專利名稱：自驅(qū)動土木工程機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自驅(qū)動土木工程機(jī)械，其包括走行機(jī)構(gòu)，該走行機(jī)構(gòu)具有在工作方向上位于前部和后部的由走行機(jī)構(gòu)承載的車輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的自驅(qū)動土木工程機(jī)械，特別包括路面銑刨機(jī)、路面再生機(jī)和路拌機(jī)，具有用于執(zhí)行土木工程操作的工作裝置。該工作裝置例如可以是銑刨裝置，特別是銑刨鼓。該類型的土木工程機(jī)械不同于普通機(jī)動車輛，特別是不同于私人汽車，因?yàn)橥聊竟こ虣C(jī)械能夠用前輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元和后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元進(jìn)行轉(zhuǎn)向。在該情況下，前輪和后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元所采取的位置，即轉(zhuǎn)向角，可以在同一方向上或在相反方向上。如果前輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元和后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元在相反方向上轉(zhuǎn)向，則土木工程機(jī)械能夠通過小半徑曲線行駛，而如果前輪和后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元在同一方向上轉(zhuǎn)向，則土木工程機(jī)械能夠以側(cè)向位移行駛。規(guī)定不同的轉(zhuǎn)向角允許該機(jī)械的駕駛員準(zhǔn)確地在地面上移動土木工程機(jī)械。然而，當(dāng)土木工程機(jī)械向后移動時(shí)，駕駛員所面臨的問題是難以看到該機(jī)械的后部。實(shí)際上， 該土木工程機(jī)械在正常工作過程中僅在向前方向上操作，但為了使該機(jī)械執(zhí)行裝載、定位以開始工作或停車，駕駛員通常不得不在受限的空間中對土木工程機(jī)械進(jìn)行倒車。該機(jī)械的駕駛員傾向于在向后行駛時(shí)讓另一個(gè)人引導(dǎo)自己。然而向后行駛是困難的，因?yàn)閷τ隈{駛員自己能夠看到后部多遠(yuǎn)的地方有限制。也有這樣的現(xiàn)有自驅(qū)動土木工程機(jī)械，其具有位于后端的攝像機(jī)和駕駛員工位處的屏幕。從而該土木工程機(jī)械的駕駛員實(shí)際上能夠看到后部，但即使有攝像機(jī)仍然難以估計(jì)土木工程機(jī)械在向后行駛時(shí)如何移動。對于普通機(jī)動車輛，特別是私人汽車，已有現(xiàn)有裝置可在對車輛進(jìn)行停車時(shí)輔助駕駛員。這種裝置也稱為駕駛員輔助系統(tǒng)。DE 10334613A1描述了一種用于普通機(jī)動車輛的裝置，其根據(jù)車輪所轉(zhuǎn)至的轉(zhuǎn)向角，在屏幕上指示用于車輛移動的區(qū)域，該區(qū)域也稱為行駛管道。一種用于帶拖車牽引車輛的駕駛員輔助系統(tǒng)由WO 2008/012109A1公開?，F(xiàn)有的用于小汽車和卡車的駕駛員輔助系統(tǒng)不適用于自驅(qū)動土木工程機(jī)械，這種機(jī)械能夠用前輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元和后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元轉(zhuǎn)向。在高度方向上調(diào)節(jié)該機(jī)械的底盤以及產(chǎn)生縱向或橫向傾斜也對自驅(qū)動土木工程機(jī)械中的駕駛員輔助系統(tǒng)提出特殊要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自驅(qū)動土木工程機(jī)械，其使得該機(jī)械的駕駛員能夠方便地倒車，特別是為土木工程機(jī)械的裝載、定位以開始工作或停車的目的進(jìn)行倒車。該目標(biāo)可通過權(quán)利要求1的特征根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案形成從
4屬權(quán)利要求的主題。根據(jù)本發(fā)明的自驅(qū)動土木工程機(jī)械特征在于用于在倒車時(shí)輔助該機(jī)械的駕駛員的裝置具有用于檢測前輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元和后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元的位置的單元; 及計(jì)算單元，其根據(jù)前輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元和后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元的位置確定定義土木工程機(jī)械的至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)。另外，用于在倒車時(shí)輔助該機(jī)械的駕駛員的裝置還具有圖像檢測單元，用于檢測土木工程機(jī)械后部的圖像；及顯示單元，用于顯示檢測到的土木工程機(jī)械后部的圖像。通過圖像處理單元，定義土木工程機(jī)械在地面上或沿著交通承載路徑或表面的移動的至少一個(gè)軌跡疊加在顯示在顯示單元上的土木工程機(jī)械后部的圖像上。用于在倒車時(shí)輔助該機(jī)械的駕駛員的裝置考慮到前輪和后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元的位置?？梢源_定疊加在土木工程機(jī)械后部的圖像上的一個(gè)或多個(gè)軌跡。