Способ и устройство для определения n+1-мерной модели окружающей среды и добывающее устройство

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для автономной системы управления горнодобывающей техники. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности работы автономной системы при ее конструктивном упрощении. В частности, предложен способ определения N+1-мерной модели окружающей среды, содержащий этапы, на которых: определяют информацию (хn, zn) окружающей среды в N измерениях (х, z) с использованием по меньшей мере одного датчика (102, 102'), определяют положение и/или ориентацию (αn) по меньшей мере одного датчика (102, 102') и определяют N+1-мерную модель окружающей среды на основе информации (хn, zn) окружающей среды в N измерениях (х, z) и положения и/или ориентации (αn) по меньшей мере одного датчика (102, 102'). При этом положение и/или ориентацию (αn) по меньшей мере одного датчика (102, 102'), полученные с временными метками tn+Δ, согласуют с информацией (хn, zn) окружающей среды, полученной с временными метками tn, путем интерполяции, для предоставления данных по меньшей мере одного датчика (102, 102') и информации окружающей среды (хn, zn), соотнесенных с одними и теми же временными метками. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для определения N+1-мерной модели окружающей среды. Кроме того, настоящее изобретение относится к добывающему устройству.

В горнодобывающей промышленности, многие операции следуют аналогичным процедурам, например, такие как выемка или загрузка. Та же последовательность действий должна выполняться повторно. Это дает высокий потенциал для применения автономных систем. Тем не менее, большинство машин, в настоящее время используемых в горнодобывающей промышленности (ковшовые экскаваторы, грузовые автомобили и т.д.), управляются вручную.

Автономная система требует таких задач, как восприятие окружающей среды, обработка данных, рассуждение и вывод применимых действий из внутреннего знания и, наконец, выполнение этих действий. Задача восприятия окружающей среды обычно включает в себя определение двух- или трехмерной модели окружающей среды.

Как правило, датчики, такие как оптические, радиолокационные или акустические датчики, используются для выполнения этой задачи восприятия. Тем не менее, выбор соответствующих датчиков, которые, с одной стороны, обеспечивают достаточную информацию и, с другой стороны, являются доступными с точки зрения стоимости, часто является затруднительным. Другими аспектами, релевантными для выбора соответствующих датчиков, являются их работоспособность, а также сложность их монтажа.

Соответственно, задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа и устройства для определения N+1-мерной модели окружающей среды. Также задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного добывающего устройства.

В соответствии с первым аспектом, предложен способ определения N+1-мерной модели окружающей среды. В нем определяют информацию окружающей среды в N измерениях (размерностях) с использованием по меньшей мере одного датчика. Кроме того, определяют положение и/или ориентацию по меньшей мере одного датчика. На следующем этапе определяют N+1-мерную модель окружающей среды на основе определенной информации окружающей среды в N измерениях и определенного положения и/или ориентации по меньшей мере одного датчика.

Одна из идей заключается в том, чтобы использовать простой и, следовательно, экономичный датчик для определения информации окружающей среды в N измерениях и затем добавить еще одно измерение путем определения положения и/или ориентации по меньшей мере одного датчика. Таким образом, настоящее решение снижает затраты на автоматизацию, так как затраты на датчики снижаются. Автономная система может, следовательно, быть получена более легко с преимуществами сокращения рабочей силы, повышения безопасности и повышения эффективности.

Этапы определения информации окружающей среды в N измерениях с использованием по меньшей мере одного датчика, определения положения и/или ориентации по меньшей мере одного датчика и определения N+1-мерной модели среды на основе определенной информации окружающей среды в N измерениях и определенного положения и/или ориентации по меньшей мере одного датчика могут повторяться по мере необходимости. Кроме того, последовательность этих этапов может изменяться по мере необходимости. В частности, они не ограничиваются порядком, в котором они приведены в формуле изобретения. Кроме того, некоторые этапы могут повторяться, прежде чем перейти к следующему этапу.

В частности, способ может включать в себя изменение положения и/или ориентации по меньшей мере одного датчика. Этот этап может происходить после определения информации окружающей среды в N измерениях и положения и/или ориентации по меньшей мере одного датчика и может повторяться по мере необходимости.

Например, предусмотрен один датчик, который сконфигурирован для определения информации окружающей среды в двух (N=2) измерениях. Путем определения положения и/или ориентации одного датчика, а также изменения положения и/или ориентации одного датчика, может быть определена трех- (2+1)-мерная модель окружающей среды. Или, например, предусмотрены два отдельных датчика, каждый датчик сконфигурирован для определения информации окружающей среды точно в одном измерении (N=2, так как используются два датчика). Дополнительное (3-е) измерение затем добавляется путем определения положения и/или ориентации обоих датчиков, а также изменения их положения и/или ориентации. Согласно другому примеру, информация окружающей среды определяется в одном измерении (N=1) и модель окружающей среды является двумерной.

