(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業場所(12)上で複数のモービルジオメトリー変更マシン(14)の作動を監視し協働させる装置(40,50,60)において、
場所(12)のジオメトリーの場所モデル(64)を表すデータを記憶する場所データベース(66,126)と、
前記場所(12)上で前記ジオメトリー変更マシン(14)の瞬間的な三次元座標位置を表す信号を作り出す手段(62,124)と、
前記信号に従って前記場所データベース(66,126)を更新する手段(62,124)と、
前記場所データベース(66,126)の更新に応答して、前記ジオメトリー変更マシン(14)に伝達するように制御信号を与える手段(62,124)と、
を備えている装置(40,50,60)。
【請求項２】
複数のジオメトリー変更マシン(14)を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の装置(40,50,60)。
【請求項３】
前記場所データベース(66,126)は前記マシン(14)から離れて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の装置(40,50,60)。
【請求項４】
前記場所データベース(66,126)は、一つかそれ以上のマシン(14)上に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の装置(40,50,60)。
【請求項５】
前記場所データベース(66,126)が設けられた各マシン(14)は、さらに通信手段(68,122)を含んでおり、他のマシン(14)の前記場所データベース(66,126)に前記位置信号を送信し、前記場所データベース(66,126)から前記位置信号を受信することを特徴とする請求項４に記載の装置(40,50,60)。
【請求項６】
前記通信手段(68,122)は、単位時間あたり一つのマシン(14)のみがその位置信号を前記別のマシン(14)に通信するような時間があけられた非同時性通信手段(68a,68b,68c)を備えていることを特徴とする請求項５に記載の装置(40,50,60)。
【請求項７】
位置表示信号を作り出す前記手段(68,122)は、前記位置信号を各マシン(14)から前記場所データベース(66,126)を更新するための手段(62,124)に非同時に通信する手段(68a,68b,68c)を含むことを特徴とする請求項１か２に記載の装置(40,50,60)。
【請求項８】
前記通信手段(68,122)はさらにID信号手段(68a,68b,68c)を含んでおり、マシン識別信号を前記位置信号とともに通信することを特徴とする請求項７に記載の装置(40,50,60)。
【請求項９】
前記場所データベース(66,126)を更新するための前記手段(62,124)は、マシンパラメータを前記マシン(14)からのID信号を整合させるマシンパラメータライブラリー手段(126)を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の装置(40,50,60)。
【請求項１０】
オペレータディスプレー(22)を備える前記マシンの作動を行なう手段(60)を含んでいることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の装置(40,50,60)。
【請求項１１】
前記オペレータディスプレー(22)は、前記場所モデル(64)と該場所モデル(64)上の前記マシン(14)の位置のディスプレーを含むことを特徴とする請求項１０に記載の装置(40,50,60)。
【請求項１２】
前記オペレータディスプレー(22)は前記マシン(14)の一つに配置されていることを特徴とする請求項１０か１１のいずれかに記載の装置(40,50,60)。
【請求項１３】
前記オペレータディスプレー(22)は、前記マシン(14)から離れて配置されていることを特徴とする請求項１０か１１のいずれかに記載の装置(40,50,60)。
【請求項１４】
前記マシン(14)間で干渉を防ぐように該マシン(14)相互の作動を監視する手段(22)を含んでいることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の装置(40,50,60)。
【請求項１５】
前記マシン(14)の前記作動を監視する前記手段(22)は、マシン(14)のまわりにマシン干渉境界を形成し、別のマシン(14)の位置が該境界内であると判定されることに応答して警告信号(85)を与える手段(83,83')を含んでいることを特徴とする請求項１４に記載の装置(40,50,60)。
【請求項１６】
前記マシン(14)の前記作動を監視する手段(22)は、マシン(14)のまわりにマシン干渉境界を形成し、一つのマシン(14)の境界が別のマシン(14)の境界と重なっている判定されることに応答して警告信号(85)を与える手段(83,83')を含んでいることを特徴とする請求項１４に記載の装置(40,50,60)。
【請求項１７】
前記マシンの作動モードに従ってマシン(14)の干渉境界(83,83')の大きさを変更する手段(62,124)を含んでいることを特徴とする請求項１６に記載の装置(40,50,60)。
【請求項１８】
マシン(14)のまわりに同時に形成された異なる大きさの複数の境界(83,83')を備えているとを特徴とする請求項１６に記載の装置(40,50,60)。
【請求項１９】
前記場所モデル(64)の前記オペレータディスプレー(22)は各干渉境界(83,83')を示していることを特徴とする請求項１０と１５から１８のいずれかに記載の装置(40,50,60)。
【請求項２０】
マシンの位置信号を別のマシン(14)に送り、別のマシン(14)から位置信号を受信する、各マシン(14)上の手段(68,122)を備えていることを特徴とする請求項２あるいはこれに従属する請求項のいずれかに記載の装置(40,50,60)。
【請求項２１】
複数のモービルジオメトリー変更マシン(14)の作動を作業場所(12)上で監視し協働させる方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)において、
場所(12)のジオメトリーの場所モデル(104,106)を表すデータを含む場所データベース(66)を維持し、
前記場所(12)上の前記ジオメトリー変更マシン(14)の瞬間的な三次元座標位置を表す信号を発信し、
該信号を受信して、該信号に従って前記場所データベース(66)を更新し、
該場所データベース(66)を更新することに応答して前記ジオメトリー変更マシン(14)に伝達するように制御信号を与える、段階からなる方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項２２】
前記場所データベース(66)に従って前記マシン(14)の作動を行なわせる段階を備える請求項２１に記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項２３】
前記場所データベース(66)は前記各マシン(14)上に配置されており、各マシン(14)の前記位置信号を各マシン(14)上の前記場所データベース(66)で共有し、各マシン(14)からの前記位置信号に従って各マシン(14)上の前記場所データベース(66)を更新する、段階を含んでいることを特徴とする請求項２１か２２に記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項２４】
単位時間あたり一つのマシン(14)のみがその位置信号を別のマシン(14)上の前記場所データベース(66)に通信するように、各マシン(14)の前記位置信号を非同時に通信する段階を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項２５】
各マシン(14)上の前記場所データベース(66)内に前記マシン識別信号を記録し、該マシン識別信号を前記位置信号とともに通信し、各マシン(14)からの前記位置/ID信号をマシンパラメータと整合し、これに従って前記場所データベース(66)を更新する段階を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項２６】
前記位置信号を各マシン(14)から前記場所データベース(66)に非同時に通信する段階を含むことを特徴とする請求項２１から２５のいずれかに記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項２７】
マシン識別信号を前記位置信号とともに通信する段階を含むことを特徴とする請求項２４から２６のいずれかに記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項２８】
マシン(14)からの前記位置/ID信号をマシンパラメータと整合し、これに従って前記場所データベース(66)を更新する段階を含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項２９】
前記第２マシン(14)に関連して前記第１マシン(14)を作動させる前記段階は前記場所データベースのディスプレー(22)を形成する段階を含むことを特徴とする請求項２１から２８のいずれかに記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項３０】
前記オペレータディスレプレー(22)は、前記場所モデル(64)と、該場所モデル(64)上の前記マシン(14)の位置のディスプレーを含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項３１】
前記マシン(14)を作動させる前記段階は、リアルタイムで制御信号を前記マシン(14)上の自動マシン制御に与える段階を含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項３２】
前記マシン(14)の相互の作動を監視し、これらの間で干渉を防ぐように警告(85)を与える段階を含むことを特徴とする請求項２１から３１のいずれかに記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項３３】
マシン(14)の作動を監視する前記段階は、マシン(14)のまわりにマシン干渉境界(83,83')を形成する段階と、別のマシン(14)の前記位置がその境界(83,83')内にあると判定されると、警告信号(85)を与える段階を含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項３４】
