Специализированный наземный транспорт

Полезная модель относится к специализированным наземным транспортным средствам, снабженным рабочим органом, в частности к вилочным погрузчикам, экскаваторам, оросительным самоходным машинам, автокранам, железнодорожным погрузочно-разгрузочным составам и иным транспортным средствам, предназначенным для механизирования рабочих процессов, и может быть применена в отрасли транспорта.
Известен легковой автомобиль, содержащий корпус, бортовые электронные устройства, среди которых представлено средство инфракрасного ночного видения, которое включает камеру ночного видения, установленную в направлении движения автомобиля, проектор, установленный в автомобиле и блок управления устройства ночного видения, соединенные между собой проводами [US2003160153, дата публикации: 28.08.2003 г., МПК: B60R 11/04, B60R 21/00, H04N 5/202].
Известен легковой автомобиль, содержащий корпус, бортовые электронные устройства, среди которых представлено средство инфракрасного ночного видения, которое включает камеру ночного видения, установленную в передней части корпуса автомобиля, монитор, установленный в автомобиле и блок управления устройства ночного видения, соединенные между собой проводами [US2010289632, дата публикации: 18.11.2010 г., МПК: B60Q 1/00, G06T 7/00, G09G 5/00].
Недостатком известных технических решений является их ограниченная область применения, заключающаяся только в перемещении пассажиров или небольших грузов, и отсутствия возможности их применения, например, для осуществления орошения сельскохозяйственных полей или погрузочно-разгрузочных работ.
В качестве прототипа выбрано сельскохозяйственное транспортное средство для орошения почвы, содержащее корпус, бортовые электронные устройства, стрелы для орошения почвы, установленные с боковых сторон корпуса и снабженные распылительными форсунками, при этом бортовые электронные устройства содержат средство ночного видения, содержащее камеры ночного видения, блок управления, выполненный с возможностью получения данных от камер ночного видения, и мониторы, выполненные с возможностью получения данных от блока управления, и установленные в кабине оператора, при этом камеры ночного видения установлены на стрелах сонаправленно с областью действия распылительных форсунок [US2018111148, дата публикации: 26.04.2018 г. МПК: A01C 23/04; A01M 21/04; A01M 7/00].
Преимуществом прототипа перед известными техническими решениями является обеспечение возможности применения в специализированной области техники для орошения почвы за счет наличия рабочего органа в виде оросительной стрелы. Однако недостатком прототипа является недостаточно высокая безопасность при эксплуатации специализированного сельскохозяйственного транспортного средства с задействованными стрелами для орошения почвы в условиях недостаточной освещенности из-за узкой области охвата камерами ночного видения рабочей зоны сельскохозяйственного транспортного средства и низкой детализации изображения на мониторе средства ночного видения ввиду несоответствия величины фокусного расстояния объективов камер ночного видения и расстояния до объектов, находящихся в рабочей зоне сельскохозяйственного транспортного средства. Вследствие указанного недостатка не все объекты, находящиеся в рабочей зоне сельскохозяйственного транспортного средства, попадают в поле зрения камеры ночного видения, либо происходит искажение расстояния между объектами, находящимися на переднем и заднем плане изображения рабочей зоны, либо изображение имеет недостаточно высокую глубину резкости, либо изображение на мониторе имеет низкую детализацию фона рабочей зоны сельскохозяйственного транспортного средства. Невысокая информативность и низкое качество изображения рабочей зоны сельскохозяйственного транспортного средства на мониторе в кабине оператора приводят к слабой различимости очертаний и образов на изображении монитора при эксплуатации сельскохозяйственного транспортного средства в условиях недостаточной освещенности и неправильной оценке оператором расстояния до объектов и ситуации в рабочей зоне в целом, что приводит к опасности столкновения одной или обеих стрел сельскохозяйственного транспортного средства с деревом, животным или человеком, находящимися в рабочей зоне сельскохозяйственного транспортного средства, и в значительной степени ухудшает его эксплуатационные характеристики.
Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик специализированного наземного транспорта.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении безопасности при эксплуатации специализированного наземного транспорта в условиях недостаточной освещенности.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Специализированный наземный транспорт содержит корпус с движителем и рабочим органом, установленным на корпусе, электронное оборудование, которое содержит средство ночного видения, содержащее камеры ночного видения, блок управления, выполненный с возможностью получения  данных от камер ночного видения, и элемент вывода графической информации, выполненный с возможностью получения данных от блока управления, при этом одна из камер ночного видения установлена в направлении действия рабочего органа специализированного наземного транспорта. В отличие от прототипа камера ночного видения, установленная в направлении действия рабочего органа специализированного наземного транспорта, содержит широкоугольный объектив.
