基于地层特征的铣削机器控制的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明中的实施例涉及统削机器(milling machine,统刨机)，且更具体地涉及能够基于所感测的地层特征进行控制的铣削机器。
【背景技术】
[0002]铣削机器可用作土壤稳固器以对原始土壤连同添加物或团聚体(aggregates) —起进行切割、混合和粉碎，用以改造(翻修)或稳固土壤以获得强固基层。铣削机器还可用作道路再生装置以粉碎诸如浙青的表面层，并且可使该表面层与下面的基层混合以产生新的道路表面并且稳固已经恶化的道路。可选地，在粉碎期间或者在单独的混合操作期间，铣削机器可添加浙青乳液或其他粘合剂以形成新的道路表面。铣削机器还可用于从地面移除一层。
[0003]铣削机器通常使用安装有用以切入到地面中的切割工具的转子。若转子接触到地面下的物体，其可能受到损坏。铣削机器的操作人员可能不知道地面下的物体的存在并且可能不了解。Burdick的美国专利N0.5，607，205公开了一种用于控制工作机器的工作机具的自动物体响应控制系统。该控制系统包括工作机具、透地装置、物体检测装置以及机具控制装置。物体检测装置确定存在非期望物体并且发送信号到机具控制装置以提升工作机具。本申请提供了 Burdick专利中所提出的益处之外的其他益处。
【发明内容】
[0004]本发明的一个方面涉及一种铣削机器，该铣削机器包括框架、联接到所述框架并且在竖直方向上可调节的转子、联接到所述框架并且至少部分地包围所述转子的腔室、构造成测量所述机器的速度的速度传感器、构造成测量所述转子的高度的高度传感器、构造成测量地层特征的地层特征传感器以及控制器。所述控制器构造成从所述速度传感器接收所述机器的速度、从所述高度传感器接收所述转子的高度、从所述地层特征传感器接收所述地层特征、确定适于所述机器的目标速度、确定适于所述转子的目标高度、将所述机器的速度调节至所述目标速度以及将所述转子的高度调节至所述目标高度。
[0005]本发明的另一个方面涉及一种铣削机器，该铣削机器包括框架、联接到所述框架的转子、联接到所述框架并且至少部分地包围所述转子的腔室、用于测量所述机器的速度的装置、用于测量所述转子的高度的装置、用于测量地层特征的装置、用于响应于所述地层特征调节所述转子的高度的装置、用于响应于所述地层特征调节所述机器的速度的装置。
[0006]本发明的另一个方面涉及一种铣削机器，该铣削机器包括框架、联接到所述框架并且在竖直方向上可调节的转子、联接到所述框架并且至少部分地包围所述转子的腔室、构造成测量所述机器的速度的速度传感器、构造成测量所述转子的高度的高度传感器、构造成测量地层特征的地层特征传感器以及控制器。所述控制器构造成从所述速度传感器接收所述机器的速度、从所述高度传感器接收所述转子的高度、从所述地层特征传感器接收所述地层特征、基于所述地层特征确定适于所述机器的目标速度、基于所述地层特征确定适于所述转子的目标高度、将所述机器的速度调节至所述目标速度以及将所述转子的高度调节至所述目标高度。
[0007]本发明的其他特征和方面将从下列说明和附图中显而易见。
【附图说明】
[0008]图1为具有腔室的示例性机器的示意图；
[0009]图2为图1中所示的示例性机器的腔室的示意图；
[0010]图3和4示出联接到腔室的内表面的示例性的可调节的尺寸设定机构；
[0011]图5为用于基于地层特征控制铣削机器的示例性系统的示意图。
【具体实施方式】
[0012]本文参照附图介绍了本发明的示例性实施例。本文中，全部采用相似的附图标记指示相似的零部件。
[0013]图1示出示例性机器100—在此实施例中为滚筒式搅拌机。尽管图1示出滚筒式搅拌机，可通过本发明设想用于铣削、道路再生、土壤稳固、表面粉碎或其他应用的其他机器，例如冷铣刨机。根据图1，机器100包括腔室102和框架104。机器100还包括用于测量地层特征的传感器106、用于测量机器100的速度的传感器108以及控制器120。本领域技术人员应理解的是，传感器106和传感器108可定位在机器100的其他位置处并且仍然能够用传感器106测量地层特征，并且用传感器108测量机器100的速度。如将进一步详细描述的，传感器106应定位在腔室102的前面。
[0014]传感器106测量地层特征。所述地层特征可为地层密度、地层的材料厚度或者为对在地面下方是否存在可能导致损害转子202 (在图2中示出)的物体的检测。传感器106可为透地雷达或者任何其他能够分析地层特征的传感器。
[0015]图2示出机器100的腔室102。腔室102包括转子202、可调节的尺寸设定机构204、内表面206、前门208以及后门210。如图2中所示，随着机器100和腔室102沿着地面移动，转子202使浙青和基层分裂且粉碎成块212，并且然后使用块212形成再生的(翻新的)材料层。本领域技术人员应理解的是，尽管图2示出浙青层和基层，本发明可应用于道路再生期间所发现的其他层。
[0016]前门208、后门210的位置以及转子202的速度通过调节流过腔室102的材料的数量、方向以及速度来影响粉碎程度。还可使用可调节的尺寸设定机构来控制块212的粉碎程度。如下文将描述的，可调节的尺寸设定机构204可定位在距离转子202的多个距离处用以设定粉碎程度，或者换言之，用以设定用于再生材料层中的块212的最大尺寸或直径。