前記マシン(14)の作動を監視する前記段階は、前記マシン(14)のそれぞれのまわりにマシン干渉境界(83,83')を形成し、一つのマシン(14)の前記境界(83)が前記別のマシン(14)の前記境界(83')と重なると判定されるときに警告信号(85)を与える段階を含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項３５】
マシン(14)の作動モードに従って前記マシン(14)の干渉境界(83,83')の大きさを変更する段階を含んでいることを特徴とする請求項３４に記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項３６】
マシン(14)のまわりに同時に形成された異なる大きさの複数の境界(83,83')を形成することからなることを特徴とする請求項３４に記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【請求項３７】
前記場所モデル(64)の前記ディスプレー(22)上に、前記場所モデル(64)上の前記第１および第２マシン(14)の位置と、それぞれの干渉境界(83,83')を表示する段階を含むことを特徴とする請求項２９および３５または３６に記載の方法(100,101,102,104,106,108,108a,109,110)。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、作業場所におけるモービルジオメトリー変更マシンの操作に関する。より詳細には、本発明は、リアルタイムでの場所更新とマシンの位置情報の共通データベースを発生させて、２つか、それ以上のマシンが場所上を動き該場所で作業するときこれらマシンをリアルタイムで監視し協働させることに関する。
背景技術
本発明明細書に用いられる“ジオメトリー変更マシン”、およびこれに類似した様々な用語は、コンパクター、トラック式トラクター、地ならし機、塗装用コンクリートミキサー車、アスファルトレーヤのような自走式モービルマシンのことを意味し、(1)作業場所の上、あるいは中を通る可動性と、(2)コンパクトホイール、ブレード、ショベル、バケット、リッパー等のようなマシンの用具、すなわち作業部分で作業場所の地理すなわちジオメトリーを変更する能力とを示す。
本発明の譲受け人であるキャタピラー社は、モービルジオメトリー変更マシンの作業場所を通るときのこれらの位置を精密に求め、マシンによって変更される場所の動的に更新されたディジタルモデルを作り出すリアルタイムでの方法とシステムを発明した。これらのシステムは、作業場所上における一つのマシンの作動を監視し制御するオペレータ、または場所監督者の能力を改善する。
このキャタピラーのシステムでは、ディジタル的なデータ記憶、検索および処理設備を用いており、与えられた時間での場所のディジタルモデルと所望の場所のジオメトリーモデルを記憶し、作り出し、変更するためにマシン上に取り付けられる。このシステムは、さらに、マシンすなわちその作動部分の３次元空間における正確な位置がリアルタイムで正確に決定される機構を用いる。すなわち、マシンがその場所を通り変更するときに、リアルタイムでポイント毎に場所モデルを更新するようになる。好ましい実施では、三次元の空間においてセンチメートルの精度にまで、移動する対象物を正確に配置することのできる位相差ＧＰＳ（全地球航法）が使用される。ディジタル処理設備、例えばローカルコンピュータは、ダイナミック場所データベースと、所望の場所モデルを連続的に更新される実際のモデルと比較し、場所上の多数の座標のそれぞれに必要とされる変更の程度を表す信号を発信し、実際のモデルと所望のモデルを一致させるようにする差動アルゴリズムとを含んでいる。これらの信号が一つの実際の用途に用いられて、マシン上にリアルタイムディスプレーを形成することができ、全体の場所の少なくとも一部分に関して情報を伝達する基準のフレーム内にリアルタイムでマシンの実際の位置と進行についてオペレータに合図を送る。
場所、すなわちこの場所の実際的にディスプレー可能な部分は、ＧＰＳ受信機およびデータ処理設備のサンプリング速度よりも大きい速度でマシンが通過できるような大きさの単位面積からなる連続したマトリックスに分割される。物理的パラメータと、マシンの少なくとも作動部分の大きさと、これらの関係を考慮するアルゴリズムが進行通路途中のマシンに適用される。ディスプレーの単位面積は、書き込まれたり、色付けされたり、修正されたり、あるいはＧＰＳ受信機およびディジタル処理設備から得られた進行情報に従って変更される。位置読取りの間の場所に関するマシンのリアルタイムの通路は、実際のパラメータよりも小さいか等しいマシンの作動部分の有効なパラメータを決定し、有効パラメータが通過する場所モデルの各部分を更新する差動アルゴリズムで決定される。
本発明は、共通の作業場所で作動するときの複数のジオメトリー変更マシンを協働させる問題を解決する。
発明の開示
本発明において、作業場所上で複数のモービルジオメトリー変更マシンの作動を監視し協働させる装置を開示する。本装置は、場所のジオメトリーを表す場所モデルを表すデータを記憶する場所データベース手段と、ジオメトリー変更マシンの瞬間的な三次元座標位置を場所を通過し変更するときに、第１および第２のマシン上にリアルタイムで表すディジタル信号を発信する手段と、この信号を受信し、第１および第２マシンからの前記信号に従って、前記場所データベース手段を更新し、共通場所データベースを発生させる手段と、前記場所データベース手段の更新に応答して前記ジオメトリー変更マシンに伝達するための制御信号を与える手段と、を備えている。
場所データベースはマシンから離れていてもよいし、一つのマシンか、双方のマシン上に配置することができる。
位置信号を発信する機構は、位置信号を各マシンから、信号を受信する機構に非同時に通信すればよい。さらに、非同時通信手段はマシン識別信号を位置信号とともに通信することができる。
この装置は、例えば、場所モデルと、場所上の第１および第２マシンの位置のディスプレーのようなオペレータディスプレーを備える、マシンに作動させる手段を含んでいてもよい。オペレータディスプレーはマシンから離れて配置されてもよいし、あるいは一つかそれ以上のマシン上に配置することができる。
本発明の装置は、さらに第１および第２のマシンの相互の作動を監視して、これらの間の干渉を防ぐ手段を含む。これは、マシンのまわりにマシン干渉境界を形成して、他方のマシンの位置すなわち境界が、前記マシン干渉境界内にあると判定されたときに警告信号を与える手段を含むことができる。
２つのモービルジオメトリー変更マシンのそれぞれには、マシンが場所を通過し変更するときに、マシンの三次元位置をリアルタイムで表す信号を発信する装置が設けられている。各マシンには、また場所のジオメトリーを表す場所モデルを記憶するディジタルデータ記憶および検索装置と、位置信号を受信し、この信号に従って場所モデルを更新するための動的に更新される場所データベースとが設けられていてもよい。各マシンには、また位置信号を別のマシンに伝達し、該別のマシンから位置信号を受信する装置が設けられている。次いで、各マシン上の場所データベースは、他方のマシンからの位置信号でさらに更新されて、共通場所データベースを作り出す。共通場所データベースに従って場所上で作動する別のマシンに対して各マシンを作動させる装置が設けられていてもよい。
本発明のさらに別の態様において、場所上で作動する別のマシンに対して作業場所上のモービルジオメトリー変更マシンの作動を監視し協働させる方法が提供される。本発明の方法のさらに別の実施例において、各マシンの位置信号は、単位時間あたり一つのマシンのみが位置信号を場所データベースに通信するように非同時に通信される。
マシン識別信号は、各マシンからの位置信号とともに通信できる。特定のマシンからの混合位置／ＩＤ信号は、マシンパラメータと整合され、マシンの特定の特徴に従って場所のデータベースを更新する。
【図面の簡単な説明】
本発明の関する装置と方法の例を添付した図面を参照して記載する。
図１は、ベース基準ステーションと複数の締固めマシンが場所上で作動する状態の締固め作業場所の概略斜視図である。
図２は、本発明に従って複数マシンの協働方法を表す概略図である。
図３は、本発  を実施するのにＧＰＳおよびマシン位置／ＩＤ信号を受信して処理するのに用いることのできる装置を表す概略図である。
図４と図４Ａは、複数のマシン間でＧＰＳ位置および２路式ラジオ通信を用いて、図３の装置の実施例を表す概略図である。
図５は、非同時性マシン位置通信方法を表す。
図６は、埋め立て地の締固め作業に対する本発明のシステムによって作られたオペレータディスプレーである。
図６Ａと６Ｂは、本発明に用いることのできる場所の三次元コンピュータモデルである。
図７Ａから図７Ｋは、本発明に従って埋め立て地締固め作業業に関する複数のマシンが協働する状態の動的場所データベースを表すフローチャートである。
図８は、本発明の地面輪郭形成の用途に作り出すことのできる別のオペレータディスプレーである。
図９は、閉ループ自動マシン制御を備えたシステムにおいて、本発明に従って装置を表す概略図である。
発明を実施するのに最良の形態
図１を参照すると、埋め立て締固め場所１２が概略的に示されており、公知の種類の複数の埋め立て締固めマシン１４が場所表面を締固めするように場所表面上を作動する状態である。図示した実施例において、各マシン１４には、ジオメトリー変更作動のために三次元位置決めシステムと、ダイナミック更新場所データベースとが設けられている。この場所データベースは、公知の手段で複数の単位面積に分割される場所の表面の、例えば二次元または三次元のジオメトリーマップのようなディジタル化された場所モデルを含む。マシン位置決めシステムがリアルタイムで場所１２を通過するマシン１４の位置を求め信号を送ると、場所に対するマシンの位置と場所のジオメトリーにおける対応した変更を反映するように、例えばジオメトリーがマシンの作動により、上昇したり下降したりする場所の高さの変更を記録することによって、または場所上の単位面積をマシンが通過する数からなる通過カウントを段階的に増やすことにより場所データベースが動的に更新される。ダイナミックデータベースは、マシンの位置と更新された場所モデルを表す信号を作り出し、この信号は、例えば、リアルタイムのディスプレーまたは自動マシン制御でマシンの作動を関連づけるのに用いられる。
図示した実施例において、マシン１４には、キネマチックＧＰＳ位置決めを用いる３−Ｄ位置情報装置１８が設けられる。先の位置信号が地球のまわりに軌跡を描くＧＰＳ衛星軌跡から１８で受信され、差動／補正信号がベース基準ステーション１６から５８で受信される。キネマチックＧＰＳ位置決めに関する情報と本発明に用いるのに適したシステムが、例えばいずれもハッチに付与され、１９８９年３月１４日に発行された米国特許第４、８１２、９９１号と１９９０年１０月１６日に発行された同第４、９６３、８８９号に見られる。しかしながら、例えば３−Ｄレーザ位置決め、ＧＰＳ／レーザの組合せ、あるいはＵＨＦ／ＶＨＦラジオのような別の３−Ｄ位置決めシステムが知られており、用いることができる。
