专利名称：对预定面积进行作业的建筑机械或采矿机械的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于对预定面积进行作业的建筑机械或采矿机械。
背景技术：
当通过铣刨机、路拌机或再生机对地面或路面进行作业时，和当通过采矿机(表面采矿机)采掘矿产时，铣刨过的面积和/或铣刨过的体积通常需要用作服务清算的基础，该服务清算用于记录和结算建筑场所实施的服务。这些数据例如从先前已知的数据确定或 估计，或从地图材料或测绘文件而确定，这里以简化的方式假定实际铣刨的面积或实际铣刨的体积精确地对应于先前在合同中陈述的需要铣刨的面积或需要铣刨的体积。还已知的是，在完成铣刨操作之后，通过简单的测量仪器(例如里程表和折叠尺)或多或少精确地分别确定铣刨过的面积或铣刨过的体积。最后还已知的是，确定当前铣刨过的体积的近似值，且通过积分，从行进过的距离建立每日的体积，这可以从机械控制系统读出或通过机械控制系统测量得到，和铣刨深度，这里假定安装的铣刨鼓的宽度对应于有效铣刨的铣刨宽度。然而已经变得清楚的是，在实际中，实际铣刨过的面积或实际铣刨过的体积偏离服务合同中规定的几何数据，或偏离从测绘文件或地图获得的数据，且作为一般规律，实际铣刨过的体积更大。因此这对于缔约公司不利，因为不准确的结算将对其有损害。其中的一种原因例如当然是在山区中高速公路截面的三维性，因为在地图投影中的铣刨轨迹的长度小于在道路的三维路径中的长度。另一个理由是在授予合同之前未知的或不可预知的额外的作业，从而其没有在测绘文件或地图中反映出来。通过简单的测量装置(里程表、折叠尺)的测量仅仅是对实际服务的或多或少精确的近似，因为通常还需要对复杂的铣刨几何进行作业，而其不能通过简单的装置进行计
笪
ο这样的清算方式不仅不精确，而且还费时。
发明内容因此，本实用新型的目的在于产生一种建筑机械或采矿机械，其可以用于记录服务，该服务通过至少一个建筑机械或采矿机械以及时、自动、高精度和低成本的方式实现。上述目标通过以下特征而实现。用于通过至少一个机械在多个铣刨轨迹中对预定面积进行作业的建筑机械或采矿机械，具有每个具有预定的铣刨宽度的铣刨鼓、位置确定设备和机械控制系统，其特征在于-每个单个的机械的位置确定设备产生所述至少一个机械的位置数据，-用于所有机械的一个计算机接收各个机械的位置数据，并与安装的铣刨鼓的铣刨宽度结合，在每种情形下，从连续的位置数据，计算各个铣刨轨迹的长度，铣刨操作沿着所述铣刨轨迹进行，和沿着所述铣刨轨迹铣刨的面积，合计作为先前铣刨的部分面积，[0013]-计算机连续地或后续地检查所有机械的当前铣刨的部分面积，以得出与所有机械先前合计的部分面积的重叠或多次重叠，-计算机从合计的铣刨的部分面积中扣除作为重叠面积的重叠的部分面积，其中总合计的先前铣刨的部分面积减去计算得到的总重叠面积得出铣刨的面积。其特征另外地可以在于所述计算机 -额外地接收相对于当前铣刨深度或当前铣刨深度横截面的至少一个铣刨深度信号，并将所述铣刨深度信号归属于各个机械的当前机械位置，-通过记录发生铣刨操作的连续机械位置计算铣刨轨迹的长度，并计算和合计先前铣刨的部分体积，其中考虑到根据机械位置的当前铣刨深度或铣刨深度横截面，-连续地或后续地检查当前铣刨的部分体积，以得出与先前合计的部分体积的重叠或多次重叠，从合计的铣刨的部分体积中扣除任何重叠的体积，-其中计算机这样计算铣刨体积，其从铣刨深度或从铣刨深度横截面和至少一个机械的连续机械位置合计的总的部分体积减去相应地确定的总的确定的重叠体积。