DE3931963A1 - Control unit for earth moving or agricultural machines - has microcomputer operating with input from laser guide beam from remote station - Google Patents

Control unit for earth moving or agricultural machines - has microcomputer operating with input from laser guide beam from remote station

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Abstract

An earth moving or agricultural machine (4) has a receiver (3) that responds to a guide beam in the form of a laser output from a transmitter. The laser beam provides aninput to the microcomputer controller (MC) of the system. The system has a series of control signal inputs (8) that define reference conditions for the drive actuators (6) of the machine. The controller sets the position of such devices as hydraulic servo valves (5). The microcomputer responds to stored programme data to set the conditions for oeprators operations of the drive and provides inhibition for certain directions of motion. ADVANTAGE - Provides safe direction control of earth moving or agricultural machines.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung zur Kontrolle der Antriebe von Bau- und Landmaschinen.The invention relates to a control arrangement for control the drives of construction and agricultural machinery.

Zur Richtungssteuerung von Erdbewegungsmaschinen ist es be­ kannt, den von einem ortsfest aufgestellten Sender abgestrahl­ ten Laserstrahl in einem Empfänger auf der Maschine in Signa­ le umzusetzen, die dem Fahrer die Abweichung von einer vorge­ gebenen Arbeitshöhe oder Arbeitsrichtung anzeigen. Darüber hinaus können die Antriebe der Maschine automatisch geregelt werden, wenn die vom Empfänger erzeugten Signale an die Hydraulik übertragen werden.To control the direction of earthmoving machines, it is be knows the radiated from a fixed station laser beam in a receiver on the machine in Signa le implement the driver the deviation from a pre Show the given working height or working direction. About that In addition, the drives of the machine can be controlled automatically be when the signals generated by the receiver to the Hydraulics are transferred.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zielt darauf ab, eine derartige Steuerung von Maschinen zu vereinfachen.The object on which the invention is based is aimed at to simplify such control of machines.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by the features of Pa tent Claims 1 . Advantageous further developments result from the subclaims.

Erfindungsgemäß lassen sich die Bewegungen der Antriebe sol­ cher Maschinen in besonders einfacher Weise dadurch steuern bzw. kontrollieren, daß die von dem Empfänger des Leitstrahls erzeugten Signale in einem Mikrocomputer bzw. Mikrocontroller ausgewertet werden. Der Mikrocomputer erzeugt die Ansteuer­ signale für die Stellglieder der Maschinenantriebe, insbe­ sondere für die Wege- und Richtungsventile hydraulischer An­ triebe wie Stellzylinder oder Hydromotoren. Dabei sind die Eingänge des Mikrocontrollers an manuell betätigbare Steuer­ geber angeschlossen oder es kann auch ein in einem Speicher abgespeichertes automatisches Programm gefahren werden. In beiden Fällen lassen sich in dem Mikrocomputer in besonders einfacher Weise die Ansteuersignale für die Stellglieder erzeugen. According to the movements of the drives sol control machines in a particularly simple manner or check that the from the receiver of the beacon generated signals in a microcomputer or microcontroller be evaluated. The microcomputer generates the control signals for the actuators of the machine drives, esp especially for the directional and directional valves of hydraulic connections drives such as actuating cylinders or hydraulic motors. Here are the Microcontroller inputs to manually operated control encoder connected or it can also be one in a memory stored automatic program can be run. In Both cases can be particularly special in the microcomputer simple way the control signals for the actuators produce.  