キネマックＧＰＳまたは外部基準からの別の適当な三次元位置信号を用いて、マシンが場所１２を動く間、受信機１８と各マシン１４の場所がポンイント毎に２、３センチメートルの範囲内の精密さで求めることができる。図示した位置決めシステムを用いる座標点速度は、毎秒につきほぼ１ポイントである。
従って、各マシン１４が場所１２を通り締固め作業を実施するとき、各マシンのオペレータには、そのマシンの正確なリアルタイムでのマシンの位置と、そのマシンに関する最新の場所情報が与えられる。図示した実施例では、埋立て締固め作業が示されているが、土壌移動／ジオメトリー形成、ならし、舗装のようなジオメトリー変更作業に対するリアルタイムのマシン位置および場所更新システムが本発明の範囲内にある。
本発明は、同じ場所１２で作業する複数のマシン１４の動きと作業を協働させる必要性に取り組む。これは、場所上で作動する複数のマシンのリアルタイムの位置と場所の進行度を反映して共通の動的に更新される場所データベースを作り出し、この共通のデータベースを用いて場所上で作動する各マシン毎に精密で、協働するリアルタイムのマシン位置と場所の最新情報をマシンのオペレータ、または監督者に与えることによって達成される。
リアルタイムのマシン位置情報は、適当なトランシーバ装置６８を介して共通データベースで各マシンによって“共有”される。次いで、この場所のデータベースは、所望の数のマシン作動をこれらマシンの相互間で関連付けるのに用いられる。例えば、本例におけるように、各マシンには、搭載型コンピュータ２０内に個々の場所データベースが設けられており、データベースが個々の位置情報と各他方のマシンからの位置情報で連続して更新されて、各データベースが時間内においていかなる点においても各他方のマシンのデータベースと実質的に一致するようになっている。そうでない場合には、一つのマシンに配置された単一のデータベース、またはベースステーション１６において場所に近接して配置された単一のデータベースが各マシンから位置情報を受信し、局部的に場所データベースを更新し、各マシンに信号を伝達して、例えば各マシン上に動的に更新された場所モデルのオペレータディスプレーを作り出すように操作を行なう。
図２を参照すると、本発明の方法がフローチャートを参照して概略的に示されている。上述したような公知の三次元位置決めシステムを用いて、マシンが場所上を動くときにマシン位置座標が段階１００で求められる。これらの座標は、一連の別個になったポイントとして、１０２において差動アルゴリズムに瞬間的に与えられる。この差動アルゴリズムではリアルタイムのマシン位置と通路を計算する。実際と所望の場所の地理／ジオメトリーのディジタル化されたモデルが、例えばローカルディジタルコンピュータのようなアクセス可能なディジタル記憶および検索設備において段階１０４でロード、即ち記憶される。差動アルゴリズム１０２は、１０４から場所モデルを検索し、処理し更新して、実際の場所と所望の場所モデルの間の差のダイナミック場所データベースを１０６で作り出し、新しい位置情報が段階１００から受け取られるとリアルタイムで実際の場所モデルを更新する。次いで、動的に更新された場所モデルは、ディスプレー段階１０８においてオペレータに利用可能となり、人間が読み取り可能な形態でリアルタイムのマシン位置と場所更新を形成する。ディスプレーからの情報を用いて、段階１０９においてオペレータは効率的に締固めマシンの手動制御を監視することができる。
さらに、またはあるいはダイナミック更新情報を１１０で、例えばキャタピラー社によって開発された種類の電子油圧制御システムのような自動マシン制御システムに与えることができ、ポンプ、バルブ、油圧シリンダ、モータ／操縦機構および、ジオメトリー変更マシンに用いられる別の制御を作動させるのに用いることができる。オペレータが起こした動作が例えばマシンに負担をかけすぎる場合、電子油圧制御は、マシンの作業を最小にして手動制御を制限するようにオペレータを補助することができる。あるいは、ダイナミックデータベースからの場所更新情報が一つかそれ以上のマシン作動システムを完全に自動制御行なうのに用いることができる。
以下に図示したような例示的な締固め作業の実施例に関して、所望の場所モデルは場所表面上の材料の所定の所望の締固め段階である。実際の場所モデルは、締固めされていない状態と所望の段階に締固めされた状態との間の範囲内における、場所材料の実際の締固め段階である。マシンが締固め作動において場所を通過するとき、マシンが実際の場所を所望の場所モデルと一致させるとき、１０６において実際の場所モデルが監視されて、リアルタイムで更新される。例えばブレードが取付けられたトラクターを用いてジオメトリー輪郭形成するような場所での別の作動に関して、実際と所望の場所モデルは、場所の実際と所望の表面輪郭を構成し、いかなる座標点においても、これら間の差は、この点における高さの差である。異なる場所での作動の様々な場所モデルを本発明で用いることができる。場所のモデル化に関する情報は商業的に入手可能である。
さらに図２を参照すると、本発明の方法は、場所上の複数のマシンの間でマシンの位置情報をリアルタイムで“共有する”のに用いてもよく、マシンは、各マシンの位置と各マシンによってなされた場所の変更の共通場所データベースを効率的に共有するようになる。その結果、一つの場所において作業する複数のマシン間の、前例のないレベルの協働性と共同作業性が達成される。例えば、マシンのオペレータは、危険な状態を避けるためにマシンが相互に近接することを監視し、マシンの作動が不都合に重なることを少なくしたり重なり合わないようにできる。場所上のマシンの作動は、例えばいくつかのマシンに場所の一部分上で連続した作動を実施させ、これに従って、データベースを更新することによって捕捉的な手段で協働させることもできる。
これは、図２の方法において段階１０１で達成され、マシン位置情報、例えば（ｘ、ｙ、ｚ）座標系における三次元座標点が適当なデータ伝達リンクによって第２マシンから受け取られる。ブロック１００と１０１からの複数のマシン位置情報が段階１０２に送られて、差動アルゴリズムが、リアルタイムで双方のマシンの位置と通路を計算し、これに従って１０６において場所データベースを更新する。１０８においてオペレータに表示されたデータベースが場所上の双方のマシンの位置と各マシンによってなされた場所の変更を示す。
さらに、段階１００において第１マシンに受け取られた位置情報は、段階１０２から検索され、第２マシンの作動を行なうのに用いられる同一のダイナミックデータベースに段階１０１で伝達される。従って、第２マシンのダイナミックデータベースは、上述したように第１および第２マシンの双方から位置情報で更新され、その結果のデータベースが第２マシンのオペレータに表示される。この方法において、２つのマシンが共通の動的に更新された場所データベースを効率的に共有する。
図２の実施例では、分離した共通の更新された場所データベースから第１および第２マシンが場所更新情報を受ける場合の方法を示しているが、段階１０１において別のデータベースにマシンの位置情報の伝達を省くことができる。かわりに、１０６においてデータベースによって発生した動的場所更新が、例えば信号を伝達することによって第２のマシンで直接共有することができ、１０８ａにおいて仮定線で示されているように第２のマシン上にオペレータディスプレーを形成することができる。
図２の方法は、２つのマシンを協働させるのに示されているが、この方法を用いて協働できるマシンの数は、各マシンからのマシン位置情報が受け取られて処理され、動的データベースを更新できる速度によってのみ制限されることがわかる。例えば、段階１０１において、マシンの位置情報が第３、第４および第５マシン等から受け取られて伝達される。
図２の図示した方法において、段階１０１において受け取られた第２マシンの位置情報は段階１０２において差動アルゴリズムに直接入力され、第１マシンの位置情報が１０２において差動アルゴリズムから検索される。しかしながら、順次１０２において差動アルゴリズムに伝達できるように、１００においてシステム位置コンピュータに第１および第２マシンから位置情報を直接入力し、第１マシンの位置情報を段階１００から直接受けて第２マシンに送るようにすることは可能である。
図３を参照すると、本発明を実施するのためにＧＰＳ信号を受信し処理するのに用いることのできる装置が、ローカル基準アンテナと、第１マシンの位置情報を作り出す衛星アンテナを備えたＧＰＳ受信機装置１２０と、別のマシンから位置情報を受け取るディジタルラジオ送信機／受信機１２２と、差動アルゴリズムを用いており、１２０と１２２から位置情報を受け取るように接続されているディジタルプロセッサ１２４と、プロセッサ１２４によってアクセスされて更新されたディジタル記憶および検索設備１２６と、プロセッサ１２４から信号を受信する１２８におけるオペレータディスプレーおよび自動マシン制御からなる、ブロックダイアログの形態で示されている。
ＧＰＳ受信機システム１２０は、全地球航法から信号を受信する衛星アンテナと、ローカル基準アンテナを含む。ＧＰＳ受信機システム１２０は、衛星アンテナと、ローカル基準アンテナから位相差動補正信号を用いて移動する対象物に対してセンチメートルの精密さにまで３次元の位置座標データを作り出すことができる。あるいは基準アンテナからの生データがプロセッサ１２４に伝達されて、差動補正を局部的に求めることができる。
この位置情報は、ＧＰＳ受信機１２０の座標サンプリング速度が許すとき、リアルタイムでディジタルプロセッサ１２４に供給される。ディジタル記憶設備１２６は、例えば所定の締固め基準に従って、場所の所望の締固めの段階のような所望の場所モデルと、図示した締固め作動における、例えば最初に測量されるときの締固めされていない、場所の実際の締固め段階の第２場所モデルとを記録する。実際の場所モデルは、ディジタルプロセッサ１２４がＧＰＳ受信機１２０から新しい位置情報を受信するとき、ディジタルプロセサ１２４によってリアルタイムでアクセスされ更新される。
ディジタルプロセッサ１２４は、連続して更新された実際の場所モデルと所望の場所モデル間の差を表す信号をさらに発信する。これらの信号は、１２８においてオペレータディスプレーまたは自動マシン制御に与えられ、場所上においてマシンを作動させ、更新された実際の場所モデルを所望の場所モデルと一致させる。１２８において、オペレータディスプレーは、例えば実際の場所モデルと所望の場所モデルとの間の差を一つかそれ以上の視覚的に表示し、必要な作動に対してマシンを作動させる際にオペレータをガイドする。
