ES2586835T3

ES2586835T3 - Método de control de una máquina de obras públicas autopropulsada y sistema de máquina de obras públicas autopropulsada

Info

Publication number: ES2586835T3
Application number: ES13186239.3T
Authority: ES
Inventors: Matthias Fritz; Dr. Cyrus Barimani; Dr. Günter Hähn; Christian Berning
Original assignee: Wirtgen GmbH
Current assignee: Wirtgen GmbH
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: EP2719830A1; JP2014088759A; CN103726428A; AU2013237699A1; EP3093390A1; PL2719830T3; US20150176990A1; US10746546B2; EP2719829A1; CN103726427A; AU2013237699B2; US20140107883A1; US11761763B2; JP2014080861A; US20220326012A1; US12540818B2; CN103726428B; US20240263943A1; US20210190490A1; AU2013237701A1

Abstract

Un método para controlar una máquina de obras públicas autopropulsada, incluyendo la máquina de obras públicas un punto de referencia (R), el método que comprende: (a) preseleccionar una forma geométrica para una estructura que va a ser producida o el terreno en el cual van a ser realizados los cambios (b) determinar con un vehículo (100) de exploración de campo portátil, una posición de al menos un punto identificable de la forma geométrica prefijada en un sistema de referencia que es independiente de la posición y orientación de la máquina de obras públicas; (c) determinar los datos de la curva que definen una curva deseada, basándose en la forma geométrica prefijada para la estructura que va ser producida o el terreno en el cual van a ser realizados los cambios, basándose en la posición de al menos un punto identificable de la forma geométrica prefijada en el sistema de referencia que es independiente de la posición y orientación de la máquina de obras públicas, siendo la curva deseada aquella curva a lo largo de la cual se mueve el punto de referencia (R) de la máquina de obras públicas en el sistema de referencia independiente de la posición y orientación de la máquina de obras públicas; (d) determinar los datos que definen la posición y/ o la orientación del punto de referencia (R) en la máquina de obras públicas con respecto al sistema de referencia que es independiente de la posición y orientación de la máquina de obras públicas; y (e) controlar la máquina de obras públicas con una unidad (7) de control de la máquina, como una función de los datos de la curva que definen la curva deseada, de tal manera que el punto de referencia (R) de la máquina de obras públicas se mueve a lo largo de la curva deseada; en el que durante la etapa (b) el vehículo (100) de exploración de campo portátil es separado de la máquina de obras públicas, y después de la etapa (b) los datos que representan la posición de al menos un punto identificable de la forma geométrica prefijada son transferidos desde el vehículo (100) de exploración de campo portátil a la unidad (7) de control de la máquina.

Description

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DESCRIPCION

Metodo de control de una maquina de obras publicas autopropulsada y sistema de maquina de obras publicas autopropulsada.

Antecedentes de la invencion

La invencion se refiere a una maquina de obras publicas autopropulsada y en particular a una maquina fresadora de carreteras, extendedora o extendedora de encofrado deslizante, y un metodo para controlar una maquina de obras publicas autopropulsada y en particular una maquina fresadora de carreteras, extendedora o extendedora de encofrado deslizante.

Description del estado de la tecnica anterior

Hay una variedad de tipos conocidos de maquinas de obras publicas autopropulsadas. En particular, estas maquinas incluyen las extendedoras de encofrado deslizante, extendedoras y fresadoras de carreteras, conocidas. El rasgo caracterlstico de estas maquinas de obras publicas autopropulsadas es que tienen una unidad de trabajo que tiene medios de trabajo para producir estructuras en el terreno o realizar cambios en el terreno.

En las extendedoras de encofrado deslizante conocidas, la unidad de trabajo comprende un dispositivo para el moldeo de material fluido y, en particular hormigon, cuya disposition se denominara a partir de ahora como un molde de hormigon. Estructuras de diferentes tipos, tales como las barreras de seguridad y las cunetas de trafico, se pueden producir con el molde de hormigon. Una extendedora de encofrado deslizante se describe en el documento EP 1 103 659 B1 (EE.UU. 6,481,924), por ejemplo.

Las extendedoras conocidas tienen generalmente una regla de enrasado como su elemento de trabajo. La regla de enrasado esta dispuesta, en el extremo de la extendedora de carretera, que esta en la parte trasera mirando en la direction de pavimentacion, es decir esta soportada por una placa de deslizamiento inferior en el material del recubrimiento de la carretera que se esta siendo echado y por lo tanto se lleva a cabo una precompresion del material.

La unidad de trabajo de las maquinas conocidas de fresado de carreteras es una disposicion de fresado que tiene un tambor de fresado en el que se montan herramientas de fresado, mediante las cuales el material del tambor de fresado puede ser fresado del terreno a lo largo de una anchura de trabajo prefijada.

Las maquinas conocidas de obras publicas autopropulsadas tambien tienen una unidad de accionamiento que tiene medios de accionamiento para permitir que se realicen movimientos de traslacion y/o de rotation, y una unidad de control para controlar la unidad de accionamiento de tal manera que la maquina de obras publicas realiza movimientos de traslacion y/ o rotacion sobre el terreno.

Cuando las maquinas de obras publicas autopropulsadas se controlan automaticamente, surge el problema de que un punto de referencia prefijado en la maquina de obras publicas tiene que moverse con precision a lo largo de una curva prefijada en el espacio en el terreno, con el fin, por ejemplo, de permitir que una estructura de una forma prefijada se produzca en el terreno en la position correcta y en la orientation correcta.

Un metodo conocido de control de extendedoras de encofrado deslizante presupone el uso de un alambre o llnea de guiado que establece la curva deseada a lo largo de la cual se va a mover el punto de referencia de la maquina de obras publicas. Los objetos alargados, tales como barreras de seguridad o las cunetas de carreteras, por ejemplo, se pueden producir de manera efectiva mediante el uso de un alambre o llnea de guiado. Sin embargo, el uso de un alambre o hilo de guiado se encuentra que es una desventaja cuando se van a producir estructuras de pequenas dimensiones, tales como las isletas de trafico con forma de puro por ejemplo, que se distinguen por extenderse en pequenas distancias y tener radios ajustados.

Tambien es conocido por las maquinas de obras publicas autopropulsadas que estan controladas mediante el uso de un sistema de posicionamiento global por satelite (GPS). Una maquina de obras publicas que tiene un receptor GPS se conoce de US A 5,612,864, por ejemplo.

Es una desventaja que el trazado de la posicion de un objeto utilizando un sistema de medida principal para controlar las maquinas de obras publicas exige una gran cantidad de coste tecnico y una complication debido a que el proyecto de construction sera complejo y el objeto tiene que ser adaptado a el. Lo que es parti cularmente costoso y complicado es el trazado que tiene que realizarse a partir de las posiciones de varios puntos de referencia en el sistema de medida. Este coste y la complicacion solo pueden justificarse para objetos grandes. Para los objetos pequenos, por otro lado, el costo y la complicacion son desproporcionadamente altos.

Otra desventaja de los objetos que se adaptan en el proyecto de construccion complejo radica en el hecho de que, en la practica, con objetos pequenos, a menudo tiene que ser hecha una estimation para los puntos fijos, tales como

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por ejemplo hidrantes existentes o salidas de agua en el sitio, que posiblemente no esten situadas de una forma precisa en los puntos en los que hayan sido introducidas en los planos. En caso de que los datos del proyecto no se corresponden con los hechos locales reales, los datos del proyecto tienen que ser modificados fuera de su sitio, en la oficina, a un coste relativamente alto y los datos modificados del proyecto, a continuation, tienen que ser leldos de nuevo en el sitio.

