[发明专利]具有铰接补偿的自行式平地机横向倾斜控制

说明书

技术领域

本发明涉及自行式平地机操作，并且更具体地涉及用于在横向倾斜(cross slope)操作期间维持精确的切削控制的自行式平地机铲刀控制。

背景技术

自行式平地机是在各种作业中采用的土方机器，所述作业包括作为成形工具以形成堤岸、沟渠和护坡道，作为表面处理工具以进行松土和其它表面处理，以及作为整修工具以将施工部位表面和道路表面精加工至最终形状和轮廓。尽管不是普遍适用的，但自行式平地机典型地包括在铰接接头处接合的前框架和后框架。后框架包括用于容纳动力源和冷却部件的舱室，所述动力源可操作地联接至用于机器的主推进的后轮。后轮典型地以前后成组的方式配置在后框架的两相对侧。前框架典型地包括一对前轮，并且支承操作员站和铲刀组件。

为了形成期望的形状、轮廓和/或整修，自行式平地机铲刀一般能以精确的运动解析度转动、倾斜、提升、降下和/或侧向移动至许多位置中的任何位置。因而，尽管铲刀附装在自行式平地机上，但相对铲刀位置具有高度可变性。

机器的总转向一般取决于前轮转向(典型地称为“转向”)和前框架相对于后框架的铰接(典型地称为“铰接”)。这允许机器驶过例如在道路中的弯道或转弯路可能出现的弧度较小的弧段和圆并且使机器的前部和后部错开以将两组车轮放置在实地上。

考虑到铲刀位置、框架铰接和车轮转向的可变性，操作员可能难以定位铲刀以产生精确的切削。一种这样的情形是当必须精确地控制铲刀角度以进行横向倾斜整平操作时，例如当形成或整修护坡道或堤岸时。例如在机器横移或转弯时，在这种作业期间维持精确的铲刀位置的难度在自行式平地机框架也被铰接时增大。

一种尝试过的方案是计算机器行进矢量方向，以通过参考机器行进矢量方向来确定铲刀行进位置，并且由此控制在行进方向上的铲刀取向。例如，题为“Method and Apparatus for Controlling the Spatial Orientation of the Blade on an Earthmoving Machine(用于控制铲刀在土方机器中的空间取向的方法和装置)”的美国专利No.6,112,145描述了一种这样的系统。然而，‘145专利的系统实现起来相当复杂，需要额外的机器传感器，且因而昂贵并且容易发生错误或故障。此外，以‘145专利中阐述的方式计算铲刀取向无法精确地解决非横向重力效应、例如水冲刷路径。

本发明针对于用于改善自行式平地机操作以解决一个或多个上述问题或不足之处的自行式平地机控制系统和方法。然而，应该理解的是，任何具体问题的解决方案并非对本发明或所附权利要求的范围的限制，除非清楚地指出。另外，此背景技术部分说明了发明人注意到的问题和解决方案；该部分中对任何问题或解决方案的包括并不表示该问题或解决方案代表已知的现有技术，所指示的专利的内容代表出版物除外。关于所述专利，其上述概括并非意在修改或补充现有技术文献本身；任何差别或差异应该通过参阅该专利文献本身来解决。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制自行式平地机的铲刀以提供期望的横向倾斜切削角度的方法。该自行式平地机包括具有前框架部和后框架部的框架，并且铲刀具有边缘和中心点且由一个或多个铲刀倾斜致动器致动。设置了多个机器传感器，并且该方法包括接收指示期望的横向倾斜切削角度的信号、从所述多个传感器接收一个或多个传感器信号、以及执行纯跟踪程序以基于所述一个或多个传感器信号确定给出(产生，yield)所述期望的横向倾斜切削角度的铲刀倾斜。所述纯跟踪程序包括基于所述传感器信号中的至少一个传感器信号确定具有水平分量的铲刀行进方向，以及确定该水平分量与前框架部之间的角度。确定在铲刀中心点的机器行进方向，并且产生铲刀边缘在与铲刀行进方向的水平分量垂直的平面上的投影。基于铲刀边缘在垂直平面上的投影，产生指示作为铲刀横向倾斜角度的函数的横向倾斜切削角度的倾斜函数(slope function)。