複数のマシンを協働させるのに有効な共通の場所データベースを作り出すために、図３の装置は、１２２において、別のＧＰＳが設けられたマシンから位置情報を受信し、これをディジタルプロセッサ１２４に与え、第１マシンのＧＰＳ受信システム１２０から位置座標を伝達できる２路式ディジタルラジオが設けられる。ディジタルプロセッサ１２４は、ＧＰＳシステム１２０から受信された位置情報と同じような手段でラジオ１２２によって受信された位置情報を用いて場所データベースを更新する。従って、１２８においてオペレータディスプレーは、位置情報が得られる各マシンの場所位置とともに、各マシンによって求められたり、更新されたりした、実際の場所モデルと所望の場所モデルの差を視覚的に示す。
複数のマシンが場所で作動する状態で、特にマシンが異なる種類、または大きさである場合には、マシンの特定ＩＤ信号を各マシンからの位置情報でエンコードするのが好ましい。ＩＤ信号は、各マシンのデータベースに記憶されているのが好ましい。次いで、ディジタルプロセッサ１２４は、特定の位置情報が受け取られる各マシンを識別できる。マシンが作動パラメータまたは種類において異なる場合には、マシンの特定ＩＤ信号に対応するマシンのパラメータは、ディジタル記憶および検索装置１２６に記憶される。マシンのパラメータはディジタルプロセッサ１２４によって検索され新しい位置／ＩＤ信号と整合され、オペレータディスプレー上のマシンを識別し、特定のマシンの通路と場所と位置についてなされた変更とをより正確に求めることができる。
図４を参照すると、図３に類似したシステムのより詳細な概略図が、位置基準信号のキネマティックＧＰＳを用いて示されている。ベースの基準モジュール４０と位置モジュール５０は共に場所に関する締固めマシンの三次元座標を求め、同時に更新／制御モジュール６０がこの位置情報を場所のリアルタイムの表示に変換し、マシンを正確に監視し制御するのに用いることができる。
ベース基準モジュール４０は、静止型ＧＰＳ受信機１６、受信機１６から入力を受けるコンピュータ４２、コンピュータ４２において瞬間的にまたは永久的に記憶される基準受信機ＧＰＳソフトウェア４４、基準コンピュータモニタースクリーン４６、およびコンピュータに接続されて、ディジタルデータスクリーンを伝達できるディジタルトランシーバ型ラジオ４８を含む。図示した実施例において、ベース基準受信マシン１６は、精度の高いキネマティックＧＰＳ受信機であり、コンピュータ４２は、例えば、ハードドライブ、８メガバイトＲＡＭ、２つのシリアル通信ポート、プリンタポート、外部モニターポート、および外部キーボードポートを備える４８６ＤＸコンピュータであり、モニタースクリーン４６は、受動マトリックスカラーＬＣＤであり、ラジオ４８は、商業的に入手可能なディジタルデータトランシーバである。
位置モジュール５０は、整合キネマティックＧＰＳ受信機１８、受信機１８から入力を受信する整合コンピュータ５２、コンピュータ５２内に永久的にまたは一時的に記憶されたキネマティックＧＰＳソフトウェア５４、標準コンピュータモニタースクリーン５６、およびベース基準モジュール４０においてラジオ４８から信号を受信する整合トランシーバ型ディジタルラジオ５８を備える。図示した実施例において、位置モジュール５０は、締固めマシン上に配置されており、作業場所上でマシンを動かすようになっている。
また図示した実施例において、搭載型締固めマシンに取り付けられた更新／制御モジュール６０は、位置モジュール５０から入力を受信する付加的なコンピュータ６２、コンピュータメモリにディジタル的に記憶され、ロードされた一つかそれ以上の場所モデル６４、コンピュータ６２のメモリに記憶されたりロードされているダイナミックデータベース更新モジュール６６、およびコンピュータに接続されたカラーオペレータディスプレースクリーン２２を含む。オペレータディスプレー２２の代わりに、またはこれに加えて自動マシン制御装置６９がコンピュータに接続されて自動または半自動の方法で公知の形態でマシンを作動させる信号を受信する。
図４において、モジュール６０は、さらにデータベース６２と通信する、例えば低レベル拡散スペクトルラジオのようなトランシーバ型ディジタルラジオ６８を含んでおり、コンピュータに別のマシン（図示せず）からのブロードキャストにおいて受け取られた位置情報を与える。ラジオ６８は、またコンピュータ６２を介して受け取られた、マシン位置モジュール５０からの位置情報を別のマシンに伝達することができる。
本実施例において、更新／制御モジュール６０はジオメトリー変更マシン上に取り付けられて示されているが、一部分あるいは全てを離して配置してもよい。例えば、コンピュータ６２、場所モデル６４、ダイナミックデータベース６６およびラジオ６８はラジオデータリンクによって位置モジュール５０とオペレータディスプレー２２またはマシン制御インターフェイス６９に接続させることができる。次いで、位置および場所更新情報は、ディスプレーしたり、またはマシンをオンオフするオペレータまたは監督者が用いるようにマシンまたはマシンから通信できる。
ベース基準ステーション４０が作業場所に対する既知の三次元座標の一点に固定されている。受信機１６を介してベース基準ステーション４０は、基準ＧＰＳソフトウェア４４を用いて位置情報をＧＰＳ衛星の軌跡から受信し、公知の方法で瞬間的な誤差量、すなわち修正関数を導き出す。この修正関数はベースステーション４０から締固めマシン上の位置ステーション５０にラジオリンク４８、５８を介して通信される。あるいは、生データがベースステーション４０からラジオリンク４８、５８を介して位置ステーション５０に伝達されてコンピュータ５２によって処理される。
マシンに取り付けられた受信機１８は、衛星軌跡から位置情報を受取り、キネマティックＧＰＳソフトウェア５４は受信機１８からの信号と、ベースステーション４０からの修正関数４０を組み合わせて、受信機１８の位置と、ベース基準４０および作業場所に対するジオメトリー変更マシンの位置を２、３センチメートルの範囲内で求める。この位置情報は、三次元（例えば、東向き、北向き、および高さ）であり、ＧＰＳシステムのサンプリング速度に従って点ごとに得られる。
更新／制御モジュール６０を参照すると、場所のディジタル化されたプランすなわちモデルがコンピュータ６２にロードされると、ダイナミックデータベース６６が実施および所望の場所モデルの間の差を表す信号を作りだし、場所のジオメトリーに対してこの差をオペレータのディスプレースクリーン２２上にグラフ的に表示することになる。位置モジュール５０から受け取られた位置情報を用いて、データベース６６は、また、場所上のマシンの実際の位置と方向に対応して、ディスプレー２２上の場所ジオメトリー上に重ねられたグラフアイコンを作り出す。
位置モジュール５０のサンプリング速度によって、締固めマシンが場所上を動くときの位置座標点の間で時間／距離の遅れが生じることになるために、本発明のダイナミックデータベース６６は、異なるアルゴリズムを用いて、リアルタイムでマシンの通路路を決定し更新することになる。
場所に関するジオメトリー変形マシンの正確な位置、実際の場所モデルと所望の場所モデル間の差、およびこれに対するマシンの進行度を知って、オペレータは締固めマシンを場所上で操作し、直観力、記録、すなわち物理的な場所の印にたよることなく、ジオメトリーを変更することができる。オペレータがマシンを場所上で動かすとき、ダイナミックデータベース６６はモジュール５０から入ってくる新しい位置情報を読み取り、処理し続け、場所に対するマシンの位置、場所上のマシンの通路、およびマシンの通過によって影響を受けた場所（例えばジオメトリー、締固めの程度）のいかなる変化も動的に更新する。この更新された情報は場所の表示を作り出し、リアルタイムでジオメトリー変更マシンの作動させるのに用いることができ、実際の更新された場所モデルを所望の場所モデルと一致させる。
共通の、動的に更新されたデータベースで場所上に複数のマシンの操作を協働させるために、データベースラジオ６８は、これの位置モジュール５０と、位置情報を通信するためのラジオ６８に対応する物とが設けられている。このようにデータベースコンピュータ６２は、場所上の上記のような各マシンから位置情報を受け取る。場所に対する各マシンの位置、場所上の各マシンの通路、各マシンによって影響をうけたり決定された場所における変化でダイナミックデータベース６６はリアルタイムで更新される。次いで、オペレータには、各マシンの位置と作業の進行度を表すディスプレーが２２で設けられており、これに従ってこれらの作用を協働させる。
産業上の利用分野
図４Ａを参照すると、本発明の図示した用途が概略的に示されており、図４に示されているように位置モジュール５０と制御モジュール６０がそれぞれ設けれている３つの締固めマシン１４が共通の場所で作動している。各マシン上の位置モジュール５０は、ベース基準モジュール４０とＧＰＳ衛星軌跡からの基準信号を用いてマシンの位置を求める。各マシン上の各モジュール５０からの位置情報が制御モジュール６０に送られて場所データベースを動的に更新する。さらに、各制御モジュール６０に関連したディジタルンラジオからの組み合わされた位置／ＩＤ信号が別のマシン上の整合ラジオ６８に伝達されて、各マシン上のダイナミックデータベースには、場所上の各マシンに対応する位置情報が与えられる。従って、各マシンのオペレータはそのマシンと別のマシンとの双方の正確な位置を知ることになり、作動を調整できることになる。この方法では、各データベースは、ほぼ同時の状態で同じ位置情報で更新されるので各マシンは効率的に、共有の動的に更新されたデータベースを共有する。
図５を参照すると、マシンの間の位置情報を伝達する方法が示されている。図示した実施例において、ディジタルラジオ６８は、組み合わされた位置／ＩＤ信号を場所上の別のマシンにほぼ通信できる低力拡散スペクトルラジオである。異なるマシンからの位置／ＩＤ信号が受け取られて、ダイマミックデータベースによって処理されるときに、位置／ＩＤ信号の干渉を防ぐために、各ディジタルラジオ６８は、信号を通信するためのタイムスロットに割当てられて、一つのマシンが通信し、全ての他のマシンが受信するようになっている。図示した実施例において、タイムスリットは１秒あたり一個の座標点のＧＰＳサンプリング速度で同時化される。