通過參考至少一個(gè)軌跡，該機(jī)械的駕駛員能夠在倒車時(shí)根據(jù)前輪和后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元的位置，對土木工程機(jī)械將如何行駛繞過可能存在的任何障礙物做出準(zhǔn)確估計(jì)。在優(yōu)選實(shí)施方案中，具有土木工程機(jī)械的控制裝置的單元具有用于規(guī)定前輪和/ 或后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元的轉(zhuǎn)向角的設(shè)備，和用于從多個(gè)轉(zhuǎn)向模式中選擇一個(gè)轉(zhuǎn)向模式的設(shè)備。在該情況下，具有土木工程機(jī)械的控制裝置的單元與土木工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向裝置協(xié)作，從而轉(zhuǎn)向裝置設(shè)定規(guī)定的轉(zhuǎn)向角或選擇的轉(zhuǎn)向模式。用于在倒車時(shí)輔助該機(jī)械的駕駛員的裝置的計(jì)算單元根據(jù)前輪和后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元的位置，確定定義至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)，該計(jì)算單元在優(yōu)選實(shí)施方案中具有用于不但根據(jù)前輪和/或后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元的位置，而且根據(jù)選擇的轉(zhuǎn)向模式，計(jì)算定義所述至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)的設(shè)備。在優(yōu)選實(shí)施方案中，該機(jī)械的駕駛員可以立即檢測該機(jī)械在倒車時(shí)將如何按照規(guī)定轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向模式操作。通過一方面改變轉(zhuǎn)向角而另一方面改變轉(zhuǎn)向模式，該機(jī)械的駕駛員能夠估計(jì)不同的轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向模式具有何種效果。這使得該機(jī)械的駛員不僅能夠?qū)υ摍C(jī)械在倒車時(shí)的移動做出更好的估計(jì)，而且規(guī)定在最優(yōu)轉(zhuǎn)向模式中的最優(yōu)轉(zhuǎn)向角或反之亦然。在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，用于計(jì)算定義所述至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)的設(shè)備設(shè)計(jì)為使得所述數(shù)據(jù)在參考土木工程機(jī)械的走行機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系中用選擇的轉(zhuǎn)向模式和規(guī)定的轉(zhuǎn)向角定義所述軌跡。該坐標(biāo)系優(yōu)選地為在該機(jī)械的底盤在高度方向上調(diào)節(jié)以相對于走行機(jī)構(gòu)具有規(guī)定的橫向和/或縱向傾斜時(shí)而不改變的坐標(biāo)系。根據(jù)本發(fā)明的土木工程機(jī)械的優(yōu)選實(shí)施方案假定，土木工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向基本上遵循阿克曼原理(Ackermarm principle)，這意味著車輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元的輪軸的延伸在轉(zhuǎn)向圓的中心處相交。如果土木工程機(jī)械用轉(zhuǎn)向角在相反方向上轉(zhuǎn)向，則軌跡可以表示為可以由起點(diǎn)和終點(diǎn)和轉(zhuǎn)向圓的中心和/或半徑定義的弧線。如果至少一個(gè)軌跡是直線， 即在轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向角在同一方向上時(shí)的情況，軌跡可以僅由起點(diǎn)和終點(diǎn)定義。然而，基本上也可以用某種其它方式定義軌跡，例如用坐標(biāo)系中多個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)定義軌跡。計(jì)算單元優(yōu)選地具有用于將定義所述至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到參考圖像檢測單元的坐標(biāo)系的設(shè)備，其中圖像顯示在顯示單元上。以此方式，可以選擇將不同于土木工程機(jī)械坐標(biāo)系的坐標(biāo)系用于圖像檢測單元。因此，圖像檢測單元可以根據(jù)需要設(shè)置在土木工程機(jī)械上以允許向該機(jī)械的駕駛員顯示給定視角下的圖像。
在根據(jù)本發(fā)明的土木工程機(jī)械的優(yōu)選實(shí)施方案中，該機(jī)械的底盤設(shè)計(jì)為在高度方向上和/或傾斜上可調(diào)節(jié)。有利的是至少一個(gè)軌跡可以正確地表示在顯示在顯示單元上的后部的圖像上，而無論該機(jī)械的底盤的高度和/或傾斜如何。在又一特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，計(jì)算單元因此具有用于基于校正函數(shù)在參考圖像檢測單元的坐標(biāo)系中校正定義所述至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)的設(shè)備，通過所述校正函數(shù)容許圖像檢測單元相對于參考土木工程機(jī)械的走行機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系在縱向傾斜和/或橫向傾斜和/或高度上的改變。