Method for finding volume of ground surface between previous place and present place

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的に土壌移動マシンに関する。 より詳細には、本発明は現在の場所の地表と先の場所の地表とを比較する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】土壌移動マシンのためにコンピュータベースの補助物が、ますます一般的になってきている。 例えば、マシンの位置と土壌移動用具の位置をも求めるように、全地球航法システム（ＧＰＳ）衛星を用いるシステムが開発されている。 別のシステムがこの位置情報のデータベースをコンパイルする。 土壌移動マシンが場所を変更すると、データベースが絶えず更新される。 このようなシステムの１つが米国特許第５、４９３、４９４
号に記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】いかなる種類の土壌移動作動においても、生産性を計測できるようになっていることが望まれる。 本発明は、上述の問題の１つか２つ以上を解決する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の１態様において、先の場所の地表と現在の場所の地表の間の容積を計算する方法を提供する。 場所地表が一連の地表の高さにより表される。 この方法は、先の地表高さを求め、作業マシンに場所を通らせて現在の地表高さを求め、先の地表高さと現在の地表高さとの関数として現在の地表と先の地表との間の容積差を計算する、段階からなる。

【０００５】

【実施例】図１を参照して、本発明が、先の場所の地表と現在の場所の地表との間の容積を計算する方法を提供する。 土壌移動マシン１０２が、手作業で、自律的にあるいは半自律的に作動されて、場所の地表を変更する。
土壌移動マシン１０２が、トラックタイプのトラクタとして図１に示されているが、モータグレーダ、油圧掘削機、または突き固め機のような別の種類の土壌移動マシンに、本発明の精神から逸脱することなく置き換えてもよい。 図１に見られるように、先の場所の地表が、点線１０４で表されており、現在の場所の地表が実線１０６
で表されている。 先の場所の地表１０４は、最初の地表、または土壌移動マシン１０２によって変更された先の場所の地表のいずれかであればよい。

【０００６】図２を参照すると、本発明が装置２００で実行される。 装置２００は、以下に記載するような、容積を計算する計算手段２０２を含む。 好ましい実施例において、計算手段２０２がマイクロプロセッサベースのコントローラ２０４を含む。 位置決め手段２０６が、地球基準システムまたは局所基準システムのいずれかに対する地表の位置を求める。 好ましい実施例において、位置決め手段２０６が位置決めシステム２０８を含む。 該位置決めシステム２０８は、例えば全地球航法システム（ＧＰＳ）、レーザ平面ベースシステムのような適当な位置決めシステムを含んでいればよいが、あるいは別の適当なシステム、またはこれらの組合せを用いてもよい。 位置決めシステム２０８が、位置推定の正確さを高めるために、例えばマシン１０２上に配置された超音波センサのような別のセンサ（図示せず）を含んでいてもよい。

【０００７】以下に記載するように、計算手段２０２
が、先と現在の場所地表１０４、１０６の間の差を計算する。 場所地表１０４、１０６が一連の高さにより表される。 高さが記録手段２１０に記録される。 好ましい実施例において、記録手段２１０はデータベース２１２を含む。 地表のＸ、ＹおよびＺ位置を求め、高さをデータベースに記憶する適切なシステムが米国特許第５、４９
３、４９４号に記載されている。 本発明は、この先行技術を引用し、この特許明細書の記述を本明細書の記述の一部とする。 図３を参照すると、好ましい実施例において、各場所の地表が一連の均一な四角形３０４Ａ−３０
４Ｔにより形成されたグリッド３０２により表されている。 各四角形３０４Ａ−３０４Ｔが対応する高さを有する。 先の場所の地表１０４と現在の場所の地表１０６がグリッドによりそれぞれ表されている。

【０００８】以下に記載するように、容積の計算に関する記載が図３に示すようなグリッドシステムに関連する。 しかしながら、場所地表の別の種類の表示を用いてもよく例えば三角形不規則ネットワーク（ＴＩＮ）を用いてもよい。 図４を参照すると、装置２００の作動を表すフロー線図が示されている。 第１の制御ブロック４０
２において、先の地表高さが求められ、データベース２
１２に加えられる。 先の地表の高さが先の場所地表１０
４を表す。 先の場所地表１０４が、最初の場所地表または土壌移動マシン１０２によって変更された先の場所地表のいずれかであればよい。 先の場所地表１０４が最初の場所地表である場合には、先の地表高さは、手作業で測量するか、土壌移動マシン１０２を場所上に通らせるかのいずれかにより求められ、計測された高さを記録する。