ʺОпределениеʺ, как используется здесь, включает в себя измерение по меньшей мере одного параметра и/или обработку данных и/или информации.

ʺПоложениеʺ по меньшей мере от одного датчика относится к положению по меньшей мере одного датчика вдоль по меньшей мере одной из трех пространственных осей, в данном описании упоминаемых как х, y и z. ʺОриентацияʺ относится к ориентации по меньшей мере одного датчика вокруг по меньшей мере одной из пространственных осей.

N представляет собой целое число, большее или равное 1 (N≥1).

В соответствии с вариантом осуществления, по меньшей мере один датчик установлен на части машины, причем часть машины имеет возможностью перемещения вдоль или поворота вокруг оси машины, и причем положение и/или ориентация по меньшей мере одного датчика изменяется путем перемещения в меньшей мере одного датчика вместе с частью машины вдоль или вокруг оси машины.

Никакие дополнительные исполнительные механизмы не требуются для определения информации окружающей среды с большими степенями свободы, чем может обеспечить по меньшей мере один датчик как таковой. За счет исключения дополнительных исполнительных механизмов, сложность монтажа, установки и эксплуатации уменьшается. Машина может быть добывающим устройством или любым другим землеройным устройством. По меньшей мере один датчик может быть установлен съемно или фиксировано на части машины, например, с помощью винтов или сварки, соответственно. В соответствии с другим вариантом осуществления, информация окружающей среды в N-м измерении определяется в направлении, перпендикулярном к направлению измерения или плоскости измерения по меньшей мере одного датчика.

ʺНаправление измеренияʺ относится к датчику, определяющему информацию окружающей среды только в одном измерении. Например, лазерный датчик, передающий луч света, причем луч света отражается и при этом определяется расстояние, был бы одним примером датчика, имеющего направление измерения. С другой стороны, ʺплоскость измеренияʺ относится к датчику, измеряющему информацию окружающей среды в двух измерениях. Примером такого датчика является лазерный сканер, имеющий луч света, сканирующий окружающую среду в одной плоскости.

Например, направление измерения ориентировано по нормали к оси машины. ʺПо нормалиʺ в данном описании охватывает отклонения до 45°, предпочтительно до 10° и еще более предпочтительно до 3°. Плоскость измерения может быть ориентирована по нормали к оси машины, или ось машины может лежать в плоскости измерения.

В соответствии с другим вариантом осуществления, положение и/или ориентация по меньшей мере одного датчика определяется на основании данных, предоставленных блоком управления для управления положением и/или ориентацией части машины вдоль или вокруг оси машины.

ʺУправлениеʺ здесь включает в себя управление в замкнутом контуре и управление в разомкнутом контуре частью машины вдоль или вокруг оси машины. Например, блок управления может предоставлять выходные сигналы на один или более исполнительных механизмов, приводящих в действие часть машины вдоль или вокруг оси машины. Эти выходные сигналы могут представлять собой данные, на основе которых определяется положение и/или ориентация по меньшей мере одного датчика. В качестве альтернативы, блок управления может включать в себя один или более датчиков для определения положения и/или ориентации части машины вдоль или вокруг оси машины. Сигнал от одного или более датчиков может представлять собой данные, на основе которых определяется положение и/или ориентация по меньшей мере одного датчика.

В соответствии с другим вариантом осуществления, определенное положение и/или ориентация по меньшей мере одного датчика, обеспечиваемые системой управления, согласуется с определенной информацией окружающей среды.

Например, временные метки данных, предоставленных блоком управления, и временные метки информации окружающей среды, предоставляемой по меньшей мере одним датчиком, могут отличаться. В процессе согласования, данные и/или информация окружающей среды обрабатываются, например, путем интерполяции, с целью предоставления данных и информации окружающей среды, соотнесенных с одними и теми же временными метками.

В соответствии с другим вариантом осуществления, информация окружающей среды в N измерениях и положение и/или ориентация по меньшей мере одного датчика определяются параллельно или последовательно.

Например, во-первых, определяется информация окружающей среды, и во-вторых, определяется положение и/или ориентация по меньшей мере одного датчика. В качестве альтернативы, информация окружающей среды и положение и/или ориентация по меньшей мере одного датчика определяются в то же самое время, или эти процессы могут перекрываться.

В соответствии с другим вариантом осуществления, по меньшей мере один датчик выполнен с возможностью определения информации окружающей среды точно в N измерениях.

Таким образом, изменение положения и/или ориентации по меньшей мере одного датчика и определение положения и/или ориентации по меньшей мере одного датчика добавляют еще одно измерение к модели среды.