該機(jī)械的底盤相對于參考土木工程機(jī)械的走行機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系在高度和/或傾斜上的改變還產(chǎn)生設(shè)置在該機(jī)械的底盤上的圖像檢測單元的高度和/或傾斜的改變。用于校正定義所述至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)的設(shè)備可以確保該機(jī)械的底盤相對于參考該機(jī)械的底盤的坐標(biāo)系在高度和/或傾斜上的改變不會使得至少一個(gè)軌跡不正確地顯示在顯示單元上。 因此根據(jù)該機(jī)械的底盤的高度和/或傾斜對定義所述至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而該數(shù)據(jù)仍與顯示在顯示單元上的后部的圖像匹配。因?yàn)楝F(xiàn)有攝像機(jī)的物鏡存在畸變，特別是在邊緣區(qū)域中，軌跡的表示相對于土木工程機(jī)械后部的圖像的表示的誤差可能發(fā)生。因此特別優(yōu)選的實(shí)施方案提供用于基于校正函數(shù)在參考圖像檢測單元的坐標(biāo)系中校正定義所述至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)的設(shè)備，通過該校正函數(shù)容許由圖像檢測單元檢測到的圖像的畸變。在該特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少一個(gè)軌跡以和后部的圖像畸變相同的方式畸變。該特別優(yōu)選的實(shí)施方案用相對小的計(jì)算能力實(shí)施，因?yàn)椴恍枰獙D像進(jìn)行畸變而僅對軌跡進(jìn)行畸變以允許兩者的表示在顯示單元上以相對彼此的正確關(guān)系顯示。然而，也可以是計(jì)算單元具有用于基于校正函數(shù)在參考圖像檢測單元的坐標(biāo)系中校正土木工程機(jī)械后部的圖像的設(shè)備，通過該校正函數(shù)校正由圖像檢測單元檢測到的圖像的畸變。然而，為此目的需要有更高的計(jì)算能力。軌跡是隨機(jī)點(diǎn)遵循的路徑。該點(diǎn)可以位于土木工程機(jī)械上，以便精確地表征該機(jī)械上的一個(gè)點(diǎn)，或該點(diǎn)甚至可以相鄰于該機(jī)械定位，以便表征到位于該機(jī)械上的點(diǎn)的安全距離。用于定義至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)可以是不同類型的數(shù)據(jù)。該軌跡可以例如由起點(diǎn)和終點(diǎn)和轉(zhuǎn)向圓的中心或半徑定義。起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的行駛長度可以是該機(jī)械的長度或該機(jī)械的長度的部分。優(yōu)選地，顯示多個(gè)軌跡，軌跡中的一個(gè)表示該機(jī)械的長度，其它軌跡表示該機(jī)械的長度的部分。如果軌跡精確地對應(yīng)于該機(jī)械的長度或該機(jī)械的長度的部分，則該點(diǎn)應(yīng)位于該機(jī)械尾端的最末端，以便在倒車時(shí)向該機(jī)械的駕駛員顯示尾端的位置。點(diǎn)在該機(jī)械的工作裝置上例如在銑刨裝置上的移動也可以例如由軌跡可視地顯示。軌跡不僅可以顯示為起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的直線，也可以顯示為點(diǎn)云(point clouds) 以便在顯示單元上給出土木工程機(jī)械的移動的可視表示。


在下文中，參考附圖對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明在附圖中圖1是作為自驅(qū)動土木工程機(jī)械示例的路面銑刨機(jī)的側(cè)視圖；圖2是用于在倒車時(shí)輔助該機(jī)械的駕駛員的裝置的框線圖；圖3A是自驅(qū)動土木工程機(jī)械的高度簡化示意圖和在參考土木工程機(jī)械的坐標(biāo)系中的軌跡的示意圖，在該情況下土木工程機(jī)械直線向后倒車；圖;3B在參考圖像檢測單元的坐標(biāo)系中示出圖3A所示軌跡；圖3C示出在容許圖像檢測單元的畸變進(jìn)行校正之后的圖:3B所示軌跡；圖4A是土木工程機(jī)械的高度簡化示意圖和在參考土木工程機(jī)械的坐標(biāo)系中的軌跡的示意圖，在該情況下土木工程機(jī)械在土木工程機(jī)械僅用后輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向模式中倒車；圖4B在參考圖像檢測單元的坐標(biāo)系中示出圖4A所示軌跡；圖4C示出在容許圖像檢測單元的畸變進(jìn)行校正之后的圖4B所示軌跡；圖5A是土木工程機(jī)械的高度簡化示意圖和在參考土木工程機(jī)械的坐標(biāo)系中的軌跡的示意圖，在該情況下土木工程機(jī)械在前輪和后輪在相反方向上轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向模式中倒車；圖5B在參考圖像檢測單元的坐標(biāo)系中示出圖5A所示軌跡；圖5C示出在容許圖像檢測單元的畸變進(jìn)行校正之后的圖5B所示軌跡；圖6A是土木工程機(jī)械高度簡化示意圖和在參考土木工程機(jī)械的坐標(biāo)系中的軌跡的示意圖，在該情況下土木工程機(jī)械在前輪和后輪在同一方向上轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向模式中倒車；圖6B在參考圖像檢測單元的坐標(biāo)系中示出圖6A所示軌跡；圖6C示出在容許圖像檢測單元的畸變進(jìn)行校正之后的圖6B所示軌跡。
