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用于自动平地机的 传感器

阅读：720发布：2020-05-13

专利汇可以提供用于自动平地机的传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种自动平地机可以包括犁板组件，该犁板组件可移动地连接到自动平地机的主框架以相对于多个维度移动。犁板组件可包括刀片，该刀片具有下切削刃、上自由边缘、第一刀片侧面和第二刀片侧面。犁板组件可适于通过相对于下切削刃移动上自由边缘而使刀片枢转。犁板组件可适于通过相对于第二刀片侧面移动第一刀片侧面来改变刀片的横向坡度。为了确定俯仰和/或横向坡度，可以将刀片传感器安装到犁板组件上。刀片传感器在犁板组件上的位置可以保护刀片传感器并允许刀片传感器直接测量刀片的俯仰和/或横向坡度。，下面是用于自动平地机的传感器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种自动平地机，包括：
主框架，限定纵向轴线；
犁板组件，被布置成总体上横穿所述纵向轴线，所述犁板组件包括刀片，所述刀片具有上自由边缘、下切削刃、第一刀片侧面以及第二刀片侧面，其中所述犁板组件能够移动地连接到所述主框架上以便：
通过相对于所述下切削刃移动所述上自由边缘来枢转所述刀片；以及
通过相对于所述第二刀片侧面竖直移动所述第一刀片侧面来倾斜所述刀片；
刀片传感器，设置在所述犁板组件上并且能够与所述犁板组件一起移动，所述刀片传感器适于测量所述刀片的俯仰和所述刀片的横向坡度。
2.如权利要求1所述的自动平地机，其中所述犁板组件是拉杆-环-犁板组件的一部分，所述拉杆-环-犁板组件包括：
拉杆，通过万向接头联接到所述主框架；
环组件，包括适于相对于所述拉杆旋转的圆；以及
犁板组件，所述犁板组件能够枢转地连接到环组件。
3.如权利要求2所述的自动平地机，其中，所述刀片包括弯曲的正面和后支撑托架，所述刀片传感器设置在所述后支撑托架上。
4.如权利要求3所述的自动平地机，其中，所述犁板组件还包括容纳在所述后支撑托架上的液压致动器，并且所述刀片传感器设置在所述液压致动器上靠近管道联接器。
5.如权利要求3所述的自动平地机，其中，所述犁板组件还包括保护盖，所述保护盖能够安装到所述后支撑托架，用于保护性地容纳所述刀片传感器。
6.如权利要求3所述的自动平地机，其中，所述拉杆-环-犁板组件还设置在所述犁板组件和所述环组件之间的俯仰缸上，所述俯仰缸配置成延伸和缩回以使所述犁板组件相对于所述环组件枢转。
7.如权利要求2所述的自动平地机，还包括第一提升缸和第二提升缸，所述第一提升缸和所述第二提升缸被独立地致动以相对于所述第二刀片侧面竖直移动所述第一刀片侧面。
8.如权利要求2所述的自动平地机，其中，所述犁板组件和所述刀片传感器竖直设置在所述环组件下方。
9.如权利要求1所述的自动平地机，其中，所述刀片传感器是惯性测量单元，所述惯性测量单元包括一个或多个陀螺仪和一个或多个加速计。
10.一种用于自动平地机的控制系统，包括：
拉杆-犁板-环组件，包括能够移动地连接到所述自动平地机的主框架的拉杆、能够旋转地连接到所述拉杆的环组件、以及枢转地连接到所述环组件的犁板组件；
刀片传感器，设置在所述自动平地机的犁板组件上，所述刀片传感器被配置成测量所述犁板组件的俯仰和横向坡度；
以及控制器，与所述刀片传感器通信以从所述刀片传感器接收指示所述犁板组件的俯仰的第一信号和指示所述犁板组件的横向坡度的第二信号，所述控制器进一步被配置成处理所述第一信号和所述第二信号以产生一个或多个控制信号而控制所述犁板组件的定位。

