用于施工机械的磁力快速安装单元和方法以及包括这样的快速安装单元的施工机械与流程

本发明涉及一种用于施工机械的磁力快速安装单元，特别是用于铺路机的磁力快速安装单元。本发明进一步涉及一种将附连装置安装于施工机械的磁力快速安装方法和一种包括这样的磁力快速安装单元的施工机械。

背景技术：

当操作施工机械时，一些附连装置常常被用来安装在机械的外部。也就是说，这些附连装置以一种可以从机械外部便于接近的方式应用于施工机械。在这里，施工机械特别指代筑路机械，例如铺路机，路面铣刨机，稳定土拌合机，再生机、压路机、或者其他土壤夯实机，例如回填土压实机等。例如，为增加操作安全性和/或提升控制精度的传感器可以被认为是附连装置。例如，摄像头可以作为附连装置，特别是用于铺路机和路面铣刨机中来使司机在处理铺路或铣刨时可以有更好的视野。

这些附连装置通常相对比较昂贵和/或容易损坏。因此，在一天工作结束后经常需要从施工机械移除它们，在第二天开始工作时再重新安装上，来防止附连装置在夜间被损坏或甚至被盗。这些广泛被使用的附连装置并不是频繁被需要的，因此并不需要在每台机器上安装相应的附连装置。这样，如果同一附连装置可以在不同机器上轮流使用的话将被视为优点。

直到现在，这些附连装置，特别是摄像头，还是被通过类似用螺丝固定的方式来安装。这样使得附连装置的安装得很牢固。然而，在一天工作结束后将其取下将花费相对很长的时间，这就造成了操作者冒险将附连装置留在施工机械上，也导致了上述提过的风险。而且，附连装置也只能连接在施工机械上为适应附连装置所设置的对应的螺孔和/或槽中。

为了简化和加快安装或拆除摄像头，通常在附连装置上设置磁性支架。这样具有的优点是不需要在机械上设置槽并且可以根据需要安装在任意位置。然而，对于已知的磁固定方式的缺点是在可以快速安装在机械上任意位置的同时，将附连装置调整到需要的方向是很耗时的。尤其是当摄像头作为附连装置时，通常需要以设定好的视角安装在施工机械上。对于摄像头的调整是一份非常耗时的任务。相比之下，通过螺孔连接时，附连装置的方向已经通过螺孔的位置被预先设置好了。这种类型的不变的对准不具备可以安装在施工机械的任意部位的磁固定。附连装置正确的方向必须通过自己动手调整。这样，造成的结果是虽然实现了快速安装，但是反过来却浪费了部分的时间在调整或对准上。特别是在某些时候如果附连装置，特别是摄像头的准确对准是很重要的。例如，摄像头被用作传感装置来简化铣刨材料的装载(参见US2013/0080000A1)或其他图像处理步骤。

技术实现要素：

因此本发明的目的是提供一种施工机械的附连装置的安装方案，其一方面可以实现附连装置在施工机械上快速的安装和拆除，另一方面能保证附连装置相对于施工机械的快速、可靠并且准确的对准。

上述发明目的通过根据独立权利要求中所述的一种磁力快速安装单元、一种磁力快速安装方法和一种包括磁力快速安装单元的施工机械来实现。从属权利要求给出了本发明优选的实施例。

具体地，本发明的目的通过一种用于施工机械特别是铺路机或路面铣刨机的磁力快速安装单元来实现，其包括一配置为永久附连在施工机械上的定位标记，一可以磁附连在所述定位标记上的附连装置，一设置在所述附连装置上的对准标记，所述对准标记可以标记出所述附连装置的对准状况，一设置于所述定位标记上的对准辅助部，所述对准标记和所述对准辅助部被配置为：所述附连装置相对于所述施工机械的调准状况可以根据所述附连装置附连于所述定位标记上时所述对准标记和所述对准辅助部的相对位置关系来获知。永久附连在这里的意思是，定位标记一直保留在施工机械上，不管附连装置是否被安装。

磁力快速安装单元可以包括磁性和非磁性部分。例如，定位标记可以是通过磁力或是非磁力地附连或安装在施工机械上。重要的是附连装置可以可逆地通过磁力直接地或间接地安装在机械上。于是，磁力快速安装单元自身最好也包括磁铁，通过其来实现与施工机械的连接。