具體實(shí)施例方式圖1示出作為自驅(qū)動土木工程機(jī)械示例的路面銑刨機(jī)，其具有用于在倒車時(shí)輔助該機(jī)械的駕駛員的裝置。該路面銑刨機(jī)是所稱的大型銑刨機(jī)，用于銑刨道路表面。該土木工程機(jī)械包括走行機(jī)構(gòu)1，其具有在工作方向I上位于前部的兩個(gè)走行機(jī)構(gòu)單元2、3和在工作方向I上位于后部的兩個(gè)走行機(jī)構(gòu)單元4、5。走行機(jī)構(gòu)可以等同地具有前輪和后輪，而不是前部和后部走行機(jī)構(gòu)單元。在下文中，走行機(jī)構(gòu)單元簡稱為車輪。走行機(jī)構(gòu)1承載該機(jī)械的底盤6 ；通過兩個(gè)前升降柱和兩個(gè)后升降柱7、8，可相對于地面或交通承載路徑或交通承載表面在高度方向上調(diào)節(jié)該底盤，且該機(jī)械的底盤6的縱向和/或橫向傾斜也可調(diào)節(jié)。土木工程機(jī)械具有測量裝置(未示出)，通過其檢測該機(jī)械的底盤相對于參照平面的位置，即該機(jī)械的底盤相對于參照平面的高度和傾斜。該類型的測量裝置在WO 2007/032531A1 中描述。另外，土木工程機(jī)械也可以具有用于驅(qū)動前輪和后輪2、3;4、5的驅(qū)動裝置9(未詳細(xì)示出)，和用于使前輪和后輪2、3 ；4、5轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向裝置10，以及具有設(shè)置在前輪和后輪之間的銑刨鼓20的銑刨裝置19。在前輪和后輪2、3 ；4、5之間在該機(jī)械的底盤6上設(shè)置土木工程機(jī)械的駕駛員工位 11。駕駛員工位當(dāng)然可以等同地設(shè)置在某個(gè)其它點(diǎn)上，例如在前輪前方。單元12位于駕駛員工位11處，其僅示意性地示出并具有土木工程機(jī)械的控制裝置。具有控制裝置的單元12 包括用于規(guī)定前輪和后輪2、3的給定轉(zhuǎn)向角的設(shè)備12A，以及用于選擇給定轉(zhuǎn)向模式的設(shè)備12B。用于規(guī)定轉(zhuǎn)向角的設(shè)備12A可以是方向盤12A，而用于選擇轉(zhuǎn)向模式的設(shè)備可以是選擇杠桿12B。方向盤12A和選擇杠桿12B在圖1中示出。具有控制裝置的單元12如下所述與轉(zhuǎn)向裝置10協(xié)作。該機(jī)械的駕駛員可以用選擇杠桿12B從多個(gè)轉(zhuǎn)向模式中選擇給定轉(zhuǎn)向模式。在稱為“協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向”的轉(zhuǎn)向模式中，土木工程機(jī)械由前輪和后輪2、3 ;4、5在相反方向上轉(zhuǎn)向，其中前輪2和后輪4指向相反方向。該機(jī)械的駕駛員在希望遵循小半徑時(shí)選擇該轉(zhuǎn)向模式。 在稱為“蟹行轉(zhuǎn)向”的轉(zhuǎn)向模式中，土木工程機(jī)械由前輪和后輪2、3;4、5在同一方向上轉(zhuǎn)向，其中前輪2、3和后輪4、5指向同一方向。在土木工程機(jī)械將以側(cè)向位移行駛時(shí)選擇該轉(zhuǎn)向模式。然而土木工程機(jī)械也可以僅用前輪或僅用后輪轉(zhuǎn)向。實(shí)際上，對于所有轉(zhuǎn)向模式，該機(jī)械的駕駛員僅用方向盤12A使土木工程機(jī)械轉(zhuǎn)向。在這樣做時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)向模式，僅對后輪、僅對前輪或?qū)η拜喓秃筝唭烧哌M(jìn)行轉(zhuǎn)向，然后前輪和后輪在相反方向上或在同一方向上轉(zhuǎn)向。如下文所述，通過轉(zhuǎn)向裝置的幾何結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形成于前輪軸和后輪軸處的轉(zhuǎn)向角。圖2是用于在倒車時(shí)輔助該機(jī)械的駕駛員的裝置13的框線圖，其與轉(zhuǎn)向裝置10 和具有土木工程機(jī)械的控制裝置的單元12協(xié)作。用于在倒車時(shí)提供輔助的裝置13具有顯示單元14，例如設(shè)置在駕駛員工位12處的顯示屏，在其上顯示土木工程機(jī)械后部的圖像以及一個(gè)或多個(gè)軌跡，該機(jī)械的駕駛員可以通過這些圖像和軌跡估計(jì)土木工程機(jī)械如何用規(guī)定的轉(zhuǎn)向角在選擇的轉(zhuǎn)向模式中移動。土木工程機(jī)械后部的圖像由圖像檢測單元15檢測，該圖像檢測單元具有設(shè)置在該機(jī)械的底盤后部的攝像機(jī)15A。攝像機(jī)15A在相對于地面的高度和傾斜方面跟隨土木工程機(jī)械的底盤6的移動。攝像機(jī)15A優(yōu)選地位于該機(jī)械的尾端。用于在倒車時(shí)提供輔助的裝置13具有計(jì)算單元16，通過該計(jì)算單元確定數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)根據(jù)前輪和后輪的位置并根據(jù)轉(zhuǎn)向模式定義土木工程機(jī)械的至少一個(gè)軌跡。前輪和后輪的位置由單元17檢測，該單元可以是用于在倒車時(shí)提供輔助的裝置13的部分或轉(zhuǎn)向裝置10的部分。圖2中的框線圖示出單元17作為裝置13的部分。另外，用于輔助該機(jī)械的駕駛員的裝置13還具有圖像處理單元18，其在顯示在顯示單元14上的土木工程機(jī)械后部的圖像上疊加由計(jì)算單元16確定的至少一個(gè)軌跡。因此， 該機(jī)械的駕駛員在顯示單元上看到至少一個(gè)軌跡和土木工程機(jī)械后部兩者，因此允許該機(jī)械的駕駛員將土木工程機(jī)械的移動與位于地面中或交通承載路徑上的物體相關(guān)。除了至少一個(gè)軌跡，也可以顯示其它信息，例如相隔的距離。在下文中，將對單獨(dú)轉(zhuǎn)向模式詳細(xì)說明用于在倒車時(shí)輔助該機(jī)械的駕駛員的裝置 13的各部件的結(jié)構(gòu)和操作。圖3A至3C示出最簡單的情況，其中土木工程機(jī)械直線向后倒車。因此，前輪和后輪2、3;4、5的轉(zhuǎn)向角α為零。在圖3Α中，僅示意性地示出具有前輪和后輪2、3;4、5的走行機(jī)構(gòu)1。表示在坐標(biāo)系(x，y)中進(jìn)行，其表示參照平面，該參照平面參考土木工程機(jī)械的走行機(jī)構(gòu)。