【発明の詳細な説明】
陸上位置決定装置とその方法 技術分野
本発明は、一般的に、位置を決定するための装置と方法に関する。より詳細に
は、本発明は、動的基準点の陸上位置を決定するための装置と方法に関する。背景技術
今日の建設用地は建築家によって設計される。建築家の設計は、青写真に複写
されて建設者に送られる。建設者は、その領域に杭で印をつける、即ち未開発領
域を測量して杭を所定位置に配置する。建築家のプランと測量結果とを比較して
建設者は建設プランにあうように、各目印毎に運び出したり配置したりするのに
必要な土壌の量を求める。
この処理の後、例えばブルドーザ、スクレーパ、または掘削車のような土壌移
動機械が杭のまわりの領域を取り除いたり、土盛りしたりするのに用いられる。
未処理の隔離された場所が杭のまわりに残ったままである。全ての領域を処理し
た後、その土地を再び測量し、処理された土地が設計の仕様にあっているかどう
かを確認する。
上述の方法では、相当数の手作業労働者が必要とされる。作業場所を測量し、
杭を打ち、処理し再び測量しなければならない。さらに、所望な正確さを得るた
めには、高度に訓練されたオペレータのみが効率良く車両を操作することができ
る。
この処理を行なう際に、オペレータに基準点を与えるようにレーザシステムが
用いられてきた。一般的に、レーザシステムでは、ある平面内の場所全体にわた
ってレーザビームを発する。車両には適当な受信器が設けられていなければなら
ない。このシステムでは、レーザビームに関する車両、または作業用具の高さを
オペレータに示すことができる。
しかしながら、レーザシステムは、レーザの範囲、レーザ検出器の感度及び雨
のような環境的な制限によって限られる。
さらに、レーザシステムは、検出器の相対的高さを示す。作業用具の高さ、ま
たは位置が作業用具の幾何形状によって決定される。作業用具の幾何形状は作業
用具の種類と作業用具のリンケージの相対的な位置とに基づいて変わる。作業用
具のブレードは寿命が尽き、その形状を変える。これらの全ての要因は、車両の
操作の正確さを低下させる。
さらに、用地を処理した後に、その場所を手で再び測量しなければならない。
レーザシステムを用いてこの処理を行なうために、車両は測量されるべき各点で
停止しなければならず、作業用具は地面上に設定されて読み取りがなされる。レ
ーザが領域内にある間に、この全ての作業がなされなければならない。これは、
かなり効率が悪い。
本発明は、上述の一つか二つ以上の問題を解決する。発明の開示
本発明の一態様において、地面に配置された動的基準点の位置を求める装置を
提供する。この装置は、この装置上に配置された陸上基準点の陸上位置と、装置
上に配置された局部基準点に関する動的基準点の位置を求める。動的基準点の陸
上位置は、陸上基準点の陸上位置と動的基準点の相対的な位置との関数として求
められる。
本発明の別の態様において、装置を用いて、場所プラン上に動的基準点の陸上
位置を求める方法を提供する。この方法では、装置上に配置された陸上基準点の
陸上位置（ｘt，ｙt，ｚt）を求め、装置上に配置された局部基準点に関する動
的基準点の位置（ｘm，ｙm，ｚm）を求める段階を含む。動的基準点の陸上位置
（ｘt，ｙt，ｚt）は、陸上基準点の位置と、局部基準点の相対的位置の関数と
して求められる。図面の簡単な説明
図１は、トラック型トラクター（ＴＴＴ）として示した、ブレードを備えた作
業用具を有する作業用車両を概略的に表す。
図２は、図１のＴＴＴの前面図を概略的に示す。
図３は、本発明の実施例による装置の概略図である。
図４は、本発明の実施例による図３の装置を含む図１のＴＴＴを概略的に示す
図である。
図５は、陸上基準点、局部基準点及び動的基準点を表す、図３の装置の線図で
ある。
図６は、２次元向きセンサの図である。
図７は、図３の装置のブロック線図である。本発明を実施するのに最良の形態
図１乃至図７を参照すると、本発明は、動的基準点の陸上位置を決定すること
に関する。
一実施例において、本発明は、地面上の動的基準点の陸上位置を決定する装置
３０２を含んでいる。装置３０２は、車両１０２に接続されていたり、手で運べ
るようになっている。装置３０２は、動的基準点上に配置されて、陸上位置を決
定するようになっている。場所上で一連の動的基準点の位置を求めることによっ
て場所プランのリアルタイムでの観察を達成できる。陸上位置とは、地球、即ち
地球の中心を原点とする直交座標系に対する位置のことをいう。ここで用いるよ
うに陸上とは局部場所座標系のことも意味する。このように、局部場所基準座標
系は固定されており、地球座標系と局部場所基準座標系との変換は容易に達成で
きる。
一般的に、位置をデカルト座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表すが、他の基準系を用いて
もよい。
図１を参照すると、例として作業用車両１０２がトラック型トラクター（ＴＴ
Ｔ）として示されている。しかしながら、本発明は、例えばスクレーパ、モータ
グレーダ、油圧式掘削機のような他の種類の土壌移動車両に適用できるようにな