В соответствии с другим вариантом осуществления, часть машины является механизированной, чтобы перемещаться вдоль или вращаться вокруг оси машины, чтобы модифицировать окружающую среду.

ʺМеханизированнаяʺ означает, что по меньшей мере один исполнительный механизм предусмотрен для приведения в движение части машины. ʺМодификация окружающей средыʺ означает изменение положения и/или ориентации объектов или материалов. Примерами являются земляные работы, бурение скважин или перемещение других объектов, таких как устройства или машины.

В соответствии с другим вариантом осуществления, часть машины выполнена с электрическим приводом, гидравлическим приводом или пневматическим приводом.

Например, электрический или гидравлический двигатель или гидравлический или пневматический поршень может приводить в действие часть машины.

В соответствии с другим вариантом осуществления, добывающее устройство содержит часть машины.

В этом отношении, также любое другое землеройное устройство может содержать часть машины.

В соответствии с другим вариантом осуществления, машина часть является добывающим экскаватором.

В частности, частью машины может быть помещение (укрытие), стрела или ковш. Эти части машины, среди прочего, должны быть установлены и/или ориентированы точно по отношению к окружающей среде, например, по отношению человеческим существам, грузовым автомобилям или другому материалу.

В соответствии с другим вариантом осуществления, по меньшей мере один датчик представляет собой лазерный сканер для сканирования окружающей среды в одной плоскости измерения.

Также могут быть использованы и другие датчики, такие как радиолокационные датчики, оптические датчики или акустические датчики.

В соответствии с другим вариантом осуществления, предусмотрено по меньшей мере два датчика, и при этом плоскости измерения по меньшей мере двух датчиков пересекаются или расположены параллельно друг другу.

В соответствии с вариантом осуществления, плоскости измерения по меньшей мере двух датчиков могут пересекаться на оси машины. В варианте осуществления, в котором плоскости измерения по меньшей мере двух сканеров пересекаются, данные, предоставленные одним датчиком, могут быть перезаписаны данными, предоставленными другим датчиком. Таким образом, модель окружающей среды может быстро обновляться. С другой стороны, в примерном варианте осуществления, в котором плоскости измерения по меньшей мере двух датчиков расположены параллельно друг другу, один датчик может наблюдать и детектировать части окружающей среды, которые другой датчик не может наблюдать и детектировать. Таким образом, может быть получена лучшая 3D модель.

Любой вариант осуществления первого аспекта, относящегося к способу определения N+1-мерной модели окружающей среды, может быть объединен с любым вариантом осуществления первого аспекта, чтобы получить еще один вариант осуществления первого аспекта.

В соответствии со вторым аспектом, настоящее изобретение относится к компьютерному программному продукту, содержащему программный код для выполнения по меньшей мере одного этапа (или всех этапов) вышеописанного способа для определения N+1-мерной модели окружающей среды при исполнении на по меньшей мере одном компьютере.

Компьютерный программный продукт, такой как средство компьютерной программы, может быть воплощен как карта памяти, USB-накопитель (флэшка), CD-ROM, DVD или как файл, который может быть загружен с сервера в сети. Например, это может быть обеспечено путем передачи соответствующего файла с компьютерным программным продуктом из сети беспроводной связи.

В соответствии с третьим аспектом, обеспечено устройство для определения N+1-мерной модели окружающей среды. Устройство содержит по меньшей мере один датчик для определения информации окружающей среды в N измерениях, блок определения для определения положения и/или ориентации по меньшей мере одного датчика и блок обработки для определения N+1-мерной модели окружающей среды на основе определенной информации окружающей среды в N измерениях и определенного положения и/или ориентации по меньшей мере одного датчика.

Соответствующий объект (блок), например, блок определения, блок обработки или блок управления, могут быть реализованы в аппаратных средствах и/или в программном обеспечении. Если упомянутый объект (блок) реализован в аппаратных средствах, он может быть воплощен как устройство, например, как компьютер или как процессор или как часть системы, например, компьютерной системы. Если упомянутый объект (блок) реализован в программном обеспечении, то он может быть воплощен как компьютерный программный продукт, как функция, как подпрограмма, как программный код или как исполняемый объект.

Кроме того, устройство может содержать блок позиционирования/ориентации для изменения положения и/или ориентации по меньшей мере одного датчика.

В соответствии с четвертым аспектом, обеспечено добывающее устройство, содержащее устройство, описанное в настоящем документе.

В общем, добывающее устройство может быть сконфигурировано, например, как любой другой вид землеройной машины.

Признаки, поясненные в связи со способом, применяются соответственно к устройству и оборудованию, и наоборот.