図５の概略的チャートにおいて、第１ＧＰＳサンプル座標t0(x0,y0,z0)と第２ＧＰＳサンプル座標t1(x1,y1,z1)との間で１秒ごとの時間間隔がＮ個のブロードキャスト時間のスロット６８ａ−６８ｎ（実際には、図４Ａに図示した各締固めマシン１４にそれぞれ対応する）に分割される。時間スロット６８ａにおいて、第１のマシンがサンプル座標時間t0から別のマシンに伝達し、ブロードキャスト時間６８ｂにおいて、第２のマシンがサンプル座標t0において求められた位置情報を伝達し、ブロードキャスト時間スロット６８ｃにおいて第３のマシンがサンプル座標時間t0で位置情報を伝達し、別の２つは受信する。この方法において、マシン位置／ＩＤ信号は、干渉することなく、データベースコンピュータ６２を作動できる方法でＧＰＳ座標サンプル間の間隔で交換でき、所定の時間で一つのマシンの場所データベースを更新する。従って、情報を共有して共通の動的に更新された場所データベースのマシンの数は、位置情報がモジュール５０において求められ、ラジオ６８によって伝達され、コンピュータ６２によって処理される速度によってのみ制限される。
本発明は、拡散スペクトルラジオ、またはいかなる特定のデータ伝達リンクにも制御されないことがわかる。実質的には、いかなるワイヤレスブロードキャストおよび受信機システムも、いくつかのマシンの共通場所データベースを作り出すのに必要なマシン位置情報を共有するのに用いることができる。
図６および７Ａ−７Ｉを参照すると、本発明のさらに別の用途が埋め立て地での締固め作業に用いるように示されている。
例えば埋め立て地、土壌、または新しく敷かれたアスファルトのようなマシン締固めにおいて、締固め作業の終了は、一般的に締固めされるべき表面上をコンパクターが通過する数の関数である。例えば、締固めされていない材料の試験領域上にコンパクターを作動させて、経験的に適当な標準通過数を求めることによって、所望の程度の締固めが求められる。図示した例によって、埋め立て締固め作動において、スタッドローラまたはホイールを備えた大型の、重機コンパクターのような機械が埋め立ての一部を通過して、地方の締固め規制または有効な締固め作業のプラクティスに従って、ある所定の程度にまで新しい廃棄物を圧縮する。このように、埋め立て地の与えられた単位面積またはグリッド要素上であったかどうか、場所の与えられたグリッド要素上を何回コンパクターが通ったか、どの程度までの材料が場所上のグリッド要素内で十分に圧縮されたか、および最後に締固めが通過してから圧縮されていない材料が特定のグリッド要素に加えられたかどうか、をコンパクターのオペレータが知ることは重要である。
地理学的またはジオメトリー学的場所のディジタル化された二次元または三次元マップを作るのにシステムとソフトウェアが現在では入手可能である。例えば、ジオメトリーの青写真が図６Ａの３６で示されているように最初に測量されたジオメトリーおよび、例えば埋立て地が図６Ｂの３８に見られるように埋立て地が埋められたり、または元の場所輪郭が変更されたりした後に連続した場所のジオメトリーの三次元のディジタル化されたモデルに変換されることができる。場所の輪郭は、公知の方法で均一のグリッド要素３７からなる標準グリッドで重ねられる。ディジタル化された場所のプランに重ねられて、様々な角度から（例えば平面またはプロフィール）二次元または三次元で見ることができ、カラーコード化されて、実際の状態から所望の状態に変更する必要がある領域を決定する。
締固め作動の開始時に、実際の場所モデルは最初に、例えば図６Ａに示されているようディジタル化された三次元の場所モデルのような、締固めされていない状態の三次元測量、すなわちマップから構成されていればよい。締固め作動が進行するにつれて、実際の場所モデルは、より詳細に例えばコンパクターの通過数または高さの変更によって計測されるような、場所の表面上の締固めされる材料の実際の段階からなる。実際の場所モデルは動的であり、新しい材料が加えられたり、または古い材料が先の状態からさらに締固めされるたびに変更する。
所望の場所のモデルは、場所の表面上の材料の所定の締固めの所望の段階を構成する。例えば、所望の締固めの段階が、コンパクターの通過が先の締固めされていない領域上を全部で５回であると予め決定する場合には、所望の場所モデルは、先の締固めされていない領域上を５回通過する通過カウントである。通過カウントに達すると、所望の場所モデルが達成される。場所上のポイントにおける実際と所望の場所モデルの差は、そのポイントにおける実際の締固めの段階と所望の締固めの段階の差を構成する。
従って、実際の場所モデルは、場所材料の締固めされていない状態と所望の締固めの段階の間で絶えず変化する。新しい締固めされていない材料が場所の先に締固めされていない領域内で見つかるときには、常に実際の場所モデルは、その領域にたいして締固めされていない状態に戻る。すなわち減衰する。
本発明の方法と装置を用いて、単一の機械にあらかじめ利用できるその全ての情報が複数のマシンにたいして求められて、リアルタイムで更新され共通の最新のダイナミックデータベースを作り出す。
図６は、本発明に関する締固め作動のサンプルオペレータディスプレー２２を示す。重ね合わされた組のグリッド要素を備えた埋立て場所のディジタル化されたモデルと、図４および４Ａに示されているような位置モジュール５０と更新／制御モジュール６０が搭載されている２つのコンパクターを用いて、オペレータは、一般的に埋立て場所に入る際に、オペレータディスプレー２２を最初に初期化する。埋立て締固めの際に、一日の間に可能な作動領域は一般的に、２００ないし３００あるいは１０００平方メートルの単位で小さい。図６に図示するために、場所のデータベースは、約３０メートル×４０メートルで任意的に設定されている。これは、特定の締固め作動の特質によって変えることができる。これは一般的な埋め立て地の全面積より小さいが、１日ごとに、コンパクターのオペレータは、作動埋め立て地のうち作業部分のみのデータベースを必要とする。
図示した実施例において、場所は一定の面積、例えば１平方メートルの平方要素からなるグリッドに分けられる。
オペレータはディスプレーを初期化し、図６に示されているように例えば、その場所上をまだ通過していないことを表すのに黒で、最初に全て一色に要素７１のグリッドパターンで区切られた平面ウィンドー７０に場所データベースで各スクリーン２２上に示される。位置座標ウィンドー７２は、横、縦、高さおよび時間における対応したコンパクターの現在の位置を表示する。ウィンドー７３は、平面ウィンドー７０において表示され更新されたグリッド要素７１の締固め状態に対するカラーキーを表示し、図６において様々なカラーまたは影が通過カウントを表す。各コンパクターの位置は、方向インジケータ８４、８４’を備えたアイコン８２、８２’によって表されている。
図４と図４Ａにおいて上述されているように、コンパクター上の位置モジュール６０間の位置情報の変化で、各マシン上のオペレータディスプレー２２は、図６に示したように場所に対する各コンパクターのリアルタイムの位置を表す。
本発明の別の特徴とし、ディスプレースクリーン２２上の各コンパクターアイコン８２、８２’には外縁で空間を形成する、すなわち境界アイコン、図６においては境界ボックス８３が設けられており、マシンが場所上で作動するときにマシンの間の安全なマージンを維持するようになっている。例えば、一つのコンパクターの位置、すなわち境界アイコン８３は、スクリーン２２上の別のコンパクターのアイコンに触れたり、重なっていると判定すべきであるときには、データベースは、図６の８５で概略的に示されているようにスクリーン２２に組み合わされたインジケータすなわちブザー／ビーパを介して視覚的または聴覚的信号でオペレータに警告を与える。次いで、マシンのオペレータは、これらの作動を調整して干渉したり衝突を避けるようになっている。
各マシンごとの境界ボックス８３の大きさは、マシンの作動モードによってマシンに関して変えることができる。例えば、マシンがより遅いモードで作動し、これに対応してマシンの間で可能性のある干渉を修正するのに時間がよりかかる場合には、マシンのまわりに形成された境界は第１のより小さい大きさで設定される。マシンがより速いモードで作動する場合には、境界線はこれに対応してより大きくなり、警告が与えられると十分な反応時間があることになる。そうでなければ、複数の層の境界８３を用いることができ、境界線が別のマシンの位置まがは境界線によって壊されるときより早く警告を連続して発生する。マシンの速度ではなく作動パラメータが、この方法で監視される各マシンのまわりの適当な境界線を決定し設定するための基本として用いることができることは、当業者であればわかるであろう。
スクリーン２２上の各コンパクタアイコン８２、８２’は視覚的に区別され、オペレータはどれが自分のマシンを表しているかということ、どれが別のマシンを表しているかを知ることができる。図６の図示した実施例において、その差は交差ハッチングによって示されているが、実際のディスプレー上で異なる色を用いることができる。異なる種類の機械に対して、例えば異なる形状または輪郭のような別の視覚的区別が可能である。
場所上で作業を開始する前に、締固め標準（ここでは通過カウント）が場所の締固めの所望の段階を記すのに設定される。例えば、適当に締固めされるべきグリッド要素には、いかなるグリッド要素上においても締固めされていない材料上をコンパクターが５回通過することが必要とされることが求められる。コンパクターが場所を通過するとき、グリッド要素上をコンパクターホイールが通過するためにリアルタイムでデータベースが更新されることになる。場所ディスプレーのグリッド要素は、様々な方法で視覚的に更新でき、実施および所望の締固めの段階の差は、例えば、陰影、交差ハッチング、色付けすなわち“着色”（カラーディスプレーが用いられるとき）、あるいは別の公知の方法で表すことができ、オペレータにグリッド要素の締固め状態のインジケータを与える。図６に図示した実施例において、カラーモニターを用いて、グリッドはカラーを変え、どれだけの通過がなされたかに関して締固めの実際の段階を表す。例えばグリッド要素７１の最も暗い陰影から明るい陰影は、通過なしのときに黒、１回の通過が黄色、２回の通過がグリーン、３回の通過が赤、４回の通過が青、５回の通過で十分に締固めされたことを表すときは白である。その目的は、オペレータディスプレーがリアルタイムで更新されて各グリッド要素上を通過する数を表すときにスクリーン全体を白にすることである。
本発明の動的に更新されたデータベースには、双方の締固めマシン８２、８２’のリアルタイムの位置情報が与えられるので、場所データベースの場所モデルは、各マシンによって影響されるジオメトリー、すなわち締固めの変更で更新される。従って、図６に示すように、オペレータは場所で作動する各マシンの位置のリアルタイムの情報を有し、集合的な場所更新情報は場所上におけるマシンの全作業を表す。従ってオペレータは、マシンの干渉、あるいは不要に場所の作業が重なることを避けることができる。あるいは、実際の状態から所望の状態に場所を変更する作用力をより効率的に協働させることができう。
マシンのオペレータの別の目的として、座標サンプルによって計測されたようなコンパクターの隣接する通路を、各位置読み取りが行なわれた一連の点８６に示されている図６において、ディスプレー２２上に示すことができる。