定位标记用来确定附连装置待要安装在施工机械上哪个位置。这样，使用者可以总是将附连装置安装在同一点，而不需要花很多时间想准确的定位，或是最坏的情况，为了找到准确位置去反复试错。在目前的环境下，永久的连接方式也意味着连接标记的位置将不会改变，即使当施工机械在运行时也是如此；定位标记被设定为一旦安装在施工机械上，就会保留至少数天甚至永久保留。

根据本发明，在附连装置上提供对准标记，在定位标记上提供对准辅助部。对准标记用来提供附连装置的对准或是操作方向的可视化标记。由于大多数附连装置例如摄像头都有其可以实现最大功能的方向(例如，摄像头的视线或传感器的测量方向)，这在附连装置的安装过程中必须考虑以确保在重复的安装和拆除后附连装置还能在施工机械上保持同样的定位。定位标记上的对准辅助部被用来保证附连装置在施工机械上准确的对准。这在施工机械上提供了一个固定点，借助该点，对准标记以及因此附连装置可以调整或对准。总的来说，通过综合考虑对准标记和对准辅助部或他们相互间的位置关系，附连装置的对准状况将变得显而易见。优选地，对准标记和对准辅助部被设置为当附连装置安装在施工机械上时其对于操作者是可见的；对准辅助部最好不被覆盖，例如，不被附连装置覆盖。这例如通过使得定位标记大于附连装置安装到施工机械上时所覆盖的面积来实现。定位标记的有对准辅助部的部分最好伸出到安装在施工机械上的附连装置之外以使其可见。这样，即便是在附连装置最初被安装后，操作者仍可以读数并且必要时更正附连装置的对准。因此，本发明的基本思想是提供为磁力快速安装单元提供定位帮助，为此目的，一方面，在施工机械上提供标记(定位标记)，另一方面在附连装置上也提供标记(直接或间接地；对准标记)。为了确保附连装置不仅仅安装在施工机械上的同样的点，而且有同样的对准度，根据本发明，在定位标记上提供对准标记(对准辅助部)，来为附连装置的安装提供相应的对准度。根据本发明的磁力快速安装单元这样就可以确保附连装置以同点以及同样的对准度安装在施工机械上。这不仅充分地简化了安装和移除，并且有效提高了操作者在使用后移除附连装置以及在操作前安装附连装置的服从性。

原则上，提供点、一条线或是简单的标记作为定位标记上的对准辅助部就够了。通过这个标记，附连装置在对准标记的帮助下可以进行对准。然而，对准辅助部最好是有刻度的，这样附连装置安装后可以根据不同的对准需求进行调整。刻度最好设置为有多个刻度线，特别是均匀间隔的刻度线，这样附连装置的操作方向就可以调整。当然，附连装置的操作方向原则上可以被连续调整——设置刻度线仅仅是因为这样对准辅助部的刻度区分分别对应于一个刻度线的不同的位置。例如，刻度可以被设置为附连装置调整一格刻度线对应于附连装置旋转最大20°，优选最大值为15°，进一步优选最大值为10°，进一步优选最大值为5°。这样的“旋转”围绕垂直伸出施工机械的安装表面的虚拟轴线进行。对准标记通过这些刻度线的对准带来的结果是附连装置相对于施工机械的对准是和相应的刻度线相对应的。这种情况下，特别容易调节附连装置对于定位标记的不同对准或特别容易实现对应于不同刻度线的步进式对准。特别的好处在于，由于设置了刻度，相应的对准工作在其发生改变或是附连装置从施工机械移除后可以轻松快速地再次实现。

对于大多数的应用，如果对准辅助部和它的刻度仅设置在安装于施工机械上的附连装置的周围区域就足够了，例如对于摄像头，它在给定位置实际上很难在全部方向上都能灵敏地使用。然而，如果对准辅助部和特别是它的刻度能够使附连装置可以进行多种对准，则磁力快速安装单元的灵活性能进一步提高。这样，优选地，对准辅助部环绕安装在定位标记处的附连装置的周长的至少三分之一，优选至少一半，更优选至少三分之二，特别最好是整个周长。特别地，对准辅助部在其整个延伸范围内都设置刻度，这样附连装置就可以精确且轻松地在360°的范围内相对于定位标记进行对准。

