于重新測量位置的新位置數(shù)據(jù)來代 替初始位置數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G05D3/00GK103726428SQ201310476549
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月12日
【發(fā)明者】M·弗里茨, C·巴里馬尼, G·亨, C·貝爾寧 申請人:維特根有限公司