前輪和后輪的位置2、3 ;4、5由轉(zhuǎn)向角α定義。土木工程機(jī)械的底盤6由坐標(biāo)系中的矩形表示。矩形的角落對應(yīng)于該機(jī)械的前部和后部角落。具有銑刨鼓20的銑刨裝置19位于前輪和后輪2、3 ；4、5之間。參考該機(jī)械的走行機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系的原點(diǎn)(x0，y0)位于該機(jī)械的底盤6在工作方向 I上位于后部的左側(cè)角落。計(jì)算單元16具有設(shè)備16A，其在本實(shí)施方案中總共計(jì)算六個(gè)軌跡以表示土木工程機(jī)械的向后移動，每個(gè)軌跡由起點(diǎn)和終點(diǎn)定義。因?yàn)橥聊竟こ虣C(jī)械直線向后倒車，該軌跡為兩個(gè)點(diǎn)之間的直線。為了確定土木工程機(jī)械在工作方向I上的左后側(cè)角落(x0，y0)在對應(yīng)于該機(jī)械的底盤長度的規(guī)定距離上倒車時(shí)的軌跡，計(jì)算單元計(jì)算該點(diǎn)在參考土木工程機(jī)械的走行機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(x3，y3)，在土木工程機(jī)械已向后移動達(dá)該機(jī)械的長度(I1Ci)時(shí)該機(jī)械的底盤的左后側(cè)角落將位于該處，例如9米。以對應(yīng)的方式，計(jì)算單元分別計(jì)算坐標(biāo)(x2， y2)和(xl，yl)，在土木工程機(jī)械已向后移動較短距離(分別為I2和I3)時(shí)，該機(jī)械的底盤的左后側(cè)角落(xO，yO)將位于該處，例如分別為3米和1米。也對該機(jī)械的底盤在工作方向I上位于后部的右側(cè)角落進(jìn)行這些計(jì)算。這產(chǎn)生六個(gè)軌跡T1至T6的表示，并由箭頭指示。箭頭的點(diǎn)之間的虛連接線表示土木工程機(jī)械尾端的位置，其已向后移動相應(yīng)的行駛距離，例如9米、3米和1米。然而，圖3A所示在參考土木工程機(jī)械的走行機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系中的軌跡T1至T6不對應(yīng)于顯示單元14上的顯示，因?yàn)閳D像檢測單元15以與對應(yīng)于參考土木工程機(jī)械的走行機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系的視角不同的視角檢測土木工程機(jī)械后部的圖像，其中在參考土木工程機(jī)械的走行機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系中以俯視角度示出土木工程機(jī)械。計(jì)算單元16因此具有設(shè)備16B，其用于將土木工程機(jī)械的坐標(biāo)系中的數(shù)據(jù)例如坐標(biāo)(x0，y0)至(x3，y;3)轉(zhuǎn)換為參考圖像檢測單元15的坐標(biāo)系(x，，y，)。圖;3B在圖像檢測單元15的坐標(biāo)系中示出軌跡T1至T6,該坐標(biāo)系對應(yīng)于顯示單元 14的坐標(biāo)系。圖像檢測單元的視角的改變因此能夠在顯示單元14上產(chǎn)生改變的表示。然而，該視角基本上不改變，因?yàn)閿z像機(jī)12A以規(guī)定視角連接到該機(jī)械的底盤6。本實(shí)施方案還容許可能在圖像檢測單元中檢測圖像時(shí)發(fā)生的可能畸變。攝像機(jī) 15A的物鏡可能例如畸變，特別是在邊緣區(qū)域中。這種畸變可能使得地面中或交通承載路徑或表面上的物體當(dāng)顯示在顯示單元上時(shí)不能準(zhǔn)確地與疊加在土木工程機(jī)械后部的圖像上的軌跡相關(guān)。計(jì)算單元16具有設(shè)備16C，其用于在參考圖像檢測單元的坐標(biāo)系(χ’，r )中校正定義軌跡T1至T6的數(shù)據(jù)(x0’，y0’)至(x3’，y3’)。設(shè)備16C基于第一校正函數(shù)校正數(shù)據(jù)。使用第一校正函數(shù)校正數(shù)據(jù)，從而軌跡T1至T6的表示經(jīng)受與攝像機(jī)15A收集的圖像基本上相同的畸變。圖3C示出軌跡T1至T6在校正之后的“畸變圖像”，其在與顯示單元14的坐標(biāo)系對應(yīng)的圖像檢測單元15的坐標(biāo)系中具有坐標(biāo)(xO”，yO”)至(x3”，y3”)。在顯示單元14上(圖3C)，軌跡T1至T6的“畸變圖像”疊加在由圖像檢測單元15 檢測到的土木工程機(jī)械后部的圖像上。通過示出用于表示土木工程機(jī)械后部的圖像的兩個(gè)物體01和02，這在圖3中清楚地示出。在顯示單元14上，該機(jī)械的駕駛員能夠看到土木工程機(jī)械在直線向后倒車時(shí)將朝向兩個(gè)物體移動但不會接觸所述物體。駕駛員會看到，如果他將要碰到該物體，則他將不得不往回移動土木工程機(jī)械達(dá)一個(gè)該機(jī)械的長度。在下文中，將參考圖4B和4C描述土木工程機(jī)械在倒車時(shí)通過曲線的移動，土木工程機(jī)械在該情況下僅由后輪轉(zhuǎn)向。該轉(zhuǎn)向模式意味著該機(jī)械的駕駛員規(guī)定的對給定轉(zhuǎn)向角的規(guī)定只影響后輪，而前輪的轉(zhuǎn)向角保持為0的角度。土木工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向裝置10設(shè)計(jì)為其至少近似地遵循阿克曼原理。在阿克曼原理下，所有車輪輪軸的延伸Ll、L2、L3在轉(zhuǎn)向圓的共同中心M處相交。為此，曲線外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)向角α 2必須小于曲線內(nèi)側(cè)車輪的轉(zhuǎn)向角αι。阿克曼原理確定土木工程機(jī)械上的點(diǎn)沿其移動的弧線的半徑r。如在第一實(shí)施方案中，計(jì)算單元16同樣計(jì)算六個(gè)軌跡T1至T6的起點(diǎn)和終點(diǎn)。