有时会出现附连装置需要临时在工作步骤进行改变并且在该工作步骤之后返回原始的位置的情况。另外，假如附连装置在一天结束后需要移除，在下一天需要装回前一天的同位置。为了实现这些需求，首选磁力快速安装单元包括参考标记，其能够可分离地附连在对准辅助部上并且通过这样就可以记录想要的附连装置相对于施工机械的对准位置。参考标记可以磁吸附、粘贴或夹在定位标记处。咬合连接或销接连接于定位标记也可以。优选在参考标记设置磁体以实现磁性连接，这样参考标记就可以附连在定位标记上或者是定位标记下的施工机械上。参考标记安装在定位标记上的对准辅助部的方式是这样的，例如，它给出了附连装置的对准标记的位置、即便当附连装置连同对准标记一起移除或它的对准已经发生了改变。如果附连装置要恢复分别的对准位置，根据参考标记，附连装置可以轻易地在此对准。这样，附连装置相对于施工机械的初始的对准位置可以轻松、快速、准确地记录。

为进一步简化并加快附连装置在施工机械的安装，特别是当多个附连装置要安装在施工机械上，或者是同附连装置有不同的对准时，就需要在附连装置和定位标记处设置一配对辅助部，用来使附连装置可以和定位标记进行配对。这样，对于使用者，通过配对其就可以对特定的附连装置和定位标记和/或附连装置的特殊对准和定位标记进行清楚的配对。例如，在附连装置和定位标记上设置相应的符号或相应的数字。然而，配对辅助部也可以是可分离的，这样它就可以对应附连在附连装置和定位标记上。配对辅助部与附连装置和定位标记的可分离的连接方式同样可以采用，例如磁连接、夹紧、粘贴、咬合、或销接方式连接。由此可知，将附连装置与相应的定位标记进行配对是可能的。这种情况下，不需要考虑太多就可以清楚地将附连装置配对连接到特定的定位标记处。这在当多个和/或不同的附连装置被使用时尤其是优点。

如前所述，本发明提供了一种磁力快速安装单元，其可以被用在施工机械上的所有、特别是有价值的附连装置上。然而，优选附连装置是传感器，特别是摄像头。此外对于摄像头，其他传感器，例如激光传感器、超声传感器等也是可以的。尤其对于传感器，本发明的优点例如可以精确调整和重复对准变得尤其明显。本发明特别涉及一种用于铺路机和/或路面铣刨机的摄像头的磁力快速安装单元。

定位标记和/或对准标记能以多种方式实现。例如，各个标记可以使用永久的标记或颜色或甚至是立体结构。可以通过螺钉或夹子来连接标记模型，也可以采用咬合或销接的方式连接。定位标记和/或对准标记最好设置为不受天气影响的粘贴物。在本案中，“不受天气影响”意味着粘贴物被配置为特别能抵抗高温、低温、光照、雨水、磨损、污损，理想状况是可以在室外环境使用多年而不丧失其功能。也就是不会丢失它的记号或者对准辅助部的刻度。选择粘贴物作为定位标记和/或对准标记成本低，并且可以简单快捷、多方面地连接到施工机械或是附连装置上。另外，通过这样的手段现有的磁连接装置也可以轻易地更新为本发明中的快速安装单元。更进一步，例如，附连装置也可以采用粘贴物。

更优选的方案是快速安装单元还包括脚部和传感器架，特别是包括两个突出的支撑部的支撑叉，在支撑部间设置传感器。脚部用作连接至施工机械上，优选包括一磁体。脚部用来承重或者甚至作为对准标记，例如，通过脚部合适的形状，特别是通过凹槽、突出等的帮助。为使传感器可以精确地调整，最好使传感器架具有调节装置，在此帮助下可以对于传感器的位置相对于脚部作很好的调整。调整装置最好配置为使传感器可以在最少轴线方向进行调整，轴线优选为横向并垂直于脚部平面。坚固并且多功能的调节装置可以是，例如，适于通过，最好是曲线，有细长孔导向部引导，并且最好在支撑部间。