可选地，所述计算机基于机械上的至少一个参考点确定机械的机械位置。可选地，所述位置确定设备从至少一个GNSS接收器接收位置数据以确定机械的机械位置。可选地，所述位置确定设备从静止的GNSS接收器或从数据参考服务额外地接收参考位置数据。可选地，所述计算机从总站接收位置数据以确定机械的机械位置。可选地，来自至少一个机械的各个机械控制系统的位置数据、参考位置数据或替代数据无线地实现数据交换。可选地，所述计算机-额外地接收相对于当前铣刨深度或当前铣刨深度横截面的至少一个铣刨深度信号，并将所述铣刨深度信号归属于各个机械的当前机械位置，-通过记录发生铣刨操作的连续机械位置计算铣刨轨迹的长度，并计算和合计先前铣刨的部分体积，其中考虑到根据机械位置的当前铣刨深度或铣刨深度横截面，-连续地或后续地检查当前铣刨的部分体积，以得出与先前合计的部分体积的重叠或多次重叠，从合计的铣刨的部分体积中扣除任何重叠的体积，-其中计算机这样计算铣刨体积，其从铣刨深度或从铣刨深度横截面和至少一个机械的连续机械位置合计的总的部分体积减去相应地确定的总的确定的重叠体积。根据本实用新型的该方案提供了这样的优点，在工作日的结尾或在服务合同完成时，实施的服务自动地确定并在操作结束时可立即取回。这样，自动地考虑了空闲统刨(idle milling)和统刨轨迹的重叠或甚至多次重叠。通过该方案提供的特别的优点在于，无需通过传感器或测量技术分别记录当前的重叠。相反，重叠通过从铣刨轨迹估计精确的位置测量而确定。预定面积的作业通过一个或多个机械在多个铣刨轨迹中实现。铣刨操作沿着其发生的铣刨轨迹的长度通过估计连续的机械位置而确定。确定的是，铣刨操作什么时候进行，什么时候没有进行。在这点上，存在这样的可能性，即操作者手动地输入信息。可选地，其还可以自动地确定什么时候发生铣刨操作，例如通过确定铣刨鼓是否旋转，或者运输输送机是否运行，或者当前通过燃烧发动机产生了什么输出。这样的信号例如可从机械控制系统中取回。然而最合适的信号是记录调节的或当前的铣刨深度的信号。结果，只有先前铣刨的部分区域因此可以记录为铣刨轨迹的长度和铣刨鼓的安装宽度的乘积。没有发生铣刨操作的机械的行进距离因此没有加上。随着铣刨操作的完成，铣刨的总合计的部分面积减去确定的总重叠面积例如可作为铣刨面积而从存储器中取回，该铣刨面积作为作业结果。每个单个机械的机械位置通过在机械上的至少一个参考点确定。该参考点优选地
设置在铣刨鼓上方，例如在操作者平台的顶篷上。参考点尤其优选为是正交于在共同的垂直面中的机械框架的点，当机械直立在水平面时，其通过铣刨鼓的轴线。优选地，至少一个GNSS接收器(全球导航卫星系统)用于确定机械位置。这样的用于位置确定和导航的系统采用来自导航卫星和/或伪卫星的信号。可选地，还可以额外地使用来自静止的GNSS接收器或数据参考服务的参考位置数据，以提高精确度。总站也可以用作基于GNSS接收器的位置确定设备的替代。总站是电子经纬仪，其集成有电子距离测量设备，以测量仪器到参考点的倾斜和距离。在与附接到机械上的至少一个GNSS接收器的接收受到干涉的情形下，丢失的或不正确的位置数据可以作为替代数据而计算或校正，其基于先前的和进一步的铣刨轨迹的路径或者基于机械的机械控制系统记录的前进速度和转向角度数据。为此，可能想要的是，在与附接到机械上的至少一个GNSS接收器的接收受到干涉的情形下，计算机为任何丢失的或不正确的位置数据计算替代数据，其通过相对于与接收受到干涉的时间而从较早的和较后的位置数据插值，或者计算替代数据，其从通过各个机械控制系统记录的前进速度和转向角度数据而得出。