っている。リアルタイムでの観察を達成するために、本発明は、以下に述べるよ
うな土壌移動車両、または例えばピックアップトラックのような土壌移動車両以
外の車両に用いることができる。
ＴＴＴ１０２は、移動性をもたせる下部走行体１０４、オペレータステーショ
ン１０６及びエンジン１０８を含んでいる。ＴＴＴの作業用具１１０は、車両１
０２の各側部（一つのみを示す）上にプッシュアーム１１２を含んでいる。ブル
ドーザブレード１１４が回転可能にプッシュアーム１１２の端部に接続されてい
る。一対のティルトシリンダ１１６がプッシュアーム１１２に対してブレード１
１４を動かす。少なくとも一つのリフトシリンダ１１８が車両１０２に対してブ
レード１１４を動かす。
車両に対するブレードの動きはピッチ及びティルトで示される。ピッチとは、
図１にＧとして識別されているようにブレードの前後の動きのことをいう。図２
にＦで識別するように、ティルトとはブレードの回転運動のことをいう。例を示
すために、ＴＴＴ１０２の最大ティルト角は２５°であり、最大ピッチ角は７．
３°である。
ＴＴＴの識別される寸法は次の通りである。
Ａ：ブレードが延びた状態の長さ
Ｂ：幅
Ｃ：ブレード高さ
Ｄ：最大掘り深さ
Ｅ：完全リフトしたときの地面との間隔
Ｆ：最大ティルト
Ｇ：最大ピッチ
別の実施例において、装置３０２が作業用車両１０２に接続されており、作業
車両１０２の作業用具１１０が土盛り作業又は掘削作業を行なったり、または地
面で休止するときの作業用車両１０２の作業用具１１０の位置を決定するように
なっている。図４を参照すると、装置３０２が作業用具１１０上か、その近くで
車両１０２に接続されている。装置３０２は、作業用具の後方で動的基準点の陸
上位置を求めるようになっている。動的基準点の陸上位置は、作業用具の位置ま
たは用地の地形を表すものとして用いられる。
図３と図５を参照すると、装置３０２は支持部材３０４を含んでいる。
手段３０６は、陸上基準点５０２の陸上位置を求め、これに応答して陸上位置
信号を発信する。地上基準点位置決定手段３０６は支持部材３０４に接続されて
いる。好ましい実施例において、地上位置決定手段３０６は地球投影位置決定シ
ステム（ＧＰＳ）からなる。ＧＰＳ３０６は地球の周囲に軌道を描く人工衛星の
星座から信号を受信し、三角測量法によって地球に対する位置を求める。一般的
に、星座は３から４の衛星からなる。米国政府のＮＡＶＳＴＡＲ（作動周期調整
と測距を用いた航法システム）ＧＰＳ衛星が用いられるのが好ましい。適当なＧ
ＰＳシステムが１９９０年１２月３日出願された米国特許出願第０７／６２８、
５６０号、“車両位置決定システム及び方法”に開示されている。
図３を再び参照すると、陸上位置決定手段３０６は、ＧＰＳアンテナ３０８と
ＧＰＳ受信機３１０を含んでいる。適当なＧＰＳアンテナ３０８は、カリフォル
ニア州トランス在住のマグナボックス社からモデル番号７２３０１０号として入
手可能である。好ましい実施例において、アンテナとプレアンプが装置３０２に
取りつけられている。ＧＰＳ受信機は車両上のいずれかの場所に取りつけられて
いる。ＧＰＳ受信機３１０は、装置３０２上または受信機３１０に一般的に配置
されている陸上基準点の陸上位置をもとめるようになっている。
手段３１２が装置３０２上に配置された局部基準点５０４に関する動的基準点
５０６の位置を決定し、これに応答して局部位置信号を発信する。手段３１２は
支持部材３０４に接続されている。
好ましい実施例において、動的基準点位置決定手段３１２は超音波センサ３１
４を含んでいる。超音波センサ３１４は、動的基準点５０６を照準にして超音波
を発し、発せられた波の反射を受信し、これに応答して超音波センサと動的基準
点５０６との間の距離を求める。局部基準点５０４が超音波センサ３１４上に配
置されており、この点からの距離をセンサが計測する。一つの適当な超音波セン
サ３１４は、カリフォルニア州リバーモアに在住のアグテックからモデル番号９
１４０として入手可能である。
好ましい実施例において、超音波センサ３１４はセンサ３１４の精密性に影響
を及ぼす温度を補正するように基準ワイヤ３１６を含んでいる。超音波センサ３
１４は、地面までの距離を求めて基準ワイヤ３１６までの計測された既知の距離
に基づいて計測値を求めるようになっている。
好ましい実施例において、動的基準点位置決定手段３１２は地面に対する装置
３０２の向きを決定するための手段３１８を含んでいる。好ましい実施例におい
て、装置３０２の向きはピッチ（β）とティルト（α）で表される。図４に示し
たように装置３０２がブレード１１４に接続されると、装置３０２のピッチ・テ
ィルトはブレード１１４（図１、２、４及び図５を参照）のピッチ・ティルトに
一致する（図１、２、４及び図５を参照）。装置３０２のピッチ・ティルトは、
調整された動的基準点５０６’の位置を求めるように用いられる。動的基準点の
陸上位置は計測されたティルト・ピッチの関数として求められる（以下参照）。
好ましい実施例において、向き決定手段３１８は、二次元バブルセンサ３２０