本发明的目的进一步还可以通过一种附连装置安装至施工机械的磁力快速安装方法来实现，附连装置优选为传感器，进一步优选为摄像头，施工机械优选为铺路机和/或路面铣刨机，包括以下步骤：将带有对准辅助部的定位标记附连到施工机械上；将对准标记附连到附连装置上；将附连装置磁连接于定位标记上；通过对准辅助部与对准标记的相对位置关系来对附连装置进行对准。为避免重复，相关的个别部件没有提及，如前所述，同样适用于根据本发明中所述的方法。

一旦定位标记附连到施工机械上以及对准标记附连到附连装置上(这些可能在机械的操作中已经完成或是对准标记已经设置在脚部上)，这些步骤就不需要再重复，除非附连装置被使用在其他不同于第一次的定位标记。定位标记保留在机械上，对准标记保留在附连装置上或者整体反过来。日常工作中只重复进行附连装置的安装与对准。

所述方法还可以通过设置另外的步骤来进一步补充：安装参考标记在对准辅助部上，以此来标记附连装置在机械上的对准的位置。参考标记用来记录已有的附连装置的对准位置以备在将来再次被使用。在初始的对准被记录后，参考标记就可以被移除。参考标记也可以留下，如果将来附连装置要进行调整或移除并且需要重新装回标记好的对准位置。

另外可选的步骤是设置与附连装置和定位标记相对应的配对辅助部，其可以使附连装置和定位标记进行配对。如果不同的附连装置与定位标记需要变换，相应的配对辅助部也需要更换。

前述的发明目的进一步通过一种施工机械，特别是铺路机、路面铣刨机、稳定土拌合机、再生机或回填土压实机来实现，其上至少装有根据本发明的磁力快速安装单元。

附图说明

通过以下附图中给出的示例对本发明作进一步的详细描述。

图1为施工机械的侧视图，在本实施例中为一铺路机；

图2为附连装置的正视图，在本实施例中为一摄像头；

图3为附连装置的俯视图，在本实施例中为一摄像头；

图4为定位标记的俯视图；

图5为带有附连装置的定位标记的俯视图；

图6为带有参考标记的根据图5的俯视图；

图7为带有参考标记的根据图4的俯视图；

图8为定位标记和附连装置的透视图；

图9为方法的流程图；

图10为替代性施工机械的侧视图，在本实施例中为一路面铣刨机；

图11为另实施例中的附连装置的斜视立体图；

图12为图11中的附连装置的侧视图；

图13为一显示设备从后方看的斜视立体图；

图14为图13中的显示设备的侧视图；

图15为装有多个如图11、12中所示的附连装置的铺路机的斜视立体图。

具体实施方式

图1示出了使用了本发明的施工机械，特别是铺路机1。铺路机1包括操作人员平台2，其上有控制面板，操作者可以经由所述控制面板来控制铺路机1。驱动单元3提供必要的能源来操作和推进铺路机1。铺路机1具有行走装置6并且自动推进。在操作期间，铺路材料由料仓5经由铺路机1输送到整平板4，其将铺路材料分散并压实，并将其留在地面上作为新的路面基层。为了监控这些进程，使用了根据本发明中的磁力快速安装单元，下面会做进一步详细说明。此外，拥有视野11的摄像头形式的附连装置7被安装在铺路机1上。该附连装置7是通过磁力快速安装单元17安装的。

图2和图3示出了附连装置7，在图示的本实施例中是摄像头。该摄像头包括脚部8和头部9。镜头10位于摄像头的头部9；通过镜头10，摄像头的视野11具有视角α。摄像头的视野11所指向的方向也称作附连装置7即摄像头的“操作方向”。摄像头的脚部8包括安装磁体M和安装侧19，通过它们附连装置7可以被安装在例如铺路机1的施工机械上。对准标记12——在本实施例中为一防水贴纸——被连接在摄像头的脚部8上。在此，附加的或替代形式的标记例如槽口、突起等也可以用作对准标记。对准标记12以可以在其上读取视角α和视野11的范围的方式来构造和附连。图3以俯视图示出了对准标记12基本精确地示出或者标记摄像头的视野11。在示出的本实施例中，对准标记12被设计为呈圆环段的形式，其窄的一边与视野11的范围适配。然而，对准标记12也可以采用不同的形状，只要视野11的范围易于读取就可以。为达到更好的视觉效果，对准标记12可以被设计为具有显眼的颜色，例如红色。由于对准标记12，附连装置7的操作或观察的方向始终即时可见。