コンパクターホイールがグリッド要素の十分な部分をいつ通過したかを判定して、そのグリッド要素の状況更新を保証し、オペレータディスプレー上の締固め通過を記憶するいくつかのプロトコルを形成することが必要である。２つかそれ以上の離れたコンパクトホイールを備えた図示したコンパクターに対して、以下の図示した方法を用いることができる。ディジタル化された場所プラン上の各グリッド要素の大きさはコンパクトホイールの幅に合っているのが好ましい。例えば、１メートルの幅のホイールに対して、グリッド要素は１平方メートルに設定されなければならない。従って、ホイールの中心がいかなるポイントにおいてもグリッド要素と交わる場合には、グリッド要素の少なくとも１／２が締固めされておりディスプレーで更新できる。しかしながら、これらの大きさとマージンは記載するように様々である。
固定された後部コンパクターホイールの地面接触面（タイヤフートプリント）の座標はコンパクター上の位置受信機に対して既知である。従って、位置決めシステムによってサンプリングされる各座標は、このポイントにおいて各ホイールの中心に正確に配置することを決定するのに用いることができる。図示した実施例において、後部コンパクターホイールのフートプリントの位置は追従される。
締固め作業以外の場所に関する作動に関して、ジオメトリー変更マシンのいかなる部分における位置も、結局マシン上の位置受信機に関連して求めることができ、位置決めシステムによる各座標サンプリングがマシンのその部分の正確な位置を求めるのに用いることができる。例えば、ドーザブレードが設けられたトラクターを用いる土壌輪郭形成操作において、トラック、即ちブレードの位置は、トラクター上の位置受信機に対する位置に基づいて求めることができる。可能であるならば、位置受信機をマシンの作動部分に近接して、または作動部分上に配置することが望ましい。締固め作動において、位置受信機は一つかそれ以上のコンパクトホイール上に直接配置させるのが好ましい。ブレードが取り付けられたトラクターでジオメトリー輪郭形成するために、位置受信機がブレードの上に直接取り付けられている。位置受信機によって追従されるマシンの位置が、場所と常に接触していない場合には、公知の種類のセンサーを作動部分に形成して、いつ場所の表面と接触し実際にジオメトリー／地理を変更したかを知らせることが望ましい。
図示した締固め実施例において、各コンパクターの全リアルタイムの通路を正確に求めるためには、コンパクターホイールがいくつかのグリッド要素上を進むときの座標サンプリング間のタイムラグを考慮しなければならない。幅が場所モデルグリッドの幅に近いコンパクトホイールを有するコンパクターにおいて、本発明の図示した実施例において示された好ましい方法では公知のブレゼンハムのアルゴリズムを用いて、座標サンプリング間のグリッド要素を通る各コンパクターホイールの通路に近似する連続したラインを作り出す。次いで、サンプリング速度が３つか４つのグリッド要素毎に座標“ポイント”を形成するだけの場合には、ラインの近似は、３つか４つのグリッド要素（ホイールの中心に対応する）上のコンパクターホイール通路についてなされ、そのラインに沿った各グリッド要素には、オペレータディスプレーに状態更新と視覚的な変更が与えられる。
マシンが場所を通過するときのマシンの通路を計測するための別の技術は公知であり、またはこれを場所の特徴に従って用いてもよい。図示した埋め立て締固めにあて、例えばホイール通路のブレゼンハムのライン近似が有効である。
図７Ａ乃至７Ｉを参照すると、特に図７Ａと７Ｈ乃至７Ｉを参照すると、埋め立て締固め用途に適用される、少なくとも２つのマシンから位置情報を受取り動的に更新された共通データベースを作り出す本発明の方法が、概略的に示されている。図７Ａの段階５００において、オペレータはコンピュータ作動システムから開始する。段階５０２において、データベースメモリーが与えられて初期化される。段階５０３において、通路または信号がデータベースアルゴリズムによって追従される方法に影響をおよぼす、各マシンの作動パラメータが、例えばマシンパラメータライブラリーにおいて初期化される。段階５０６において、場所データベースと、第１および第２コンパクター上の位置決めモジュール５０の間のシリアルな通信が初期化される。
図示の目的のために、一つのシリアルポートが、図４に示されているように位置モジュール５０と制御モジュール６０が配置されている、第１、すなわち“ホーム”コンパクターからであり、第２のシリアルポートは、上述したように、ディジタルラジオリンクを介して別のマシンの位置モジュール５０ブロードキャストからデータベースラジオ６８によって受け取った位置情報を伝える。しかしながら、図７Ａ乃至７Ｉに図示した方法は、ワイヤレス通信によって位置入力を受け取る固定されたオフマシンデータベースに適しているのが容易にわかる。
段階５０８において、システムは、例えばコンピュータキーボードのようなユーザインターフェイスデバイスからプログラムを終了させることをオペレータがリクエストしたかどうかを判定する。このオプションは、オペレータはいつでも利用でき、システムが、終了するようにリクエストが受け取られたことを判定すると、段階５９２に進み、例えばディスクのような適当なメモリデバイス上のファイルに現在の場所データベースを記録する。段階５９４、５９６においてオペレータはコンピュータ作動システムに戻る。
しかしながら、システムが段階５０８において、プログラムを終了するリクエストがなかったと判定すると、段階５１０に進み、図示した実施例の三次元ＧＰＳ判定座標ポイントにおいて、位置座標が、第１コンパクターの位置モジュール５０と図４の更新／制御モジュール６０の間の第１のシリアルポート接続から読み取られる。段階５１１において、別のコンパクターの時間が決められたブロード通信から位置情報を導く第２シリアルポート接続から第２の位置座標が読み取られる。段階５１２において、第１の、すなわち“ホーム”コンパクター１４の位置が、ベース基準１６に対する三次元座標として、オペレータディスプレースクリーン２２上のウィンドー７２に表示（図６参照）される。
段階５１４、５１５において、図７Ｂ乃至７Ｃに示されているサブルーチンが各コンパクターからの位置情報に基づいてディスプレーおよびアイコンを得る。サブルーチンは、コンパクターの方向と“タイヤフートプリント”の中央の位置すなわちコンパクターの後輪の地面接触部分を求め、場所データベースに関するコンパクターの後輪の通路を追従し、コンパクターの通路内のグリッド要素の締固め状況を更新する。サブルーチンは、位置情報が段階５１０、５１１で受け取られた順に各コンパクターごとに連続して処理する。
図７Ｂを参照すると、段階５１６においてシステムは第１プログラムループが実行されたかどうかを判定する。実行されなかった場合には、場所データベースとディスプレーウィンドー座標システムは初期化されて段階５１８においてオペレータスクリーン２２上に表示される。第１プログラムループが実行され、場所データベースが初期化されオペレータスクリーン上に表示された後に、段階５２０においてシステムは適当なアイコン８２、８２’が既に得られたかどうかをチェックする。得られた場合には、段階５２２においてディスプレーからアイコンが消去される。コンパクターのアイコンが得られなかった場合には、段階５２４においてシステムは、第１ループが実行されたかどうかを判定し、コンパクターの方向が段階５２６において初期化されてシステムは、図７Ａの全体のプログラムループを終了する。段階５２４において、第１ループが既に実行されたことを判定した場合には、システムは図７Ｂにおける段階５２８に進み、コンパクターが最後のプログラムループから動いたかどうかを判定する。マシンが動かなかった場合には、システムは図７Ｂのサブルーチンを抜けて段階５１４から図７Ａの全体のプログラムループを終了するように戻る。
マシンが最後のループから場所データベースに対して移動した場合には、システムは図７Ｂの段階５３０に進み、コンパクターの後輪のフートプリントの中心位置とコンパクターの向きとを計算する。図７Ｃの段階５３２において、最後の位置計測の間占めていたグリッド要素からコンパクターの右側後輪の位置が出て動いたかどうかをシステムが判定する。動いていた場合には、段階５３４において、先の座標サンプリングと現在の座標サンプリングとの間の右側のホイールの通路が公知のブレゼンハムのアルゴリズムを用いて求められ、ディスプレー２２上のグリッド要素上の右側のホイールの連続したライン通路に近似させる。次いで、右側のホイールが通過した場合データベースのグリッド要素が更新されて締固めの通過を表し、カラー変化または別の視覚的な表示法で視覚ディスプレーウィンドー７０上にグリッド要素が更新される。
段階５３２において、右側のホイールが最後の位置計測から動かなかった場合には、あるいは右側のホイールが追従されて場所データベースが段階５３４で更新された後に、段階５３６、５３８においてコンパクターの左側のホイールにもプロセスが繰り返される。段階５９１において、更新されたコンパクターアイコンがディスプレー上に再び得られ、現在の位置および方向を示す。図７Ａにおいて、段階５１４のサブルーチンが第１コンパクターに関して終了する。位置情報が第２コンパクターから得られると、図７Ｂおよび７Ｃに図示したサブルーチンが、段階５１５において第２コンパクターに繰り返される。
段階５１４、５１５が各コンパクターに対して終了したときに、システムが段階５１５ａに進み、場所上におけるマシン間の干渉が監視されて、安全な作動限界範囲を越えた場合には、以下に記載のサブルーチンに従って適切な警告が与えられる。次いでシステムは、図７Ａのプログラムループを繰り返すように戻り、ＧＰＳ座標サンプリングに対して段階５１０に進むか、オペレータのリクエストに応答して終了するかのいずれかである。
図７Ｄにおいて、段階５３４と５３８のホイール追従および場所更新作動のサブルーチンが示されている。段階５４０において、通路が求められるホイールのグリッドセルを開始と終了が、ＧＰＳまたは別の位置決めシステムによって行なわれた現在のホイール位置計測と先のホイール位置計測によって決定される。ブレゼンハムのアルゴリズムが適用されて、開始グリッドセルと最後グリッドセルとの間の通路に沿って配置されたグリッドセルを求め、システムは段階５４４、５４６、５４８に進み、これらの間の各グリッド要素の状態を求め／更新し、開始グリッド要素の後に、第１のグリッド要素で開始する。段階５４２において、システムは、最後のグリッド要素が求められたかどうかを判定する。もし求められなかった場合には、段階５４４に進み、求められたグリッド要素が図７Ｇのサブルーチンに従って更新される。現在のグリッド要素の締固め状態が段階５４４で更新されると、更新されたグリッド要素が段階５４６においてオペレータスクリーン２２上に表示され、段階５４８において、システムがインクレメントされて、開始グリッド要素と最後グリッド要素間の通路において次のグリッド要素を求める。このループは最後のグリッド要素が求められ、更新されるまで繰り返され、この点において、図７Ｄのサブルーチンが抜けてプログラムは図７Ｃの段階５９１に戻りディスプレー上に更新されたコンパクターアイコンを導く。