说明书全文

用于自动平地机的传感器

技术领域

[0001] 本发明总体涉及一种用于感测运土机器上的作业机具的位置的传感器和方法，且更具体地涉及感测和控制包括自动平地机上的刀片的犁板组件的位置。

背景技术

[0002] 自动平地机是一种用于在建造道路、停车场、机场跑道等期间围绕工地运土和运类似材料的机器，尤其适于围绕工地精细平地或最终成型材料。自动平地机通常包括支撑在轮子上用于在工地地面上行进的框架，并且还包括犁板组件形式的作业机具，该作业机具具有由框架支撑以接合地面的刀片。为了使自动平地机能够进行精细平地和最终的表面成型操作，犁板组件和刀片是高度可操纵的，并且能够放置在相对于框架和地面的多个不同位置。例如，犁板组件和刀片可从垂直于行进方向的位置通过相对于行进方向的各种其它角度取向而转环或旋转，使得由刀片接合的材料朝向自动平地机的侧面被引导或推离。另外，刀片的高度可以相对于地面而调节以改变切割量。此外，刀片横向于行进方向的角度可被调节以改变切口的坡度，从而允许操作者同时形成道路的冠部和侧肩部。自动平地机的框架本身可以铰接以在转弯期间起到辅助作用，并且其他系统(例如悬架)可以是可移动的，以允许刀片相对于地面进一步定位。

[0003] 为了辅助自动平地机的操作者精确定位犁板组件和刀片，可以用各种传感器和控制器来操作自动平地机。这些部件彼此交互并且可以通过电子控制单元、控制系统或控制器通信地联网在一起。用于自动平地机的控制器和相关系统的一个示例在美国专利10,030,366中描述。该专利发布于2018年7月24日。’366专利描述了用于将犁板组件和刀片操纵到各种位置的连杆、致动器和结构的配置，并且进一步描述了用于在操作期间确定犁板和刀片的位置的传感器的网络或阵列。本发明类似地涉及在自动平地机上的位置传感器的布置，以便于操作。

发明内容

[0004] 在一个方面，本发明描述了一种自动平地机，该自动平地机具有限定纵向轴线的主框架和大致横穿该主框架的犁板。犁板组件可包括刀片，该刀片具有上自由边缘、下切削刃、第一刀片侧面和第二刀片侧面。犁板组件可移动地连接到主框架，以通过相对于切割刃移动上边缘来枢转刀片，并通过相对于第二刀片侧面竖直移动第一刀片侧面来调节刀片的横向坡度。自动平地机还可包括刀片传感器，该刀片传感器设置在犁板组件上并可与犁板组件一起移动，刀片传感器适于测量刀片的俯仰和刀片的横向坡度。

[0005] 在另一方面，本发明描述了一种自动平地机，其包括限定纵向轴线的主框架和可移动地连接到主框架的犁板组件。犁板组件可适于在与垂直于纵向轴线的竖直轴相关联的第一维度中相对于主框架移动且在与横穿纵向轴线的横向轴线相关联的第二维度中相对于框架移动。自动平地机还可包括安装到犁板组件并适于直接测量犁板组件在第一维度和第二维度上的运动的刀片传感器。

[0006] 在又一方面，本发明描述了一种用于控制自动平地机的操作的控制系统。自动平地机可以包括拉杆-犁板-环组件，该拉杆-犁板-环组件包括可移动地连接到自动平地机的框架的拉杆、可旋转地连接到拉杆的环组件、以及枢转地连接到环组件的犁板组件。刀片传感器可以设置在自动平地机的犁板组件上，并且可以配置成测量犁板组件的俯仰和横向坡度。控制器可与刀片传感器通信以从刀片传感器接收指示犁板俯仰的第一信号和指示犁板组件的横向坡度的第二信号。控制器可进一步配置为处理所述第一信号和所述第二信号以产生一个或多个控制信号而控制犁板组件的定位。附图说明