Специализированный наземный транспорт подразумевает рельсовое или безрельсовое транспортное средство, предназначенное для механизации или автоматизации отдельных операций или технологических процессов посредством задействования рабочего органа.
Рабочий орган специализированного наземного транспорта обеспечивает возможность выполнения подъемно-транспортных, землеройных, сельскохозяйственных и других видов работ. Рабочий орган специализированного наземного транспорта может быть представлен ковшом, погрузочными вилами, стрелой, выполненной в виде квадратной или треугольной фермы шнековой жатки, роторным рыхлителем и другими аналогичными элементами. При этом для выполнения действия рабочий орган может быть снабжен гидравлическим, пневматическим, или механическим приводом, а закрепление рабочего органа на корпусе может быть выполнено подвижным или неподвижным. Подвижное закрепление рабочего органа на корпусе может обеспечиваться за счет поворотных, продольных, поперечных направляющих или других аналогичных элементов, а неподвижное закрепление может обеспечиваться за счет присоединения рабочего органа к корпусу посредством разъёмного, неразъемного или комбинированного видов соединения.
Корпус обеспечивает несущие функции специализированного наземного транспорта. Корпус может представлять собой кузов с кабиной, обеспечивающие возможность размещения оператора, а также полезного груза и пр. Движитель обеспечивает возможность перемещения специализированного наземного транспорта и может содержать двигатель и шасси. Двигатель обеспечивает возможность самоходного перемещения специализированного наземного транспорта и может быть представлен двигателем внутреннего или внешнего сгорания, или электродвигателем и может быть присоединен к корпусу и/или шасси. Шасси обеспечивает возможность размещения органов управления, трансмиссии и элементов ходовой части (при их наличии), может быть представлено рамой, присоединенной к корпусу, или частью корпуса, а также колесами, гусеницами, траками и пр.
Электронное оборудование специализированного наземного транспорта обеспечивает возможность осуществления технологических операций специализированным наземным транспортным средством. Электронное оборудование может быть представлено компонентами для управления двигателем, компонентами для управления шасси, компонентами для управления рабочим органом и компонентами для освещения пространства вокруг специализированного транспорта. Компоненты для управления двигателем обеспечивают возможность управления подачей топлива, запуска двигателя и контроля состояния двигателя и могут быть представлены блоком управления двигателя, топливным насосом, датчиками, установленными в выхлопной системе и пр. Компоненты для управления шасси обеспечивают возможность контроля курсовой устойчивости, уровня кузова, направления и могут быть представлены, блоком управления антиблокировочной системой тормозов (ABS), датчиками вращения колес и датчиками уровня кузова. Компоненты для управления рабочим органом обеспечивают возможность контроля пространственного положения рабочего органа и могут быть представлены блоком управления рабочим органом и датчиками положения рабочего органа. Компоненты освещения пространства обеспечивают возможность подсвечивания объектов вокруг специализированного наземного транспорта в условиях недостаточной освещенности и могут быть представлены источниками света видимого диапазона, датчиками освещенности и пр. При этом в качестве источников света видимого диапазона могут быть использованы штатные галогеновые и/или светодиодные лампы ближнего и/или дальнего света, светодиодные модули или панели, установленные в направлении движения специализированного транспортного средства или в направлении действия рабочего органа транспортного средства. Электронное оборудование может быть установлено на корпусе или внутри корпуса и может быть соединено с двигателем и/или шасси наземного специализированного транспорта и обеспечивать безопасность при его эксплуатации. Электронное оборудование содержит средство ночного видения, что повышает безопасность при эксплуатации специализированного транспортного средства в условиях недостаточной освещенности.
Средство ночного видения, содержащее камеры ночного видения, блок управления, выполненный с возможностью получения данных от камер ночного видения, и элемент вывода графической информации, выполненный с возможностью получения данных от блока управления, соединенные между собой проводами. При этом указанные элементы могут быть подключены проводами к остальному бортовому электронному оборудованию специализированного наземного транспорта и могут быть присоединены проводами к его источнику питания, представленному генератором или аккумулятором.