Дополнительные цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания и зависимых пунктов формулы изобретения, во взаимосвязи с приложенными чертежами, на которых показано следующее:

Фиг. 1 - схематичное представление устройства определения N+1-мерной модели окружающей среды в соответствии с одним вариантом осуществления;

Фиг. 2 - некоторые из компонентов, используемых в устройстве, показанном на фиг. 1, в более подробном представлении;

Фиг. 3 - процесс согласования данных в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4 - вариант осуществления последовательности этапов способа определения N+1-мерной модели окружающей среды в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5 - добывающее устройство на виде сбоку в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 6 - добывающее устройство согласно фиг. 5 на виде сверху;

Фиг. 7A и 7B - более подробная иллюстрация принципа измерения, используемого в варианте осуществления согласно фиг. 6;

Фиг. 8А и 8В - иллюстрация альтернативного варианта осуществления по отношению к фиг. 7A и 7B и

Фиг. 9 - пример трехмерной модели среды в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.

На чертежах одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые или функционально эквивалентные элементы, если не указано иное.

Фиг. 1 иллюстрирует устройство 100 для определения N+1-мерной модели окружающей среды. Например, N+1-мерная модель может быть двумерной моделью окружающей среды или трехмерной моделью окружающей среды. Трехмерная модель 900 окружающей среды показана на фиг. 9.

Устройство 100 содержит, например, датчик 102 и дополнительный датчик 104. Датчик 102 сконфигурирован для определения информации окружающей среды в N измерениях. Например, датчик 102 представляет собой лазерный сканер для сканирования окружающей среды 200 в x-z-плоскости, то есть в двух измерениях, как показано на фиг. 2. Ссылочная позиция 202 показывает лазерный луч, переданный датчиком 102 для замера точки хn, yn, zn на контуре окружающей среды 200.

Вместо одного датчика 102, например, могут быть использованы два датчика, определяющие информацию окружающей среды только в одном измерении и имеющие различные ориентации. Датчик 102 может быть сконфигурирован так, чтобы не только измерять окружающую среду 200, но также обрабатывать измеренные данные. Определенная информация окружающей среды может, таким образом, соответствовать измеренному параметру или обработанным данным.

Датчик 102 жестко прикреплен к части 204 машины, например, с помощью винтов или сварки. Часть 204 машины представляет собой, например, часть добывающего устройства или любого другого землеройного устройства. Один пример добывающего устройства 500 показан на фиг. 5.

На фиг. 2 показано, что часть 204 машины выполнена с возможностью поворота вокруг оси 206 машины. В альтернативном варианте осуществления, часть 204 машины может быть подвижной вдоль оси 206 машины.

В соответствии с фиг. 1 и фиг. 2, устройство 100 может содержать, например, исполнительный механизм 106, выполненный для вращения части 204 машины вокруг оси 206 машины. Как показано на фиг. 2, исполнительный механизм 106 может быть сконфигурирован как двигатель, например, электрический, гидравлический или пневматический двигатель, обеспечивающий вращение части 204 машины.

Когда часть 204 машины вращается вокруг оси 206 машины, датчик 102 вращается вместе с частью 204 машины вокруг оси 206 машины. Путем перемещения датчика 102 вокруг оси 206 машины определяется информация окружающей среды в N+1-м измерении. Например, если датчик 102 выполнен с возможностью определения информации окружающей среды в точно одном измерении, вращение датчика 102 добавляет второе измерение к получаемой информации окружающей среды. Или, как уже пояснено в связи с фиг. 2, датчик 102 может определять информацию окружающей среды точно в двух измерениях. Теперь за счет вращения датчика 102 вокруг оси 206 машины вместе с частью 204 машины, ориентация датчика 102 по отношению к окружающей среде 200 изменяется, и, таким образом, информация окружающей среды, определенная в y-направлении, то есть в направлении по нормали к x-z-плоскости, изменяется.

На фиг. 1 и 2 показано, что устройство 100 может дополнительно включать в себя контроллер 108 для управления исполнительным механизмом 106. В настоящем примере, еще один датчик 104 измеряет угол поворота αn части 204 машины вокруг оси 206 машины, как показано на фиг. 2. Угол αn возвращается к контроллеру 108. Таким образом, обеспечивается управление в замкнутом контуре. Образованный таким образом блок управления обозначен ссылочной позицией 208 на фиг. 2 и представляет собой систему управления в замкнутом контуре. В качестве альтернативы, блок 208 управления может быть сконфигурирован как система управления с разомкнутым контуром.

Устройство 100 может дополнительно иметь блок 110 обработки, сконфигурированный для определения N+1-мерной модели окружающей среды, например, трехмерной модели 900 окружающей среды согласно фиг. 9.