El documento EP 2 336 424 A2 describe una maquina de obras publicas autopropulsada, y en particular una extendedora de encofrado deslizante, extendedora o fresadora de carreteras, y un metodo para controlar una maquina de obras publicas autopropulsada. La maquina de obras publicas tiene una unidad de control que tiene medios para determinar los datos que definen la position y/ o la orientation de un punto de referencia R de la maquina de obras publicas con respecto a un sistema de referencia (X, Y, Z) independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas. El sistema de referencia (X, Y, Z) independiente del sistema de referencia relativo a la maquina (x, y, z) se puede seleccionar como se desee, y por tanto no hay necesidad de que las posiciones de varios puntos de referencia sean trazados en el terreno. La maquina de obras publicas se mueve a un punto de partida prefijado en el terreno que puede ser seleccionado libremente. En el punto de partida prefijado, la maquina de obras publicas esta alineada en una orientacion prefijada. La posicion y la orientacion del objeto son as! establecidas. Por consiguiente, el objeto siempre se puede disponer de manera optima en el terreno con la debida estimation para posibles puntos fijos. Ademas de esto, la maquina de obras publicas tambien tiene medios para determinar los datos que definen una curva deseada en el sistema de referencia (X, Y, Z) independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas y medios para controlar la unidad de accionamiento, en funcion de los datos que definen la curva deseada, de tal manera que el punto de referencia R de la maquina de obras publicas se mueve a lo largo de la curva deseada a partir de un punto de partida prefijado en el que la maquina de obras publicas esta en una posicion y la orientacion prefijadas en el terreno.

Resumen de la invencion

El objeto que subyace a la invention es proporcionar una maquina de obras publicas autopropulsada, y en particular una maquina fresadora de carreteras, extendedora, o extendedora de encofrado deslizante, que se puede mover automaticamente, sin un gran coste o complication en el trazado de la posicion y con una gran precision, a lo largo de una curva deseada, la cual se extiende a lo largo de distancias relativamente cortas de desplazamiento y que tiene radios ajustados. Otro objeto es especificar un metodo que permite controlar de forma automatica una maquina de obras publicas autopropulsada, sin un gran coste o complicacion en el trazado de la posicion y con una gran precision, a lo largo de una curva deseada, la cual se extiende a lo largo de una distancia relativamente corta de desplazamiento y que tiene radios ajustados.

De acuerdo con la invencion, se proporciona un vehlculo de exploration de campo portatil que se puede utilizar para determinar algunos o todos los datos de la curva en el sistema de referencia independiente (X, Y, Z). El vehlculo de exploracion de campo puede incluir una unidad de control del vehlculo de exploracion que tiene un componente de selection de la forma del vehlculo de exploracion, un componente de determination de los datos de la posicion del vehlculo de exploracion, y un componente de determinacion de los datos de la curva del vehlculo de exploracion.

De acuerdo con la invencion, se proporciona un metodo para controlar una maquina de obras publicas autopropulsada en el que se utiliza un vehlculo de exploracion de campo portatil para determinar una posicion de al menos un punto identificable de una forma geometrica prefijada, en un sistema de referencia independiente de la posicion y de la orientacion de la maquina de obras publicas. Entonces los datos de la curva que definen una curva deseada se determinan, en parte, basandose en la posicion de al menos un punto identificable de la forma geometrica prefijada tal y como es determinada por el vehlculo de exploracion.

Un sistema de maquina de obras publicas autopropulsada de acuerdo con la invencion incluye una maquina de obras publicas y un vehlculo de exploracion de campo. La maquina de obras publicas puede incluir un chasis de la maquina, una unidad de trabajo dispuesta en el chasis, una unidad de accionamiento, y una unidad de control de la maquina. El vehlculo de exploracion de campo puede incluir una unidad de control del vehlculo de exploracion que incluye un componente de seleccion de la forma del vehlculo de exploracion. Cada uno de los siguientes componentes se incluye en al menos una de la unidad de control de la maquina o de la unidad de control del vehlculo de exploracion:

un componente de seleccion de la forma, operable para prefijar una forma geometrica de la estructura que se va a producir o para el terreno en el cual van a ser realizados los cambios; un componente de la determinacion de los datos de la posicion de la maquina, operable para determinar los datos de la posicion para definir la posicion y/ o la orientacion de un punto de referencia en la maquina de obras publicas con respecto al sistema de referencia el cual es independiente de la posicion y de la orientacion de la maquina de obras publicas; un componente de determinacion de los datos de la curva, operable para determinar los datos de la curva para definir una curva deseada basandose en la forma geometrica prefijada de la estructura que se va a producir sobre el terreno en el cual van a ser realizados los cambios y basandose en la posicion deseada y la orientacion de la forma geometrica prefijada en el sistema de referencia independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas, siendo la curva deseada aquella curva a lo largo de la cual se va a mover el punto de referencia de la maquina de

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obras publicas en el sistema de referenda independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas, y un componente de control del accionamiento, operable para controlar la unidad de accionamiento, como una funcion de los datos de la curva que definen la curva deseada, de tal manera que el punto de referencia de la maquina de obras publicas se mueve a lo largo de la curva deseada.

En otro modo de realizacion, un sistema de maquina de obras publicas autopropulsada incluye una maquina de obras publicas que incluye un chasis de maquina y una unidad de trabajo dispuesta en el chasis. Una unidad de accionamiento acciona la maquina. Una unidad de control de maquina es operable para controlar el movimiento de la maquina. La unidad de control de la maquina incluye un componente de determinacion de los datos de la maquina y un componente de control del accionamiento. El componente de determinacion de los datos de la maquina puede incluir un vehlculo de exploracion de campo montado en la maquina de obras publicas, siendo el vehlculo de exploracion de campo desmontable de la maquina de obras publicas, de manera que el vehlculo de exploracion de campo puede ser utilizado de forma independiente para inspeccionar posiciones sobre el terreno.

La maquina de obras publicas autopropulsada y/ o el vehlculo de exploracion de campo, de acuerdo con la invencion, tiene una unidad de control la cual tiene medios para presentar una forma geometrica dada para la estructura que se va a producir o para el terreno en el cual van a ser realizados los cambios. Esta forma puede ser por ejemplo una isleta de trafico con forma de puro. Puede ser introducido o seleccionado por el operario de la maquina.

La unidad de control de la maquina de obras publicas autopropulsada y/ o el vehlculo de exploracion de campo, de acuerdo con la invencion, tambien tiene medios para determinar los datos que definen la posicion y/ o la orientacion de un punto de referencia en la maquina de obras publicas con respecto a un sistema de referencia que es independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas. El sistema de referencia (X, Y, Z) independiente del sistema de referencia relativo a la maquina (x, y, z) se puede seleccionar como se desee, y, por lo tanto, no hay necesidad de que se tracen las posiciones de varios puntos de referencia en el terreno.

Ademas de esto, la unidad de control de la maquina de obras publicas y/ o el vehlculo de exploracion de campo tambien tienen medios para determinar los datos que definen una curva deseada, siendo la curva deseada la curva a lo largo de la cual se va a mover el punto de referencia (R) sobre la maquina de obras publicas en el sistema de referencia (X, Y, Z) independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas. Los medios para determinar los datos que definen la curva deseada son designados de manera que los datos que definen la curva deseada se determinan basandose en la forma geometrica prefijada de la estructura que se va a producir o del terreno en el cual van a ser realizados los cambios y basandose en la posicion y la orientacion del punto de referencia (R) sobre la maquina de obras publicas, en el sistema de referencia (X, Y, Z) independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas.

Los datos que definen la curva deseada pueden ser la distancia cubierta por la curva deseada y/ o su curvatura. Estos datos dependen de la forma del objeto.