与接收受到干涉造成的数据间隙前后记录的位置数据这样可以通过插值的替代数据而完成，从而使得可以采用铣刨轨迹无间隙的路径。位置数据和参考位置数据可以无线地传递到外部计算机。如果有多个机械需要估计以计算执行了的铣刨作业的话，这将尤其有利。为确定沿着铣刨轨迹铣刨了的体积，在铣刨鼓的中心的当前铣刨深度(如同在纵向方向上看)或当前铣刨深度横截面可以根据机械的位置而记录，从总合计的部分体积减去建立的总重叠体积而获得铣刨体积。这样做时，还可以对于单个的铣刨轨迹考虑不同的铣刨深度。其以有利的方式提供用于需要一路上保存的当前铣刨深度或铣刨深度横截面和机械沿着铣刨轨迹的每个当前位置。
下文中结合附图更详细地解释本实用新型的一个实施方式。如下内容得以示出图I是设计为道路统刨机的建筑机械，图2是道路铣刨机的后视图，和[0051]图3是需要作业的表面的不同铣刨轨迹。
具体实施方式
图I所示的机械I是建筑机械，即道路铣刨机，并描述用于表示所有类型的具有铣刨鼓2的机械，其对地面或路面进行作业。这些包括铣刨机，其用于开挖沉积物，例如在露天采矿中，其也称为表面采矿机。图I所示的机械I包括机械框架3，其中铣刨鼓2以刚性或高度可调节的方式支撑。机械I通过底盘承载，该底盘在图I中通过履带5形成。铣刨的材料可以通过运输输送机11装载到运输车辆上。在其顶侧上，机械框架3承载有操作者平台9，其可以包括舱室。操作者坐在或站在操作者平台9中，其通过机械控制系统26控制机械I的功能。所述机械功能例如为前进速度、转向、铣刨鼓2的铣刨深度等。机械I具有位置确定设备24，其能够将其信息传送给计算机20，用于进一步的处理，其中所述计算机20也可以集成在机械 控制系统26中。而且，可以想要的是，位置确定设备24集成在计算机20中。在操作者平台9上，例如在操作者舱室的顶篷上，可以设置GNSS接收器14，其作为位置确定设备24的部件，所述GNSS接收器14优选地这样设置，使得当机械I水平对齐时，其与铣刨鼓2的铣刨鼓轴线7在共同的垂直平面15上。GNSS接收器14形成在机械I上的参考点，由此可以确定当前的机械位置。机械I上的其他参考点也可以选择，在这样的情形下，用于计算机械位置的位置数据必须相应地校正。与计算相关的机械位置是铣刨鼓2相对于其纵向延伸的中心。当机械I直立在水平面上或机械框架3水平地对齐时，单个GNSS接收器14因此优选地垂直地位于所述铣刨鼓2的中心位置的上面。即使GNSS接收器精确地附接在该位置，位置数据也需要校正。只有当机械总是在水平面上作业时，才可以省略校正，此时，在纵向和横向上都与其保持平行对齐。一旦机械I出现相对于水平面的横向或纵向倾斜，必须进行校正，这几乎总是这样的情形。合适的倾斜传感器用于该目的。还可能的是，采用两个GNSS接收器14，如大体上可以从图2推断的那样。必要的要求是，这两个GNSS接收器14相互之间具有距离。即使在使用两个GNSS接收器14时，如在图2中所示的那样，这些优选地位于平面15中，并处于相同的高度。然而需要理解的是，这两个GNSS接收器14也可以设置在机械I的其他点处。GNSS接收器14理想地设置在操作者平台9的顶篷上，从而一方面，来自反射信号的干涉尽可能地小，另一方面，当行驶通过由树限定出的铣刨面积时，至少一个GNSS接收器14不因为树而失去与所有卫星的联系。另外，来自静止的GNSS接收器16或数据参考服务的参考位置数据可以用于提高机械位置确定的精度。作为确定机械位置的另一个替代，总站28可以使用，其能够三维地追踪机械上的参考点，还可以采用多个总站28。