Камеры ночного видения обеспечивают возможность преобразования изображения объекта в аналоговый или цифровой видеосигнал. Камера ночного видения может быть основана на принципе улавливания тепла от объекта, либо на принципе улавливания отражения света в инфракрасном диапазоне от объекта. Каждая камера ночного видения содержит объектив с линзами, и может содержать матричные датчики температуры либо светочувствительную матрицу, ориентированную для работы с источником света в ИК диапазоне, при этом средство ночного видения может дополнительно содержать источники света инфракрасного диапазона. Объектив может быть выполнен съемным, что обеспечивает возможность его демонтажа для чистки или замены. Объектив может быть выполнен разборным, что обеспечивает возможность замены линз в зависимости от вида специализированного наземного транспорта. Камера ночного видения может содержать разъем для подключения питания или иметь собственный источник питания, который может быть представлен перезаряжаемым аккумулятором.
Камера ночного видения установлена в направлении действия рабочего органа, что обеспечивает возможность отображения элементом вывода графической информации изображения рабочей зоны специализированного наземного транспорта. Под направлением действия рабочего органа подразумевается рабочая зона, в которой находится рабочий орган, либо в которой происходят манипуляции с объектами посредством применения рабочего органа, либо в которой оказывается рабочий орган при осуществлении манипуляций с объектами и пр. При этом камера ночного видения может быть установлена на корпусе или непосредственно у основания или на конце рабочего органа специализированного наземного транспорта. Также, при наличии возможности, может обеспечиваться комбинированная установка камер ночного видения в направлении действия рабочего органа, что повышает информативность изображения на мониторах и повышает безопасность при эксплуатации специализированного наземного транспорта в условиях недостаточной освещенности.
Камера ночного видения, установленная в направлении действия рабочего органа, содержит широкоугольный объектив, под которым подразумеваются объективы с углом поля зрения от 62 до 180°. Широкоугольный объектив обеспечивает возможность повышения информативности и качества изображения зоны действия рабочего органа специализированного наземного транспорта, повышая безопасность при эксплуатации специализированного наземного транспорта в условиях недостаточной освещенности. Повышение информативности изображения подразумевает попадание в кадр объектов, находящихся в непосредственной близости транспортного средства, и обеспечивается за счет широкого угла обзора широкоугольного объектива. Качество изображения зоны действия рабочего органа обеспечивается за счет повышения глубины резкости изображения объектов, находящихся в непосредственной близости рабочего органа, а также повышения резкости изображения объектов, находящихся на заднем плане или на фоне изображения зоны действия рабочего органа и снижения риска искажения величины расстояния между объектами на изображении.
Дополнительно, специализированный наземный транспорт может содержать камеру ночного видения, установленную в направлении его движения, что дополнительно повышает информативность изображения, получаемого элементом вывода графической информации. При этом камера ночного видения, установленная в направлении движения специализированного наземного транспорта, может содержать узкоугольный объектив с углом поля зрения от 8 до 28°, что обеспечивает возможность повышения четкости контуров объектов, находящихся в условиях недостаточной освещенности на пути движения транспортного средства, что также дополнительно повышает безопасность при эксплуатации транспортного средства в условиях недостаточной освещенности.
Дополнительно для снижения риска появления бликов на изображении зоны действия рабочего органа, получаемого в условиях недостаточной освещенности от камер ночного видения, снижения риска неправильной оценки ситуации оператором специализированного наземного транспорта в зоне действия рабочего органа и повышения безопасности при эксплуатации транспортного средства, торцевая поверхность  линз объектива может содержать покрытие, выполненное из светопоглощающего материала. Покрытие может иметь черный цвет и может быть представлено напыленным светопоглощающим нанопорошком, пастой или лаком на основе светопоглощающих нанопорошков. При этом могут быть использованы нанопорошки графита или металлокерамики на основе хрома и монооксида кремния, оксида циркония или оксида титана. При этом для заполнения глубоких и узких трещин в микронеровностях на торцевой поверхности линзы структурный слой из светопоглощающего материала может быть представлен спиртосодержащими чернилами черного цвета.
Блок управления средства ночного видения обеспечивает работоспособность средства ночного видения и содержит контроллер обработки системных и графических данных. Дополнительно к блоку управления могут быть проводами присоединены источники света видимого диапазона специализированного транспортного средства, а блок управления может быть выполнен с возможностью автоматического переключения подключенных к нему источников света видимого диапазона специализированного наземного транспорта в инфракрасный диапазон, что обеспечивает возможность дополнительной подсветки зоны действия рабочего органа для повышения информативности изображения и дополнительного повышения безопасности при эксплуатации специализированного наземного транспорта. Контроллер может быть представлен процессором или интегральными схемами соответствующего назначения, смонтированными на одной или нескольких печатных платах и соединенных между собой проводами. Блок управления может быть установлен внутри корпуса, например, внутри кабины специализированного транспортного средства.