En un modo de realizacion preferido, los medios para controlar la unidad de accionamiento son disenados de tal manera que la unidad de accionamiento es controlada de este modo, como una funcion de la posicion y la orientacion del punto de referencia en el sistema de referencia independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas, la distancia entre la posicion deseada de la maquina de obras publicas, tal y como se define mediante la curva deseada, y su posicion actual, y/ o la diferencia en la direccion entre la direccion deseada, tal y como se define por la curva deseada, y la direccion actual, es minima. Los algoritmos de control requeridos para este proposito son bien conocidos por un experto en la materia.

Un modo de realizacion de la invencion que es de particular preferencia preve que se haga uso de un sistema de posicionamiento global por satelite (GPS) para determinar la posicion y/ o la orientacion del punto de referencia sobre la maquina de obras publicas. El sistema de referencia (X, Y, Z) independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas es por lo tanto el sistema de referencia del sistema de posicionamiento global por satelite, cuya posicion y direccion con respecto al sistema de referencia relativo a la maquina (x, y, z) cambia constantemente a medida que la maquina de obras publicas se mueve sobre el terreno. La maquina de obras publicas tiene un primer y un segundo receptor DGPS para decodificar las senales de satelite GPS desde el sistema de posicionamiento global por satelite y las senales de correccion de una estacion de referencia para determinar la posicion y/ o la orientacion de la maquina de obras publicas, estando dispuestos el primer y segundo receptores DGPS en diferentes posiciones sobre la maquina de obras publicas.

Sin embargo, ademas de por medio de un sistema de posicionamiento global por satelite, la posicion y/ o la orientacion del punto de referencia puede tambien ser determinada con un sistema de medida no satelital. El unico factor que es crucial es recibir los datos por parte de la unidad de control que definen la posicion y la orientacion del punto de referencia del sistema de referencia (X, Y, Z) independiente de la maquina de obras publicas.

En un modo de realizacion preferido adicional, la unidad de control tiene una unidad de entrada que tiene medios (7B) para la introduccion de parametros que definen la forma geometrica de estructura que se va a producir o del

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terreno en el cual van a ser realizados los cambios. Estos parametros pueden ser por ejemplo parametros que definen la longitud de una linea recta y/ o el radio de un arco de un circulo. Se supone en este caso que el objeto puede descomponerse en lineas rectas y arcos. Esto se puede hacer, por ejemplo, en el caso de una isleta de trafico con forma de puro. Sin embargo, es tambien posible definir otras figuras geometricas mediante los parametros.

En un modo de realizacion preferido adicional, la unidad de control tiene una unidad de entrada que tiene medios para seleccionar una forma geometrica a partir de una pluralidad de formas geometricas prefijadas, estando la pluralidad de formas geometricas almacenadas en una unidad de almacenamiento, la cual coopera con la unidad de entrada. La ventaja de esto es que los datos que definen la forma geometrica no tienen por que volverse a crear de nuevo y en su lugar se puede recurrir a conjuntos de datos que ya han sido creados. Por ejemplo se puede hacer una eleccion entre un circulo y una forma de puro como un objeto.

Otro modo de realizacion que es una preferencia particular, preve la posibilidad de medios para modificar una forma geometrica prefijada. La ventaja que esto tiene es que la forma de un puro, por ejemplo, puede ser seleccionada y las dimensiones del puro pueden entonces ser ajustadas para adaptarse a las necesidades reales en el sitio.

En otro modo de realizacion, la etapa del metodo de prefijar una forma geometrica se realiza cuando el vehiculo de exploracion de campo esta situado de forma remota a la maquina de obras publicas.

En otro modo de realizacion, la etapa de determinar los datos que definen la posicion y/ o la orientacion del punto de referencia se realiza completamente, de forma independiente de cualquier accion del vehiculo de exploracion de campo.

En otro modo de realizacion, la unidad de control de la maquina incluye un componente de seleccion de la forma, un componente de determinacion de los datos de la posicion de la maquina, un componente de la determinacion de los datos de la curva y un componente de control del accionamiento.

En otro modo de realizacion, la unidad de control de vehiculo de exploracion tambien incluye un componente de seleccion de la forma y un componente de determinacion de los datos de la curva.

En otro modo de realizacion, tanto la unidad de control de la maquina como la unidad de control del vehiculo de exploracion incluyen el componente de seleccion de la forma.

En otro modo de realizacion, solo o bien la unidad de control de la maquina o bien la unidad de control del vehiculo de exploracion incluyen el componente de seleccion de la forma.

En otro modo de realizacion, tanto la unidad de control de la maquina como la unidad de control del vehiculo de exploracion incluyen el componente de determinacion de los datos de la curva.

En otro modo de realizacion, o bien la unidad de control de la maquina o bien la unidad de control del vehiculo de exploracion incluyen el componente de determinacion de los datos de la curva.

En otro modo de realizacion, la unidad de control del vehiculo de exploracion tiene una unidad de almacenamiento la cual coopera con la unidad de entrada y en la que cual estan almacenadas la pluralidad de las formas geometricas prefijadas.

En otro modo de realizacion, un dispositivo de vehiculo de exploracion de campo portatil incluye una unidad de control que tiene un componente de determinacion de los datos de la posicion, un componente de ajuste de la forma y un componente de almacenamiento de la forma. El componente de ajuste de la forma esta configurado para definir una forma definida que corresponde a una serie de posiciones inspeccionadas, estando configurado el componente de ajuste de la forma de tal manera que un usuario puede seleccionar al menos algunas de las posiciones inspeccionadas si las posiciones son parte de una porcion de linea recta o parte de una porcion curvada de la forma definida.

En otro modo de realizacion, el componente de ajuste de la forma puede incluir un componente de suavizado de la forma configurado de tal manera que el usuario puede, de forma selectiva, utilizar los datos de la posicion para definir la forma definida. El componente de suavizado de la forma puede configurarse de tal manera que el usuario puede seleccionar cada posicion inspeccionada para utilizar los datos de la posicion solo con respecto a la posicion de elevacion o a la posicion horizontal de la forma definida. El componente de suavizado de la forma puede estar configurado de tal manera que el usuario puede seleccionar, para cada posicion inspeccionada, no incluir los datos de la posicion para definir la forma definida. Las determinaciones para utilizar los datos de la posicion pueden realizarse como respuesta a consultas planteadas por el componente de ajuste de la forma.

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En otro modo de realizacion un dispositivo inspeccion del vehlcuio de exploracion de campo portatil incluye una unidad de control que incluye un componente de seleccion de la forma, un componente de determinacion de los datos de la posicion y un componente de determinacion de los datos de la curva.

En otro modo de realizacion, se proporciona un metodo de inspeccion que utiliza un vehlculo de exploracion de campo portatil. El vehlculo de exploracion de campo incluye una varilla de soporte que tiene un extremo inferior para acoplarse a una superficie de terreno y un sensor de posicion montado sobre la varilla de soporte. El vehlculo de exploracion de campo es utilizado para determinar una serie de posiciones inspeccionadas de una forma geometrica para una estructura que va ser producida o para el terreno en el cual van a ser realizados los cambios. Para al menos algunas de las posiciones inspeccionadas se hace una seleccion si las posiciones son parte de una porcion de llnea recta o parte de una porcion curvada de la forma geometrica. Se define entonces una forma definida que se corresponde a la serie de posiciones inspeccionadas.

Los modos de realizacion de la invencion se explicaran en detalle a continuacion con referencia los dibujos.

Breve descripcion de los dibujos En los dibujos:

La figura 1 es una vista lateral de un modo de realizacion de una extendedora de encofrado deslizante.

La figura 2 es una vista lateral de un modo de realizacion de una maquina de fresado de carreteras.

La figura 3 muestra un sistema de coordenadas de la maquina relativo a una maquina de obras publicas junto con la maquina de obras publicas, que se indica simplemente.