图4示出了定位标记13，其实际上可以附连在准备使用的施工机械的任意点上。根据不同的应用来决定将定位标记13附连于哪里。在本示例性实施例中，定位标记13包括接触面14和对准辅助部15。在示出的该例子中，对准辅助部15以围绕接触面14的圆环的形状延伸并完全包围所述接触面14。当然，对准辅助部15也可以采用其他形状，例如矩形或多边形。接触面14和定位标记13也可以有不同的形状，并不一定是图示的圆形。重要的是，带有对准辅助部15的定位标记13在附连于其上的对准标记的帮助下可以确保附连装置的准确定位。接触面14设置为摄像头的脚部8的安装侧19可以完全安装在接触面14上，这样当摄像头(见图5)安装在接触面14上的定位标记13上时挨着脚部8的对准辅助部15持续地保持可见。对准辅助部15上设置有均匀的刻度16，如图5所示，同样不被脚部8所覆盖，而是伸出从而从外部可以看见。

由图4和图5的概略图可见，定位标记13和附连装置7都包括配对辅助部20，在图示的例子中以符号“X”表示，这样，“X”代表了定位标记上特殊的位置来对应于特殊的附连装置。不同于本实施例中所给出的，配对辅助部20也可以被设置在定位标记13和附连装置7的其他部位。例如，配对辅助部20也可以附连在对准辅助部15或头部9上。由于附连装置7和定位标记13有同样的配对辅助部20，显然该具体的附连装置7应该被附连在该定位标记13上。如果多种附连装置7被提供给同一施工机械使用，则其他成对的附连装置7和定位标记13可以被标记以不同于图示的其他的配对辅助部20，例如采用“Y”。这样，多种附连装置7能被用于同一施工机械而不会减慢附连装置7的安装速度。

图5清楚地示出了使用带有刻度16的对准辅助部15来实现附连装置7的对准，图5还示出了整个磁力快速安装单元17。附连装置7(在本实施例中为摄像头)的视野范围11在这里以对准标记12示出。当安装时，对准标记12直接定位在与带有刻度16的对准辅助部15相邻的位置，因此可以与之进行比较。如果附连装置7需要旋转特定的角度，则可容易地使用对准辅助部15的刻度16。如果刻度16的一个刻度线是例如5°，则当附连装置7需要旋转10°时，只需要将对准标记12旋转刻度16的两个刻度线。

为了确保附连装置7的对准在附连装置被另外对准或从施工机械移除时不会丢失，使用了图6-8中所示出的参考标记18。在示出的实施例中，参考标记18为一圆环段形状的磁性部件。然而，该形状也可以根据相应的对准辅助部15和/或对准标记12的形状而有不同的选择。关键在于，参考标记18可以附连在对准辅助部15上，使其可以清楚地示出对准标记12的位置。在给出的实施例中，参考标记18以这样的方式磁性附连于对准辅助部15：其覆盖刻度16的一部分，因此这部分刻度在图6和图7中以虚线表示，在图8中则根本没有示出。图6示出了参考标记18应用于对准标记12和附连于对准辅助部15的情形。对准标记12和参考标记18精确示出了摄像头的视野11的范围。图7示出了从定位标记13上移除附连装置7例如摄像头时的情形。参考标记18留在对准辅助部15上。如果摄像头需要以同样的对准方式再次安装在定位标记13上，则摄像头的对准标记12仅仅需要与参考标记18再次对准，使得两者均位于摄像头的视野11的范围内。这通过将对准标记12与参考标记18简单对准即可实现。在图8中以立体图示出了摄像头附连在定位标记13处并且与视野11对准的情形。