如果采用一个总站，那么至少一个GNSS接收器必须通过至少一个测量棱镜替代。机械I的当前位置可以通过位置确定设备24记录，这样，沿着铣刨轨迹6行进的距离的长度可以通过内部或外部计算机20计算和存储。在开始记录铣刨合同时，计算机20的存储器清零，其中可以存储有先前铣刨的面积4。现在，如果合同中预定的面积通过至少一个机械I铣刨的话，铣刨轨迹6的长度首先通过建立的关于机械位置及其连续改变的数据而确定，然后计算先前铣刨的部分面积4并合计考虑铣刨鼓2的安装的铣刨宽度。先前铣刨的部分面积4存储在计算机20的存储器中，沿着铣刨轨迹6铣刨的面积4得以连续地或后续地检查，以得出与先前铣刨的部分面积8的重叠或多次重叠。如果重叠是在计算机中建立的,重叠的任何部分面积作为重叠面积10从存储器中合计的先前铣刨的部分面积8中减去。铣刨轨迹6例如可以通过二维或三维坐标存储。机械控制系统或操作者各自通知计算机当前是否发生铣刨操作，从而使得机械I的任何空闲行进不被记录。如果铣刨深度记录用于计算铣刨体积，到计算机的这样的信息可以省略，因为计算机能够根据调节的铣刨深度而独立地确定铣刨操作是否在当前发生。代替调节的铣刨深度，也可以采用有效的铣刨深度，如果其在机械控制系统中可获得的话。可选地，可以采用来自机械控制系统的其他信号，例如用于铣刨鼓的启动信号或用于移除铣刨材料的运输输送机的启动信号，或者是来自引擎控制系统的信号，例如驱动铣刨鼓的引擎的扭矩。随着合同的完成和终结，实际铣刨的面积4可从存储器中取回，从而使得存储在存储器中并完全自动地确定的值可以用作与客户清算的基础。·[0064]图3表示在要铣刨的面积4上互相邻近设置的多个铣刨轨迹6。图3还描述了先前铣刨的部分面积8和从其获得的重叠面积10，其需要从沿着铣刨轨迹6合计的面积中扣除。部分地具有多次重叠的不同长度的四个铣刨轨迹6可以从图3所示的需要铣刨的面积4的例子中推断出来。在某些情形下，例如那些铣刨合同包括不同铣刨深度的，可能必要的是，不采用铣刨面积，而是采用铣刨体积作为服务合同结算的基础。在该情形下，除了确定铣刨轨迹6的长度和铣刨面积，想要额外地记录当前的铣刨深度，从而使得计算机20能够确定铣刨体积。当前的铣刨深度可以基于铣刨鼓2的纵向方向相对于铣刨鼓2的中心而确定。可选地，横向于机械I的宽度的当前铣刨深度横截面可以从机械控制系统的数据中获得并根据机械位置而记录。然后，铣刨的体积为总合计的部分体积减去建立的总重叠体积。如果有需要且不从机械控制系统26读取的话，当前铣刨深度也可以测量得到。在具有多个机械I的情形下，至少一个参考点用于每个机械。在具有多个机械的情形下，其中一个机械I可以确定为先导机械。 特别地，在采用多个机械I时，计算机20还可以以静止的方式外部地设置，或者可以设置在先导机械I上，其中来自所有机械I的机械控制系统26的位置数据、参考位置数据或替代数据的数据交换经由例如卫星或蜂窝通信网络而无线地实现。 在与附接到机械I上的至少一个GNSS接收器14的接收受到干涉的情形下，计算机20可以为任何丢失的或显然不正确的位置数据计算替代数据，并可以各自计算丢失的位置数据或不正确的位置数据。这可以通过相对于接收受到干涉的时间而从较早和较晚位置数据的插值中计算得到。可选地，替代数据可以从记录在机械I的各个机械控制系统16中的前进速度和转向角度数据中计算得到。