La figura 4 muestra una sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas junto con el sistema de coordenadas (x, y, z) relativo a la maquina y la maquina de obras publicas que se muestra en la figura 3.

La figura 5 muestra las curvas del grafico de la curvatura y la direccion de un objeto con forma de puro.

La figura 6 es una vista de la forma geometrica que define un objeto con forma de puro para controlar la maquina de obras publicas, antes de ser transferida al sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida.

La figura 7 es una vista de la curva deseada que define un objeto con forma de puro, despues de ser transferida al sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida.

La figura 8 muestra la distancia entre la posicion deseada de la maquina de obras publicas tal como se define por la curva deseada y su posicion real.

La figura 9 muestra la diferencia de direccion entre la direccion deseada de la maquina de obras publicas tal como se define por la curva deseada y su direccion real.

La figura 10 es una ilustracion esquematica de un sistema de maquina de obras publicas segun la invencion, que incluye un vehlculo de exploracion de campo GPS.

La figura 11 es una ilustracion esquematica similar a la figura 7, que muestra como la posicion de la forma prefijada en el sistema de referencia independiente se puede definir mediante la posicion de un punto de la forma mas una orientacion de la forma, o por la posicion de dos puntos de la forma.

La figura 12 es una representacion esquematica de un diagrama de flujo de un componente de ajuste de la forma de la unidad de control del vehlculo de exploracion de campo.

La figura 13 es una captura de pantalla de una pantalla de visualizacion del vehlculo de exploracion de campo que muestra la disposicion de puntos inspeccionados y una pantalla de entrada. En la figura 13 un primer punto ha sido inspeccionado.

La figura 14 es otra captura de pantalla similar a la figura 13, en la que un segundo punto ha sido inspeccionado y se ha mostrado una porcion de llnea recta de una forma definida.

La figura 15 es otra captura de pantalla que ilustra la adicion de cuatro puntos inspeccionados mas que definen una segunda porcion de llnea recta y una porcion curvada.

La figura 16 es otra captura de pantalla que ilustra la adicion de un septimo punto inspeccionado que define una tercera porcion de llnea recta.

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La figura 17 es una ilustracion esquematica similar a la figura 10 que muestra un modo de realization alternative en el que el vehlculo de exploration de campo puede estar montado en la maquina de obras publicas para su utilization como uno de los receptores de la maquina de obras publicas.

La figura 18 es una ilustracion esquematica similar a la figura 17 que muestra otro modo de realizacion alternativo en el que la unidad de control del vehlculo de exploracion de campo se utiliza como la unidad de control de la maquina, de la maquina de obras publicas.

Description detallada

La figura 1 es una vista lateral de, como un ejemplo de una maquina de obras publicas autopropulsada, una extendedora de encofrado deslizante que se describe en detalle en el documento EP 1 103 659 B1 (US 6,481,924). Ya que las extendedoras de hormigon como tales forman parte del estado de la tecnica anterior, todo lo que se describe aqul son aquellos componentes de la maquina de obras publicas que son material de la invention.

La extendedora 1 de encofrado deslizante tiene un chasis 2 que es transportado mediante un engranaje 3 movil. El engranaje 3 movil tiene dos unidades 4A frontales y dos unidades 4B posteriores de engranajes moviles de oruga que estan fijadas a pilares 5A, 5B de elevation frontal y posterior. La direction de trabajo (direction del movimiento) de la extendedora de encofrado deslizante esta identificada mediante una flecha A.

Las unidades 4A, 4B de engranajes moviles de oruga y los pilares 5A, 5B de elevacion son partes de una unidad de accionamiento de la extendedora de encofrado deslizante que tiene medios de accionamiento para permitir que la maquina de obras publicas lleve a cabo los movimientos de traslacion y /o rotation en el terreno. Al elevar y bajar los pilares 5A, 5B de elevacion, el chasis 2 de la maquina se puede mover con respecto al terreno para ajustar su altura e inclination. La maquina de obras publicas se puede mover hacia atras o hacia delante mediante las unidades 4A, 4B de engranajes moviles de oruga. La maquina de obras publicas por lo tanto tiene tres grados de libertad en traslacion y tres grados de libertad en rotacion.

La extendedora 1 de encofrado deslizante tiene una disposition 6, que solo se ha indicado, para moldear el hormigon que se referira a partir de ahora como un molde de hormigon. El molde de hormigon es parte de una unidad de trabajo que tiene medios de trabajo para producir una estructura 10 de una forma prefijada en el terreno.

La figura 2 es una vista lateral de, como un ejemplo adicional de una maquina de obras publicas autopropulsada, una fresadora de carreteras. Una vez mas, la fresadora 1 de carreteras tambien tiene un chasis 2 que es transportado mediante un engranaje 3 movil. El engranaje 3 movil tiene dos unidades 4A frontales y dos unidades 4B posteriores de engranajes moviles de oruga que estan fijadas a pilares 5A, 5B de elevacion frontal y posterior. La fresadora de carreteras tiene una unidad de trabajo que tiene medios de trabajo para realizar cambios en el terreno. Esta unidad de trabajo es una disposicion 6 de fresado que tiene un tambor 6A de fresado en el que estan montadas herramientas de fresado.

La figura 3 muestra una maquina de obras publicas autopropulsada en un sistema de coordenadas (x, y, z) cartesiano relativo a la maquina. La maquina de obras publicas puede ser una extendedora de encofrado deslizante, una maquina fresadora de carreteras o cualquier otra maquina de obras publicas, que cuente con una unidad de trabajo adecuada. El presente modo de realizacion es una extendedora 1 de encofrado deslizante, que tiene un molde 6 de hormigon. La extendedora 1 de encofrado deslizante y el molde 6 de hormigon se han indicado simplemente. Tiene el chasis 2, el cual tiene unidades 4A, 4B de engranajes moviles de oruga, y el molde 6 de hormigon.

El origen del sistema de coordenadas de la maquina esta en un punto de referencia R sobre la extendedora 1 de encofrado deslizante, el cual se establece como punto de referencia R que esta en el borde del molde 6 de hormigon que esta en el interior y en la parte posterior en la direccion del movimiento. Este borde se corresponde con el llmite exterior de la estructura 10 que se va a producir. En el sistema de coordenadas de la maquina, el punto de referencia R es determinado como sigue:

imagen1

El sistema de coordenadas de la maquina esta claramente definido por seis grados de libertad, con las longitudes de movimiento dx, dy, dz definiendo los movimientos de traslacion y los angulos w, 9, k definiendo los tres movimientos de rotacion.

Para simplificar las cosas, se supondra que la maquina de obras publicas esta de pie sobre un terreno plano y no esta inclinada. Los angulos w y k de rotacion son, por tanto, cada uno igual a cero. El sistema de coordenadas de la maquina y la maquina de obras publicas estan alineados el uno con respecto al otro de tal manera que el angulo 9 de rotacion es igual a cero tambien.

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Tambien sera asumido que el borde inferior del molde 6 de hormigon esta descansando sobre el terreno. Esto establece que la altura zR del punto de referencia R no cambia a medida que la maquina de obras publicas se mueve sobre el terreno plano.

La figura 4 muestra el sistema de coordenadas de la maquina junto con un sistema de referencia cartesiano, independiente del sistema de coordenadas (x, y, z) de la maquina al que se hara referencia a partir de ahora como el sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida. El sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida puede ser seleccionado al azar. Permanece en la misma posicion y orientacion a medida que la maquina de obras publicas se mueve.