因?yàn)檐壽E不是直線而是起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的圓弧，計(jì)算單元計(jì)算由阿克曼原理得出的半徑r或弧線的中心M。圖4A示出土木工程機(jī)械的坐標(biāo)系(X，y)中的軌跡T1至T6。軌跡T1至T6同樣轉(zhuǎn)換到圖4Β所示圖像檢測單元15的坐標(biāo)系(χ’，y’)。在圖像檢測單元的坐標(biāo)系(χ’，y’) 中，軌跡同樣由第一校正函數(shù)校正以允許容許圖像檢測單元的畸變(圖4C)。如果在高度方向上調(diào)節(jié)該機(jī)械的底盤6，在該情況下該機(jī)械的底盤的橫向和/或縱向傾斜也可以改變，圖像檢測單元15的攝像機(jī)12A的視角同時(shí)改變。如果例如前升降柱7向上延伸且后升降柱8向下收縮，則該機(jī)械的底盤6在前部升高并在后部降低。該機(jī)械的底盤因此在縱向上傾斜。如果例如左側(cè)升降柱7、8向上延伸且右側(cè)升降柱7、8向下收縮，則該機(jī)械的底盤在左側(cè)升高并在右側(cè)降低。該機(jī)械的底盤6因此在橫向上傾斜。也可以是橫向和縱向傾斜疊加。因?yàn)閳D像檢測單元15的攝像機(jī)15A牢固地連接到該機(jī)械的底盤6，攝像機(jī)跟隨底盤移動。該機(jī)械的底盤的縱向和/或橫向傾斜使得顯示單元14上顯示的軌跡不再匹配顯示單元上顯示的后部的圖像，其中軌跡疊加至該后部的圖像上。計(jì)算單元16具有用于校正數(shù)據(jù)的設(shè)備16D，該數(shù)據(jù)基于第二校正函數(shù)定義在參考圖像檢測單元15的坐標(biāo)系(χ’，y’ )中的至少一個(gè)軌跡，通過第二校正函數(shù)容許圖像檢測單元15的攝像機(jī)12A相對于參考土木工程機(jī)械的走行機(jī)構(gòu)1的坐標(biāo)系(X，y)在縱向傾斜和/或橫向傾斜和/或高度上的改變。在該情況下假定對于該機(jī)械的底盤6處在規(guī)定高度上且相對于走行機(jī)構(gòu)1不在縱向或橫向上傾斜(處在參照平面中)的情況先前已計(jì)算出該軌跡。如果該機(jī)械的底盤6的高度和/或傾斜發(fā)生改變，則根據(jù)由測量裝置(未示出)檢測到的高度和/或傾斜，使用第二校正函數(shù)轉(zhuǎn)換顯示單元14上顯示的軌跡，以使在顯示單元上顯示的圖像，如物體01和02的圖像和軌跡再次在彼此的正確關(guān)系中顯示。如果例如該機(jī)械的底盤6在前部上升并在后部下降，則后部的圖像在顯示單元上 “縮短”。然而，為了覆蓋該機(jī)械的長度該機(jī)械行駛的距離保持不變。該軌跡因此相應(yīng)地拉伸，其在最壞情況下可能產(chǎn)生向上延伸出圖像的軌跡，因?yàn)閿z像機(jī)的視角如此陡峭，從而位于該機(jī)械的長度距離處的區(qū)域不再完全顯示。在相反的情況下，該機(jī)械在前部下降并在后部上升，該圖像變得更長，因?yàn)閿z像機(jī)對準(zhǔn)較遠(yuǎn)距離。軌跡然后以適當(dāng)方式壓縮。圖5A至5C示出下述情況，其中該機(jī)械的駕駛員已選擇“協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向”轉(zhuǎn)向模式并已規(guī)定給定轉(zhuǎn)向角。因?yàn)橥聊竟こ虣C(jī)械的轉(zhuǎn)向裝置10近似地遵循阿克曼原理，規(guī)定轉(zhuǎn)向角可產(chǎn)生車輪的適當(dāng)位置。曲線內(nèi)側(cè)和外側(cè)的車輪具有不同的轉(zhuǎn)向角，曲線外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)向角小于曲線內(nèi)側(cè)車輪的轉(zhuǎn)向角。輪軸的延伸L1、L2、L3、L4在轉(zhuǎn)向圓的中心M處相交，因此規(guī)定參考單獨(dú)車輪平面的軌跡的半徑rl、r2、r3、r4。如在上述實(shí)施方案中，計(jì)算單元16根據(jù)已選擇的“協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向”轉(zhuǎn)向模式和已設(shè)定的轉(zhuǎn)向角(圖5A)計(jì)算軌跡T1至T6,通過這些軌跡定義土木工程機(jī)械的移動。同樣如上所述將土木工程機(jī)械的坐標(biāo)系(x，y)中的軌跡Tl至T6(圖5Α)轉(zhuǎn)換到圖像檢測單元15的坐標(biāo)系(χ’，y’)(圖5Β)。同樣，也通過第一和/或第二校正函數(shù)進(jìn)行校正(圖5C)。圖6A至6C示出“蟹行轉(zhuǎn)向”轉(zhuǎn)向模式。如果該機(jī)械的駕駛員選擇“蟹行轉(zhuǎn)向”轉(zhuǎn)
10向模式并設(shè)定給定轉(zhuǎn)向角，則輪軸的延伸不再延伸通過轉(zhuǎn)向圓的中心，相反所有輪軸延伸基本上彼此平行。在該轉(zhuǎn)向模式下，軌跡指向車輪所指向的方向。在該情況下，一側(cè)的車輪和另一側(cè)的車輪指向相同的相應(yīng)方向。然而，在阿克曼原理下，它們處在不同的轉(zhuǎn)向角。一側(cè)的前輪或后輪各自的轉(zhuǎn)向角α 2小于另一側(cè)的前輪或后輪各自的轉(zhuǎn)向角αι。土木工程機(jī)械因此側(cè)向移動。計(jì)算單元16同樣由起點(diǎn)和終點(diǎn)確定的計(jì)算軌跡T1至Τ6。在“蟹行轉(zhuǎn)向”轉(zhuǎn)向模式中，軌跡不是圓弧而是直線。因?yàn)橐粋?cè)車輪處在與另一側(cè)車輪不同的轉(zhuǎn)向角，參考單獨(dú)車輪的平面的軌跡方向之間稍有區(qū)別以允許遵循阿克曼原理。由計(jì)算單元確定的軌跡處在由一側(cè)車輪和另一側(cè)車輪的不同轉(zhuǎn)向角產(chǎn)生的兩個(gè)方向之間的方向上。如在上述實(shí)施方案中，軌跡T1至T6同樣從土木工程機(jī)械的坐標(biāo)系(X，y)轉(zhuǎn)換至圖像檢測單元的坐標(biāo)系(x’，y’)(圖6B)。同樣，也通過第一和第二校正函數(shù)進(jìn)行校正(圖 6C)。