Gerät die Maschine in einen Leitstrahl, der dadurch unterbro­ chen oder reflektiert wird, oder wird ein Empfänger auf der Maschine von einem Leitstrahl getroffen, so erzeugt dies ein entsprechendes Signal, das dem Mikrocomputer zugeführt und von diesem ausgewertet wird. Der Mikrocomputer weist einen Speicher auf, in dem verschiedene Befehle zur Änderung des Ansteuersignals für die einzelnen Stellglieder der Antriebe gespeichert sind. Sind mehrere Leitstrahlen vorhanden, so lassen sich die Befehle den Leitstrahlen zuordnen. Liegen so­ mit am Mikrocomputer leitstrahlbedingte Signale an, so werden von dem Speicher Befehle ausgegeben, mit denen Steuerglieder zwischen den Ausgängen des Mikrocomputers und den Stellglie­ dern betätigbar sind. Beispielsweise können diese Steuer­ glieder Schalter sein, mit denen die Ansteuerung eines oder mehrerer Stellglieder gesperrt wird. In dieser Betriebsweise arbeitet die Steueranordnung als Lichtschranke, so daß bei­ spielsweise der Antrieb für das Fahrwerk in der jeweiligen Fahrrichtung gesperrt wird, wenn die Maschine in den Bereich eines Leitstrahls gerät. Es ist dann für den Fahrer nur mög­ lich, das Fahrzeug in der Gegenrichtung aus dem Leitstrahl­ bereich herauszufahren, während das Weiterfahren in der bis­ herigen Richtung gesperrt ist. Beispielsweise kann auch der Schwenkantrieb für einen Baggerarm gesperrt werden, solange der Ausleger im Bereich eines Grabens arbeitet, um zu ver­ meiden, daß die Schaufel seitlich die Grabenwände berührt. So­ bald aber Ausleger und Schaufel aus dem Grabenbereich hochge­ schwenkt sind, kann die Sperre aufgehoben und der Schwenkan­ trieb wieder betätigt werden. Der Empfänger für den Leitstrahl kann auch so ausgebildet sein, daß er abstandsabhängige Sig­ nale erzeugen kann, die die Entfernung des Arbeitsgerätes von einem bestimmten von dem Leitstrahl definierten Ort an­ zeigen. So läßt sich die Ansprechschwelle in einen Grobbe­ reich und in einen Feinbereich unterteilen, wobei im Grob­ bereich das Steuerglied noch nicht betätigt wird, im Fein­ bereich von dem Steuerglied das Ansteuersignal zum Stellglied verringert wird, um die Antriebsgeschwindigkeit entsprechend zu verringern und wobei bei Erreichen des Ansprechwertes das Steuerglied dann schließlich das Ansteuersignal sperrt.If the machine is placed in a beacon, this interrupts chen or reflected, or becomes a recipient on the Machine hit by a beacon, this creates a corresponding signal that is fed to the microcomputer and is evaluated by this. The microcomputer has one Memory in which various commands for changing the Control signal for the individual actuators of the drives are saved. If there are several beacons, so the commands can be assigned to the beacons. Lying like that with signals on the microcomputer due to beacon commands issued by the memory with which control elements between the outputs of the microcomputer and the actuators which can be operated. For example, this tax be switches with which the control of a or several actuators is blocked. In this mode of operation the control arrangement works as a light barrier, so that at for example, the drive for the chassis in the respective Direction of travel is locked when the machine is in the area of a beacon. It is then only possible for the driver Lich, the vehicle in the opposite direction from the beacon drive out area while continuing in the up direction is locked. For example, the Swivel drive can be locked for an excavator arm as long as the boom in the area of a trench works to ver avoid that the shovel touches the side of the trench walls. Like this but soon the boom and shovel were raised from the ditch area the lock can be lifted and the urged to be operated again. The receiver for the beacon can also be designed so that it distance-dependent Sig nale can generate the distance of the implement from a specific location defined by the guide beam demonstrate. So the response threshold can be roughly defined rich and divide into a fine range, with roughly area the control element is not yet actuated, in fine range from the control element the control signal to the actuator is reduced to the  Reduce drive speed accordingly and being the control element then when the response value is reached finally disables the control signal.

Es ist also besonders vorteilhaft, daß die von dem Mikro­ computer an die Stellglieder geführten Signale unmittelbar von den Steuergliedern veränderbar sind, um diese Signale zu reduzieren oder zu sperren. Auf diese Weise läßt sich eine besonders einfache Steuerung bzw. Kontrolle der Ma­ schinenbewegungen erzielen.So it is particularly advantageous that the micro Computer direct signals to the actuators are changeable by the control elements to these signals to reduce or block. In this way a particularly simple control or monitoring of the Ma achieve line movements.

Ein Ausführungsbeispiel ist schematisch nachfolgend anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert.An exemplary embodiment is shown schematically below the only figure of the drawing explained.

Ein ortsfest aufgestellter Lasersender 1 sendet einen Laser­ strahl 2 aus. Sobald der Empfänger 3 auf der Baumaschine 4 in den Laserstrahl 2 gerät, soll beispielsweise beim Rück­ wärtsfahren oder Vorwärtsfahren der entsprechende Fahrantrieb gesperrt werden, so daß es für den Fahrer nur möglich ist, den Fahrantrieb einzuschalten, der es ihm gestattet, aus dem Bereich des Laserstrahls 2 herauszufahren.A stationary laser transmitter 1 emits a laser beam 2 . As soon as the receiver 3 on the construction machine 4 gets into the laser beam 2 , for example when driving backwards or forwards, the corresponding drive should be blocked, so that it is only possible for the driver to switch on the drive that allows him to move out of the area Extend laser beam 2 .

