确定机器上可动测量点的位置的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括基座框架和位置检测系统的机器，用于确定能够相对于基座框架在二维或者三维中运动的至少一个测量点的位置，特别是具有彼此铰接的多个杆柱节段的铰接杆柱的杆柱末端的位置，其中，所述位置检测系统包括多个、至少三个发送/接收单元和连接到所述发送/接收单元的评估单元，并且所述评估单元被设计成评估所述发送/接收单元的测量信号并且从所述测量信号得出测量点的实际位置。
【背景技术】
[0002]用于这种机器的一个示例是大尺寸操纵器，例如固定的或者可动的混凝土栗、起重机、升降平台或者类似物的杆柱。
[0003]对于混凝土栗而言，例如铰接杆柱设置成它被铰接到优选地围绕竖直轴线可枢转的转向架，并且具有至少三个杆柱节段，所述杆柱节段能每个都通过一个驱动组件围绕彼此平行的水平铰接轴线在有限的范围内相对于转向架或者相邻杆柱节段旋转。该铰接杆柱由操作者操作，所述操作者负责使用远程控制器定位铰接杆柱(和/或安装在那里的端部软管)的杆柱末端。为此目的，操作者必须通过相关的驱动组件(液压驱动装置)致动铰接杆柱的每个旋转自由度，同时考虑关联的边缘构造位置状态使得铰接杆柱在可利用的工作空间内运动。这种单轴致动具有如下缺陷:一种定位可能性要被分配到铰接杆柱的每个关节和转向架，使得操作变得混乱且麻烦。
[0004]为了在这方面容易处理，提出了所谓的单杆控制，其中杆柱末端(和/或端部软管)的位置能由操作者直接控制。远程控制的定位可能性直接被分配到杆柱末端在空间中的坐标，使得定位可能性的数量因此与传统的方案相比减少。
[0005]单杆控制要求感应地检测每个单独的杆柱节段的位置并且根据操作者的控制命令单独地致动杆柱的驱动组件，以因而控制杆柱末端的位置。为此目的，例如EP I 537 282BI提出了一种控制设备，其根据限定路径/旋转特性致动铰接杆柱，其中固定于地的扭转角(earth-fixed tors1n angle)被配置在杆柱节段处的测地角传感器记录，以能够得到在各个杆柱节段之间的关节的相对角度。以这样的方式，角传感器能检测每个杆柱节段相对于竖直方向的倾斜。因此提供了完全的位置检测，以实现单杆控制。
【发明内容】
[0006]目的是提供一种机器，采用该机器能够以简单并且最确切可能的方式进行在二维和三维中可重新部署的测量点的位置检测。
[0007]通过从一种开头指出的种类的机器的本发明以如下方式实现了该目的:发送/接收单元被设计成彼此之间能通信，并且由此产生测量信号，能从所述测量信号得出每两个发送/接收单元之间的距离，借此设计评估单元，用于从测量信号通过三角测量得出测量点的实际位置。
[0008]本发明提出，发送/接收单元彼此通信并且测量每两个发送/接收单元之间的距离。然后能够容易地从测量信号距离通过利用评估单元的三角测量得出测量点的位置。有利的，发送/接收单元中的一个位于测量点中或者位于相对于测量点的限定的位置。更加有利的是，发送/接收单元中的一个或者两个配置在基座框架上，在一个和/或两个已知参考位置处。从本发明的意义上来说，应该将三角测量理解为一种评估程序，其中发送/接收单元中的一个的未知位置根据至少另外两个发送/接收单元的已知位置计算。
[0009]可以利用杆柱末端的位置检测的优势来实现上述提及的单杆控制。因此，尤其是不需要在每个单独的杆柱节段处进行测量，以基于此得出杆柱末端的位置。在最简单的情况下，将发送/接收单元配置在杆柱末端处(或者配置在相对于杆柱末端的固定限定的几何位置中)就足够了，其中至少另外两个发送/接收单元配置在基座框架上，在稳固指定且因此已知的参考位置处。