Дополнительно датчик освещенности окружающей среды специализированного наземного транспорта может быть подключен проводами блоку управления средства ночного видения, а блок управления средства ночного видения может быть выполнен с возможностью автоматического изменения графических характеристик изображения с учетом данных от датчика освещенности. При этом графические характеристики могут быть представлены временем экспонирования кадра и показателем гамма-коррекции, а также яркостью и контрастностью изображения зоны действия рабочего органа, что дополнительно повышает качество изображения и безопасность при эксплуатации специализированного наземного транспорта в условиях недостаточной освещенности.
Дополнительно блок управления может быть выполнен с возможностью обработки графической информации с применением машинного зрения, благодаря чему обеспечивается возможность заблаговременного распознавания объектов в условиях недостаточной освещенности, что повышает безопасность при эксплуатации специализированного наземного транспортного средства. При этом блок управления средством ночного видения может быть соединен проводами с блоком управления его рабочим органом, что обеспечивает возможность передачи команды на экстренную остановку рабочего органа, что дополнительно повышает безопасность при эксплуатации специализированного наземного транспорта в условиях недостаточной освещенности. Также для дополнительного повышения безопасности при эксплуатации специализированного транспортного средства в условиях недостаточной освещенности блок управления средством ночного видения может быть соединен проводами с блоком управления специализированного наземного транспорта, что обеспечивает возможность передачи команды на экстренную остановку специализированного наземного транспорта.
Элемент вывода графической информации обеспечивает возможность преобразования графических данных, поступающих от блока управления, в изображение. Элемент вывода графической информации может быть расположен внутри корпуса и может быть представлен в виде монитора и/или проектора, выполненного с возможностью отображения изображения на пленку, гибкий экран или лобовое стекло транспортного средства, либо в качестве элемента вывода графической информации может быть представлен штатный монитор специализированного транспортного средства, расположенный в кабине оператора.
Компоненты средства ночного видения могут быть смонтированы на корпусе или внутри корпуса специализированного наземного транспорта посредством разъемных или неразъемных видов соединений.
Полезная модель может быть реализована при помощи известных средств, материалов и технологий, что свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Полезная модель характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что камера ночного видения, установленная в направлении действия рабочего органа специализированного наземного транспорта, содержит широкоугольный объектив, что позволяет увеличить угол обзора объектива и соответственно угол зрения камеры ночного видения, снизить степень искажения перспективы пространства и повысить глубину резкости изображения зоны действия рабочего органа в условиях недостаточной освещенности, за счет чего на изображении обеспечивается более полная картина происходящего в зоне действия рабочего органа без риска искажения расстояния между объектами с сохранением высокой четкости изображения как самого объекта, находящегося в зоне действия рабочего органа, так и фонового пространства, находящегося за объектом, что повышает информативность и качество изображения рабочей зоны специализированного транспортного средства, отображаемого элементом вывода графической информации в кабине оператора и снижает риск неправильного определения ситуации оператором в зоне действия рабочего органа в условиях недостаточной освещенности и риск столкновения рабочего органа с объектом, находящимся в зоне действия рабочего органа, благодаря чему обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении безопасности при эксплуатации специализированного наземного транспорта в условиях недостаточной освещенности, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики специализированного наземного транспорта.
Наличие новой, ранее неизвестной из уровня техники совокупности существенных признаков, свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Полезная модель поясняется следующими фигурами.
Фиг.1 - сельскохозяйственный самоходный опрыскиватель с тремя камерами ночного видения, при этом одна камера ночного видения установлена в направлении его движения и содержит узкоугольный объектив, а две камеры установлены в направлении действия опрыскивателей и содержат широкоугольные объективы.
Фиг.2 - вилочный погрузчик с одной камерой ночного видения, установленной в направлении действия вил, содержащей широкоугольный объектив.
Фиг.3 - автокран с тремя камерами ночного видения, при этом одна камера ночного видения установлена в направлении его движения и содержит узкоугольный объектив, а две камеры установлены в направлении его движения и содержат широкоугольные объективы, при этом одна камера с широкоугольным объективом установлена на кабине оператора, а другая камера установлена на конце стрелы автокрана.