を含んでいる。図６を参照すると、二次元センサ３２０は、電気的に導電性流体
で充たされたケーシング６０２を含んでいる。バブル、即ち例えば空気のような
ガス６０６のポケットがケーシング６０２内で捕らえられる。装置３０２の向き
が変わるにつれて、バブル６０６の位置がケーシング内で動く。センサ３２０を
横切る電気インピーダンスはバブル６０６の位置によって変わり、各角度に比例
する。センサ３２０は、示すように２つの垂直軸上でケーシングを横切る電気イ
ンピーダンスを計測し、これに応答してピッチ・ティルト角を求める。適当な２
軸バブルセンサがニューヨーク州ハウパーギュのスペトロングラス電子社からモ
デル番号ＳＰ５０００として入手可能である。別の実施例において、２つの単軸
センサモデル番号Ｌ−２１２ｔを用いてもよい。さらに、本発明は、振り子式の
センサを用いてもよい。
図７を参照すると、装置３０２は制御手段７００を含んでいる。制御手段７０
０は、マイクロプロセッサを含んでいるのが好ましい。好ましい実施例において
ノート型のコンピュータを用いる。
制御手段７００は、陸上位置信号と局部位置信号を受信し、これに応答して動
的基準点５０６の陸上位置を求め、動的基準点陸上位置信号を発信する手段７０
２を含む。
好ましい実施例において動的基準点の陸上位置は次の式によって求められる。
Ｘt＝Ｘt±（ｈg＋ｈs）・ｓｉｎα
Ｙt＝Ｙt±（ｈg＋ｈs）・ｓｉｎβ
Ｚt＝Ｚt−（ｈg＋ｈs）・（１−ｓｉｎ2α−ｓｉｎ2β）1/2
ここで、
Ｘt、Ｙt、Ｚtはデカルト座標において動的基準点の陸上位置を形成する。
Ｘt、Ｙt、Ｚtは、デカルト座標において、陸上基準点の陸上位置を形成する
。
ｈsは、局部基準点と動的基準点との間の計測された距離である。
ｈgは、陸上基準点と局部基準点との間の既知距離である。
βは、計測されたピッチ角である。
αは、計測されたティルト角である。
手段７０４が所望の基準点位置信号を発信する。好ましい実施例において所望
の基準点位置信号発信手段７０４は、例えば読取り書込み記憶装置（ＲＡＭ）、
消去及びプログラム可能読取り専用記憶装置（ＥＰＲＯＭ）、固定されたディス
クドライブ、ハードディスクドライブ、又は他の適当な種類の記憶装置のような
蓄積メモリを含んでいる。記憶装置は、平面場所上に一連の点と所望の陸上の高
さまたは位置を含む場所プランを保持する。所望の基準点位置信号は、場所プラ
ンに従って現在の動的基準点の所望の高さ、または位置に対応する。
手段７０６は、所望の基準点位置信号と動的基準点陸上位置信号を受信し、こ
の受信した信号を比較し、これに応答して差信号を発信する。この差信号は、場
所プランの仕様にあうように取り除かれたり、土盛りされるべき材料の量に対応
する。
記憶手段７０８は信号を受信し、記憶媒体内に信号を記憶する。記憶手段７０
８は、上述したようなメモリであればいかなるものでも含むことができる。記憶
手段７０８は、記憶されたデータを外部コンピュータに直接的に、又は例えば衛
星ネットワークのような他の手段を介して移すようになっていればよい。一実施
例において、記憶手段７０８は、差信号を受信し記憶する。他の実施例において
記憶手段７０８は、動的基準点陸上位置信号を受信して記憶する。
手段７１０は信号を受信し、オペレータに情報を表示する。一実施例において
ディスプレイ手段７１０は、動的基準点陸上位置信号を受信し、これに応答して
動的基準点陸上位置信号を表示する。他の実施例において、表示手段７１０は、
差信号を受信し、これに応答して差信号を表示する。表示手段７１０は、例えば
数、場所プランに関する情報を表す図形表示、またはその差を表す図形のような
複数の異なるフォーマーットにおいて受信した情報を表示する。他の種類の表示
またはフォーマットが可能であり、本発明ではこのような種類の表示に限定され
ない。
別の実施例において、表示または記憶のために、情報を無線結合で遠隔位置に
中継してもよい。産業上の利用可能性
図面を参照すると、作動時に、本発明即ち装置３０２は、動的基準点の陸上位
置を求めるようになっている。上述したように、動的基準点は、地面上の一点で
あるのが好ましく、場所におけるリアルタイムでの観察を行なうのに用いたり、
または作業用車両の用具の位置を決定するのに用いてもよい。動的基準点５０６
の陸上位置は、上述したような装置３０２と以下に記載する方法を用いて求めら
れる。
第一に、陸上基準点５０２の陸上位置（ｘt，ｙt，ｚt）が形成される。これ
は地球投影位置決定システム（ＧＰＳ）を用いてなされるのが好ましい。このＧ
ＰＳシステムは軌道衛星からの電磁信号を受信し、地球に対する受信機３１０の
点（陸上基準点５０２）の位置を決定するＧＰＳ受信機３１０を含んでいる。“
陸上”とは、基準座標系のことをいう。一実施例において、陸上基準座標系を地
球の中心とする。ＧＰＳ受信機３１０はこの座標系に関する位置を決定する。別
の実施例において、基準座標系は特定の場所に固定される。簡単な変換が２つの
座標系の間でなされる。
第二に、装置（３０２）上に配置された局部基準点（５０４）に関する動的基