權(quán)利要求
1.一種自驅(qū)動土木工程機(jī)械，其包括走行機(jī)構(gòu)(1)，該走行機(jī)構(gòu)具有在工作方向上位于前部的車輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元(2、3)和在工作方向上位于后部的車輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元G、5)；該機(jī)械的底盤(6)，其由所述走行機(jī)構(gòu)承載；驅(qū)動裝置(9)，用于驅(qū)動前輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元和/或后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元0、3;4、5)；轉(zhuǎn)向裝置(10)，用于對所述前輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元(3，4)和/或所述后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元(4、5)進(jìn)行轉(zhuǎn)向； 及具有控制裝置的單元(12)，其特征在于，所述土木工程機(jī)械具有用于在倒車時(shí)輔助該機(jī)械的駕駛員的裝置(13)，所述用于在倒車時(shí)輔助該機(jī)械的駕駛員的裝置具有用于檢測所述前輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元(2、3)和所述后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元G、5)的位置的單元 (17)；計(jì)算單元(16)，其根據(jù)所述前輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元(2、；3)和所述后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元(4、幻的位置確定定義土木工程機(jī)械的至少一個(gè)軌跡(1\至1~6)的數(shù)據(jù)((x0，y0)、 (xl，yl)、(x2, y2)、(x3, y3)、Μ、r)；圖像檢測單元(15)，用于檢測土木工程機(jī)械后部的圖像；顯示單元(14)，用于顯示檢測到的土木工程機(jī)械后部的圖像；及圖像處理單元(18)，其在顯示在顯示單元上的土木工程機(jī)械后部的圖像上疊加至少一個(gè)軌跡(T1至T6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，所述具有控制裝置的單元(12) 具有用于從多個(gè)轉(zhuǎn)向模式中選擇一個(gè)轉(zhuǎn)向模式的設(shè)備(12B)，所述具有控制裝置的單元 (12)與所述轉(zhuǎn)向裝置(10)協(xié)作，從而所述轉(zhuǎn)向裝置容許選擇的轉(zhuǎn)向模式，且所述具有控制裝置的單元(1 具有用于規(guī)定所述前輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元(2、；3)和/或所述后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元G、5)的轉(zhuǎn)向角的設(shè)備(12A)，所述具有控制裝置的單元(1 與所述轉(zhuǎn)向裝置(10)協(xié)作，從而所述轉(zhuǎn)向裝置設(shè)定規(guī)定的轉(zhuǎn)向角(α)，且所述計(jì)算單元(16)具有用于根據(jù)選擇的轉(zhuǎn)向模式，計(jì)算定義所述至少一個(gè)軌跡0\至1~6)的數(shù)據(jù)((X0，y0)、(Xl，yl)、 (x2，y2)、(x3，y3)、M)的設(shè)備(16A)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，所述用于計(jì)算定義所述至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)的設(shè)備(16A)設(shè)計(jì)為使得所述數(shù)據(jù)在參考土木工程機(jī)械的走行機(jī)構(gòu)(1)的坐標(biāo)系(x，y)中用選擇的轉(zhuǎn)向模式和規(guī)定的轉(zhuǎn)向角(α)定義所述軌跡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，所述計(jì)算單元(16)具有用于將定義所述至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到參考圖像檢測單元(1 的坐標(biāo)系(x’，y’ )中的設(shè)備 (16B)，其中所述圖像顯示在所述顯示單元(14)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，該機(jī)械的底盤(6)設(shè)計(jì)為在高度方向上和/或傾斜上可調(diào)節(jié)，所述計(jì)算單元(6)具有用于基于校正函數(shù)在參考圖像檢測單元(15)的坐標(biāo)系(x’，y’)中校正定義所述至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)的設(shè)備(16D)，通過所述校正函數(shù)容許圖像檢測單元(15)相對于參考土木工程機(jī)械的走行機(jī)構(gòu)(1)的坐標(biāo)系 (X，y)在縱向傾斜和/或橫向傾斜和/或高度上的改變。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中的任一項(xiàng)所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，所述計(jì)算單元 (6)具有用于基于校正函數(shù)在參考圖像檢測單元(15)的坐標(biāo)系(χ’，r)中校正定義所述至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)的設(shè)備(16C)，通過所述校正函數(shù)容許由所述圖像檢測單元檢測到的圖像的畸變。