[發明專利]用于具有較高機器速度的運土系統的改進的等級控制

有效

• 申請號: 201110182324.8
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102312452A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: F·B·道格拉斯
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒特林布爾控制技術有限責任公司
• 主分類號: E02F3/76
• 分類號: E02F3/76;E02F3/84;E02F3/815
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 葉勇

相關申請的交叉參考

不可用。

關于聯邦主辦的研究或開發的聲明

不可用。

技術領域

本申請涉及一種類型的運土系統，該運土系統為包括一種推土機以將土地地域的輪廓勾畫為期望的完成形狀，并且更特別地，涉及一種推土機系統，其中切割工具的位置通過GPS接收機連續更新并且使用低等待時間、響應于來自回轉傳感器和監控垂直加速度的加速計的輸出生成的前饋校正信號來校正所述位置。

背景技術

開發了各種控制配置以控制例如推土機等運土設備，從而使土地地域能夠被分級為期望的級別或輪廓。開發了由GPS接收機確定運土裝置的位置的多種系統。在這些系統中，根據期望的完成輪廓開發總平面圖。通過地域勘定和總平面圖，產生切割-填充圖，示出了具體的地域面積中用以產生期望的完成輪廓所需要的切割或填充量。信息之后被存儲在推土機上的計算機控制系統中。

運土裝置使用安裝在推土機主體上或安裝在附連到推土機的刀片的桅桿上的GPS接收機來確定推土機的切割工具的位置。計算機控制系統基于切割-填充圖和檢測到的所述裝置的平面位置，來計算刀片的高度誤差。所述高度誤差可以顯示給推土機的操作者，該操作者之后可以采取適當的手動調節。可替換地，計算機可以自動調節刀片的高度以減小高度誤差。

這些系統遇到的一個局限是GPS位置計算以相當慢的速度進行，例如，以每秒數次的級數進行。因此，控制系統僅能夠相當慢地確定機器的位置和切割刀片的位置。這明顯地限制了推土機的操作速度，特別是在不平地形上。將意識到，當推土機移動通過工地的顛簸區域時，推土機車架可能縱向傾斜，可能側向傾斜，并且可能左右偏移。此外，推土機的車架可能上下彈跳。車架的全部這些移動被傳遞給推土機前部的刀片，并且甚至可能由于刀片恰好位于機器重心(發生晃動和偏移的點)的前部而被放大。降低推土機的操作速度以允許GPS控制系統有效補償工地的不均勻的表面狀況，導致生產力不期望的下降。

因此，看到需要一種運土系統和方法，該運土系統和方法具有推土機或其他機器，并且包括GPS接收機和對由推土機車架的傾斜和垂直移動引起的切割刀片位置中的錯誤進行補償的控制器。

發明內容

一種運土系統，包括具有車架和切割刀片的推土機，所述切割刀片由自車架延伸的刀片支架支撐。所述刀片支架包括用于關于所述車架提升和降低刀片的一對液壓汽缸以及用于控制切割刀片的橫向傾斜的刀片傾斜汽缸。一對GPS接收機安裝在推土機的切割刀片上以接收GPS信號。第一回轉傳感器感測車架繞大致橫向于推土機并且經過推土機的重心的軸線的轉動。第二回轉傳感器感測車架繞大致縱向于推土機并且經過推土機的重心的軸線的轉動。控制器響應于所述一對GPS接收機以及第一和第二回轉傳感器，以控制液壓汽缸的操作并且由此控制切割刀片的位置。所述控制器以基于GPS接收機的輸出的反復計算和基于第一和第二回轉傳感器的輸出對反復計算的低等待時間的前饋校正，來監控切割刀片的位置。

所述控制器基于第一和第二回轉傳感器的輸出而確定切割刀片位置的快速改變。所述控制器基于GPS接收機的輸出而周期性地更新切割刀片的實際位置。安裝在車架上的加速計確定車架的垂直移動。所述加速計向控制器提供垂直加速度輸出，由此所述控制器可以確定車架位置的快速改變，該快速改變可以基于加速計的輸出被傳遞到切割刀片。所述控制器以基于GPS接收機的輸出的反復計算和基于第一和第二回轉傳感器以及加速計的輸出對反復計算的低等待時間的前饋校正，來監控切割刀片的位置。

所述控制器響應于所述GPS接收機以確定推土機的走向。所述系統可以進一步包括第三回轉傳感器，該第三回轉傳感器用于感測車架繞經過推土機的重心的大致垂直的軸線的轉動。所述大致垂直的軸線和與所述推土機大致橫向的軸線以及與所述推土機大致縱向的軸線垂直。所述控制器以基于GPS接收機的輸出的反復計算和基于第三回轉傳感器的輸出對反復計算的低等待時間的前饋校正，來監控推土機的走向。

所述運土系統包括運土機器，該運土機器具有車架和由自所述車架延伸的刀片支架支撐的切割刀片。所述刀片支架包括用于關于所述車架提升和降低刀片的一對液壓汽缸以及用于控制切割刀片的橫向傾斜的刀片傾斜汽缸。回轉傳感器系統感測車架繞經過機器的重心的大致正交的三個軸線的轉動。控制器響應于GPS接收機以及回轉儀位置傳感器以檢測切割刀片的位置改變并控制汽缸的操作，并且由此控制切割刀片的位置。基于GPS接收機的輸出的反復計算，通過基于回轉傳感器系統的輸出的低等待時間的前饋校正信號而被校正。