[0007] 图1是根据本发明的示例性自动平地机的侧视图，所述自动平地机配置有用于确定犁板组件和刀片的位置的刀片传感器。

[0008] 图2是可移动地连接到自动平地机的主框架的拉杆-犁板-环组件的后部的等距视图。

[0009] 图3是拉杆-犁板-环组件的示意图，其示出了可以测量刀片传感器的犁板组件的可能移动和取向。

[0010] 图4是设置在犁板组件上并容纳在保护盖内的刀片传感器的等距视图。

[0011] 图5是表示利用由刀片传感器进行的测量来调节犁板组件的位置的可能过程的流程图。

具体实施方式

[0012] 现在参照附图，其中相同的附图标记表示相同的元件，在图1中示出了用于以自动平地机100的示例性形式围绕工地移动或运土材料或建筑集料的示例性机器。自动平地机100主要用作修整工具，用于通过朝向自动平地机100的任一侧移动相对少量的材料来形成精细成型或使工地的修整表面成形。为了移动材料，自动平地机100可以具有犁板组件102形式的作业工具，该犁板组件102悬挂在自动平地机100上以接触并接合工地处的表面或地面104。然而，尽管针对自动平地机100描述了本发明，但是本发明的各方面可以应用于其他运土机器，例如推土机、装载机、挖掘机、铲运机等。另外，在其它实施例中，机器可包括代替犁板组件102或除犁板组件102之外的其它作业机具。

[0013] 为了支撑犁板组件102或其它作业工具，自动平地机100包括主框架110，该主框架110可相对细长并取向成限定纵向轴线112(由箭头指示)，该纵向轴线112可对应于自动平地机100在不转动时的操作中通常采取的向前和/或向后行进方向。出于参考目的，主框架
110还可以描绘自动平地机100的左和右横向侧，其可以限定与地面104水平或共面并且垂直于纵向轴线112的横向轴线114。横向轴线114横穿主框架110，并且被视为突出到图1的平面中的点。为了进一步参考，自动平地机100可以与垂直于纵向轴线112和横向轴线114以及地面104的竖直轴线116相关联。纵向轴线112、横向轴线114和竖直轴线116可以布置为具有相应的x-y-z轴的笛卡尔坐标系。然而，对自动平地机100的轴线和尺寸的所有参考仅用于参考目的，而不应被认为是对权利要求范围的限制。

[0014] 在所示实施例中，主框架110还可配置成具有后框架部分120和前框架部分122的两部分铰接框架，后框架部分120和前框架部分122在铰接接头124处大致在沿着自动平地机100的长度的中点处接合。后框架部分120和前框架部分122可以由碳钢或类似高强度材料的结构梁制造。铰接接头124使得前框架部分122能够，例如相对于后框架部分120枢转，以在改变与纵向轴线112相关联的行进方向时帮助转动自动平地机100，或者用于执行特殊或独特的任务，例如在后框架部分120和前框架部分122彼此不在一条直线上的“偏航”配置中操作自动平地机100。为了使自动平地机100能够相对于地面104移动或行进，后框架部分120被支撑在多个从动牵引设备(例如驱动轮126)上，并且前框架部分122被支撑在多个可转向牵引设备(例如位于自动平地机100的任一横向侧上的可转向轮128)上，所述可转向牵引设备可用于使自动平地机100转弯和转向。然而，在其他实施例中，可以采用其他形式的牵引设备，例如连续履带。

[0015] 为了使驱动轮126旋转，自动平地机100包括容纳在后框架部分120上的内燃机130，其通过动力传动系统连接到驱动轮126。动力传动系统包括用于辅助和调节机器动力传递的变速器或其它部件。内燃机130可以是任何合适类型的发动机，包括例如柴油发动机、火花点火汽油发动机、天然气发动机或本领域已知的任何其他发动机。在其它实施例中，电源可以是非燃烧电源，例如燃料电池、蓄电设备或其它电源。除了为驱动轮126提供动力之外，内燃机130或其它动力源可操作地与液压系统132相关联，液压系统132可将加压液压流体供应到设置在自动平地机100周围的各种液压致动器和部件，帮助其操作和可操作性。