準点（５０６）の位置（ｘm，ｙm，ｚm）が求められ、局部位置信号がそれに応
答して発信される。好ましい実施例において、この段階は、装置３０２上に配置
された局部基準点５０４と動的基準点の間の距離（ｈs）を求める超音波センサ
３１４と、装置３０２のティルトとピッチを決定する向きセンサ３２０とを必
然的に用いることになる。局部的位置信号は、求められた距離ｈsを表すのが好
ましい。
動的基準点の陸上位置（ｘt，ｙt，ｚt）は陸上基準点の陸上位置、局部基準
点と動的基準点間の距離、装置３０２の向き（上述を参照）の関数として求めら
れる。
動的基準点の陸上位置は用具位置のインジケータとして用いてもよいし、作業
場所の地形のインジケータとして用いてもよい。
一実施例において、装置３０２が、例えばピックアップ式のトラック又はブル
ドーザのような車両上に取り付けられている。作業場所の地形は作業場所を駆動
することによって得られる。ブルドーザでなされる場合には、上昇位置における
ブレードで達成される。
本発明の別の態様、目的及び特性は図面、発明の記載及び請求の範囲から得る
ことができる。Detailed Description of the Invention
Land position determining device and method Technical field
The present invention relates generally to devices and methods for determining position. In more detail
The present invention relates to an apparatus and method for determining the land position of a dynamic reference point.Background technology
Today's construction sites are designed by architects. Architect design copied to blueprint
Is sent to the builder. The builder marks the area with a stake, i.e. an undeveloped area.
Measure the area and place the stake in place. Comparing the architect's plan and the survey results
Builders need to carry and place each landmark in line with their construction plan.
Find the amount of soil needed.
After this treatment, soil transfer such as bulldozers, scrapers or excavators
A moving machine is used to remove the area around the pile or to fill it.
Untreated isolated areas remain around the stake. Process all areas
After that, the land is re-measured to see if the treated land meets the design specifications.
Check if.
The above method requires a significant number of manual laborers. Survey the work area,
Stakes must be struck, processed and re-measured. In addition, to obtain the desired accuracy
Only highly trained operators can operate the vehicle efficiently.
You.
When doing this, the laser system will give the operator a reference point.
Has been used. In general, a laser system spans across a location in a plane.
Emits a laser beam. The vehicle must have a suitable receiver
Absent. This system allows you to determine the height of the vehicle or work implement with respect to the laser beam.
Can be shown to the operator.