图9中以流程图的形式示出了附连装置7的磁力快速安装方法27。所述方法包括只需实施一次的若干步骤，并且将结合将本发明的磁力快速安装单元改装应用到现有系统中的情形对该方法进行描述。该方法以步骤21开始，在该步骤中，将定位标记13附连到施工机械上。定位标记13可以布置在需要附连装置7的任意位置。在接下来的步骤22中，对准标记12以其指出附连装置7的操作方向的方式附连在附连装置7上。在接下来可选而非必要的步骤23中，相应的配对辅助部20连接至定位标记13和附连装置7上，使得可以清楚地分清哪个附连装置7对应哪个定位标记13。在该方法的步骤24中，附连装置7被附连或安装在施工机械上。由于采用磁连接，此步骤特别简单，因为附连装置7只需要定位在正确的点即定位标记13上即可。然后是步骤25，附连装置7在施工机械上被对准。为了实现对准，要用到对准标记12相对于对准辅助部15或它的刻度16的相对位置。在最后的步骤26中，参考标记18被附连在对准辅助部15上。只要参考标记18保留在对准辅助部15上，则参考标记18和对准标记12就可以用于步骤25中的附连装置7的对准；此时不再关注对准辅助部15和其刻度16。

图10示出了另外的施工机械1，特别是路面铣刨机，其特别适合应用本发明。除行走装置6之外，核心元件还包括操作人员平台2、驱动马达3、铣刨单元27和铣刨料输送装置28。在这一应用中，施工机械1包括两个摄像头形式的附连装置7。一个摄像头被设置在铣刨料输送装置28的下面，另一摄像头沿操作方向被设置在铣刨单元27后方，其观察方向是朝着地面。

图11和图12展示了磁力快速安装单元17的附连装置7的另外实施例(关于对准标记12和对准辅助部15的设置参见之前的描述)。附连装置7——同样被设计为一数码摄像机——包括一固定摄像头的脚部8和包括两个突出的支撑部30的支撑叉29，摄像头设置在支撑部30之间。附连装置的相对位置可以在支撑部30上在一有限的调整范围内精细地调整。为此，将摄像头固定于支撑部30上的部件包括对应地设置在每个支撑部上的两个紧固螺钉31和32。靠近外侧的紧固螺钉31构成了相应的支撑部30和摄像头之间的枢转连接部的轴线。摄像头可以在支撑部30之间、相对于脚部8绕横向延伸且尤其是垂直于支撑面F的枢转轴线D旋转。本实施例中的调整范围通过细长孔导向部33来限定，细长孔导向部33和紧固螺钉32一起构成一滑动导向装置。紧固螺钉32从外部通过细长孔导向部33被引导，细长孔导向部33设计为一与枢转轴线D同轴的曲线。

图13和图14示出了显示屏支架34，显示屏35可以通过该支架设置在操作人员平台2内。摄像头拍摄的画面可以通过显示屏35进行显示，其中，摄像头的画面可以例如通过电缆或无线地传输过来。显示屏可以类似地用快速安装单元来安装。在此实施例中，支架还另外包括脚部8、连接关节36以及固定板38，所述固定板38通过一球关节37与连接关节36连接，固定板固定显示屏。压力螺丝被用来锁紧球关节。

图15示出了铺路机上的摄像头的多个不同位置，这些位置可以交替使用或者甚至可通过多个摄像头同时使用。通过本发明中的快速安装单元17来分别实现各处附连。以此方式，例如，可以设置摄像头17a来监视料仓中的填充水平和/或监视沿操作方向a位于操作人员平台2前方、料仓5后方的区域中的铺路材料向料仓中的装载。额外地或者作为替换地，一个或多个摄像头17b可以被设置在操作人员平台的侧部来提供朝向前面的视野，特别是设置在操作人员平台本身上，来监视道路的路线和/或有装载车辆的交通。最后，也可以额外或者作为替换地利用摄像头17c来特别监视在整平板前方的铺路机的侧部边缘区域，摄像头17c的视角优选地基本垂直于地面。这些摄像头17c可以附连在操作人员平台的后外侧部区域。前述的显示装置34/35也可以设置在例如操作人员平台2内和/或整平板的侧部控制台。