Die Ansteuersignale für die Stellglieder 5 der Antriebe 6 auf der Baumaschine 4 werden in einem Mikrocomputer 7 ent­ sprechend den an Steuergebern 8 eingegebenen Sollwerten erzeugt. Bei den Stellgliedern 5 handelt es sich bei­ spielsweise um Proportionalmagnetventile, welche die Ar­ beitsgeschwindigkeit und Arbeitsrichtung von Stellzylin­ dern zur Betätigung des Auslegers, des Auslegerarms und des an ihm befestigten Werkzeuges bzw. Hydromotoren für den Schwenkantrieb und den rechten bzw. linken Fahrantrieb steuern. Jeder Antrieb mit Stellglied stellt somit eine Achse dar, die in zwei Arbeitsrichtungen ansteuerbar ist.The control signals for the actuators 5 of the drives 6 on the construction machine 4 are generated in a microcomputer 7 accordingly the setpoints entered at the control unit 8 . The actuators 5 are, for example, proportional solenoid valves which control the working speed and working direction of Stellzylin countries to actuate the boom, the boom arm and the tool or hydraulic motors attached to it for the rotary drive and the right or left travel drive. Each drive with actuator thus represents an axis that can be controlled in two directions.

In den zu den Stellgliedern führenden Ausgangsleitungen des Mikrocomputers 7 sind Steuerglieder 9 angeordnet, die über eine Befehlsleitung 10 vom Mikrocomputer her an­ steuerbar sind. Control elements 9 are arranged in the output lines of the microcomputer 7 leading to the actuators and can be controlled from the microcomputer via a command line 10 .

Gerät der Empfänger 3 in einen Leitstrahl, so wird das vom Empfänger erzeugte Signal dem Mikrocomputer 7 zugeführt und dort in einem Speicher ausgewertet. In dem Speicher sind verschiedene Befehle abgespeichert, mit denen entsprechende Steuerglieder 9 betätigt werden, um wenigstens eine Funktion eines Antriebes 6 zu sperren oder die Arbeitsgeschwindigkeit zu verringern. Soll beispielsweise die Maschine 4 daran ge­ hindert werden, in einem vom Leitstrahl 2 definierten Bereich einzufahren, so muß bei Rückwärtsfahrt der Maschine der Fahrantrieb in der Rückwärtsrichtung gesperrt werden und bei Vorwärtsfahrt der Maschine die Antriebsrichtung für die Vor­ wärtsfahrt. Damit kann der Fahrer nur die jeweilige Gegen­ richtung des Fahrantriebes einschalten und damit die Maschine aus dem Bereich des Leitstrahls 2 herausfahren.If the receiver 3 gets into a beacon, the signal generated by the receiver is fed to the microcomputer 7 and evaluated there in a memory. Various commands are stored in the memory, with which corresponding control elements 9 are actuated in order to block at least one function of a drive 6 or to reduce the working speed. If, for example, the machine 4 is to be prevented from entering a region defined by the guide beam 2 , the travel drive must be blocked in the reverse direction when the machine is traveling backward and the drive direction for the forward travel when the machine is traveling forward. Thus, the driver can only switch on the respective opposite direction of the travel drive and thus drive the machine out of the area of the guide beam 2 .

Wie erwähnt, muß der Empfänger nicht auf der Maschine ange­ ordnet sein. Auch wenn die Maschine oder ein Teil der Maschine in einen Leitstrahl gerät, kann ein entsprechendes Signal erzeugt werden.As mentioned, the receiver does not have to be on the machine to be in order. Even if the machine or part of the machine in a beacon can send a corresponding signal be generated.

Claims (4)

1. Steueranordnung zur Kontrolle der Antriebe von Bau­ und Landmaschinen, mit einem Sender und einem Empfänger für einen Leitstrahl, insbesondere Laserstrahl, und einer Steuereinheit zur Auswertung der im Empfänger er­ zeugten Signale und zum Ansteuern der Stellglieder für die Antriebe, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger an einen Mikrocomputer angeschlossen ist, in dem ein Programm gespeichert ist, von dem abhängig von dem im Empfänger erzeugten Signalen zwischen dem Mikrocomputer und den Stellgliedern angeordnete Steuerglieder betätigbar sind, um die Betätigung einzelner Antriebe entsprechend dem Pro­ gramm anzupassen.1. Control arrangement for controlling the drives of construction and agricultural machinery, with a transmitter and a receiver for a guide beam, in particular laser beam, and a control unit for evaluating the signals generated in the receiver and for actuating the actuators for the drives, characterized in that Receiver is connected to a microcomputer in which a program is stored, from which, depending on the signals generated in the receiver between the microcomputer and the actuators, control elements can be actuated in order to adapt the actuation of individual drives in accordance with the program. 2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von dem Empfänger entfernungsabhängi­ ge Signale erzeugt werden.2. Control arrangement according to claim 1, characterized indicates that distance-dependent from the receiver signals are generated. 3. Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den Steuergliedern die Betätigung von Stellgliedern gesperrt wird.3. Control arrangement according to claim 1 or 2, characterized characterized by the control links the actuation of actuators is blocked. 4. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den Steuergliedern jeweils eine bestimmte Arbeitsrichtung der Antriebe gesperrt wird.4. Control arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that of the Control members each have a specific direction of work the drives are blocked.
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