РАБОЧАЯ МАШИНА, ИМЕЮЩАЯ УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2022 года по МПК B62D33/00 E02F9/16 

Изобретение касается машины, в частности рабочей машины или строительной машины, имеющей кабину водителя, включающую в себя по меньшей мере одно стекло.

Из уровня техники известны рабочие машины и строительные машины, которые имеют рабочее место водителя, расположенное непосредственно на машине. При этом в рабочем месте водителя обычно предусмотрен пульт управления, в котором может размещаться водитель, соответственно, оператор и может выполнять обслуживание, соответственно, управление машиной.

У известных машин управление рабочим оборудованием машины, а также вращательным движением или другими движениями машины при традиционной конструкции осуществляется с помощью ручных устройств управления, которые с помощью гидравлических и/или электрических сигналов приводят в действие управляющие клапаны, чтобы направлять поток масла к соответствующим гидравлическим цилиндрам.

При этом в зависимости от пути, соответственно, отклонения на ручных устройствах управления соответствующие количество масла направляется к конкретным гидравлическим цилиндрам.

Управляющие движения ручных устройств управления обычно выполняются оператором, который в стандартном случае сидит на, соотв., в машине.

Из уровня техники известна также по меньшей мере частичная передача функций традиционных операций, соответственно, управления машиной внешнему блоку управления. Так оператор может стоять рядом с машиной и/или находиться на расстоянии от нее и управлять машиной с помощью телеуправления, соответственно, с помощью дистанционного управления.

Соответствующее рабочее место показано на фиг.1. При этом в правой передней области рабочего места водителя расположен дисплей, посредством которого может визуализироваться информация для эксплуатации машины.

Кроме того, через дисплей производятся различные настройки и операции. При этом управление может осуществляться непосредственно через дисплей (сенсорный дисплей) или с помощью выполненных различным образом элементов навигации.

Дисплей может также использоваться для 2D- или 3D-систем контроля копания, которые могут отображать водителю, например, экскаватора направление пространства, в котором должна осуществляться выемка. При этом водитель, соответственно, оператор может, например, работать по стрелочным указателям.

Однако вследствие стесненных условий площади в рабочем месте водителя, например, строительной машины не могут применяться дисплеи сколь угодно большого размера. Из-за возрастающего количества информации, требующей визуального отображения, такой как, например, контроль устройств, системы копания, ограничения, автоматизация, имеющейся поверхности отображения дисплея может не хватать.

В среднем в известных строительных машинах встроены блоки отображения, имеющие размер примерно 7 дюймов. Их расположение осуществляется в большинстве случаев вокруг правой A-стойки, как показано на фиг.1. Расположение осуществляется как в поперечном формате, так и в вертикальном формате. Устройства предупреждения, а также устройства контроля, напр., заднего пространства или бокового пространства должны представляться на этой поверхности и поэтому имеют малый размер. Альтернативно информация должна выводиться посредством дополнительных устройств, напр., динамиков, соответственно, акустических предупредительных сигналов. Эти дополнительно необходимые виды вывода нежелательным образом перегружают, соответственно, отвлекают водителя.

Должны, например, соблюдаться действующие нормы организации отображения поддерживаемых камерой устройств бокового и заднего пространства, что, в зависимости от комплектации устройства, требует применения нескольких дисплеев.

В связи с этим задачей изобретения является предоставить машину, которая позволит улучшить вывод, соответственно, визуализацию информации для водителя. Причем эта визуализация может быть специализированной для строительных орудий, соответственно, специализированной для машин.

Эта задача в соответствии с изобретением решается с помощью машины с признаками п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Соответственно этому предусмотрена машина, в частности рабочая машина или строительная машина, имеющая кабину водителя, включающую в себя по меньшей мере одно стекло, при этом по меньшей мере часть этого стекла выполнена в виде поверхности отображения устройства отображения для отображения информации. Это стекло может, разумеется, представлять собой стекло кабины водителя, через которое водитель может смотреть из внутреннего помещения кабины наружу. При использовании стекла или части стекла кабины водителя для отображения информации представлена большая поверхность, чем это имеет место в уровне техники. Здесь при ссылке на рабочую машину под ней всегда может также подразумеваться строительная машина.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения возможно, чтобы стекло представляло собой боковое стекло и/или переднее стекло кабины водителя, и/или чтобы стекло было разделено на две, в частности, горизонтально разделяемые и/или поворачиваемые части стекла. Благодаря возможности разделения стекла, в частности, переднее стекло или же боковое стекло может поворачиваться, соответственно, делиться в зависимости от потребностей водителя, и так обеспечиваться возможность эксплуатации машины в частично открытом состоянии. Может быть также предусмотрено, чтобы в качестве поверхности отображения устройства отображения использовалось больше одного стекла кабины водителя. Возможно, например, чтобы в виде поверхности отображения было выполнено переднее стекло и по меньшей мере одно боковое стекло кабины водителя.