図７Ｈにおいて、図７Ｃのアイコン引出し段階５９１がオペレータディスプレースクリーン上の複数のマシンのディスプレーを協働させるのに示されている。段階５９１ａにおいて、システムは、位置が現時点で求められているマシンからの混合位置／ＩＤ信号を、アクセス可能なライブラリーからの一組の対応するマシンのパラメータに整合させる。各マシンのＩＤは、各マシン上のデータベース内に記憶されるのが好ましく、共通データベースは、各マシンに有効に識別のためにタグを付けさせるようになっている。整合が見つけられると、アイコンサイズと配向がディスプレー７０の三次元座標内で計算される。段階５９１ｂにおいて、システムは、座標が第１すなわち“ホーム”コンパクターを表すアイコン８２の座標と整合するかどうかを判定する。整合する場合には、システムは、段階５９１ｄにおいて、例えばアイコンを緑色に色付けすることによって、適当な方法でアイコンを着色するように設定される。段階５１９ｂにおいて、現在のアイコンで計算されたディスプレーウィンドー座標が第１のコンパクターアイコン８２を表さないように求められる場合には、システムは段階５９１ｃで例えば赤色に着色されることによって現在のアイコンを視覚的に区別できるように設定される。次いで、段階５９１ｅにおいて適当な色、あるいはディスプレー上で別のアイコンと区別する視覚的な特徴によって、アイコンが平面ウィンドー上に得られる。
図７Ｈをさらに参照すると、段階５９１ｆにおいて、現時点で求められているアイコンには、上述したように例えばマシンのまわりに１メートル空間を表す図示した実施例において、境界ボックス８３が設けられている。システムが場所を作動する各マシンを連続して求めるとき、図７Ｈのサブルーチンは、各マシンごとに段階５９１において繰り返される。図７Ｈのサブルーチンは、２つ以上の図示したマシンを収納できるように簡単に広げることができることがわかる。
図７Ｉを参照すると、図７Ａの段階５１５１ａのサブルーチンが安全な限界範囲、すなわち、各コンパクターのまわりの干渉境界を監視するために示されている。段階５１５ｂにおいて、現時点で求められた、すなわち“ホーム”マシン境界ボックス８３の限界は、例えばマシンのまわりに１メートルの空間を形成するように定義される。段階５１５ｃにおいて、段階５１５ｂにおいて定義したようにシステムは別のマシンのボックスが先のマシンのボックスに干渉しないかどうか判定する。もし干渉する場合には、オペレータは段階５１５ｄにおいて、例えば補正作動の必要性を示すビープまたはブザーのような点灯、または聴覚的な警告信号で変更される。例えば、段階５１５ｃにおいて、２つのマシンのボックスが互いに干渉しないように求められ、サブルーチンは、段階５１５ｃに進み、場所の別のマシンがホームマシンに干渉したかどうかを判定する。そうでない場合には、場所上の次のマシンが段階５１５ｆにおいてチェックされサブルーチンが繰り返される。場所上の全てのマシンがチェックされた場合には、サブルーチンは終了し、システムは図７Ａの段階５１５ａに戻る。この方法において、システムは位置サンプリング間の間隔において場所上で作動する各マシン間の干渉をチェックする。従って、マシンの作動間の衝突、または干渉の危険性が減少されたり、取り除かれる。
図７Ｅにおいて、図７Ｄの場所データベース更新段階５４４のサブルーチンが示されている。図７Ｅを参照すると、段階５５０において、システムは、現在のグリッド要素の高さが初期化されたかどうかを求める。初期化されていない場合には、グリッド要素の高さ、すなわちＺ軸座標が、このポイントで現時点計測されたコンパクターホイールの高さに等しくなるように初期化される。グリッド要素の高さが既に初期化された場合には、システムは、段階５５４に進み、現時点に計測されたホイールの高さを、そのグリッド要素の先に計測された高さと比較する。そのグリッド要素上の現在の計測されたホイール高さは先に計測された高さより大きくない場合には、システムは、新しい材料が加えられず、グリッド要素が段階５５８において増分でき、締固め通過を記録し、このグリッド要素にたいする通過カウントを増分することを決定する。段階５５４において、現在計測されたホイールの高さが先に計測された高さより大きい場合には（例えば、使用者によって決定された範囲内で、最後の通過で締固めされた材料がわずかに弾性的に膨張する場合）、システムは、段階５５６で新しいアスファルトのリフト、土壌または廃棄材料がグリッド要素に対して検出されて、グリッド要素の通過カウントの状態が再びゼロにされ、完全に新しい連続した締固め通過が必要であることを示す。次いで、段階５６０において、そのグリッド要素上のコンパクターの次の通過に関して段階５５４において比較するために、現在のグリッド要素の高さは、コンパクターホイールの現在計測された高さに等しくなるように設定される。図７Ｅのサブルーチンが抜けて図７Ｄのサブルーチンループが完了する。
図７Ｆから７Ｇを参照すると、図７Ｄの段階５４６のサブルーチンが示されている。図７Ｅのサブルーチンを用いて現在のグリッド要素の通過カウントが図７Ｄの段階５４４において更新されると、段階５４６のシステムが図７Ｆから図７Ｇのサブルーチンに入り、段階５６２において最初に、オペレータスクリーン２２の平面ウィンドー７０に表示された場所データベース上のコンパクターの現在のグリッド要素の位置と大きさを求める。段階５６４において、グリッド要素の通過カウントがゼロの場合には、段階５６６においてディスプレー上を例えば黒色なるように設定される。グリッド要素の通過カウントが段階５６８で１回であると判定される場合には、例えば段階５７０においてディスプレー上に黄色に色付けされるように設定される。グリッド要素の通過カウントが段階５７２で２回であると判定される場合には、例えば段階５７４においてディスプレー上に緑色に色付けするされるように設定される。グリッド要素の通過カウントが段階５７６で３回であると判定される場合には、例えば段階５７８においてディスプレー上に赤色に色付けされるように設定される。グリッド要素の通過カウントが段階５８０で４回であると判定される場合には、例えば段階５８２においてディスプレー上に青色に色付けされるように設定される。グリッド要素の通過カウントが段階５８４で５回（図示した実施例において、完全な締固め作動に対して所望の通過カウント）であると判定される場合には、例えば段階５８６においてディスプレー上に白色に色付けするされるように設定される。この領域の通過カウントは、完全な締固め作動に対して最低の通過カウントよりも大きい場合には、グリッド要素は段階５８８において白色に設定される。
グリッド要素が現在の通過カウントに従って更新されると、グリッド要素が、段階５９０においてオペレータディスプレースクリーン２２上に得られて色付けされる。グリッド要素は色付けによること以外に、例えば交差ハッチング、陰影またんは別の視覚的な表示によってスクリーン２２上に視覚的に更新できる。
図７Ａ乃至図７Ｉの追従および更新方法は、幅が場所グリッド要素の幅に近似する、２つかそれ以上の間隔のあいた締固めホイールを有するコンパクターに対するものであるが、この方法は、また当業者にわかるように一つのホイールすなわちローラを有するコンパクターに用いることができる。図７Ａ乃至図７Ｉの方法は、コンパクターのホイールの幅、あるいはローラの幅が場所モデルのグリッド要素の幅に一致しない場合にも用いることができる。しかしながら、締固めホイールすなわちローラの幅が、単一のグリッド要素の幅よりも大幅に大きい場合には、例えば１回でいくつかのグリッド要素をカバーする場合には、締固めホイールすなわちローラの通路を追従する別の方法を用いることができる。
これは、図７Ｂの段階５３０を図７Ｊの段階５３０’と置き換え図７Ｄのサブルーチンを図７Ｋのサブルーチンと置き換えることによって達成される。図７Ｊにおける段階５３０’を参照すると、システムは、実際の端部から中央側にある“有効な”ホイールすなわちローラ端部を指定する。図示した実施例において、有効端部が実際の端部からグリッド要素のほぼ半分の距離だけ中央寄りに作動アルゴリズムによって認識される。例えば、実際のホイール幅が１．５ｍ（５．０フィート）であり、０．３ｍ（１．０フット）×０．３ｍ（１．０フット）のグリッド要素５個に相当するのであれば、ホイールの端部の有効な位置は、例えば各実際の端部から中央寄りに０．１５ｍ（１／２フット）と計算することができる。有効（非実際の）なホイールの端部がディジタル化された場所モデル上のグリッド要素のいかなる部分上も通過する場合には、実際にはグリッド要素の少なくとも１／２をホイールが通過したので、締固めされたような作動アルゴリズムによってグリッド要素が読み取られ、処理される。もちろん、ホイール端部のオフセット量はグリッド要素の大きさと、ホイールがグリッド要素上を通過したかどうかを求める際の誤差の大きさによって変えることができる。
図７Ｊの段階５３０’のアルゴリズムは、締固めホイールすなわちローラの幅とホイールすなわちローラが完全に通過するグリッド要素の数の間で完全な一致性の損失を補償するが、ホイールがＧＰＳ位置読み取りの間で作り出す距離と方向の変化のためにコンパクターの進行の一部に関するリアルタイムの更新情報置が欠けることになる。このことは、コンパクターの進行速度が場所プランのグリッド要素に対して速い場合に、特に深刻である。例えば、グリッド要素が１平方メートルであり、位置システムのサンプリング速度が毎秒１座標サンプルである場合には、１８Ｋｍ／時間で進むマシンは、位置サンプリングの間で約５メートルすなわち５四方グリッド進む。従って、マシンによってカバーされる５四方グリッドのうち少なくとも中間の第３番目に関してリアルタイムの情報がない。“多角形内に充たす”というこの問題を解決するために、図７Ｋに示されたアルゴリズムを用いて、座標サンプリング間においてマシンが通過する通路を求める。図７Ｋにおいて、段階５４０’でのアルゴリズムは、位置（ｘ１、ｙ２）、（ｘ２、ｙ２）および座標位置（ｘ０、ｙ０）におけるコンパクターホイールの有効端によって形成された長方形を場所プラングリッド表面上に配置する。段階５４２’、５４３’および５４８’において、検索アルゴリズムは、２つのホイール位置間、すなわち有効端間においてホイールが通過したグリッド要素間で形成された多角形内にグリッド要素の長方形ボーダ内で検索する。