[0010]也能有利地利用本发明的位置确定来(冗余的)检测铰接杆柱或者各个杆柱节段的运动、振动和/或偏转。例如，以这种方式能确定真实位置从利用一个或者几个角传感器通过角度测量确定的杆柱位置的偏离。在一个优选的实施例中，本发明的机器因而包括附加的角传感器，其例如确定杆柱节段的关节的相对角度。
[0011]在发送/接收单元之间的距离能以实际已知的方式通过测量发送/接收单元之间交换的通信信号的强度(幅值)、相位和/或运行时间来测量。
[0012]根据本发明的发送/接收单元创造性地设计为用于(i)发送或者(ii)接收或者
(iii)发送和接收通信信号。因此，发送/接收单元能以无线方式以及附加地作为一种选择也以有线方式彼此通信。例如，通过无线电、超声波或者光学地(特别是通过红外辐射)实现通信。例如可能地考虑传输介质(通常为空气)，通过评估在以无线和以有线方式交换的通信信号之间的运行时间差或者信号强度差能够有利地实现距离的确定。另外，能利用缆线连接将能量供应到发送/接收单元和/或控制并且同步发送/接收单元之间的通信。
[0013]优选地，本发明的机器的评估单元被设计成根据测量距离和另一测量变量，尤其是测量的旋转角度或者倾斜角度，进行位置确定。为此目的，位置检测系统然后有利地包括合适的传感器，例如角传感器。尤其是围绕关节的旋转轴线(例如铰接杆柱的转向架的旋转轴线)的相对旋转的角度被看作旋转角。倾斜角度是杆柱节段相对于预定平面(尤其是水平面)的绝对角度。
[0014]根据另一优选实施例，评估单元设计成从发送/接收单元的测量信号中的至少一个的时间变化得出信号，该信号被馈送到连接到评估单元的致动器，用于振动阻尼。换句话说，位置检测系统被设计成检测杆柱结构的振动，并且利用该振动测量值用于振动阻尼。这种振动特别发生在混凝土栗，这是由于混凝土传送流的脉动，并且甚至可能使得端部软管承受危险的运动。创造性地，这种振动可通过得自位置测量的杆柱阻尼而被抑制。例如，为此目的，铰接杆柱的液压驱动缸的控制阀加载有从振动信号得到的阻尼信号。
[0015]为了实现上述提及的单杆控制装置，可有利地设置控制装置，其包括处理器，该处理器联接到位置检测系统的评估单元并且被设计成比较从评估单元传送的实际位置数据和可限定的设计位置，并且在实际位置偏离设计位置的情况下致动致动器，用于重新部署测量点。任何施工机械，特别为固定的或者可动的混凝土栗，能配备有这种控制装置，其中(一个或者多个)致动器可对应于施工机械通常配置有的那些致动器，例如铰接杆柱的液压驱动组件和转向架的枢转驱动装置。
[0016]根据一个优选的实施例，发送/接收单元中的一个配置在基座框架上的稳定指定位置处，例如在安装在卡车上的混凝土栗的铰接杆柱的底架或者转向架处，其中发送/接收单元中的至少另一个配置在杆柱节段处，例如铰接杆柱的第一杆柱节段处，并且，其中发送/接收单元中的至少另一个配置在杆柱末端处，即，在测量点中，或者在相对于测量点的稳固指定位置中。因此，能以最小花费实现位置确定。采用该实施例，考虑发送/接收单元中的一个配置在其上的杆柱节段的倾斜角度，评估单元至少能实现杆柱的杆柱末端的二维位置确定。
[0017]如果至少两个发送/接收单元固定地配置在基座框架上，并且，如果至少另一个发送/接收单元配置在杆柱的杆柱末端处，那么评估单元能实现杆柱末端的三维位置确定，特别地通过包括(通过转向架)联接到基座框架的杆柱节段的旋转角度来实现。