В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления изобретения возможно, чтобы верхняя из этих частей стекла могла смещаться и/или поворачиваться под крышу кабины и/или могла убираться под крышу кабины и/или фиксироваться там. Благодаря этому повернутая часть стекла может защищаться под крышей кабины и при этом не мешает водителю выполнять работы в кабине водителя. При этом вид привода, соответственно, открывания с приложением усилия не играет роли.

В другом предпочтительном варианте осуществления возможно, чтобы нижняя из этих частей стекла могла смещаться и/или поворачиваться вверх, причем эта нижняя часть стекла, в частности, могла располагаться в верхней трети области стекла.

В одном из вариантов осуществления, в котором нижняя часть стекла выполнена в виде поверхности отображения устройства отображения и, например, имеет просвечивающие или частично просвечивающие участки дисплея, может соответственно существовать возможность отображения с использованием нижней части стекла. При этом кабина водителя может находиться в частично открытом состоянии, в котором верхняя часть стекла, например, повернута под крышу кабины и не может быть хорошо видна водителю.

В одном другом предпочтительном варианте осуществления возможно, чтобы стекло включало в себя постоянное растрирование, при котором сходная информация локализована в одних и тех же местах стекла. Благодаря этому упрощается использование машины, так как водитель может иметь лучший доступ к жестко координированной информации.

В одном другом предпочтительном варианте осуществления возможно, чтобы предупредительная информация могла отображаться в средней области стекла. Благодаря этому эта информация может восприниматься водителем особенно просто и быстро, так что особенно быстро могут распознаваться опасные ситуации.

В одном другом предпочтительном варианте осуществления возможно, чтобы поверхность отображения была устроена так, чтобы отображать информацию зеркально, в зависимости от положения оператора. При этом машина может включать в себя устройство, посредством которого можно определять, находится ли оператор, соответственно, водитель внутри или вне кабины водителя и/или на каком расстоянии оператор находится от стекла. Когда устройство распознает, что оператор находится вне кабины водителя и, например, управляет машиной извне, то на стекле может отображаться зеркально перевернутая информация, которая, соответственно, не является зеркально перевернутой снаружи и поэтому может легко восприниматься оператором.

В одном другом предпочтительном варианте осуществления возможно, чтобы устройство отображения было устроено так, чтобы варьировать размер отображенной информации, в зависимости от положения оператора. Посредством вышеназванного устройства определения расстояния до оператора может осуществляться или инициироваться соответствующая адаптация размера.

В одном другом предпочтительном варианте осуществления возможно, чтобы машина включала в себя окулографическое (реагирующее на движение глаз) устройство для отслеживания направления взгляда операторов. С помощью окулографического устройства обеспечивается возможность динамического отображения в непосредственном поле зрения водителя, так чтобы можно было проще гарантировать, чтобы информация, важная для водителя, была ему действительно видна. При этом окулографическое устройство может быть связано с устройством отображения и регулированием/управлением, соответственно, с бортовым компьютером рабочей машины и соответственно использоваться для адаптации отображенной информации.

Для конкретного представления контура, объема копания, смонтированных трубопроводов и пр. необходимо знать точное местонахождение устройства и иметь в распоряжении проектные данные.

В одном другом предпочтительном варианте осуществления может быть также предусмотрено, чтобы машина включала в себя проектор для проецирования информации на пол машины. Термин «пол» в настоящем случае не должен пониматься ограничивающим образом и может включать в себя всяческие структуры, имеющиеся в области машины. Посредством проектора, такого как, например, лазерный проектор, на пол машины может проецироваться информация, которая тоже может быть видна водителю машины. При этом проектор, как и окулографическое устройство, может быть соединен с регулированием/управлением, соответственно, с бортовым компьютером рабочей машины и так соответственно активироваться. Предпосылки для этого такие же, как и вышеназванные.