[0016] 为了容纳自动平地机100的操作者，操作者站(或驾驶室)134安装在后框架部分120上。操作员驾驶室134容纳控制自动平地机100的操作所需的控制器和仪器，该自动平地机100可包括一个或多个输入设备136。输入设备136可以是手柄或操纵杆的形式，操作者可以操纵该手柄或操纵杆来控制自动平地机100并且选择性地调节犁板组件102相对于地面
104的位置和取向。其他输入设备136可以包括方向盘等。除了输入设备136之外，操作员驾驶室134可以包括一个或多个显示设备138，例如数字或触摸屏LCD或CRT显示屏等，以与操作员交互。可以理解，显示设备138可以与操作者交互，以在操作期间提供关于自动平地机
100的子系统的信息，包括例如犁板组件102的位置。

[0017] 另外，输入设备136和显示设备138可操作地与机载电子控制单元、控制系统或控制器139相关联。控制器139可适于通过监测各种操作参数并响应性地调节影响自动平地机100的操作的各种功能来辅助自动平地机100的操作。控制器139可以包括微处理器、专用集成电路(ASIC)或其它适当的电路，并且可以具有存储器或其它数据存储能力。控制器139可以包括功能、步骤、例程、数据表、数据图、图表等，这些功能、步骤、例程、数据表、数据图、图表等被保存在只读存储器或另一电子可访问存储介质中并可从该只读存储器或另一电子可访问存储介质执行，以辅助自动平地机100的操作。尽管在图1中，控制器139被示为单个离散单元，但是在其他实施例中，控制器139及其功能可以分布在多个不同且分离的部件中。为了接收操作参数并发送控制指令或指示，控制器139可以可操作地与设置在自动平地机100周围的各种传感器和控制器(包括在此描述的那些传感器)相关联并且可以与其通信。控制器139和传感器之间的通信可以通过在电子通信线路或通信总线上发送和接收数字或模拟信号来建立。

[0018] 参照图1和图2，为了在进行各种平地操作时支撑并选择性地定位犁板组件102，犁板组件102可操作地与通常设置在前框架部分122下方的拉杆-环-犁板(DCM)组件140相关联。如本领域技术人员所熟悉的，拉杆-环-犁板组件140可以包括拉杆142，该拉杆可以是A形框架桁架状结构，该A形框架桁架状结构通过多维万向接头144(例如球窝式接头)连接到前框架部分122的最前部结构。拉杆142从万向接头144大致向后延伸到远端146，并且可以大致水平地支撑在地面104上方。环组件150朝向拉杆142的远端146设置，该环组件150配置成相对于旋转轴线152转环或旋转犁板组件102。环组件150的旋转轴线152可以大致平行于自动平地机100的竖直轴线116并且相对于地面104大致垂直地取向。

[0019] 环组件150可以包括外圆154，该外圆154可以是锻钢等的环形结构棒，该环形结构棒围绕并环绕相应形状的内轴颈盘156设置。轴颈盘156可以固定地安装或连接到拉杆142的下侧，使得轴颈盘156也水平地支撑在地面104上方。圆154和轴颈盘156可以在它们各自的内周和外周处经由轴承和履带接合，使得轴颈盘156被轴颈在圆154内，圆154可以相对于旋转轴线152转环或旋转，以相对于拉杆142旋转犁板组件102。