【０００９】第２の制御ブロック４０４において、土壌移動マシン１０２が場所を通り、現在の地表高さが求められる。 次いで現在の地表高さがデータベース２１２内に記録される。 第３の制御ブロック４０６において、現在の地表と先の地表の間の容積差が、先の地表高さと現在の地表高さの関数として求められる。 第１実施例において、計算された容積差が、先の場所地表と現在の場所地表との間の全容積差に等しい。 全容積差が、次の式によって求められる。

【００１０】

【数１】

_nは四角形ｎの先の高さであり、ＣＥ

_nは、四角形ｎの現在の高さである。 別の実施例において、切断容積と充填容積が求められる。 切断容積とは、

場所から取り除かれた材料の全容積のことをいう。 充填容積とは、場所に加えられる材料の全容積のことをいう。 図５を参照すると、線５０２が現在の場所地表を表し、点線５０４が先の場所地表を表す。 先の場所地表５

０４の高さが現在の場所地表の高さよりも大きい場合の、先の場所地表５０４と現在の場所地表５０２との間の容積が切断容積である。 先の場所地表５０４の高さが、現在の場所地表５０２の高さよりも小さい場合の容積が充填容積である。 図５に示されているように、全切断容積が、各切断容積５０６Ａと５０６Ｂとの合計によって表されている。 同様に、全充填容積が、各充填容積５０８Ａ、５０８Ｂの合計により表されている。

【００１１】切断および充填容積の計算が以下に記載する疑似コードにより示されている。 １． 開始 ２． Ｖ _c ＝Ｖ _f ＝０ ３． ｉ＝１からＮまでに対し ４． ｄｈ _i ＝現在の高さ− 先の高さ ５． Ｖ _i ＝絶対値（ｄｈ _i・Ａ） ６． ｄｈ _i ＜０の場合 ７． Ｖ _C ＝Ｖ _c ＋Ｖ _i ８． ＥＬＳＥ ９． Ｖ _f ＝Ｖ _f ＋Ｖ _i １０． ＥＮＤ ＩＦ １１． Ｎｅｘｔ ｉ １２． ＥＮＤ Ｆｏｒ １３． 終了

【００１２】図面を参照して、作動において本発明は、
先と現在の場所地表の間の容積を計算する方法を提供する。 場所地表が一連の場所高さにより表される。 第１に最初の地表が求められなければならない。 これは、手作業による測量かまたは上記したように位置決めシステム２０８のいずれかにより行なわれればよい。 次いで、土壌移動マシン１０２が場所地表を変形するように作動される。 土壌移動マシン１０２が場所を通ると、現在の地表の高さが求められる。 最初の場所地表の最初の高さが先の場所地表１０４であり、現在の地表高さが現在の場所地表１０６を表す。 最初の場所地表と現在の場所地表が、データベース２１２内に記憶される。 各連続した場所地表が、データべース２１２内に記憶されるか、あるいは、現在と最初の場所地表のみが記憶されてもよい。
容積は、土壌移動マシン１０２の作動中のいかなる点において計算されてもよい。 上述したように、最初の場所地表と現在の場所地表１０６との間の全容積差が全体の場所に関して求められてもよい。 さらに、全容積差が場所の一部のみに求められてもよい。 さらに、１つ以上の場所地表、すなわち異なる時間においてあるいは土壌移動マシン１０２による様々な切断後の場所高さが、土壌移動マシン１０２により変更されるときデータベース２
１２内に記憶される場合には、容積を、記憶された場所地表の間で計算すればよい。

【００１３】本発明の別の態様、目的、利点および使用が、図面、発明の開示および請求の範囲から得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】作業場所で作動する土壌移動マシンの概略図である。

【図２】本発明を実施するための装置のブロック線図である。

【図３】本発明の１実施例に従った、場所を表す図である。

【図４】本発明の１実施例に従って、容積差を計算する方法を表すフロー線図である。

【図５】切断および充填容積を表す作業場所の側面図である。

【符号】

１０２ 土壌移動マシン １０４ 先の場所地表 １０６ 現在の場所地表 ２０６ 位置決め手段 ２０８ 位置決めシステム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カール ダブリュー クライメンハーゲン アメリカ合衆国 イリノイ州 61614 ピ オーリア ノース ホリーリッジ サーク ル 4010 (72)発明者 クレイグ エル ケールセン アメリカ合衆国 イリノイ州 61604 ピ オーリア ノース ビゲロウ 2321 (72)発明者 ケヴィン ジェイ ルースチョー アメリカ合衆国 イリノイ州 61528 エ ドワーズ ローズウッド コート 7828 (72)発明者 ケニース エル ストラットン アメリカ合衆国 イリノイ州 61525 ダ ンラップ ヒッコリー グローヴ コート 616