However, the laser system is subject to laser range, laser detector sensitivity and rain.
Limited by environmental restrictions such as
In addition, the laser system shows the relative height of the detectors. Work tool height,
Or position is determined by the geometry of the work implement. Work tool geometry is work
Varies based on the type of tool and the relative position of the work tool linkage. For work
The blade of the tool runs out of life and changes its shape. All these factors contribute to the vehicle
Decrease the accuracy of operation.
In addition, after processing the site, the site must be manually surveyed again.
In order to do this with a laser system, the vehicle is at each point to be surveyed.
It must be stopped and the work implement set on the ground for reading. Les
All this work must be done while the user is in the area. this is,
Quite inefficient.
The present invention solves one or more of the problems set forth above.Disclosure of the invention
In one aspect of the present invention, an apparatus for determining the position of a dynamic reference point placed on the ground is provided.
provide. This device is equipped with the land position of the land reference point located on this device and the device.
Determine the position of the dynamic reference point with respect to the local reference point located above. Dynamic reference point land
The upper position is obtained as a function of the land position of the land reference point and the relative position of the dynamic reference point.
Can be
In another aspect of the invention, a device is used to provide a dynamic reference point on the land plan.
Provides a way to determine location. In this method, the land reference points located on the equipment
Land position (xt, Yt, Zt) Is calculated and the motion related to the local reference point placed on the device is calculated.
Position of dynamic reference point (xm, Ym, Zm) Is included. Land position of dynamic reference point
(Xt, Yt, Zt) Is a function of the position of the land reference point and the relative position of the local reference point.
Is required.Brief description of the drawings
FIG. 1 shows a work with blades, shown as a truck tractor (TTT).