[0020] 犁板组件102可以依赖于环组件150并设置在环组件150下方，并且可以通过连接臂158附接到圆154。连接臂158可以附接到圆154的外圆周的相对侧，并且可以是大致弓形的形状以朝向地面104下降。为了物理地接合地面104，犁板组件102可包括容纳和支撑细长刀片162的刀片单元160。刀片162由成形和完成的钢或其它高强度材料制成。刀片162在自动平地机100的相对横向侧之间延伸并且大致横穿由主框架110建立的纵向轴线112。为了便于从地面104切割或移除的材料移位，刀片162可以具有弯曲的正面164，该正面164从下切削刃166弯曲到上自由边缘168。弯曲正面164可以在沿着纵向轴线112的行进方向上大致向前取向以遇到地面104上的材料。此外，细长刀片162可具有限定刀片长度176的第一刀片侧面170和间隔开的第二刀片侧面172，其中第一刀片侧面170和第二刀片侧面172通常朝向由横向轴线114建立的自动平地机100的相应左、右横向侧设置。因此，刀片162可以具有整体矩形的形状，其中点位置178位于第一和第二刀片侧面170、172之间的中间长度以及下切削刃166和上自由边缘168之间的中间高度。然而，由于弯曲的前面164，第一和第二刀片侧面170、172同样具有弯曲的或弓形的形状。在实施例中，齿或钻头可设置在刀片162的下切削刃166上。

[0021] 为了在连接臂158从环组件150下降的情况下可操作地连接到犁板组件102，刀片单元160可包括沿刀片162的后部与弯曲正面164相对设置的后部支撑托架180。后支撑托架180可具有类似于刀片162的细长配置，并且可用于在接合地面104时支撑刀片162。连接臂
158的远端可通过枢转接头182连接到后支撑托架180的下边缘，靠近刀片162的下切削刃
166，以实现犁板组件102的铰接或枢转运动，如本文进一步描述。后部支撑托架180还可以包括一个或多个通道、引导件或轨道184，这些通道、引导件或轨道允许刀片162相对于横向轴线114平移或滑动，由此增加刀片162朝向自动平地机100的侧面的侧向范围。

[0022] 继续参考图1和2，为了在切割和平地操作期间调节犁板组件102的位置或取向，自动平地机100可以包括多个致动器，例如与液压系统132流体连通的液压缸。液压致动器可操作地与液压控制阀相关联，以选择性地将流体引导到液压致动器和从液压致动器引导流体，从而引起致动，例如在气缸的示例中，气缸臂的伸出或缩回。例如，为了相对于地面104升高和降低犁板组件102，自动平地机100可以包括液压可延伸和可缩回致动器，例如第一提升缸190和第二提升缸192。第一和第二提升缸190、192可以成对布置，每个提升缸布置在自动平地机100的前框架部分122的任一横向侧。第一和第二提升缸190、192可以被竖直地布置，总体上平行于竖直轴线116并且因此平行于旋转轴线152。第一和第二提升缸190、192例如通过设置在环组件150的轴颈盘156的顶部上的万向销接头194可操作地联接到拉杆-环-犁板组件140。同时致动第一和第二提升缸190、192可以相对于将拉杆142连接到前框架部分122上的万向接头144竖直地移动拉杆-环-犁板组件140。

[0023] 其它致动器可包括侧移致动器200，侧移致动器200在轴颈盘156的后部附近连接到拉杆-环-犁板组件140，以使拉杆-环-犁板组件140围绕万向接头144朝向自动平地机100的横向侧横向摆动。为了朝向自动平地机100的任一侧横向延伸刀片162，刀片延伸缸202可以容纳在后支撑托架180上，并且可以可操作地连接到刀片162以经由通道、引导件和轨道184移动刀片162。在实施例中，刀片延伸缸202可以沿着第一和第二连接臂158之间的刀片长度176的一部分横向设置。为了相对于将后支撑托架180连接到连接臂158的枢转接头182向前和向后枢转犁板组件102，可以包括俯仰缸204。在所示实施例中，俯仰缸204可以连接在从圆154向后突出的圆柱206和后支撑托架180的顶部之间以靠近刀片162的上自由边缘
168，例如连接到从后支撑托架180突出的托架柱208。如前所述，环组件150可包括驱动机构，以相对于旋转轴线152绕轴颈盘156旋转圆154。