図７Ｊと７Ｋのマシン通路追従方法は、また段階５３０’においてジオメトリー外形形成マシン上のブレードすなわち用具の幅をホイール／ローラ幅と置き換えることによってドーザブレードを有する例えばトラクターようなジオメトリー外形形成マシンに有効である。
段階５４４’と５４６’において、データベースとディスプレーは、図７Ｄ乃至７Ｆの段階５４４と５４６に記載されたように更新される。
締固めの用途の図示した実施例は、通過カウントをベースにしたシステムであるが、別の更新プロトコルを用いることができるのは明白である。例えば、グリッド要素上１通過あたり締固め量の変化は、最後の通過からの高さの変化をチェックすることによって求めることができ、特定の通過における高さの変化は所定の値（ガーベッジが所望の締固め密度に近いことを表す）以下であるとき、グリッド要素は、終了したときにスクリーン上に更新される。他の方法は、絶対的締固め標準を用い、材料が締固めされていない状態、すなわち初期の高さから所定のより低い高さにまで締固めされた時に終了するように特定のグリッド要素を記録する。
本発明の原理、すなわち共有マシン位置情報で作られた共通の動的に更新された場所データベースの発生を介して複数のマシン監視および協働は、上述した例示的な埋立て地締固め作業に利用することに限定されない。発明方法と装置は、リアルタイムの三次元位置決めおよび動的に更新された場所データベースが共通の場所で作動する、いかなるジオメトリー形成、外形形成あるいは締固め作動にも実際的に適用できる。
例えば図８を参照すると、ディスプレースクリーンが本発明の別の用途に関して形成されており、ドーザブレードを備えたトラクターのような複数のジオメトリー形成マシンが場所上で作動し、ジオメトリーの外形を所望の状態にまで形成する。このようなマシンのダイナミック更新データベースを作り出す方法と装置は、締固めマシンに関して上述した方法と装置に類似しており、上述したように、図７Ｊと７Ｋのマシン通路追従方法は、単に、ブレードの幅をホイール／ローラ幅に置き換えることによってジオメトリー外形形成マシンを追従することに用いることができる。図示した締固め用途における実際および所望の場所モデルの差は、段階的に増加する通過カウントとして求められディスプレーされが、ジオメトリー形成に関してこの差は、マシンの現在の高さ座標を、この場所において所望のすなわち目標の高さと比較することによって求めることができ、この点で更新された場所データベースは、実際のジオメトリーが目標よりも高いか、目標の高さかあるいはこれより低いかをどうかを示す。上述したように特定の締固め作動に関する共通のダイナミック更新データベースを作りだす位置情報を共有することは当業者であれば変更できる。一般的な原則と、上述した本発明の特定の用途で、当業者であればこれを実施することができる。
例えば図８を参照すると、ジオメトリー変更用途に関するスクリーン２２上のオペレータディスプレーは、２つのジオメトリー外形形成マシンに、上述した位置および更新モジュール５０、６０を設けることによって作ることができる。このディスプレーは実際のジオメトリーに関して場所１２（あるいは場所１２の一部）の所望の最終外形すなわち平面を表す平面ウィンドー７０に、二次元のディジタル化された場所モデルを原則的な要素として有する。実際のスクリーンディスプレーに関して、実際の場所ジオメトリーと所望の場所モデル間の差は、土壌が除かれるべき領域、土壌が加えられるべき領域および最終的な場所モデルにすでに一致するようになった領域をあらわすのに用いられたカラーコード化によって表すことができる。図８のウィンドー７０に表示された場所上の異なるように陰影がつけられた、あるいは交差ハッチングされた領域が、実際の場所ジオメトリーおよび所望の場所ジオメトリーとの間の様々な差をグラフ的に表し、場所の各マシンに関してリアルタイムで更新された。
オペレータディスプレースクリーン２２は、スクリーンの上部において、水平の座標ウィンドー、すなわちディスプレー７２を含み、ベース基準１６に対して三次元の“ホーム”マシン８２の位置を表す。粗い解像側部スケール７４と細かい解像側部スケール７５は、目標輪郭の高さからの高さ偏差、すなわちＺ軸偏差を表し、どれだけトラクターのブレードがその位置で掘ったり、あるいは土盛りすべきかを知らせる。右側の粗いインジケータ７４は、目標高さの上下３０．４センチメートル（１．０フート）の段階的な目盛りがつけられて高さを表し、ディスプレーの左側の細かい解像側部バー７５は、３．０４センチメートル（０．１フォート）の段階的な目盛りを表しており、オペレータが目標輪郭の３０．４センチメートル（１フート）、あるいはそれ以下の範囲内であるときに便宜的な基準となる。ディスプレーソフトウェア内の“ズーム”あるいは“自動計測特性”を用いてスケール７４、７５は、オペレータが目標のジオメトリーに近づくにつれてより小さい段階的増分に変更することができる。
さらに基準が、スクリーン２２の底部におけるプロフィールウィンドー７６においてマシンオペレータに与えられる。プロフィールウィンドー７６は実際の場所ジオメトリー７６ａと所望のジオメトリー７６ｂとの間の高さの差をマシンの通路と“ホーム”マシンのすぐ後方において示している。プロフィールディスプレー７６の左側の高さスケール７８は、どれだけ深く掘るか、あるいはどれだけの土壌を与えられた場所に加えるかということを更に示しており、プロフィールディスプレー７６の底部における水平スケール７９は、トラクター／ブレードの前の距離を示しており、そこではオペレータは所定の実際のジオメトリーと所望のジオメトリーとの差を得る。この方法において、オペレータは同時に、目的の輪郭を得る際に、最も新しい通路の新しいジオメトリーと正確さをモニターすることができる。
トラクターブレードアイコン８２、８２’が平面ウィンドー７０上に重ねられたとき、場所１２における２つのトラクターの位置がスクリーン２２上にグラフ的に表示されている。“ホーム”マシンアイコン８２のみがプロフィールウィンドー７６と、適当なサイドバースケール７４、７５に現れる。場所平面ウィンドー７０内において、アイコン８２、８２’には、前方突出方向性インジケータ８４、８４’が設けられており、進行方向におけるトラクター前方の所定距離にジオメトリーを一致させるようになる。プロフィールウィンドー７６内のトラクターアイコン８２の前方に示された予想ジオメトリーは、方向性インジケータ８４によってカバーされた場所１２の部分に相当する。ウィンドー７０、７４、７５におけるアイコン８２は、場所に対するマシンの現在の位置に対応して動き、同時にプロフィールウィンドー７６内のアイコン８２は、場所のジオメトリープロフィール７６ａ、７６ｂがマシンの動きに従って渦巻き状になる間、中央のままである。
双方のトラクター８２、８２’の詳細な位置と場所更新情報がオペレータにディスプレー２２を介して与えられる状態で、オペレータは、全場所、双方のトラクターのディスプレーと、日付けの進行を有し所望のジオメトリーを達成することができる。
締固め作業の図１乃至図７に示した発明の方法と装置は図８に示したような複数のジオメトリー外形マシンに適用され、さらにマシンの作動特性と、場所が所望の状態に変更させる方法をわずかに変えることでいかなるジオメトリー変更マシンにも適用できることが当業者にわかる。
図９を参照すると、別のシステムがマシン上の一つかそれ以上の作動システムの閉ループ自動制御に概略的に示されている。図９の実施例は、補足的なオペレータディスプレーで、またはこのオペレータディスプレーなしに用いることができるが、図示を目的とするために自動マシン制御のみを示す。適当なディジタル処理設備、例えば前述の実施例に記載したようなコンピュータが本発明のダイナミックデータベースのアルゴリズムを含んで４００で示されている。ダイナミックデータベース４００はＧＰＳ受信機システム４１０から三次元の瞬間的な位置情報と、データベースラジオ４１１を介して別のマシンから共有された位置情報とを受け取る。所望の場所モデル４２０は、例えば適当なディスクメモリー上に適当な手段でコンピュータ４００のデータベース内にロード、すなわち記録される。自動マシン制御モジュール４７０は、締固めマシン上に例えば操縦および駆動システム４７４、４７６、４７８を作動するように接続された電子油圧マシン制御４７２を含んでいる。自動マシン制御４７２は、実際の場所モデル４３０と所望の場所モデル４２０の間の差をあらわす、コンピュータ４００内のダイナミックデータベースから信号を受信して、コンパクターの操縦および駆動システムを作動させて、実際の場所モデルを所望の場所モデルに一致させる手段で場所を通過することができる。自動マシン制御４７２は、マシンの操縦および駆動システムを作動させるとき、場所とコンパクターの現在の位置と方向が４００においてダイナミックデータベースによって受け取られ、読み取られ処理されて、実際の場所モデルを更新する。実際の場所更新情報がデータベース４００によって受け取られ、これに対応して、マシン制御４７２に送られた信号を更新し、場所上を締固め通過するときに操縦および駆動システムを作動して実際の場所モデルと所望の場所モデルを一致させるようにする。
さらに、自動機械制御４７２はデータベースからの信号によって制御されて図７Ｉに記載されているように、別のマシンとの干渉が検出されている際にマシンのコースを変更する。
本発明の広い原則を理解し、好ましい用途を詳細に開示するように本発明の図示した実施例が設けられている。本発明の多くの他の変更または用途が添付の請求の範囲内でなされ、存在する。
【図１】
0003678426.tif 000002
【図２】
0003678426.tif 000003
【図３】
0003678426.tif 000004
【図４】
0003678426.tif 000005
【図４Ａ】
0003678426.tif 000006
【図５】
0003678426.tif 000007
【図６】
0003678426.tif 000008
【図６Ａ】
0003678426.tif 000009
【図６Ｂ】
0003678426.tif 000010
【図７Ａ】
0003678426.tif 000011
【図７Ｂ】
0003678426.tif 000012
【図７Ｃ】
0003678426.tif 000013
【図７Ｄ】
0003678426.tif 000014
【図７Ｅ】
0003678426.tif 000015
【図７Ｆ】
0003678426.tif 000016
【図７Ｇ】
0003678426.tif 000017
【図７Ｈ】
0003678426.tif 000018
【図７Ｉ】
0003678426.tif 000019
【図７Ｊ】
0003678426.tif 000020
【図７Ｋ】
0003678426.tif 000021
【図８】
0003678426.tif 000022
【図９】
0003678426.tif 000023