Para controlar la unidad de accionamiento, la maquina de obras publicas tiene una unidad 7 de control que se ha indicado simplemente. La unidad 7 de control controla los medios de accionamiento de la unidad de accionamiento, de tal manera que la maquina de obras publicas realiza los movimientos requeridos de traslacion y/ o rotacion sobre el terreno para permitirla producir la estructura 10 o realizar cambios en el terreno. La unidad 7 de control comprende todos los componentes que son requeridos para realizar operaciones de calculo y para generar senales de control para los medios de accionamiento de la unidad de accionamiento. Puede formar una unidad autonoma o puede ser parte del sistema de control central de la maquina de obras publicas.

Para permitir que la unidad de accionamiento sea controlada, la posicion y/ o la orientacion del punto de referencia R de la maquina de obras publicas en el sistema de coordenadas (x, y, z) de la maquina es trasferida al sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida independiente de los movimientos de la maquina de obras publicas.

En el presente modo de realization, la posicion y orientacion del punto de referencia R son determinados utilizando un sistema de posicionamiento global por satelite (GPS), el cual solo se indica en la figura 4. Sin embargo, ademas de un sistema de posicionamiento por satelite lo que tambien se podrla utilizar es un sistema de medida terrestre no satelital (una estacion total). Debido a los requisitos de precision con los que se tiene que determinar la posicion y la orientacion son estrictos, lo que se utiliza de forma preferente es que el sistema de posicionamiento global por satelite sea conocido como el sistema de posicionamiento global diferencial (DGPS). El metodo basado en GPS para determinar la orientacion esta basado, en este caso, en la medida de la posicion mediante dos receptores DGPS los cuales estan dispuestos en posiciones S1, S2 diferentes sobre la maquina de obras publicas.

Los dos receptores S1 y S2 DPGS se indican unicamente en las figuras 3 y 4. El caso asumido es el mas general en el que el receptor S1 DGPS y el receptor S2 DGPS estan situados cerca del origen del sistema de coordenadas de la maquina, en el que se localiza el punto de referencia R, cuya posicion y orientacion del punto de referencia R se determinan en el sistema de coordenadas de medida.

Las posiciones de los receptores S1 y S2 DGPS se determinan en el sistema de coordenadas (x, y, z) de la maquina mediante las coordenadas S1 = xs1, ys1, zs1 y S2 = xs2, ys2, zs2. En el sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida, las posiciones de los receptores S1 y S2 DGPS estan determinadas mediante S1 = XS1, YS1, ZS1 y S2 = XS2, YS2, ZS2.

Mediante el uso de los dos receptores S1 y S2 DGPS, la unidad 7 de control emplea el sistema GPS para determinar los datos que definen la posicion de los receptores DGPS. A partir de estos datos sobre la posicion, la unidad 7 de control, a continuation, calcula la posicion y la orientacion del punto de referencia R de la maquina de obras publicas cercano al cual estan situados los dos receptores DGPS. Para este proposito, la unidad 7 de control lleva a cabo una transformation con la matriz de rotacion R para transformar las coordenadas en los puntos S1 y S2 que se midieron en el sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida mediante los receptores S1 y S2 DGPS para dar el punto de referencia R

AY AY A Z

XS\ -xs l YS\-ys\ ZS\-zs\

imagen2

X

Y

Z

cos (j>- sin (j> sin (j) cos ^

0 0

0

1

imagen3

AX Ay A Z

El resultado es que la unidad de control determina las coordenadas de medida del punto de referenda R sobre el molde 6 de hormigon de la extendedora 1 de encofrado deslizante, en el sistema de coordenadas (X, Y, Z) de 5 medida:

imagen4

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La unidad de control utiliza la siguiente ecuacion para calcular el angulo Q, dando la direccion de la maquina de obras publicas a partir de las coordenadas (XS2, XS1; YS2, YS1) de los puntos S1 y S2 medidos:

0) = arctan( XS2 - XS\ /YS2-YSI)

10 La unidad 7 de control controla a la unidad de accionamiento de la maquina de obras publicas, de tal manera que la maquina de obras publicas se mueve a lo largo de una curva deseada prefijada, es decir, el punto de referencia R, en la maquina de obras publicas, se mueve a lo largo de la curva deseada.

En su forma general, la curva deseada se puede definir de la siguiente manera como una funcion de la distancia recorrida y de la curvatura:

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donde

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La curvatura K se define por K = 1/ R.

Como una alternativa al sistema que se acaba de describir utilizando dos receptores DGPS, tambien se puede 20 concebir un sistema de control utilizando un solo receptor DGPS. Dicho sistema de control podrla bloquear las orugas 4B de accionamiento traseras en una posicion hacia delante recta. La maquina podrla entonces seguir automaticamente una curva basandose en los datos de solo un sensor DGPS ya que hay un centro de rotacion fijo en las orugas bloqueadas. En este caso, la orientacion de la maquina podrla ser determinada observando los datos de la posicion de un sensor DGPS, la alineacion de las orugas 4A frontales direccionales y la distancia recorrida.

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En el presente modo de realizacion, la extendedora de encofrado deslizante es para producir una isleta de trafico en forma de un “puro”. La forma geometrica del puro esta definida por una curva que comprende dos distancias paralelas recorridas y dos arcos de un clrculo. Lo que se describira a continuacion solo sera la parte de la curva que comprende la llnea recta inicial y el primer arco semicircular.

En el modo de realizacion del puro, la curvatura de la llnea recta inicial es igual a cero. Cuando el punto de referencia R sobre la maquina de obras publicas se mueve a lo largo del primer arco de un clrculo, la curvatura es constante. Una vez que la maquina de obras publicas ha cesado de moverse a lo largo del arco, la curvatura de nuevo se convierte en cero.

La figura 5 muestra el diagrama grafico 9 para la curvatura y el diagrama grafico 8 para la direccion de la extendedora de encofrado deslizante cuando se esta produciendo un puro, cuya forma geometrica esta definida mediante una llnea recta de una longitud de 2 m y mediante un arco semicircular cuyo radio es de 2 m. La longitud y el radio constituyen, en este caso, dos parametros mediante los cuales se preselecciona la forma geometrica del puro. Estara claro que el diagrama grafico para la direccion cambia a medida que la maquina de obras publicas entra en el arco.

El operario de la maquina de obras publicas preselecciona primero una forma geometrica dada, tal como la forma de un puro por ejemplo. El operario es libre en lo que se refiere a la forma geometrica que preselecciona. La figura 6 muestra la forma geometrica que se define por una llnea "a" recta y un arco de "b" semi-circular. De forma simple para dejar las cosas claras, la forma geometrica del puro se ha representado en una rejilla que se refiere al sistema de coordenadas (x, y, z) de la maquina. Por consiguiente, el sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida se ha indicado en la figura 6, unicamente para mostrar la relacion entre los sistemas de coordenadas de la maquina y de medida.

El sistema de control, de acuerdo con la invencion, se basa en un punto de partida en el que la produccion de la estructura 10, tal como un puro por ejemplo, primero empieza a ser seleccionada libremente para la extendedora de encofrado deslizante sobre el terreno. Este punto de partida corresponde al origen del sistema de coordenadas de la maquina, es decir, el punto de referencia R (figura 6). El punto de partida puede, por ejemplo, estar situado al lado de un punto fijo prefijado sobre el terreno, tal como una entrada de agua por ejemplo. El punto de partida define el lugar en el que la estructura 10, tal como el puro por ejemplo, se va a producir. La orientacion de la maquina de obras publicas esta prefijada libremente en el punto de partida, estableciendo por la tanto la direccion en la cual se va a extender la estructura 10, tal como el puro por ejemplo.

La maquina de obras publicas es ahora impulsada hasta el punto de partida seleccionado y esta alineada en la orientacion prefijada. Este proceso no esta automatizado. El control automatizado de la maquina de obras publicas se lleva a cabo despues.