[0024] 对于不同的平地操作，上述布置使得犁板组件102能够相对于纵向轴线112、横向轴线114和竖直轴线116在多个自由度上移动和定位。参照图2和3，并且如上所述，同时延伸或缩回第一和第二提升缸190、192升高和降低犁板组件102相对于竖直轴线116的竖直高度，以控制刀片162切入地面104的深度或被分散的材料的厚度。此外，第一和第二提升缸190、192可独立地延伸和缩回，以相对于竖直轴线116以及相对于彼此和相对于地面104竖直地移动相应的第一和第二刀片侧面170、172。相对于彼此垂直移动第一和第二刀片侧面
170、172调整了由刀片162相对于地面104进行的切割的横向坡度。调整后的刀片162的位置在图3中用虚线表示，横向坡度用CS表示。当例如形成道路的冠部和/或侧肩部时，改变横向坡度使得地面104的竖直高度沿着与横向轴线114相关联的横向方向改变并且横穿自动平地机100的纵向轴线112。

[0025] 为了调节刀片162相对于纵向轴线112在行进方向上的角度，环组件150可相对于旋转轴线152旋转，如箭头RR所示，从而使犁板组件102旋转。当犁板组件102处于相对于纵向轴线112的某一非垂直角度时，旋转从当犁板组件102处于0°度时(垂直于纵向轴线112)直接向前引导材料切换到将材料横向引导到自动平地机100的侧面。为了枢转犁板组件102，俯仰缸204可延伸或缩回以使刀片162的上自由边缘168在切削刃166之前或之后移动，如箭头P所示。枢转犁板组件102使刀片162的弯曲正面164旋转，从而调节下切削刃166切入地面104的角度。调节犁板组件102的俯仰还可确定自动平地机100可从地面104移除的材料量。

[0026] 为了帮助相对于主框架110和地面104调节和定位犁板组件102，自动平地机100可以包括各种传感器和测量单元。例如，刀片传感器210可以设置在刀片单元160上能够相对于多维坐标和轴线测量刀片162的位置处。在示出的实施例中，刀片传感器210可以设置在安装到刀片162后部的后支撑托架180上，并且在更具体的实施例中，刀片传感器210可以位于横向布置的刀片延伸缸202上靠近连接到来自液压系统的管道的一个或多个管道联接器212的位置处。刀片传感器210可以邻近连接到俯仰缸204的支架柱208，并且可以位于将叶片单元160连接到环组件150的第一和第二连接臂158之间。刀片传感器210在刀片单元160的后部并且在刀片162的上自由边缘168下方的位置可以在自动平地机100的操作期间保护刀片传感器210。刀片162的弯曲正面164将使材料纵向向前和横向朝向侧面移动，使得很少或没有材料可以上升并越过刀片162的上自由边缘168并遇到刀片传感器210。

[0027] 在实施例中，为了提供额外的保护，刀片传感器210可以容纳在保护盖214中。参照图4，保护盖214可以由任何合适的材料制成，例如抗冲击塑料或金属，并且可以形成中空盒216，中空盒216可以具有矩形或其它合适的形状，并且其限定内部218以接收刀片传感器
210。虽然图4示出内部218可以通过用于安装刀片传感器210的开口进入，但是应当理解，在安装之后，该开口可以用保护盖214的另一部件封闭。除了保护刀片传感器210之外，保护盖
214可促进刀片传感器210附接到犁板组件102的后部处的位置。例如，保护盖214可配置成通过紧固件、安装夹、焊接等安装到靠近管道联接器212的刀片延伸缸202的顶部。在实施例中，由于管道联接器212的存在，现有的通道或腔222可以设置在刀片延伸缸202的外部或后部支撑托架180上的其它地方，以容纳液压管道并将液压管道引导到管道联接器212。因此，腔222可以为刀片传感器210提供额外的保护。