权利要求1.用于通过至少一个机械在多个铣刨轨迹(6)中对预定面积(4)进行作业的建筑机械或采矿机械，所述机械具有每个具有预定的铣刨宽度的铣刨鼓(2)、位置确定设备(24)和机械控制系统(26)，其特征在于 -每个单个的机械(I)的位置确定设备(24)产生所述至少一个机械(I)的位置数据， -用于所有机械的一个计算机(20)接收各个机械(I)的位置数据，并与安装的铣刨鼓(2)的铣刨宽度结合，在每种情形下，从连续的位置数据，计算各个铣刨轨迹￠)的长度，铣刨操作沿着所述铣刨轨迹进行，和沿着所述铣刨轨迹(6)铣刨的面积(4)，合计作为先前铣刨的部分面积(8)， -计算机(20)连续地或后续地检查所有机械的当前铣刨的部分面积，以得出与所有机械先前合计的部分面积(8)的重叠或多次重叠， -计算机(20)从合计的铣刨的部分面积(8)中扣除作为重叠面积(10)的重叠的部分面积⑶， 其中总合计的先前铣刨的部分面积(8)减去计算得到的总重叠面积(10)得出铣刨的面积⑷。
2.根据权利要求I所述的建筑机械或采矿机械，其特征在于所述计算机(20)基于机械(I)上的至少一个参考点确定机械(I)的机械位置。
3.根据权利要求I或2所述的建筑机械或采矿机械，其特征在于所述位置确定设备(24)从至少一个GNSS接收器(14)接收位置数据以确定机械(I)的机械位置。
4.根据权利要求3所述的建筑机械或采矿机械，其特征在于所述位置确定设备(24)从静止的GNSS接收器(16)或从数据参考服务额外地接收参考位置数据。
5.根据权利要求I所述的建筑机械或采矿机械，其特征在于所述计算机(20)从总站(28)接收位置数据以确定机械(I)的机械位置。
6.根据权利要求5所述的建筑机械或采矿机械，其特征在于来自至少一个机械(I)的各个机械控制系统(26)的位置数据、参考位置数据或替代数据无线地实现数据交换。
7.根据权利要求I所述的建筑机械或采矿机械，其特征在于所述计算机(20) -额外地接收相对于当前铣刨深度或当前铣刨深度横截面的至少一个铣刨深度信号，并将所述铣刨深度信号归属于各个机械(I)的当前机械位置， -通过记录发生铣刨操作的连续机械位置计算铣刨轨迹(6)的长度，并计算和合计先前铣刨的部分体积，其中考虑到根据机械位置的当前铣刨深度或铣刨深度横截面， -连续地或后续地检查当前铣刨的部分体积，以得出与先前合计的部分体积的重叠或多次重叠,从合计的铣刨的部分体积中扣除任何重叠的体积， -其中计算机(20)这样计算铣刨体积，其从铣刨深度或从铣刨深度横截面和至少一个机械(I)的连续机械位置合计的总的部分体积减去相应地确定的总的确定的重叠体积。
专利摘要本实用新型涉及一种对预定面积进行作业的建筑机械或采矿机械，尤其是一种用于通过至少一个机械在多个铣刨轨迹中对预定面积进行作业的建筑机械或采矿机械，其具有每个具有预定的铣刨宽度的铣刨鼓、位置确定设备和机械控制系统，其中每个单个的机械的位置确定设备产生至少一个机械的位置数据，用于所有机械的一个计算机接收各个机械的位置数据，并与安装的铣刨鼓的铣刨宽度结合，在每种情形下，从连续的位置数据，计算各个铣刨轨迹的长度和沿着铣刨轨迹铣刨的面积，合计作为先前铣刨的部分面积，计算机连续或后续地检查所有机械的当前铣刨的部分面积，以得出重叠或多次重叠，计算机从合计的铣刨的部分面积中扣除作为重叠面积的重叠的部分面积，其中总合计的先前铣刨的部分面积减去计算得到的总重叠面积得出铣刨的面积。
文档编号E21C25/10GK202688838SQ201220271980
公开日2013年1月23日 申请日期2012年6月8日 优先权日2011年6月10日
发明者斯文·保尔森, 斯特凡·韦格纳, 西鲁斯·巴里马尼, 根特·黑恩 申请人:维特根有限公司