Una vez que maquina de obras publicas ha sido colocada y alineada, la unidad 7 de control determina, para el punto de partida, los datos que definen la posicion y orientacion del punto de referencia R en el sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida. Estos datos que definen la posicion y orientacion el punto de referencia R pueden estar referidos como datos de la posicion. Para el posterior control, la forma geometrica prefijada, tal como el puro por ejemplo, entonces tiene que ser transferida al sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida. Basandose en la forma geometrica prefijada de la estructura que va ser producida o del terreno en el cual van a ser realizados los cambios y basandose en la posicion y orientacion del punto de referencia R sobre la maquina de obras publicas en el sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida, el cual es independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas, la unidad 7 de control determina los datos que definen una curva deseada, siendo la curva deseada aquella curva a lo largo de la cual se va a mover el punto de referencia R sobre la maquina de obras publicas en el sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida. Los datos que definen la curva deseada pueden referirse como datos de la curva.

Las figuras 6 y 7 muestran la transferencia de la forma geometrica libremente prefijada (figura 6) para el sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida (figura 7), para permitir que se establezca la curva deseada que define las posiciones deseadas del punto de referencia en el sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida.

Una vez se ha determinado la posicion y la orientacion del punto de referencia R de la maquina de obras publicas en el punto de partida y una vez se ha establecido la curva deseada, la unidad 7 de control pone a la maquina de obras publicas en funcionamiento. La unidad de control ahora determina, de forma continua o en incrementos de tiempo discretos, la posicion (Xr, Yr) real y la direccion (O) real del punto de referencia R de la maquina de obras publicas en el sistema de coordenadas (X, Y, Z) de medida. De este modo, la unidad de control cada vez calcula la distancia D entre la posicion P deseada y la posicion (Xr, Yr) real y la diferencia en la direccion AO entre las a direccion deseada y la direccion O real.

Utilizando un algoritmo de control prefijado, un componente de control del accionamiento de la unidad 7 de control calcula, a partir de la distancia D y de la diferencia en la direccion AO, el valor en el momento de la variable manipulada para los medios de accionamiento de la unidad de accionamiento, de tal manera que la distancia D y la

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diferencia en la direccion AO son mlnimos, es decir, de tal manera que el punto de referenda en la maquina de obras publicas se mueve a lo largo de la curva deseada. Los algoritmos de control de este tipo son bien conocidos para el experto en la materia.

La figura 8 muestra la distancia D entre la posicion deseada de un punto de la curva deseada y la posicion real (Xr, Yr) del punto de referencia R, mientras que la figura 9 muestra la diferencia en la direccion AO entre la direccion a deseada y la direccion O real en un punto de la curva deseada. La correccion de la direccion se encuentra como una funcion de la distancia D y la diferencia en la direccion AO (correccion de direccion = f (D, AO).

Para la preseleccion de la forma geometrica, es decir, para la preseleccion de un objeto dado, la unidad de control tiene una unidad 7A de entrada que es una vez mas, se ha indicado simplemente. La unidad 7A de entrada tambien puede ser denominada como un componente 7A de selection de la forma. En un modo de realization, la unidad 7A de entrada tiene medios 7B en forma de, por ejemplo, un teclado o una pantalla tactil. Desde el teclado o la pantalla tactil 7B, el operario de la maquina puede introducir varios parametros que definen la forma geometrica. El operario puede, por ejemplo, introducir la longitud de la llnea recta y el radio del arco de un puro. La unidad 7A de entrada tambien puede tener medios 7B, tal como por ejemplo un teclado o una pantalla tactil, una vez mas, para permitir que la forma geometrica que define el objeto deseado sea seleccionada a partir de una pluralidad de formas geometricas que se almacenan en una unidad 7C de memoria de la unidad de control. Al igual que para la entrada de parametros y/ o la seleccion de la formas geometricas, un modo de realizacion adicional de la unidad 7 de control tambien preve la modification de una forma geometrica que ha sido introducida o seleccionada. Por ejemplo, un puro cuya rectas son de una longitud prefijada y cuyos arcos son de un radio prefijado puede ser seleccionado y, a continuation, mediante la introduction de nuevos parametros para la longitud de las llneas rectas y/ o el radio de los arcos desde el teclado o pantalla tactil 7B, el puro que fue seleccionado se puede ajustar para adaptarse a los requisitos particulares que existen en el sitio, haciendose el puro mas pequeno o mas grande, por ejemplo, y, en particular, siendo cambiadas su anchura o su longitud.

Ademas de esto, la unidad 7A de entrada tambien tiene medios 7D, en forma de un interruptor o pulsador 7D por ejemplo, mediante los cuales la maquina de obras publicas puede ser puesta en funcionamiento sobre el terreno despues de la colocation y alineacion. Un interruptor o pulsador 7D tambien puede ser proporcionado en la unidad 7A de entrada para que la maquina de obras publicas ser detenida antes de que se haya movido a lo largo de toda la longitud de la curva deseada. Una vez que se ha detenido La maquina de obras publicas, se pueden introducir a continuacion, por ejemplo, nuevos parametros desde el teclado o pantalla tactil 7B para cambiar la trayectoria seguida por la curva y, por ejemplo, para cambiar la altura del objeto que esta siendo producido.

Tecnicas de acuerdo con la invention

El sistema descrito anteriormente proporciona una gran cantidad de flexibilidad en la creation y el uso de formas geometricas predefinidas para ser aplicado a posiciones de terreno reales seleccionadas.

De manera mas general, la unidad de control descrita anteriormente puede ser descrita incluyendo:

un componente de seleccion de la forma, operable para prefijar una forma geometrica de la estructura que va a ser producida o para el terreno en el cual van a ser realizados los cambios;

un componente de determination de los datos de la posicion, operable para determinar los datos de la posicion para definir la posicion y/ o la orientation de un punto de referencia en la maquina de obras publicas con respecto a un sistema de referencia que es independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas;

un componente de determinacion de los datos de la curva, operable para determinar los datos de la curva para definir una curva deseada en base a la forma geometrica prefijada de la estructura que va a ser producida o para el terreno en el cual van a ser realizados los cambios y basandose en una posicion y orientacion deseadas de la forma geometrica prefijada en el sistema de referencia independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas, siendo la curva deseada la curva a lo largo de la cual el punto de referencia en la maquina de obras publicas se mueve en el sistema de referencia independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas ; y

un componente de control del accionamiento, operable para controlar la unidad de accionamiento, como una funcion de los datos de la curva que definen la curva deseada, de tal manera que el punto de referencia en la maquina de obras publicas se mueve a lo largo de la curva deseada.

Una forma de determinar la posicion y la orientacion deseadas de la forma geometrica prefijada en el sistema de referencia independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas es el metodo descrito en detalle anteriormente en el que la forma se define primero en el sistema de coordenadas (x, y, z) relativo a la maquina y despues es transformado al sistema de referencia independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas. En este caso, la posicion y orientacion deseadas de la forma geometrica prefijada es la posicion en la cual el punto de partida y la orientacion corresponden con la posicion actual del punto de referencia R

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sobre la maquina 1 obras publicas y la orientacion actual de la maquina de obras publicas en el sistema de referenda (X, Y, Z) independiente. En este caso la maquina ya se encuentra en un punto conocido y en una orientacion conocida sobre la curva deseada, y el componente 7D de control del accionamiento puede ser activado para mover la maquina a lo largo de la curva deseada.

Se apreciara que identificar la posicion actual y la orientacion del punto de referencia R de la maquina de obras publicas 1 y como un punto de orientacion conocido en la curva deseada es solo una manera de determinar los datos de la curva que definen la curva deseada. Los datos de la curva para la curva deseada se pueden determinar por cualquier tecnica que definira la posicion y la orientacion de la forma prefijada en el sistema de referencia independiente de la posicion y la orientacion de la maquina de obras publicas.