Другие подробности и преимущества машины поясняются на вариантах осуществления, в качестве примеров показанных на фигурах. При этом показано:

фиг.1: кабина водителя согласно уровню техники;

фиг.2: кабина водителя рабочей машины, предлагаемой изобретением;

фиг.3: схематичное изображение зеркальных отображений на рабочей машине, предлагаемой изобретением;

фиг.4: измененные оптические условия у различных водителей;

фиг.5: измененные оптические условия у различных водителей с различными представлениями информации на переднем стекле;

фиг.6: конструкция стекла предлагаемой изобретением рабочей машины при закрытой кабине водителя; и

фиг.7: конструкция стекла предлагаемой изобретением рабочей машины в открытом состоянии кабины водителя.

Изобретение касается специализированной для строительных орудий визуализации информации, например, на переднем стекле кабины водителя рабочей машины. Предлагаемая изобретением рабочая машина может, в частности, отличаться динамическими визуализациями, растрированным отображением, автоматическими переключениями отображения и/или специализированными для водителя установками в определенном положении. Изобретение внедряет дисплейные технологии в выполненное в виде поверхности отображения стекло рабочей машины. При этом поверхность отображения может представлять собой постоянно имеющуюся поверхность визуализации.

В соответствующие родовому понятию рабочие устройства встраиваются состоящие из двух частей элементы переднего стекла, которые могут полностью открываться водителем. Эта возможность ограничивается стеклом, соответственно, передним стеклом как поверхностью визуализации. При этом техническим решением в простейшем случае может быть цельное глухое остекление.

В качестве технического новшества на фиг.6 и 7 описывается, в частности, открываемая система стекла, у которой нижний элемент стекла предусмотрен с возможностью вращения на верхнем элементе стекла. При открывании этой системы стекла верхнее стекло убирается под потолок кабины, в то время как нижнее стекло остается в верхней трети области стекла и служит уменьшенной поверхностью отображения. Стекло может представлять собой переднее стекло кабины водителя или альтернативно или дополнительно боковое или заднее стекло.

Изобретение обеспечивает возможность визуализации информации, а также динамической визуализации характеристик, относящихся к устройствам и заданиям, непосредственно на переднем стекле и/или другом стекле рабочей машины. Рабочая машина может представлять собой самодвижущуюся рабочую машину или строительную машину.

Размер и содержание этой поверхности отображения на переднем стекле значительно больше и сложнее по сравнению с известными устройствами отображения. Отображение, например, в гидравлическом экскаваторе может осуществляться на поверхности прибл. 850 мм х 1500 мм. Распространенный в настоящее время 7''-дисплей имеет, в отличие от этого, поверхность отображения примерно 92 мм х 155 мм. Применение нового вида отображения означает увеличение поверхности отображения примерно в 90 раз. Могут быть предусмотрены динамические отображения, которые визуализируют информацию, относящуюся к заданию и устройствам. При этом, например, контуры выемки вместе со смонтированными трубопроводами или электрическими линиями могут отображаться непосредственно на переднем стекле и прокладываться с помощью изображения в реальном времени.

Для улучшенной интуитивной понятности отображения можно обращаться к постоянному растрированию, которое делит поверхность стекла на различные области, соответственно, растровые области, содержащие конкретную задачу, соответственно, конкретный тип информации.

При этом могут быть предусмотрены области для основной информации, предупреждений, отображений текущих настроек, поля для динамического контроля информации и окружающего пространства устройств. Всегда одинаковое место отображений приводит к успешному обучению, и водитель самостоятельно, по всплывающему символу, соответственно, по появляющейся в определенной области стекла информации может сразу идентифицировать вид этой информации.

В зависимости от выбора приоритета важности отображений могут происходить ограниченные во времени перекрытия отображений. Например, на переднем плане может всегда представляться какое-либо предупреждение. Вообще, высший приоритет может отдаваться информации, критической для безопасности. Динамическое отображение контура выемки может при этом перекрываться. Кроме того, какое-либо предупреждение может отображаться на поверхности в центре.

Но, в зависимости от действия оператора, это растрирование и отображение приоритетной информации может быть различным. Для пояснения здесь приводится пример людей, находящихся в области поворота. В зависимости от направления поворота, взгляд водителя будет принимать различные направления. Следовательно, для отображения предупреждений при процессе поворота влево наиболее целесообразным может быть отображение предупреждений на левом стекле.

Общая информация, такая как частота вращения, переключение передач, информация о навесном инструменте, часовое время и температуры может, в отличие от этого, представляться в краевой области стекла. Растрирование переднего стекла, а также выбор приоритетов информации можно видеть на фиг.2.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения отображение может изменяться в зависимости от положения оператора. В зависимости от того, управляет ли оператор машиной стандартным образом изнутри или с помощью дистанционного управления снаружи, возможно зеркальное представление визуализации.

