[發明專利]用于機器零件控制的方法和設備

無效

• 申請號: 200580048773.6
• 申請日: 2005-10-12
• 公開（公告）號: CN101133216A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: 理查德·P·皮耶庫托夫斯基
• 申請（專利權）人: 天寶導航有限公司
• 主分類號: E01C19/00
• 分類號: E01C19/00;E02F3/84;G05D1/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 杜娟

技術領域

本發明總體上涉及機器控制方法和系統，所述機器控制方法和系統用于具有諸如平路機、銑床、鋪路機以及滑動成型機之類的機器零件的機器。更具體來說，本發明涉及一種利用固定追蹤站的機器控制方法和系統，所述固定追蹤站確定所述機器零件的位置和方向，并且將此信息發送給所述機器以用于控制所述機器零件的操作。

背景技術

期望對各種相對低速移動的機器的位置和移動進行監測，所述機器例如包括平路機、鋪路機以及滑動成型機的施工機械，并且期望對與這種機器有關的機器零件的位置、取向以及移動進行監測。隨后將這種信息用于對所監測的機器的操作進行控制。

雖然過去，機器操作員在操作這種裝備時，依賴于由作業現場處的測量員設置的物理參數，但已經開發了自動機器控制系統，其提供諸如激光的基準光束的光學參數來指定高程。在這種系統中，安裝在平路機上的激光接收機感測所述激光束并且提供高程基準。由機器操作員或者通過自動控制來將感測到的基準激光束的高程與設置點進行比較。隨后基于此信息通過操作員手動或者通過自動控制自動地控制所述機器零件的移動。利用以多種方法中的任意一種確定的機器位置，可在施工現場依據所述機器的x軸位置和y軸位置來對所述設置點(即預期垂直位置)進行設置。

已經在測量和機器控制這兩方面應用了全站儀。在傳統測量應用中，位于已知位置的全站儀將激光束導向由在待測量點處的測量員放置的覘標(target)。所述覘標包括將所述激光束反射回所述全站儀的回射器。通過測量所述激光束的行程時間，來確定所述全站儀與所述覘標之間的距離。還通過測量從所述全站儀到所述覘標的所述激光束的方向，即定義了從所述全站儀到所述覘標的矢量的高度和方位角，來精確地確定所述覘標的位置。

已經開發了能夠在無操作員參與的情況下對覘標進行定位和追蹤的機器人全站儀。利用機器人全站儀，測量員在施工現場周圍移動所述覘標。在所述機器人全站儀中的伺服電機促使所述機器人全站儀向所述覘標轉動，隨著測量員向施工現場的各位置移動而提供精確的角度和距離測量。所述全站儀在遠程覘標移動時自動追蹤所述遠程覘標，由此提供所述覘標的實時位置數據。

還將機器人全站儀應用于機器控制。典型地以一個機器一個覘標的方式，使用機器人全站儀。將位置信息遠程傳送到機器控制系統，在所述機器控制系統處，控制軟件針對工作計劃對機器零件位置進行計算。單個機器零件上的多個覘標需要多個機器人全站儀。這種配置有些復雜。因此存在對利用單個全站儀的簡化系統的需求。

發明內容

通過根據本發明的對機器零件的位置和方向進行監測的方法來滿足這種需求。所述方法包括以下步驟：提供在相對于所述機器零件的已知位置中的多個覘標；在所述機器零件附近的已知位置處提供全站儀；利用所述全站儀重復地相繼確定每個覘標的位置；并且基于所述覘標的位置來確定所述機器零件的取向。

利用所述全站儀重復地交替確定每個覘標的位置的步驟包括以下步驟：將激光束從所述全站儀重復地相繼導向所述覘標，并且測量從所述全站儀到所述覘標中每一個的距離和從所述全站儀到所述覘標中每一個的方向。

利用所述全站儀重復地相繼確定每個覘標的位置的步驟包括通過相繼獲得所述覘標來將激光束從所述全站儀相繼導向所述覘標。

相繼獲得所述覘標的步驟包括以下步驟：存儲所述覘標中每一個的檢測位置和所述覘標中每一個的移動歷史，并且在將所述激光束重復地相繼導向所述覘標中每一個時，預測所述一對覘標中每一個的位置，由此便于所述覘標的重新獲得。這可在機器人全站儀自身處進行，或者通過機器控制系統進行并且將預測的位置傳送回所述機器人全站儀。

提供在相對于所述機器零件的已知位置中的多個覘標的步驟可以包括：提供固定在所述機器零件上的已知位置中并且可隨著所述機器零件移動的一對覘標。

提供固定在所述機器零件上的已知位置中并且可隨著所述機器零件移動的一對覘標的步驟可以包括：提供相對于所述機器零件位置固定的一對覘標。

一種控制機器零件的移動的方法，所述方法包括以下步驟：提供在相對于移動機器零件的已知位置中的多個覘標；在所述移動機器零件附近的已知位置處提供全站儀；利用所述全站儀來重復地相繼確定每個覘標的位置；將由所述全站儀確定的每個覘標的位置從所述全站儀發送到所述機器；在所述機器處，基于所述覘標的位置來確定所述機器零件的取向；以及在所述機器處，響應于所確定的所述覘標的位置和所確定的所述機器零件的取向來控制所述機器零件的移動。