En general, una vez que la forma prefijada se ha seleccionado, es necesario ya sea identificar la posicion dentro del sistema de referencia (X, Y, Z) independiente, de al menos dos puntos identificables de la forma prefijada, o identificar la posicion dentro del sistema de referencia independiente de un punto de la forma prefijada e identificar la orientacion de la forma prefijada en el sistema de referencia independiente. Por ejemplo en la figura 11 se muestra una forma de puro definida mediante dos porciones de llnea recta y dos porciones semicirculares de radio “r” que tienen centros M1 y M2. Se apreciara, cuando se observa la figura 11, que la posicion y orientacion de la curva con forma de puro all! mostrada puede ser definida identificando la posicion en el sistema de referencia independiente de dos puntos cualquiera identificables sobre la curva, o definiendo la posicion de un punto mas la orientacion de la forma. Esta orientacion puede ser descrita mediante la direccion a lo largo de la forma en el punto identificado. Si el punto esta sobre una porcion de curva de la forma, la direccion se define preferiblemente como la tangente de la curva.

Por ejemplo, con referencia a la figura 11, el sistema descrito anteriormente puede determinar los datos de la curva de la curva deseada por la introduccion de informacion del operario que define la posicion de un punto seleccionado S100' en la forma prefijada en el sistema de referencia independiente, y la informacion que define la orientacion seleccionada de la forma prefijada dentro el sistema de referencia independiente tal como el angulo 109 mostrado la figura 11. Entonces utilizando esa informacion de entrada los datos que definen la forma prefijada pueden ser transformados en datos que definen la curva deseada en el sistema de referencia independiente, del mismo modo como el que se describio anteriormente para la utilizacion de una posicion y orientacion actuales del punto de referencia R de la maquina 1 de obras publicas, como datos de entrada. Estos datos de entrada pueden ser por ejemplo determinados en el lugar de trabajo, identificando la posicion deseada de un punto de la curva deseada dentro del sistema de referencia (X, Y, Z) independiente. Esto se puede lograr mediante la inspeccion de la posicion del punto de partida deseado para la forma prefijada dentro del sistema de referencia independiente, por ejemplo el punto S100'. De acuerdo con la invencion, la inspeccion se logra a traves de un vehlculo de exploracion de campo portatil, tal y como se describira adicionalmente a continuacion. La orientacion deseada de la forma prefijada, dentro del sistema de referencia independiente, puede determinarse de forma similar en el lugar de trabajo

Tambien, si se puede identificar la posicion deseada en el sistema de referencia independiente de dos puntos de la forma prefijada, la informacion puede entonces ser utilizada para trasformar la forma prefijada en datos de la curva que definen la curva deseada en el sistema de referencia independiente. En el ejemplo de la figura 11, los dos puntos podrlan ser los puntos de partida S100' y de finalizacion S100'' de una de las secciones rectas de la forma de puro, tal y como se muestra en la figura 11. La posicion deseada de esos dos puntos puede ser identificada en el sistema de referencia independiente, por ejemplo utilizando el vehlculo de exploracion de campo. La informacion que identifica a esos dos puntos dentro del sistema de referencia independiente puede ser utilizada como puntos de referencia para trasformar los datos que definen la forma prefijada en los datos de la curva que definen la curva deseada, dentro del sistema de referencia independiente.

En una situacion como uno de los ejemplos alternativos que se acaban de describir, en la que el punto de referencia de la maquina de obras publicas no esta situado en una posicion conocida en la curva deseada, es necesario mover la maquina de obras publicas al punto de partida deseado y orientar la maquina de obras publicas en la orientacion deseada antes de comenzar la pavimentacion o el fresado u otra operation de construction de la maquina de obras publicas. Este movimiento de la maquina de obras publicas al punto y a la orientacion de partida deseados puede ser automatizado. La unidad 7 de control puede controlar el movimiento de la maquina de obras publicas desde cualquier posicion inicial a cualquier punto y orientacion deseados sobre la curva deseada de la misma manera que se ha descrito anteriormente en lo que respecta las figuras 8 y 9. En la practica, el operario de la maquina normalmente conducira a la maquina a una posicion cercana a la curva deseada, y entonces permitirla a la unidad 7 de control automatizada hacerse cargo y mover de forma precisa la maquina a una posicion de partida en la curva deseada.

Uso de un vehlculo de exploracion de campo de acuerdo con la invencion

Para recopilar convenientemente e introducir la formation que define las posiciones deseadas en el sistema de referencia independiente de los puntos correspondientes en la forma prefijada, se utiliza un vehlculo de exploracion de campo portatil para inspeccionar la posicion deseada de esos puntos.

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Es particularmente deseable usar un vehlcuio de exploracion de campo GPS que incluye una unidad de control que duplica sustancialmente el componente de seleccion de la forma, el componente de determination de datos de la position y el componente de determinacion de los datos de la curva de la unidad de control de la maquina de obras publicas. Esto permite que el vehlculo de exploracion de campo GPS se utilice para generar los datos de la curva que definen la curva deseada antes de mover la maquina de obras publicas a la posicion de campo. A continuation, los datos de la curva se pueden transferir, de forma simple, a la unidad de control de la maquina de obras publicas y se utilizan para controlar el funcionamiento de la maquina de obras publicas.

Una representation esquematica de un sistema 101 de maquina de obras publicas que incluye un vehlculo 100 de exploracion de campo se muestra en la figura 10. El vehlculo 100 de exploracion incluye una varilla 102. Un extremo 104 inferior de la varilla se coloca en una posicion en la superficie del terreno para la cual se determinan las coordenadas GPS. Un receptor S100 GPS se encuentra en el extremo superior de la varilla 102 y puede ser conectado a una unidad 107 de control del vehlculo de exploracion a traves de una conexion 105 electrica. Opcionalmente, la unidad de control del vehlculo de exploracion se puede realizar como una parte separada de la unidad 107' de control portatil, conectada a traves de una conexion 105' inalambrica al receptor S100 tal como se indica en la figura 10. La unidad 107 de control del vehlculo de exploracion puede duplicar sustancialmente el componente de seleccion de la forma, el componente de determinacion de los datos de posicion, y el componente de determinacion de los datos de la curva de la unidad de control de la maquina de obras publicas. La unidad 107 de control del vehlculo exploracion incluye un componente 107E de la determinacion de los datos de la posicion del vehlculo de exploracion que recibe las senales desde el receptor S100 GPS para determinar los datos de la posicion para definir la posicion del vehlculo 100 de inspection de campo con respecto al sistema de referencia (X, Y, Z) independiente. El vehlculo 100 de exploracion de campo puede incluir tambien una radio 103 para comunicarse con una estacion base GPS, y una baterla 106 para proporcionar energla.

El vehlculo 100 de exploracion tambien puede estar construido para su uso con cualquiera de las otras tecnologlas de localization descritas anteriormente. Por ejemplo, el receptor S100 GPS se puede reemplazar con un prisma para su uso con una estacion total. O se pueden utilizar otras tecnologlas de localizacion basadas en satelites.