Тем самым осуществляется возможность коммуникации между устройством и оператором, которая необходима для рабочего режима с полным дистанционным управлением. И это отображение может быть поделено на растр, и следовать тому же выбору приоритетов, которое описано выше.

Адаптация размера отображения может осуществляться автоматически в зависимости от расстояния до оператора. Этим шагом гарантируется хорошая возможность считывания информации. Схематичное изображение отображения в зависимости от положения водителя можно видеть на фиг.3. Для представления информации в рабочем состоянии с дистанционным управлением, наряду с передним стеклом, предлагаются также боковые стекла кабины водителя.

Рабочая машина может также включать в себя окулографическое устройство. С помощью окулографии в сочетании с данными и системами 3D-GPS в непосредственном поле зрения путем расчета может представляться точное положение и размер центрально спланированного задания. При этом, в зависимости от ориентации устройства, может осуществляться динамическое представление и контроль задачи. В результате может повышаться эффективность обработки задачи и уменьшаться вероятность ошибок. Благодаря этой функциональной возможности уменьшаются или полностью устраняются издержки измерения.

Альтернативно или дополнительно к динамическому отображению возможен жестко интегрированный проектор, такой как, например, лазерный проектор на устройстве. Этот проектор тоже может по сигналам GPS и/или 3D-GPS-данным рассчитывать и проецировать динамическое отображение прямо на полу.

Наложенное представление трубопроводов и электрических линий предлагается в виде многоцветного наложения в непосредственном поле зрения водителя на стекле. Схематичное представление отображения на переднем стекле в зависимости от изменяющегося положения центра перспективы можно видеть на фиг.4 и 5. Изображены принятый однократный объем копания и получающееся при этом представление на переднем стекле.

Рабочая машина может включать в себя стекло, состоящее из двух частей, которое объединяет возможность открывания с требованием к наибольшей возможной поверхности визуализации на переднем стекле. Схематичную конструкцию этого новшества можно видеть на фиг.6 и 7. При этом может быть предусмотрено вращающееся шарнирное соединение между верхним и нижним передним стеклом. При открывании системы переднего стекла верхний элемент переднего стекла может убираться под потолок крыши. Нижний элемент переднего стекла может тем же движением смещаться в верхнюю треть передней области. В то время когда нижние 2/3 передней части открыты, в верхней трети остается нижний элемент переднего стекла и служит поверхностью визуализации. Соответствующее относится также к варианту осуществления, при котором боковое стекло является поверхностью отображения устройства отображения.

В соответствии с изобретением, независимо от технологии дисплея, может применяться решение с просвечивающим дисплеем. Преимущества заключаются, прежде всего, в очень большой поверхности отображения и визуализации информации в непосредственном поле зрения водителя.

Кроме того, могут применяться блоки визуального отображения, которые подсознательно указывают водителю на опасность.

При непосредственном отображении в поле зрения водитель лучше воспринимает предупреждения и информацию. Непосредственное отображение на стекле скрывает в себе, кроме того, потенциалы частичной автоматизации или, например, процесса копания, поддерживаемого 3D-GPS. В соответствии с изобретением внимание водителя всегда остается в первичном поле зрения.

Предлагаемый изобретением способ первично преследует цель простого представления водителю множества информации, не перегружая его дополнительно к собственно работе.

Чтобы можно было достичь лучшей координации устройств, могут применяться схематичные формы представления устройств.

Согласно уровню техники, например, сервисная задача представляется на небольшом дисплее в виде символа, вспыхивающего красным. Чтобы узнать собственно сервисную задачу, нужно вызывать соответствующее подменю и читать текст.

С помощью отображения, возможного в соответствии с изобретением, непосредственно в поле зрения водитель получает быстрые и точные указания о предстоящем техническом обслуживании.

Для будущих рабочих машин, вероятно, приобретут важное значение задания, соответственно, рабочие процессы с 3D-поддержкой. Это развитие требует иных видов визуальных представлений.

Соответственно этому при рабочем задании, таком как, например, выемка, могут отображаться простановка размеров, а также находящиеся в земле мешающие контуры, такие как трубопроводы или электрические линии. Небольшой символ на отображении может указывать рекомендуемый навесной инструмент.

С помощью имеющегося банка данных навесного инструмента, исходя из отрабатываемой задачи и сведений о свойствах грунта, водителю может выводиться рекомендация по инструменту. Тем самым может достигаться повышение эффективности.

В соответствии с изобретением для взятой в качестве примера выемки может представляться визуализация в режиме реального времени. Могут визуализироваться наружные контуры выемки, а также находящиеся в земле трубопроводы.