Модель окружающей среды определяется на основе определенной информации окружающей среды в N измерениях. На фиг. 2, эта информация является информацией хn, zn окружающей среды. Кроме того, N+1-мерная модель окружающей среды определяется на основании информации αn датчика 102. Из угла αn, блок 110 обработки выводит координату yn, соответствующую информации хn, zn окружающей среды. Таким образом, получается трехмерная модель окружающей среды.

Блок 110 обработки также может быть сконфигурирован для согласования определенной ориентации αn датчика с соответствующей определенной информацией хn, zn окружающей среды. Этот процесс иллюстрируется на фиг. 3. Фиг. 3 показывает, что информация хn, zn окружающей среды получается с временными метками tn, в то время как ориентация αn датчика и, следовательно, координата yn определяются с временными метками tn+Δ. Процесс согласования может включать в себя методы интерполяции для получения координат yn при tn. Таким образом, определяется набор координат хn, yn, zn при tn.

В соответствии с фиг. 1, датчики 102, 104, исполнительный механизм 106, контроллер 108 и блок 110 обработки данных могут образовывать сеть связи, которая может быть основана, например, на USB, Ethernet или PROFINET. В варианте осуществления согласно фиг. 1, устройство 100 содержит концентратор 112, сконфигурированный для маршрутизации связи между датчиками 102, 104, контроллером 108 и блоком 110 обработки.

Фиг. 4 иллюстрирует этапы способа, выполняемые устройством 100 согласно фиг. 1 в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.

На этапе S401, датчик 102 определяет информацию хn, zn окружающей среды.

Перед этим, параллельно или после этого, дополнительный датчик 104 определяет ориентацию части 204 машины на этапе S402.

На этапе S403, данные, предоставляемые датчиками 102, 104, передаются через сеть связи к блоку 110 обработки.

Данные обрабатываются блоком 110 обработки на этапе S404, чтобы обеспечить трехмерную модель, как описано. Эта обработка может включать в себя согласование данных, как описано выше. Кроме того, эта обработка данных может включать в себя интерпретацию данных, в частности, извлечение признаков. Например, набор координат хn, yn, zn может сравниваться с известными признаками окружающей среды, например, склонами, холмами, укрытиями, людьми, грузовиками или другими объектами. Таким образом, трехмерная модель окружающей среды может быть дополнительно усовершенствована.

На этапе S405, блок 110 обработки или дополнительный блок обработки (не показан), на который передается трехмерная модель окружающей среды, принимает решение о действиях, подлежащих выполнению исполнительным механизмом 106. Например, траектория части 204 машины планируется на основе определенной трехмерной модели окружающей среды, чтобы избегать столкновения с объектом или чтобы выполнить определенную задачу, например, перемещение ковша из первого положения во второе положение.

После того, как действия запланированы, соответствующие данные передаются на контроллер 108, который затем выполняет действия путем выдачи соответствующих команд на исполнительный механизм 106. Исполнительный механизм 106 перемещает часть 204 машины вокруг оси 206 машины, как это определено соответствующими командами управления (этап S406). При этом ориентация αn датчика 102 изменяется, таким образом, перемещая x-z-плоскость (плоскость измерения) в новое положение, как указано лазерным лучом 202' (см. фиг. 2). В новом положении, получают информацию окружающей среды, а также ориентацию датчика 102, и модель окружающей среды обновляется соответствующим образом.

Таким образом, когда часть 204 машины перемещается для выполнения задач, соответствующих добыче или другой функции земляных работ, трехмерная модель окружающей среды формируется и постоянно обновляется. Никакие дополнительные исполнительные механизмы не требуются для перемещения датчика 102. Кроме того, датчик 102 может, таким образом, иметь простую конструкцию.

Фиг. 5 показывает добывающее устройство 500, и фиг. 6 показывает добывающее устройство 500 согласно фиг. 5 на виде сверху. Добывающее устройство 500 выполнено, например, в виде ковшового экскаватора. Добывающее устройство 500 включает в себя устройство 100, как описано со ссылками на фиг. 1-4.

В примере, показанном на фиг. 5 и 6, предусмотрены два датчика 102, 102', которые могут быть установлены на ковшовом погрузчике 204, в частности, на кабине добывающего устройства 500, соответственно. Например, датчики 102, 102' могут быть установлены слева и справа от стрелы 502. Стрела 502 соединена, по меньшей мере косвенно, с ковшом 504, показанным на фиг. 5. По мере того как ковшовый погрузчик 204 поворачивается в горизонтальной плоскости вокруг своей оси 206, ковш 504 приводится в действие для перемещения земли, например, в горизонтальной плоскости. Электрический или гидравлический двигатель 106 может приводить в действие ковшовый погрузчик 204 для поворота вокруг оси 206.