Специализированный наземный транспорт содержит корпус 1, внутри которого расположен ДВС (не показан на фигурах), трансмиссия (не показана фигурах), шасси (не показано на фигурах), рабочий орган 2, источники света видимого диапазона (не показаны на фигурах) и средство ночного видения. При этом средство ночного видения содержит камеру3 ночного видения с узкоугольным объективом, установленную в направлении движения специализированного наземного транспорта, камеру 4 ночного видения с широкоугольнымым объективом, установленную в направлении действия рабочего органа 2 специализированного наземного транспорта, блок управления (не показан на фигурах) и элемент вывода графической информации (не показано на фигурах), которое в различных вариантах исполнения может быть представлено монитором или проектором, выполненным с возможностью проецирования изображения на лобовое стекло транспортного средства, и датчик 5 освещенности окружающей среды, установленный снаружи корпуса 1 специализированного наземного транспорта. При этом торцевая поверхность линз узкоугольного объектива и торцевая поверхность линз широкоугольного объектива содержат покрытие из светопоглощающего материала. Также в различных вариантах исполнения блок управления выполнен с возможностью обработки графической информации с применением алгоритмов машинного обучения и машинного зрения и определения команды для блока управления рабочим органом (не показан на фигурах)специализированного наземного транспорта. Также в отдельных вариантах исполнения блок управления выполнен с возможностью изменения времени экспонирования кадра и показателя гамма-коррекции, а также яркости и контрастности изображения при обработке графической информации с учетом данных от датчика 5 освещенности окружающей среды.
Блок управления соединен проводами (не показаны на фигурах) с камерами 3 и 4 с возможностью получения данных и с возможностью передачи управляющих сигналов, соединен проводами с элементом 9 вывода графической информации с возможностью передачи обработанных графических данных, соединен проводами с источниками света видимого диапазона с возможностью передачи электрического импульса для переключения света видимого диапазона в инфракрасный диапазон, а также соединен проводами с датчиком 5 освещенности с возможностью получения данных степени освещённости окружающей среды. Также в отдельных вариантах исполнения, когда блок управления выполнен с возможностью определения команды для блока управления рабочим органом, он соединен с этим блоком с возможностью передачи команд.
Полезная модель работает следующим образом.
Пользователь в условиях недостаточной освещенности вводит в эксплуатацию специализированный наземный транспорт и задействует его рабочий орган 2. Блок управления получает данные степени освещенности окружающей среды от датчика 5, активирует камеры 3 и 4 ночного видения и задействует установленные в камерах 3 и 4 источники света инфракрасного диапазона. Блок управления за счет изменения величины управляющего импульса обеспечивает переключение части источников света специализированного наземного транспорта видимого диапазона в инфракрасный диапазон, что улучшает видимость камерой 3 зоны перед транспортом, а также видимость камерой 4 зоны действия рабочего органа 2. При этом за счет применения широкоугольного объектива обеспечивается более широкий охват камеры 4 за счет чего на изображении, выводимом монитором, отображается большее количество объектов, находящихся в зоне действия рабочего органа 2. При этом за счет низкой степени искажения перспективы пространства в зоне действия рабочего органа 2 обеспечивается снижение риска искажения расстояния между объектами, находящимися на переднем и заднем плане изображения, а за счет высокой глубины резкости обеспечивается одинаково четкое отображение объектов, находящихся на переднем и заднем плане изображения зоны действия рабочего органа 2, отображаемого монитором. Также за счет применения узкоугольного объектива обеспечивается возможность распознавания камерой 3 контуров удаленных объектов, находящихся на пути движения специализированного наземного транспорта, а за счет того, что линзы объективов камер 3 и 4 на торцевых поверхностях содержат покрытие из светопоглощающего материала обеспечивается снижение риска возникновения бликов и засвечивания изображения зоны действия рабочего органа 2 и засвечивания контуров объектов, находящихся на пути движения специализированного наземного транспорта. Блоком управления с учетом данных от датчика 5 освещенности производится изменение времени экспонирования кадра и показателя гамма-коррекции, а также яркости и контрастности изображения, что дополнительно повышает качество изображения объектов в зоне действия рабочего органа 2 и на пути движения специализированного наземного транспорта, облегчая их распознавание пользователем. Также блоком управления обеспечивается анализ графической информации, поступающей от камер 3 и 4, и за счет применения алгоритмов машинного зрения и машинного обучения производится распознавание образов и сопоставление ситуаций в потоке графических данных, на основании чего блоком управления генерируется команда на торможение, которая передается блоку ABS транспортного средства для задействования его тормозной системы или блоку управления  рабочим органом, что также дополнительно повышает безопасность при эксплуатации специализированного наземного транспорта в условиях недостаточной освещенности.
Таким образом, обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении безопасности при эксплуатации специализированного наземного транспорта в условиях недостаточной освещенности, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики специализированного наземного транспорта.