[0017]将用于测量转子202的高度的传感器110以及用于测量转子202的速度的传感器112联接到转子202。传感器110和传感器112可定位在其他位置处，并且仍然能够用传感器110测量转子202的高度并且用传感器112测量转子202的速度。
[0018]图3示出处于第一位置处的可调节的尺寸设定机构204。可调节的尺寸设定机构204包括第一构件302、第二构件304、第三构件306以及边缘314。第一构件302通过例如固定在内表面206上的、允许第一构件302从一位置枢转的铰链联接到内表面206。第一构件302和第二构件304通过例如铰链彼此联接。第二构件304通过例如导轨308联接到内表面206。导轨308可内置于内表面206或者联接到内表面206。第二构件304的一端沿着导轨308移动，由此滑动地将第二构件304的这一端联接到内表面206。在替代实施例中，第二构件304可通过其他方法联接到内表面206，只要第一构件302能够相对于内表面206移动。第二构件304帮助保持第一构件302且因而将边缘314固定就位。
[0019]第三构件306可以可选择地连接到第一构件302。第三构件306由弹性(具有回弹性)的防护材料构成并且放置在第一构件302和地面层之间以使第一构件302免于受到块212的损害。第三构件306可通过例如螺接或铆接(方式)联接到第一构件302，使得在其损坏或磨损时可以轻易地将其拆除或更换。或者，第一构件302和第三构件306可设置有允许第三构件306滑入到第一构件302上且锁定就位的凹槽或狭槽。预料到的是，取决于机器100执行粉碎操作的时间量，第三构件306将由于磨损而需要进行更换。
[0020]可调节的尺寸设定机构204还可包括联接到内表面206的致动器310和传感器312。致动器310将可调节的尺寸设定机构204连接到机器100的液压系统，使得通过机器100的液压系统的运行来移动可调节的尺寸设定机构204。或者，致动器310可以可选地定位在第一构件302、第二构件304中，或者定位在腔室102或内表面206的其他位置上。本领域技术人员应理解的是，可通过除液压致动以外的其他方法来移动可调节的尺寸设定机构204。例如，可通过手动、链传动装置或者通过本领域已知的其他方法来移动可调节的尺寸设定机构204。
[0021]可调节的尺寸设定机构204以一种使得在可调节的尺寸设定机构204和转子202之间形成间隙320的方式联接到内表面206。间隙320的长度决定块212的最大直径。间隙320的长度由转子202和可调节的尺寸设定机构204之间的距离来限定。例如，可通过测量第一构件302的边缘314到转子202的距离来确定间隙320的长度。联接到致动器310的传感器312使用致动器310来确定边缘314的位置。也就是说，传感器312测量致动器310的致动量。致动器310的致动对应于边缘314的位置。根据各替代实施例，致动器310可为多种不同类型的致动器，诸如液压缸或丝杠型致动器。
[0022]或者，传感器312可定位在导轨308本身上、边缘314上、可旋转地将第一构件302联接到内表面306的铰链内或者定位在可调节的尺寸设定机构204、腔室102或内表面206的许多其他部位上，使得可用来自传感器312的输出来计算边缘314的位置。例如，若致动器310定位在第二构件304内，传感器312也可位于第二构件304内。
[0023]转子202往往构造成在腔室102内沿已知的路径上下移动，并且由于转子202具有固定的直径，可采用传感器110来感测转子202的高度以获知转子202的位置。然后，可做出传感器312和传感器110之间的比较以测量间隙320的长度。
[0024]在图3中，示出处于第一位置——在该位置处，第二构件304处在导轨308的一端处——的可调节的尺寸设定机构204。在第一位置处，由于边缘314处于距离转子202最接近的位置，间隙320的长度最小。当可调节的尺寸设定机构204处在第一位置时，块212的最大直径将如腔室102所能形成的(块的直径)一样小。
[0025]图4示出具有与参照图3所述部件相同的部件的、处于第二位置的可调节的尺寸设定机构204。在第二位置处，可调节的尺寸设定机构204的第二构件304处于导轨308的相对于图3中所示一端而言的另一端处。在第二位置处，由于边缘314处在距离转子最远的位置处，间隙320的长度最大。当可调节的尺寸设定机构204处在第二位置时，块212的最大直径将如腔室102所能形成的(块的直径)一样大。
[0026]图5不出用于基于地层特征控制机器100的不例性系统的不意图。传感器106、传感器108、传感器110、传感器112以及传感器312与控制器120可通讯地联接。该通讯可通过本领域已知的有线或无线连接。控制器120从传感器106、传感器108、传感器110、传感器112以及传感器312获取输入，并且确定适于机器100的目标速度、适于转子202的目标高度、适于转子202的目标速度以及适于可调节的尺寸设定机构204的目标位置。控制器120然后将机器100的速度调节至适于机器100的目标速度、将转