1.一种与运土机器一起使用的集成式感测设备,所述运土机器包括作业工具边缘,所述集成式感测设备包括:
(a)电子距离传感器;
(b)电子方向传感器,所述电子方向传感器用于检测所述感测输出的角方向;以及
(c)处理电路和存储电路;
其特征在于:
(d)所述电子距离传感器具有被导向在工地表面处的感测输出,所述电子距离传感器确定所述感测输出的基点与所述工地表面之间的距离而不与所述工地表面进行物理接触;以及
(e)所述处理电路被配置成:
(i)从所述电子距离传感器和所述电子方向传感器接收输出信号;以及
(ii)将信号发送到可视监控器屏幕,从而显示表示所述工地表面的实际形状的“最新轮廓”。
2.如权利要求1所述的集成式感测设备,其中:
(a)所述处理电路还被配置成控制所述可视监控器屏幕,从而以如下模式中的至少一者显示操作信息:
(i)以BM为中心;
(ii)以L为中心;
(iii)竖直以BM为中心和水平以L为中心;以及
(iv)非中心;
或
(b)所述电子距离传感器包括激光测距仪;
或
(c)所述电子方向传感器包括如下项中的至少一者:
(i)至少一个加速计;
(ii)至少一个陀螺仪;以及
(iii)至少一个磁强计;
且其中,所述方向传感器充当基于重力方向的测斜计;
或
(d)所述处理电路还被配置成:
(i)确定用于预定挖掘操作的“设计轮廓”且将所述设计轮廓存储在所述存储电路中;
(ii)将信号发送到所述可视监控器屏幕,从而显示所述设计轮廓;以及
(iii)在操作期间,控制所述可视监控器屏幕,从而将所述最新轮廓和所述设计轮廓均显示在单组坐标轴上,由此示出所述最新轮廓和用于所述预定挖掘操作的所述设计轮廓二者之间的物理关系。
3.如权利要求1所述的集成式感测设备,还包括:
(a)外壳,其中:
(i)在制造所述集成式感测设备时,所述电子距离传感器、所述电子方向传感器、所述处理电路、和所述存储电路全部与所述外壳一起安装;
(ii)所述电子距离传感器和所述电子方向传感器均被校准到所述基点和重力方向,而无需知道运土机器的几何结构;
(iii)所述集成式感测设备后续被安装到运土机器;以及
(iv)此后立即地,所述集成式感测设备准备使用,而无需任何校准到所述运土机器;
或
(b)转向机构,在所述处理电路的控制下,所述转向机构瞄准所述电子距离感测输出,从而以多个瞄准角测量距所述工地表面的多个距离;其中:所述集成式感测设备确定如下二者之间的差别:(i)重力方向,和(ii)所述电子距离传感器的所述感测输出的方向;
或
(c)如下项中的至少一者:(i)用于检测高度的电子位置传感器,和(ii)转向机构,在所述处理电路的控制下,所述转向机构瞄准所述电子距离感测输出,从而以多个瞄准角测量距所述工地表面的多个距离;
其中:
(i)所述处理电路还被配置成:
(A)通过利用运土机器执行的校准功能来接收吊杆枢轴参考信息;以及
(B)将接收的所述吊杆枢轴参考信息存储在所述存储电路中;以及
(ii)在操作期间,如果所述位置传感器输出信号从所述电子位置传感器丢失,且如果所述运土机器的吊杆枢轴自如下事件起未移动:(A)接收最后有效的位置传感器输出信号、或(B)执行基准定位过程、或二者,则所述处理电路还被配置成:
(A)利用吊杆枢轴参考信息确定所述最新轮廓;
(B)确定用于预定挖掘操作的“设计轮廓”且将所述设计轮廓存储在所述存储电路中;
(C)将输出信号发送到所述可视监控器屏幕,从而显示所述设计轮廓;以及
(D)控制所述可视监控器屏幕,从而将所述最新轮廓和所述设计轮廓均显示在单组坐标轴上,由此示出所述最新轮廓和用于所述预定挖掘操作的所述设计轮廓二者之间的物理关系,而不依赖于所述位置传感器输出信号;
或