[0018]根据一种可行的实施例，本发明的机器可以是例如施工机械，例如起重机或者安装在卡车上的混凝土栗，本发明的机器包括一个或者几个侧向可延伸的支撑件，其设计成防止机器倾翻。发送/接收单元可配置在一个支撑件处，在几个支撑件处，或者在每个支撑件处。优选地，发送/接收单元每个配置在相关的支撑件上的远外侧的点处。通过发送/接收单元安装在支撑件上的位置确定，能确定例如在机器的机械手致动之前是否支撑件已经延伸。只要支撑件还没有延伸就防止机械手的操作，或者将机械手的操作限制到保证安全支撑的区域，以这样的方式能实现安全系统。能将该安全系统冗余地应用到设置用于确定支撑件的位置的另一传统系统。
【附图说明】
[0019]在下面通过【附图说明】本发明的实际示例，附图中:
[0020]图1以侧视图图示示出了根据本发明的一个实际示例的具有用于二维测量杆柱末端的位置的位置检测系统的铰接杆柱；
[0021]图2a以平面图图示示出了根据本发明的另一实际示例的具有用于三维确定杆柱末端的位置的位置检测系统的工程车辆；
[0022]图2b以侧视图图不不出了根据图2a的配置；
[0023]图3以侧视图图示示出了根据本发明的另一实际示例的具有用于三维检测杆柱末端以及各个杆柱节段的位置的位置检测系统的工程车辆；
[0024]图4以平面图图示示出了根据本发明的另一实际示例的具有位置检测系统的工程车辆;和
[0025]图5以侧视图图示示出了根据本发明的另一实际示例的具有控制装置的车辆。
【具体实施方式】
[0026]图1示出了机器的基座框架10、被铰接到所述基座框架的铰接杆柱10a、包括四个杆柱节段11，12，13，14的所述铰接杆柱、和位于所述第四杆柱节段14的端部处的杆柱末端
15。所述杆柱节段11，12，13，14在关节11.1,12.1,13.1,14.1中可枢转地彼此联接。在基座框架10上配置的是发送/接收单元A，另一发送/接收单元B配置在第一杆柱节段11上，并且另一发送/接收单元C配置在第四杆柱节段14上。发送/接收单元C配置在杆柱末端15的区域中。
[0027]在示出的杆柱位置中，发送/接收单元A和B相对于彼此具有距离(b)，并且发送/接收单元A和C彼此的距离量为(a)，而发送/接收单元B和C配置成彼此为距离(C)。所有的距离(a)，(b)，(c)在重新部署杆柱末端15时都是可变的。
[0028]发送/接收单元A，B，C通过信号的交换(例如无线信号)彼此通信。因此，例如，发送/接收单元C发射由发送/接收单元A和B接收的信号，距离(a)和(C)可通过信号的关联的运行时间导出。发送/接收单元A也另外接收从发送/接收单元B发射的信号，以能够确定距离(b)。在成对的发送/接收单元A,B,C之间也能进行双向通信，以能够冗余地确定所述距离，因而更加可靠地并且更加精确地确定所述距离。三个距离(a)，(b)，(c)明确地确定了具有角点A，B，C的三角形。例如，通过附加地包括第一杆柱节段11的倾斜角度，也能确定该三角形在空间中的位置，因而能确定该杆柱末端15的(二维的)位置。在这个意义上，根据本发明的位置确定通过三角测量完成。例如，通过配置在第一关节11.1中的角旋转传感器(未示出)能确定倾斜角度。通过不论以有线方式和/或无线方式联接到发送/接收单元A，B ,C的评估单元3进行位置确定。为了清楚的目的，此处没有示出相关的联接。
[0029]图2a示出了车辆I，其包括基座框架10和四个支撑件2a，2b，2c，2d，其中铰接杆