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中的任一項(xiàng)所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，所述用于計(jì)算定義所述至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)的設(shè)備(16A)設(shè)計(jì)為使得在參考土木工程機(jī)械的坐標(biāo)系(X， y)中計(jì)算位于相對于土木工程機(jī)械的參照點(diǎn)(xO，y0)處的起點(diǎn)，在土木工程機(jī)械在選擇的轉(zhuǎn)向模式中以規(guī)定的轉(zhuǎn)向角(α)向后移動規(guī)定行駛距離(I1, I2, I3)之后位于所述參照點(diǎn)所處的點(diǎn)(xl，yl ；x2,y2 ；x3,y3)上的終點(diǎn)，及在所述起點(diǎn)和所述終點(diǎn)之間延伸的圓弧的半徑(r)或中心(M)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，所述土木工程機(jī)械向后移動的規(guī)定行駛距離(1” I2, I3)是所述土木工程機(jī)械的長度(I1),或所述長度的部分(12，I3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，所述用于計(jì)算所述至少一個(gè)軌跡的設(shè)備(16A)設(shè)計(jì)為使得計(jì)算第一軌跡(1\至1~3)的終點(diǎn)和第二軌跡(!^至！^)的終點(diǎn)， 所述第一軌跡的起點(diǎn)位于土木工程機(jī)械縱向上的一側(cè)，優(yōu)選地位于工作方向上位于后部的左側(cè)點(diǎn)上，所述第二軌跡的起點(diǎn)位于土木工程機(jī)械縱向上的另一側(cè)，優(yōu)選地位于工作方向上位于后部的右側(cè)點(diǎn)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，所述具有控制裝置的單元(1 與所述轉(zhuǎn)向裝置(10)協(xié)作，從而所述轉(zhuǎn)向裝置(10)設(shè)定前部右側(cè)和左側(cè)車輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元0、3)的轉(zhuǎn)向角(a” CI2)以及后部右側(cè)和左側(cè)車輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元G、5)的轉(zhuǎn)向角(α 3，α 4)，以使前輪和后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元在第一轉(zhuǎn)向模式中在同一方向上轉(zhuǎn)動。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，所述具有控制裝置的單元(1 與所述轉(zhuǎn)向裝置(10)協(xié)作，從而所述轉(zhuǎn)向裝置(10)設(shè)定前部右側(cè)和左側(cè)車輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元0、3)的轉(zhuǎn)向角(α” α2)以及后部右側(cè)和左側(cè)車輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元G、5)的轉(zhuǎn)向角(α 3，α 4)，以使前輪和后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元在第一轉(zhuǎn)向模式中在相反方向上轉(zhuǎn)動。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一項(xiàng)所述的土木工程機(jī)械，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向裝置 (10)設(shè)計(jì)為使得車輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元0、3 ；4,5)的輪軸的延伸(L1, L2，L3，L4)在轉(zhuǎn)向圓的中心(M)處相交。
全文摘要
一種自驅(qū)動土木工程機(jī)械，其包括走行機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有在工作方向上位于前部和后部的車輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元；該機(jī)械的底盤，其在高度方向上可調(diào)節(jié)并由走行機(jī)構(gòu)承載。在該機(jī)械中，用于在倒車時(shí)輔助該機(jī)械的駕駛員的裝置具有用于檢測前輪和后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元的位置的單元及計(jì)算單元，其根據(jù)用具有控制裝置的單元規(guī)定的轉(zhuǎn)向角和選擇的轉(zhuǎn)向模式，根據(jù)前輪和后輪或其它走行機(jī)構(gòu)單元的位置確定定義該機(jī)械的至少一個(gè)軌跡的數(shù)據(jù)。該輔助裝置還具有圖像檢測單元，用于檢測該機(jī)械后部的圖像；和顯示單元，用于顯示檢測到的該機(jī)械后部的圖像。通過圖像處理單元在顯示在顯示單元上的后部的圖像上疊加定義該機(jī)械移動的至少一個(gè)軌跡的表示。
文檔編號H04N7/18GK102442251SQ201110310568
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者C·門岑巴赫, 根特·黑恩, 瓊恩·馮德利珀, 西魯斯·巴里馬尼 申請人:維特根有限公司