(d)如下项中的至少一者:(i)用于检测高度的电子位置传感器,和(ii)转向机构,在所述处理电路的控制下,所述转向机构瞄准所述电子距离感测输出,从而以多个瞄准角测量距所述工地表面的多个距离;
其中,所述处理电路还被配置成:
(i)在确定所述最新轮廓之后;
(ii)允许所述运土机器的操作者在视觉上识别和选择关于显示的所述最新轮廓的已知工地坐标的特征,且将所选的所述特征指定为用于所述工地表面的指定基准点;以及
(iii)改变所述最新轮廓的坐标,所以将使所述最新轮廓与所述指定基准点对齐且因此与工地坐标对齐,然后:
(A)确定用于预定挖掘操作的“设计轮廓”且将所述设计轮廓存储在所述存储电路中;
(B)将输出信号发送到所述可视监控器屏幕,从而显示所述设计轮廓;以及
(C)在操作期间,控制所述可视监控器屏幕,从而将所述最新轮廓和所述设计轮廓均显示在单组坐标轴上,由此示出所述最新轮廓和用于所述预定挖掘操作的所述设计轮廓二者之间的物理关系;
或
(e)用于检测高度的电子位置传感器,其中,所述处理电路还被配置成从所述电子位置传感器接收位置传感器输出信号。
4.如权利要求3所述的集成式感测设备,其中,在任何特定时间,所述转向机构在所述处理电路的控制下使所述电子距离传感器瞄准如下项中的一者:
(a)在所述运土机器的作业工具边缘的移动方向的前面;
(b)在所述运土机器的作业工具边缘的移动方向的后面;以及
(c)在所述运土机器的作业工具边缘的移动方向的侧面。
5.如权利要求3所述的集成式感测设备,还包括:
(a)第一测斜计传感器,所述第一测斜计传感器被安装到挖掘机运土机器的铲斗柄;以及
(b)第二测斜计传感器,所述第二测斜计传感器被安装到挖掘机运土机器的铲斗;
(c)其中,所述处理电路还被配置成:
(i)确定用于预定挖掘操作的“设计轮廓”且将所述设计轮廓存储在所述存储电路中;
(ii)从所述第一测斜计传感器和所述第二测斜计传感器接收输出信号;
(iii)接收关于挖掘机运土机器的所述铲斗柄、所述铲斗和吊杆的几何结构的第一参考信息,并将接收的所述铲斗柄的几何结构的第一参考信息、所述铲斗的几何结构的第一参考信息、和所述吊杆的几何结构的第一参考信息存储在所述存储电路中;
(iv)通过利用所述挖掘机运土机器执行的校准功能,接收关于所述第一测斜计传感器、所述第二测斜计传感器、和所述感测设备的电子方向传感器的第二参考信息,并将所述第一测斜计传感器的第二参考信息、所述第二测斜计传感器的第二参考信息、和所述感测设备的电子方向传感器的第二参考信息存储在所述存储电路中;
(v)基于所述第一测斜计的输出信号、所述第二测斜计的输出信号、所述感测设备的电子方向传感器的输出信号、所述第一参考信息、和所述第二参考信息来确定所述铲斗的物理位置,包括所述铲斗的作业工具边缘的物理位置;以及
(vi)控制所述可视监控器屏幕,从而将所述铲斗的作业工具边缘的所述物理位置以及如下项中的至少一者:
(A)所述最新轮廓,和
(B)所述设计轮廓;
显示在单组坐标轴上,由此示出如下两者之间的物理关系:
(C)所述作业工具边缘,和
(D)所述最新轮廓和所述设计轮廓中的至少一者。
6.如权利要求5所述的集成式感测设备,其中,在所述校准功能期间:
(a)当挖掘机运土机器的所述铲斗柄、挖掘机运土机器的所述铲斗、和挖掘机运土机器的所述吊杆被放在几个不同位置上时;以及
(b)当所述电子距离传感器的所述感测输出被瞄准以照射目标时;
(c)所述处理电路还被配置成基于来自所述第一测斜计、所述第二测斜计、所述电子距离传感器、和所述电子方向传感器的所述输出信号来确定所述第一参考信息和所述第二参考信息。
7.如权利要求2所述的集成式感测设备,还包括如下项中的至少一者:(i)用于检测高度的电子位置传感器,和(ii)转向机构,在所述处理电路的控制下,所述转向机构瞄准所述电子距离感测输出,从而以多个瞄准角测量距所述工地表面的多个距离;