Для ориентации могут отображаться текущая глубина копания и в том же масштабе в качестве предупреждения представляться критическая глубина.

В соответствии с изобретением могут также распознаваться и/или отображаться находящиеся в окрестностях орудия, соответственно, окрестностях рабочей машины люди и/или предметы.

Предпосылкой является распознавание людей и/или предметов, которое связано с устройством отображения и/или, например, с бортовым компьютером.

Положения человека или предмета могут представляться на стекле в виде синхронно движущегося символа. Кроме того, соответствующее внутреннее освещение рабочего места водителя может указывать на расстояние до человека. При этом интенсивность освещения может увеличиваться или уменьшаться, в зависимости от расстояния от рабочей машины до человека и/или до предмета.

Для дальнейшего повышения безопасности устройств дополнительно к отображению возможно автоматическое ограничение механизма вращения.

Далее, рабочая машина может быть связана с дроном. Применение дрона может быть целесообразно для создания улучшенного обзора рабочей машины и/или всей стройплощадки/задачи по перевалке. Дрон может во время производства работ парить непосредственно над орудием и создавать визуализацию в режиме реального времени с высоким разрешением. Эта визуализация может целиком или полностью отображаться на поверхности отображения. В зависимости от интереса, возможно управление этой областью, соответственно, отображенной областью посредством высоты полета дрона.

Кроме того, может применяться, например, дрон для отслеживания статуса задачи, например, путем определения профиля местности и выравнивания заданного уровня. Кроме того, в непосредственном поле зрения водителю могут с наложением представляться параллельно созданные графические файлы.

Изобретение относится к рабочей машине. Рабочая машина имеет кабину водителя, которая включает в себя по меньшей мере одно стекло, смонтированное внутри кабины водителя. По меньшей мере часть стекла выполнена или служит в качестве поверхности отображения устройства отображения для отображения информации, причем стекло представляет собой боковое стекло, и/или переднее стекло, и/или крышное стекло кабины водителя и разделено на две части, которые являются горизонтально разделяемыми друг с другом и поворачиваемыми относительно друг друга. Поверхность отображения устроена так, чтобы зеркально отображать информацию в зависимости от положения оператора. Достигается повышение эффективности эксплуатации рабочей машины. 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Рабочая машина, имеющая кабину водителя, включающую в себя по меньшей мере одно стекло, смонтированное внутри кабины водителя,

причем по меньшей мере часть стекла выполнена или служит в качестве поверхности отображения устройства отображения для отображения информации,

причем стекло представляет собой боковое стекло, и/или переднее стекло, и/или крышное стекло кабины водителя,

причем стекло разделено на две части, которые являются горизонтально разделяемыми друг с другом и поворачиваемыми относительно друг друга, и

причем поверхность отображения устроена так, чтобы зеркально отображать информацию в зависимости от положения оператора.

2. Рабочая машина по п. 1, отличающаяся тем, что верхняя из частей стекла выполнена с возможностью смещения и/или поворота под крышу кабины и/или с возможностью убирания и/или фиксации под крышу/крышей кабины.

3. Рабочая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что нижняя из частей стекол выполнена с возможностью смещения и/или поворота вверх, причем эта нижняя часть стекла выполнена с возможностью расположения, в частности, в верхней подобласти области стекла.

4. Рабочая машина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что стекло включает в себя постоянное растрирование, при котором сходная информация локализована в одних и тех же местах стекла.

5. Рабочая машина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что предупредительная информация является отображаемой в средней области стекла.

6. Рабочая машина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что предупреждения динамически адаптируются к конкретному полю зрения водителя.

7. Рабочая машина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что отображение динамически адаптируется к конкретным влияниям окружения.

8. Рабочая машина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройство отображения пригодно для того, чтобы варьировать представление отображенной информации в зависимости от положения оператора.

9. Рабочая машина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что рабочая машина включает в себя окулографическое устройство для отслеживания направления взгляда оператора.

10. Рабочая машина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что машина включает в себя проектор для проецирования информации на стекло машины, служащее проекционным полем.

11. Рабочая машина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что изображение накладывается на поле зрения водителя в виде наложенного графического файла.

12. Рабочая машина по п. 11, отличающаяся тем, что упомянутое изображение является изображением камеры.

13. Рабочая машина по п. 1, отличающаяся тем, что стекло является, по меньшей мере, частично просвечиваемым.

14. Рабочая машина по п. 13, отличающаяся тем, что упомянутое стекло является просвечиваемым.