1 schematically represents a work vehicle having a work implement.
FIG. 2 schematically shows a front view of the TTT of FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 schematically illustrates the TTT of FIG. 1 including the apparatus of FIG. 3 according to an embodiment of the invention.
FIG.
FIG. 5 is a diagrammatic view of the apparatus of FIG. 3 showing land reference points, local reference points and dynamic reference points.
is there.
FIG. 6 is a diagram of a two-dimensional orientation sensor.
FIG. 7 is a block diagram of the apparatus of FIG.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Referring to FIGS. 1-7, the present invention determines the land position of a dynamic reference point.
About.
In one embodiment, the present invention is an apparatus for determining the land position of a dynamic reference point on the ground.
Includes 302. Device 302 may be connected to vehicle 102 or may be carried by hand.
It has become so. Device 302 is located on a dynamic reference point to determine land position.
Is set. By determining the position of a series of dynamic reference points on the location
Real-time observation of the location plan can be achieved. The land position means the earth, that is,
The position relative to a Cartesian coordinate system with the center of the earth as the origin. I'll use it here
As mentioned above, land also means a local location coordinate system. Thus, the local location reference coordinates
The system is fixed and conversion between the earth coordinate system and the local location reference coordinate system is easy to achieve.
Wear.
Generally, position is expressed in Cartesian coordinates (X, Y, Z), but using other reference systems
Good.
Referring to FIG. 1, as an example, a work vehicle 102 is a truck-type tractor (TT).
T). However, the present invention is not limited to scrapers and motors.
Now applicable to other types of soil moving vehicles such as graders, hydraulic excavators
ing. In order to achieve real-time observation, the present invention will be described below.
Such as soil moving vehicles or soil moving vehicles such as pickup trucks.
Can be used for outside vehicles.
The TTT 102 includes an undercarriage 104 and an operator station for mobility.
The engine 106 and the engine 108 are included. The working tool 110 of the TTT is the vehicle 1
02 includes push arms 112 on each side (only one shown). Bull
A dozer blade 114 is rotatably connected to the end of push arm 112.
You. A pair of tilt cylinders 116 pushes the blade 1 against the push arm 112.
Move 14 At least one lift cylinder 118 is mounted on the vehicle 102.
Move the raid 114.
The movement of the blade relative to the vehicle is indicated by pitch and tilt. What is pitch
Refers to the back and forth movement of the blade, identified as G in FIG. FIG.
The tilt means the rotational movement of the blade, as identified by F. Example
Therefore, the maximum tilt angle of the TTT 102 is 25 ° and the maximum pitch angle is 7.
It is 3 °.
The identified dimensions of the TTT are as follows.
A: Length of blade extended
B: width
C: Blade height
D: Maximum digging depth
E: Distance from the ground when fully lifted
F: Maximum tilt
G: Maximum pitch
In another embodiment, the device 302 is connected to the work vehicle 102,
The working tool 110 of the vehicle 102 performs earthwork or excavation work, or
To determine the position of the work implement 110 of the work vehicle 102 when resting on a surface
Has become. Referring to FIG. 4, the device 302 is located on or near the work implement 110.
It is connected to the vehicle 102. The device 302 is located at the rear of the work implement and at the dynamic reference point.
It is designed to seek the upper position. The land position of the dynamic reference point is the same as the work implement position.
Or used to represent the topography of the site.
With reference to FIGS. 3 and 5, the device 302 includes a support member 304.
The means 306 determines the land position of the land reference point 502 and, in response thereto, the land position.
Send a signal. The ground reference point position determining means 306 is connected to the support member 304.
I have. In the preferred embodiment, the terrestrial position determining means 306 is an earth projection position determining system.
It consists of a stem (GPS). GPS306 is an artificial satellite that orbits the earth.
It receives signals from the constellations and triangulates its position relative to the earth. general
In addition, the constellation consists of 3 to 4 satellites. US Government NAVSTAR (Operating cycle adjustment
And a navigation system using distance measurement) GPS satellites are preferably used. Suitable G
US patent application Ser. No. 07/628, filed December 3, 1990, for PS system,
No. 560, “Vehicle Positioning System and Method”.