Датчики 102, 102' могут быть сконфигурированы, например, как лазерные сканеры, соответственно, сканирующие в пределах угла β, например, 135° в x-z-плоскости. Датчики 102, 102' могут быть ориентированы в направлении вперед от добывающего устройства 500 таким образом, чтобы сканировать пласт 200 перед добывающим устройством 500. Просканированные точки на контуре пласта 200 обозначены хn, yn, zn. Вновь, датчики 102, 102' сконфигурированы для определения только координат хn, zn, а координату yn получают от дополнительного датчика 104, контролирующего угловое положение αn ковшового погрузчика 204.

Фиг. 6 иллюстрирует два объема 3D-сканирования, 600, 600', полученные, когда датчики 102, 102' замеряют окружающую среду 200 в x-z-/х'-z'-плоскости и поворачиваются вокруг оси 206 машины, соответственно. Таким образом, могут быть получены две подмодели 902, 902' окружающей среды (см. фиг. 9), которые затем объединяют с помощью блока 110 обработки в единую модель 900 окружающей среды. С этой целью объемы 600, 600' сканирования могут перекрываться, как также показано на фиг. 6. В примере на фиг. 9, иллюстрируются пласт 200 и грузовик 200' слева от добывающего устройства 500.

В примере, показанном на фиг. 5 и 6, плоскости x-z, х'-z' сканирования, каждая, пересекают ось 206 вращения. Таким образом, информация х', z' окружающей среды, получаемая от датчика 102', может быть перезаписана информацией x, z окружающей среды, получаемой от датчика 102, когда ковшовый погрузчик 204 поворачивается против часовой стрелки, как показано на фиг. 7A и 7B. Это может быть сделано, так как известно, что информация x, z окружающей среды, поступающая от правого датчика 102, представляет точно то же самое направление проходки, что и информация x', z' окружающей среды, поступающая от датчика 102' на левой стороне. В то время как сама информация окружающей среды может отличаться из-за изменений в окружающей среде, вновь определяемая информация окружающей среды является наиболее точным представлением окружающей среды. Использование этого метода позволяет быстро обновлять модель 900 окружающей среды.

Когда ковшовый погрузчик 204 перемещается обратно в направлении по часовой стрелке, например, от грузовика 200' к пласту 200, который может представлять позицию для землеройных работ, датчик 102 на правой стороне будет обновлять форму пласта 200. В то же время, другой датчик 102' будет обнаруживать грузовик 200' и определять, например, насколько заполнен грузовик 200' (см. фиг. 9).

В качестве альтернативы, датчики 102, 102' могут быть расположены, как показано на фиг. 8А и 8В. Здесь плоскости x-z, x'-z' сканирования ориентированы параллельно друг другу и не пересекают ось вращения 206. В соответствии с этим вариантом осуществления, датчики 102, 102' замеряют окружающую среду 200 с разных углов, поэтому дополнительная информация окружающей среды может быть получена таким образом. В частности, может быть получена усовершенствованная трехмерная модель окружающей среды с точки зрения добывающего устройства 500.

Хотя настоящее изобретение было описано в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления, для специалиста в данной области техники очевидно, что возможны модификации во всех вариантах осуществления изобретения.

Ссылочные позиции:

100 устройство

102 датчик

102' датчик

104 датчик

106 исполнительный механизм

108 контроллер

110 блок обработки

112 концентратор

200 окружающая среда

200' грузовик

202 лазерный луч

202' лазерный луч

204 часть машины

206 ось машины

208 блок управления

500 добывающее устройство

502 стрела

504 ковш

600 объем сканирования

600' объем сканирования

900 модель окружающей среды

902 подмодель окружающей среды

902' подмодель окружающей среды

S401-S406 этапы способа

x пространственное направление

х' пространственное направление

y пространственное направление

y' пространственное направление

z пространственное направление

z' пространственное направление

х-z плоскость

x'-z' плоскость

α угол

β угол.

1. Способ определения N+1-мерной модели (900) окружающей среды, содержащий этапы, на которых:

определяют информацию (хn, zn) окружающей среды в N измерениях (х, z) с использованием по меньшей мере одного датчика (102, 102'),определяют положение и/или ориентацию (αn) по меньшей мере одного датчика (102, 102') и

определяют N+1-мерную модель (900) окружающей среды на основе информации (хn, zn) окружающей среды в N измерениях (х, z) и положения и/или ориентации (αn) по меньшей мере одного датчика (102, 102'),

при этом положение и/или ориентацию (αn) по меньшей мере одного датчика (102, 102'), полученные с временными метками tn+Δ, согласуют с информацией (хn, zn) окружающей среды, полученной с временными метками tn, путем интерполяции, для предоставления данных по меньшей мере одного датчика (102, 102') и информации окружающей среды (хn, zn), соотнесенных с одними и теми же временными метками.

2. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один датчик (102, 102') установлен на части (204) машины, часть (204) машины имеет возможность перемещения вдоль или возможность поворота вокруг оси (206) машины, и в котором положение и/или ориентацию (αn) по меньшей мере одного датчика (102, 102') изменяют путем перемещения по меньшей мере одного датчика (102, 102') вместе с частью (204) машины вдоль или вокруг оси (206) машины.

3. Способ по п. 2, в котором информацию (yn) окружающей среды в N-м измерении (y) определяют в направлении по нормали к направлению измерения или плоскости (x-z, х'-z') измерения по меньшей мере одного датчика (102, 102').

4. Способ по п. 2, в котором положение и/или ориентацию (αn) по меньшей мере одного датчика (102, 102') определяют на основе данных, предоставленных блоком (208) управления для управления положением и/или ориентацией (αn) части (204) машины вдоль или вокруг оси (206) машины.

5. Способ по п. 1, в котором информацию (хn, zn) окружающей среды в N измерениях (х, z) и положение и/или ориентацию (αn) по меньшей мере одного датчика (102, 102') определяют параллельно или последовательно.

6. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один датчик (102, 102') сконфигурирован для определения информации (хn, zn) окружающей среды точно в N измерениях (х, z).

7. Способ по п. 2, в котором часть (204) машины снабжена приводом, чтобы перемещаться вдоль или вращаться вокруг оси (206) машины, чтобы изменять окружающую среду (200).

8. Способ по п. 7, в котором часть (204) машины снабжена электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом.

9. Способ по п. 2, в котором добывающее устройство (500) включает в себя часть (204) машины.

10. Способ по п. 1, в котором частью (204) машины является добывающий экскаватор.

11. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один датчик (102, 102') представляет собой лазерный сканер для сканирования окружающей среды (200) в одной плоскости (x-z, х'-z') измерения.

12. Способ по п. 1, в котором предусмотрены по меньшей мере два датчика (102, 102'), при этом плоскости (x-z, х'-z') измерения по меньшей мере двух датчиков (102, 102') пересекаются или расположены параллельно друг другу.

13. Устройство (100) для определения N+1-мерной модели (900) окружающей среды, содержащее:

по меньшей мере один датчик (102, 102') для определения информации (хn, zn) окружающей среды в N измерениях (х, z), блок (208) управления для определения положения и/или ориентации (αn) по меньшей мере одного датчика (102, 102') и

блок (110) обработки для определения N+1-мерной модели окружающей среды (900) на основе информации (хn, zn) окружающей среды в N измерениях (х, z) и положения и/или ориентации (αn) по меньшей мере одного датчика (102, 102'),

при блок (110) обработки дополнительно выполнен с возможностью согласования положения и/или ориентации (αn) по меньшей мере одного датчика (102, 102'), полученных с временными метками tn+Δ, с информацией (хn, zn) окружающей среды, полученной с временными метками tn, путем интерполяции, для предоставления данных по меньшей мере одного датчика (102, 102') и информации окружающей среды (хn, zn), соотнесенных с одними и теми же временными метками.

14. Устройство (100) по п. 13, в котором блок (208) управления предоставляет данные для управления положением и/или ориентацией (αn) части (204) машины, и в котором положение и/или ориентация (αn) по меньшей мере одного датчика (102, 102') определяется на основе данных, предоставленных блоком (208) управления.

15. Устройство по п. 13, в котором по меньшей мере один датчик (102, 102') представляет собой лазерный сканер для сканирования окружающей среды (200) в одной плоскости (x-z, х'-z') измерения.

16. Устройство по п. 13, содержащее по меньшей мере два датчика (102, 102'), причем плоскости (x-z, х'-z') измерения по меньшей мере двух датчиков (102, 102') пересекаются или расположены параллельно друг другу.

17. Добывающее устройство (500), содержащее

- часть (204) машины, выполненную с возможностью перемещения вдоль или возможность поворота вокруг оси (206) машины,

- исполнительный механизм (106), выполненный для перемещения части (204) машины вдоль или вокруг оси (206) машины, и

- устройство (100) для определения N+1-мерной модели (900) окружающей среды по любому из пп. 13–16.

18. Добывающее устройство по п. 17, в котором частью (204) машины является добывающий экскаватор, содержащий ковш (504), стрелу (502).

19. Добывающее устройство по п.17, в котором по меньшей мере один датчик (102, 102') установлен на части (204) машины, и причем положение и/или ориентация (αn) по меньшей мере одного датчика (102, 102') изменяется путем перемещения по меньшей мере одного датчика (102, 102') вместе с частью (204) машины вдоль или вокруг оси (206) машины.

20. Добывающее устройство по п. 17, в котором часть (204) машины снабжена электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом.