[0028] 此外，参见图2和3，刀片传感器210的位置可以大致对应于刀片162的中点位置178。刀片传感器210还可以在刀片162的下切削刃166上方和将连接臂158连接到后支撑托架180的枢转接头182上方间隔开。安装到犁板组件102的刀片传感器210的位置使其能够直接测量表示刀片传感器210相对于坐标系(例如包括纵向轴线112、横向轴线114和竖直轴线
116的坐标系)的位置或空间取向的至少两个变量或坐标。例如，刀片传感器210可以测量刀片162的刀片尖端的俯仰或取向，包括上自由边缘168已经在下切削刃166的纵向前方或后方铰接的量。具体地，俯仰缸204的伸出或缩回可以使犁板组件102绕枢转接头182铰接。因为刀片传感器210直接安装在犁板组件102上，所以在俯仰缸204致动时，刀片传感器210将与犁板组件102铰接。此外，因为刀片传感器210在枢转接头182上方竖直地间隔开，所以犁板组件102的铰接导致刀片传感器210的可测量的曲线运动。通过关于犁板组件102的运动计算和预定尺寸数据，刀片传感器210的测量的曲线运动可用于确定上自由边缘168相对于下切削刃166的位置，且因此刀片162的俯仰和切割角度可为已知。因为刀片传感器210设置在犁板组件102上，所以获得了刀片162的俯仰的直接测量。

[0029] 刀片传感器210的位置还能够测量犁板组件102相对于地面104的横向坡度取向。因为刀片传感器210大致位于刀片162的中点位置178处，所以刀片传感器210大致位于第一和第二刀片侧面170、172的相对位移的中心处。通过独立致动相应的第一和第二提升缸
190、192而通过第一和第二刀片侧面170、172的相对竖直位移来改变横向坡度可以使刀片传感器210相对于横向轴线114水平倾斜。刀片传感器210的倾斜程度或测量可被计算以确定犁板组件102相对于地面104的横向坡度。因为刀片传感器210直接安装到犁板组件102，所以其直接测量犁板组件102相对于拉杆-环-犁板组件140的其余部分的竖直倾斜，且因此直接确定刀片162的横向坡度。

[0030] 刀片传感器210可以是用于测量相对于一个或多个坐标的旋转和空间取向的任何合适类型的动态传感器。刀片传感器210是一种动态传感器。动态传感器可以测量物体的运动，并且可以使用运动学方程和算法来处理测量，所述运动学方程和算法以速度、加速度和旋转等方式转换可测量的运动以确定和调整位置和/或取向。运动学方程可以由动态传感器、与动态传感器通信的控制器139处理，或者任务可以在两者之间划分。例如，刀片传感器210可以是惯性测量单元(IMU)，其可以测量相对于一个或多个轴的线性和/或角位移。惯性测量单元可以包括检测线性加速度的加速度计和检测旋转运动或速率的陀螺仪。惯性测量单元能够感测相对于坐标系的x-y-z轴的运动，并且可以测量围绕任何特定轴的旋转以提供俯仰-偏航-滚动。由惯性测量单元测量的x-y-z坐标可以对应于纵向轴线112、横向轴线
114和竖直轴线116。可用作刀片传感器210的其它传感器的示例包括电磁致动器、超声传感器、激光测距传感器、电位计、限位开关等。

[0031] 除了刀片传感器210之外，自动平地机100可以包括其他传感器以帮助确定和调节犁板组件102的位置。例如，参照图1，当相对于旋转轴线152旋转犁板组件102时，为了确定圆154相对于轴颈盘156的角旋转，可以在环组件150上的适当位置处设置旋转传感器230。为了确定第一和第二提升缸190、192的延伸或缩回，其可对应于犁板组件102相对于竖直轴线116的高度，提升传感器232可操作地与第一和第二提升缸190、192相关联。为了确定自动平地机100相对于地面104的取向，例如，当自动平地机100倾斜或在平地操作时，框架传感器234可以设置在主框架110的适当位置上。