Referring again to FIG. 3, the land position determining means 306 includes a GPS antenna 308 and
A GPS receiver 310 is included. A suitable GPS antenna 308 is a califor
Entered as Model No. 723010 from Magnabox, Inc. of Trance, N.
It is possible. In the preferred embodiment, the antenna and preamplifier are integrated into device 302.
It is installed. GPS receivers can be installed anywhere on the vehicle
I have. GPS receiver 310 is typically located on device 302 or at receiver 310.
It is designed to find the land position of the existing land reference point.
Means 312 Dynamic Reference Point for Local Reference Point 504 Located on Device 302
The position of 506 is determined and a local position signal is transmitted in response thereto. The means 312 is
It is connected to the support member 304.
In the preferred embodiment, the dynamic reference point locator means 312 includes ultrasonic sensor 31.
Includes 4. The ultrasonic sensor 314 aims at the dynamic reference point 506, and
The ultrasonic wave and the dynamic reference in response to the emitted wave reflection.
Find the distance to the point 506. The local reference point 504 is placed on the ultrasonic sensor 314.
The sensor measures the distance from this point. One suitable ultrasonic sensor
The Sa 314 is model number 9 from Agtech, who lives in Livermore, California.
It is available as 140.
In the preferred embodiment, the ultrasonic sensor 314 affects the accuracy of the sensor 314.
A reference wire 316 is included to correct the temperature exerted by Ultrasonic sensor 3
14 is a known distance measured to the reference wire 316 by obtaining the distance to the ground.
The measured value is calculated based on the.
In the preferred embodiment, the dynamic datum position determining means 312 is a device relative to the ground.
Includes means 318 for determining the orientation of 302. In the preferred embodiment
Thus, the orientation of the device 302 is represented by pitch (β) and tilt (α). As shown in FIG.
When the device 302 is connected to the blade 114 as described above, the pitch test of the device 302 is performed.
The tilt is adjusted to the pitch tilt of the blade 114 (see FIGS. 1, 2, 4 and 5).
Match (see Figures 1, 2, 4 and 5). The pitch tilt of device 302 is
It is used to determine the position of the adjusted dynamic reference point 506 '. Dynamic reference point
Land position is determined as a function of measured tilt pitch (see below).
In the preferred embodiment, the orientation determining means 318 includes a two-dimensional bubble sensor 320.
Contains. Referring to FIG. 6, the two-dimensional sensor 320 includes an electrically conductive fluid.
It includes a casing 602 filled with. Bubble, ie like air
A pocket of gas 606 is trapped within casing 602. Orientation of device 302
The position of bubble 606 moves within the casing as is changed. Sensor 320
The electrical impedance across it varies with the position of the bubble 606 and is proportional to each angle
I do. The sensor 320 is an electrical sensor that traverses the casing on two vertical axes as shown.
The impedance is measured, and the pitch / tilt angle is calculated in response to this. Suitable 2
Axial bubble sensors are available from Spetron Glass Electronics of Haupague, NY
Available as Dell number SP5000. In another embodiment, two single axes
Sensor model number L-212t may be used. Further, the present invention is a pendulum type
A sensor may be used.
Referring to FIG. 7, the device 302 includes control means 700. Control means 70
0 preferably includes a microprocessor. In a preferred embodiment
Use a notebook computer.
The control means 700 receives the land position signal and the local position signal, and responds to this by moving.
Means 70 for obtaining a land position of the dynamic reference point 506 and transmitting a dynamic reference point land position signal
Including 2.
The land position of the dynamic reference point in the preferred embodiment is determined by the following equation:
Xt= Xt± (hg+ Hs) ・ Sinα
Yt= Yt± (hg+ Hs) ・ Sin β
Zt= Zt-(Hg+ Hs) ・ (1-sin2α-sin2β)1/2
here,
Xt, Yt, ZtForm the land position of the dynamic reference point in Cartesian coordinates.