21. Добывающее устройство по п. 17, в котором по меньшей мере один датчик (102, 102') представляет собой лазерный сканер для сканирования окружающей среды (200) в одной плоскости (x-z, х'-z') измерения.

22. Добывающее устройство по п. 17, в котором предусмотрены по меньшей мере два датчика (102, 102'), причем плоскости (x-z, х'-z') измерения по меньшей мере двух датчиков (102, 102') пересекаются или расположены параллельно друг другу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к формированию изображения и отображения данных. Техническим результатом является повышение точности преобразования изображения.
Изобретение относится к компьютерно-реализуемой системе моделирования и разработки конструкторской документации. Технический результат заключается в автоматизации моделирования и разработки конструкторской документации.

Изобретение относится к области систем водоснабжения и водоотведения и может быть использовано для оптимизации их работы в сухую погоду и периоды дождей. Способ содержит этапы, на которых: а) получают данные о значениях параметров потоков системы, передают их на пункт управления и записывают в оперативную память вычислительной машины; б) решают на ЭВМ задачу математического программирования, используя в качестве исходных данных значения параметров потоков системы, и получают в качестве решения значения оптимальных параметров потоков; в) передают на автоматизированные органы управления значения установок их положения, обеспечивающих перераспределение оптимальных параметров потоков сточных вод в соответствии с решением задачи математического программирования.

Изобретение относится к переговорной диалоговой системе. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств.

Изобретение относится к системам диагностики. В способе диагностирования неисправности диагностируют неисправность объекта наблюдения, имеющего рабочее состояние, включающее в себя неустойчивое состояние.

Изобретение относится к области информационных технологий, а именно к способам организации и/или нахождения данных в системах баз данных, и может быть использовано в системах обработки данных.

Изобретение относится к средствам вывода изображения. Техническим результатом является повышение эффективности использования интеллектуальной камеры при возникновении нештатного события.

Группа изобретений относится к идентификатору местоположения. Технический результат – обеспечение возможности идентификации сообщения местоположений удобным для восприятия пользователя образом.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Техническим результатом является осуществление опроса носителя для запоминающих устройств.

Изобретение относится к системе и способу интеллектуального автоматического выбора исполнителей перевода. Технический результат заключается в автоматизации подбора исполнителей для перевода.
Изобретение относится к компьютерно-реализуемой системе моделирования и разработки конструкторской документации. Технический результат заключается в автоматизации моделирования и разработки конструкторской документации.

Изобретение относится к системам диагностики. В способе диагностирования неисправности диагностируют неисправность объекта наблюдения, имеющего рабочее состояние, включающее в себя неустойчивое состояние.

Изобретение относится к системам диагностики. В способе диагностирования неисправности диагностируют неисправность объекта наблюдения, имеющего рабочее состояние, включающее в себя неустойчивое состояние.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства для моделирования процесса выбора товара.

Изобретение относится к области моделирования сетей связи и может быть использовано при проектировании и анализе сетей связи для определения вероятности работоспособного состояния и среднего времени работоспособного состояния информационных направлений с учетом взаимной зависимости используемых ресурсов, а также в исследовательских целях.

Изобретение относится к области конфигурирования осветительного прибора в виртуальной среде. Технический результат – обеспечение эффективного нахождения производимого осветительного прибора, обеспечивающего требуемый эффект освещения.

Изобретение относится к области обработки данных, а именно к моделирующим устройствам, и может быть использовано при моделировании фазоповоротного устройства и его конструктивных элементов в составе энергетических систем.

Изобретение относится к области автоматизированных систем программно-целевого планирования и управления сложных организационно-технических систем. Технический результат заключается в расширении арсенала средств того же назначения.

Изобретение относится к автоматизированному проектированию. Техническим результатом является сокращение времени при проектировании детали.

Изобретение относится к области проектирования изделий. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств системы автоматизированного проектирования.

Изобретение относится к рабочим машинам, в частности к управлению загрузкой ковша рабочей машины. Техническим результатом является повышение эффективности загрузки ковша.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для автономной системы управления горнодобывающей техники. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности работы автономной системы при ее конструктивном упрощении. В частности, предложен способ определения N+1-мерной модели окружающей среды, содержащий этапы, на которых: определяют информацию окружающей среды в N измерениях с использованием по меньшей мере одного датчика, определяют положение иили ориентацию по меньшей мере одного датчика и определяют N+1-мерную модель окружающей среды на основе информации окружающей среды в N измерениях и положения иили ориентации по меньшей мере одного датчика. При этом положение иили ориентацию по меньшей мере одного датчика, полученные с временными метками tn+Δ, согласуют с информацией окружающей среды, полученной с временными метками tn, путем интерполяции, для предоставления данных по меньшей мере одного датчика и информации окружающей среды, соотнесенных с одними и теми же временными метками. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 11 ил.

Наверх