其中,所述处理电路还被配置成:
(a)确定作业工具物理轮廓信息,并识别所述作业工具物理轮廓的所述作业工具边缘;
(b)在操作期间,如果在所述最新轮廓中遇到所述作业工具物理轮廓信息的一部分,识别所述作业工具物理轮廓信息的一部分,则所述处理电路还被配置成:
(i)将输出信号发送到所述可视监控器屏幕,从而显示在其识别位置上的所述作业工具边缘的图像;
(ii)控制所述可视监控器屏幕,从而将所述作业工具边缘的所述位置以及如下项中的至少一者:
(A)所述最新轮廓,和
(B)所述设计轮廓,
显示在单组坐标轴上,由此示出所述作业工具边缘与所述最新轮廓和所述设计轮廓中的至少一者之间的物理关系。
8.如权利要求3所述的集成式感测设备,其中,在所述校准功能期间,所述处理电路还被配置成:
在(i)将所述运土机器的构件放在多个位置上以及(ii)所述电子距离传感器被瞄准以照射在所述多个位置的每一位置处的特定合适目标时,(a)从所述电子距离传感器和所述电子方向传感器接收输出信号;以及
(b)从所述输出信号确定所述吊杆枢轴参考信息。
9.如权利要求3所述的集成式感测设备,其中:
(a)所述电子位置传感器包括如下项中的至少一者:
(i)具有至少一个光传感器的激光接收器,所述激光接收器检测到达所述至少一个光传感器的入射激光的位置;以及
(ii)GNSS接收器,所述GNSS接收器基于来自卫星星座的入射信号来检测位置;以及
(iii)跟踪全站仪系统(TTS)的目标阵列;
或
(b)所述电子位置传感器包括GNSS接收器天线,且还包括允许所述GNSS接收器天线被转向的可枢转的安装件;
或
(c)所述集成式感测设备被安装到运土机器的可移动构件,以及所述运土机器的操作者控制所述可移动构件,从而瞄准所述电子距离传感器以按多个瞄准角测量距所述工地表面的多个距离。
10.一种用于与运土机器一起使用集成式感测设备的方法,所述运土机器包括作业工具边缘,所述方法包括:
(a)提供集成式感测设备,所述集成式感测设备具有:
(i)电子距离传感器;
(ii)电子方向传感器;
(iii)处理电路;和
(iv)存储电路;
其特征在于,所述方法执行如下步骤:
(b)将所述电子距离传感器的感测输出导向到工地表面,并确定所述感测输出的基点和所述工地表面之间的距离,而不与所述工地表面进行物理接触;
(c)使用所述电子方向传感器检测所述感测输出的角方向;
(d)从所述电子距离传感器和所述电子方向传感器接收输出信号,并确定表示所述工地表面的实际形状的“最新轮廓”;以及
(e)将信号发送到可视监控器屏幕,并显示所述最新轮廓。
11.如权利要求10所述的方法,还包括如下步骤:
(a)确定用于预定挖掘操作的“设计轮廓”;
(b)将所述设计轮廓存储在所述存储电路中;以及
(c)在操作期间,在所述可视监控器屏幕上将所述最新轮廓和所述设计轮廓均显示在单组坐标轴上,由此示出所述最新轮廓和用于所述预定挖掘操作的所述设计轮廓二者之间的物理关系。
12.一种用于与运土机器一起使用集成式感测设备的方法,所述运土机器包括作业工具边缘,所述方法包括:
(a)提供集成式感测设备,所述集成式感测设备具有:
(i)电子距离传感器;
(ii)电子方向传感器;
(iii)处理电路;
(iv)存储电路;和
(v)外壳;
其特征在于,所述方法执行如下步骤:
(b)将所述电子距离传感器和所述电子方向传感器校准到所述基点和重力方向,而无需知道运土机器的几何结构;
(c)随后将所述集成式感测设备安装到运土机器;
(d)此后,在无需任何校准到所述运土机器的情况下,确定表示所述工地表面的实际形状的“最新轮廓”;以及
(e)将信号发送到可视监控器屏幕,并显示所述最新轮廓。