Xt, Yt, ZtForms the land position of the land reference point in Cartesian coordinates
.
hsIs the measured distance between the local reference point and the dynamic reference point.
hgIs the known distance between the land reference point and the local reference point.
β is the measured pitch angle.
α is the measured tilt angle.
Means 704 emits the desired reference point position signal. Desired in preferred embodiment
The reference point position signal transmitting means 704 of, for example, a read / write storage device (RAM),
Erasable and programmable read only memory (EPROM), fixed disk
Such as a hard drive, hard disk drive, or other suitable type of storage device
Includes storage memory. The storage device consists of a series of points on a flat location and the desired land height.
Hold a location plan that includes the size or location. The desired reference point position signal is
According to the desired height or position of the current dynamic reference point.
Means 706 receives the desired reference point position signal and the dynamic reference point land position signal,
The received signals are compared, and in response, a difference signal is transmitted. This difference signal is
Corresponding to the amount of material that should be removed or embeded to meet the specifications of the office plan
I do.
The storage means 708 receives the signal and stores the signal in the storage medium. Storage means 70
8 can include any memory as described above. Memory
Means 708 transfers the stored data directly to an external computer or, for example, to an external computer.
It only needs to be transferred via other means such as a star network. One practice
In the example, the storage means 708 receives and stores the difference signal. In another embodiment
The storage means 708 receives and stores the dynamic reference point land position signal.
Means 710 receives the signal and displays the information to the operator. In one embodiment
Display means 710 receives and responds to a dynamic reference point land position signal.
Displays the dynamic reference point land position signal. In another embodiment, the display means 710 is
The difference signal is received and in response the difference signal is displayed. The display means 710 is, for example,
A graphic display that shows information about numbers, location plans, or a graphic that shows the difference
Display information received in different formats. Other types of display
Or format, and the present invention is limited to these types of displays.
Absent.
In another embodiment, the information is wirelessly coupled to a remote location for display or storage.
You may relay it.Industrial applicability
Referring to the drawings, in operation, the present invention or apparatus 302 includes a terrestrial position of a dynamic reference point.
It is designed to ask for a place. As mentioned above, the dynamic reference point is one point on the ground.
Preferably for use in making real-time observations of the location,
Alternatively, it may be used to determine the position of a tool for a work vehicle. Dynamic reference point 506
The land position of the vehicle is determined using the device 302 as described above and the method described below.
It is.
First, the land position of the land reference point 502 (xt, Yt, Zt) Is formed. this
Is preferably done using the Earth Projection Positioning System (GPS). This G
The PS system receives the electromagnetic signals from the orbit satellites,
It includes a GPS receiver 310 that determines the location of a point (land reference point 502). “
“Terrestrial” refers to the reference coordinate system. In one embodiment, the land reference coordinate system is the ground.
Set as the center of the sphere. GPS receiver 310 determines a position with respect to this coordinate system. Another
In this embodiment, the reference coordinate system is fixed at a specific place. Two simple conversions
Made between coordinate systems.
Second, a dynamic basis for a local reference point (504) located on the device (302).
Position of the reference point (506) (xm, Ym, Zm) Is required and the local position signal is
Answered and sent. In the preferred embodiment, this step is located on device 302.
Between the localized local control point 504 and the dynamic reference point (hs) Seeking ultrasonic sensor
314 and orientation sensor 320 that determines the tilt and pitch of device 302.
It will be used naturally. The local position signal is the calculated distance hsIs good to represent
Good.
Land position of dynamic reference point (xt, Yt, Zt) Is the land position of the land reference point, local reference
The distance between the point and the dynamic reference point, determined as a function of the orientation of the device 302 (see above)
It is.
The land position of the dynamic reference point may be used as an indicator of equipment position,
It may be used as an indicator of the terrain of the place.
In one embodiment, the device 302 may be, for example, a pickup truck or bull.
It is mounted on a vehicle such as a dozer. Work area terrain drives the work area
It is obtained by doing. When done with a bulldozer, in the raised position
Achieved with a blade.
Other aspects, objects and features of the invention can be obtained from the drawings, the description of the invention and the claims.
be able to.