[0032] 为了更广泛地确定自动平地机100相对于工地的位置，自动平地机100可操作地装备有全球定位卫星(GPS)接收器240。在全球定位卫星系统中，全球定位卫星接收器240从多个轨道卫星接收坐标信号。全球定位卫星接收器240可以处理在坐标信号中编码的坐标和定时信息，并且通过对来自不同卫星的信号进行三角测量，可以精确地确定全球定位卫星接收器240相对于地球上的各种位置(例如工地)的地理位置。在图1所示的自动平地机100的实施例中，全球定位卫星接收器240可以通过桅杆242安装到犁板组件102。因此，全球定位卫星接收器240所接收的坐标信息尤其与犁板组件102的位置和空间取向相关联，且使用信息并结合机器的尺寸信息可以处理该信息以准确地确定刀片162相对于地面104的位置和取向。

[0033] 工业实用性

[0034] 为了便于自动平地机100的操作，刀片传感器210和其它传感器可以与控制器139电子通信，以发送和接收关于传感器的测量的数字或模拟信号。参照图5并结合图1-4，刀片传感器210由于其在靠近刀片162的中点位置178的犁板组件102上的位置而可记录表示下切削刃166的前或后的上自由边缘168的位置的刀片162的俯仰。刀片传感器210可以产生指示俯仰的第一信号250并且将第一信号250传送到控制器139。刀片传感器210还可以根据第一刀片侧面170和第二刀片侧面172的相对竖直高度来记录刀片162相对于地面104的横向坡度。刀片传感器210可以产生指示横向坡度的第二信号252并将其传送到控制器139。

[0035] 如上所指示的，控制器139可适于使用从传感器接收的信息信号来处理各种运动学算法和例程，以辅助控制自动平地机100。在图5中示出了用于控制犁板组件102的位置的这种过程的示例。在接收到表示刀片俯仰的第一信号250和表示横向坡度的第二信号252之后，在比较步骤256中，控制器139可以将该信息相对于期望的工地表面图254进行比较，该期望的工地表面图254可以是在完成平地时期望的工地的数字图。如果控制器139确定由第一和第二信号250、252表示的信息与期望的工地表面图254之间存在差异，该差异可能由刀片162的不正确的俯仰角或不正确的横向坡度引起，则控制器139可以产生表示要采取的校正动作的校正信号258。控制器139可以将校正信号258发送到俯仰缸204、第一和第二提升缸190、192中的任一个或两者，以根据所确定的校正动作选择性地致动它们。

[0036] 在另一个实施例中，控制器139可以使用由刀片传感器210提供的关于刀片162的俯仰和横向坡度的信息来调整由全球定位卫星接收器240提供的位置数据。例如，因为全球定位卫星接收器240直接设置在犁板组件102上或连接到犁板组件102，所以犁板组件102的移动导致全球定位卫星接收器240的移动。例如，如果刀片162向前倾俯仰，则在桅杆242顶部的全球定位卫星接收器240的高度将相对于自动平地机100的主框架110改变。然而，使用由刀片传感器210提供的第一信号250和第二信号252以及关于自动平地机100的尺寸数据，控制器139可以补偿由于犁板组件102的重新定位而引起的全球定位卫星接收器240的移动。因此，控制器139提供关于自动平地机100的一致位置信息，并且可以计算刀片162相对于地面104的精确取向。

[0037] 应当理解，前面的描述提供了所公开的系统和技术的示例。然而，预期本发明的其它实施方案可在细节上不同于前述示例。对本发明或其示例的所有引用旨在引用在该点讨论的特定示例，并且不旨在暗示对本发明范围的更一般的任何限制。关于某些特征的区别和贬低的所有语言旨在指示对这些特征没有偏好，但不完全将其排除在本发明的范围之外，除非另有指示。

[0038] 除非本文另有说明，否则本文中数值范围的叙述仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简化方法，并且每个单独值并入本说明书中，如同其在本文中单独列举一样。本文所述的所有方法可以任何合适的顺序进行，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。

[0039] 因此，本发明包括如适用法律所允许的所附权利要求中所述主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述要素在其所有可能变化形式中的任何组合。

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用于自动平地机的传感器

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