Por lo tanto, para la preselection de la forma geometrica, es decir, para la preselection de un objeto dado, la unidad 107 de control del vehlculo de exploracion tiene una unidad 107A de entrada del vehlculo de exploracion. La unidad 107A de entrada del vehlculo de exploracion puede tambien referirse como un componente 107A de seleccion de la forma. En un modo de realization, la unidad 107A de entrada del vehlculo exploracion tiene medios 107B en forma de, por ejemplo, un teclado o una pantalla tactil. Desde el teclado o la pantalla tactil 107B, el operario del vehlculo de exploracion puede introducir varios parametros que definen la forma geometrica. El usuario puede, por ejemplo, introducir la longitud de la llnea recta y el radio del arco para un puro. La unidad 107A de entrada del vehlculo de exploracion puede tambien tener medios 107B, como por ejemplo un teclado o una pantalla tactil de nuevo, para permitir seleccionar una forma geometrica que define el objeto deseado a partir de una pluralidad de formas geometricas que estan almacenadas en una unidad 107C de memoria del vehlculo de exploracion. Al igual que para la entrada de los parametros y/ o la seleccion de las formas geometricas, un modo de realizacion adicional de la unidad 107 de control del vehlculo de exploracion tambien preve la modification de una forma geometrica que ha sido introducida o seleccionada. Por ejemplo, un puro cuyas llneas rectas son de una longitud prefijada y cuyos arcos son de un radio prefijado pueden ser seleccionados y entonces, entrando los nuevos parametros de la longitud de la llneas rectas y/ o los radios de los arcos desde el teclado o la pantalla tactil 107B del vehlculo de exploracion, el puro que ha sido seleccionado, puede ser ajustado para adaptarse a los requisitos particulares que existen en el sitio, haciendose el puro mas pequeno o mas grande, por ejemplo, y, en particular, siendo cambiadas su anchura o su longitud.

La unidad 107 de control del vehlculo de exploracion tiene las mismas capacidades, como se ha descrito anteriormente, que la unidad 7 de control de la maquina, en lo que se refiere a la determinacion de los datos de la curva que se utilizan por la unidad 7 de control de la maquina. Por lo tanto, la unidad 107 de control del vehlculo de exploracion pueden tomar una forma prefijada y despues utilizar la information que representa la posicion deseada en el sistema de referencia independiente de al menos dos puntos identificables de la forma o un punto y la orientation de la forma, para crear datos de la curva que identifican completamente la posicion de la forma en el sistema de referencia independiente. Esta portion de la unidad 107 de control del vehlculo de exploracion comprende un componente de determinacion de los datos de la curva del vehlculo de exploracion.

La unidad 107 de control del vehlculo de exploracion tiene un puerto 108 de entrada/ salida que permite que los datos de la curva determinados a traves de la unidad 107 de control del vehlculo de exploracion sean descargados a un medio digital tal como un dispositivo de memoria, el cual puede posteriormente ser utilizado para transferir los datos de la curva a la unidad 7 de control de la maquina de obras publicas. Ademas, formas geometricas prefijadas adicionales y/ o datos de GPS previamente procesados pueden ser descargados en la unidad 107C de memoria del vehlculo de exploracion. Los datos pueden tambien ser transferidos mediante medios inalambricos o cualquier otra tecnologla adecuada.

La adicion al sistema 101 de la maquina de obras publicas del vehlculo 100 de exploracion de campo que tiene una unidad 107 de control del vehlculo de exploracion que duplica muchas de las capacidades del componente de

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seleccion de la forma, el componente de determination de los datos de la position y el componente de determination del relato de la curva, aumenta en gran medida la flexibilidad del sistema. Esto permite que se realicen etapas seleccionadas en la unidad 7 de control de la maquina o en la unidad 107 de control del vehlculo de exploration, lo que sea mas conveniente.

En un modo de realization, tal y como se describio anteriormente con respecto a las figuras 1 a 9, la unidad 7 de control de la maquina se puede utilizar para llevar a cabo todas las funciones. En este caso, la posicion y orientation de la maquina se utilizan para definir la posicion y orientacion de la forma prefijada en el sistema de referencia (X, Y, Z) independiente.

En otro modo de realizacion, el vehlculo 100 de exploracion de campo se puede utilizar para recoger datos parciales de la posicion de la curva deseada. Por ejemplo, el vehlculo de exploracion de campo podrla ser utilizado para estudiar la posicion de un punto de partida S100', cuya posicion podrla ser entonces utilizada por la unidad 7 de control de la maquina para determinar los datos de la curva del sistema de referencia independiente. La maquina podrla entonces ser conducida al punto de partida inspeccionado.

En otro modo de realizacion, el vehlculo 100 de exploracion de campo puede ser utilizado para determinar completamente los datos de la curva en el sistema de referencia independiente, pudiendo ser transferidos los datos de la curva a la unidad de control de la maquina.

El sistema combinado de la maquina de obras publicas con su unidad 7 de control de la maquina y el vehlculo 100 de exploracion de campo con su unidad 107 de control del vehlculo de exploracion ofrece la posibilidad de hacer frente a cualquier situation que se pueda encontrar en el campo

Por ejemplo, en un sitio de trabajo sofisticado grande, todo el sitio puede haber sido inspeccionado y referenciado en un sistema de coordenadas plano establecido, y el inspector puede haber proporcionado archivos de coordenadas GPS previamente procesados que definen todas las estructuras que van a ser pavimentadas en el sitio de trabajo. Si el archivo previamente procesado es preciso, puede ser descargado de la unidad 7 de control de la maquina y ejecutado sin modification. Si el archivo de coordenadas GPS previamente procesado no es utilizable debido a un error o debido a la presencia de algun obstaculo inesperado sobre el terreno, el operario de la maquina puede editar el archivo en la unidad 7 de control de la maquina o en la unidad 107 de control del vehlculo de exploracion para hacerlo utilizable. Ademas, el archivo previamente procesado puede ser utilizado simplemente como un archivo de forma, y un nuevo archivo de coordenadas GPS puede ser generado por la unidad 7 de control de la maquina o por la unidad 107 de control de vehlculo de exploracion para mover esa forma a cualquier posicion y orientacion deseadas dentro del sistema de referencia independiente.

En otro ejemplo, el disenador del sitio de trabajo pueden haber inspeccionado previamente el sitio y colocado clavos o estacas en el terreno que identifican las posiciones de una serie de puntos inspeccionados a lo largo de la superficie del terreno, cuyos puntos identifican la curva deseada sobre la superficie del terreno. En el estado de la tecnica anterior dichos puntos previamente inspeccionados son utilizados para construir una llnea de referencia para guiar a la maquina de obras publicas. Con el presente sistema, el vehlculo 100 de exploracion de campo puede ser utilizado para crear una llnea de referencia virtual utilizando el vehlculo de exploracion para identificar las posiciones de aquellos puntos previamente inspeccionados, y despues definir la curva deseada dentro del sistema de referencia independiente. Los datos de la curva que definen esa llnea de referencia virtual pueden entonces ser transferidos a la unidad 7 de control de la maquina.

En otro ejemplo, el disenador del sitio de trabajo puede haber proporcionado solo un plano de papel que especifique las posiciones deseadas de varias estructuras en el sitio de trabajo. Puede que no haya archivos GPS previamente procesados y que no haya posiciones sobre el terreno previamente inspeccionadas. En esta situacion o bien la unidad 7 de control de la maquina o bien la unidad 107 de control del vehlculo de exploracion, o una combination de ambas, se puede utilizar para determinar los datos de la curva que definen la curva deseada del sistema de referencia independiente.

En otro ejemplo mas, puede que incluso no haya un plano de papel. Puede ser que sea solo un sitio de trabajo, y las estructuras pueden estar disenadas en el sitio seleccionando o creando una forma prefijada, y despues determinando los datos de la curva para definir la curva deseada para esa forma dentro del sistema de referencia independiente. Esto se puede hacer mediante o bien la unidad 7 de control de la maquina o la unidad 107 de control del vehlculo de exploracion, o una combinacion de ambas, en cualquiera de las formas descritas anteriormente.

En general, la unidad de control 7 de la maquina y la unidad de control 107 del vehlculo de exploracion juntas deberlan proporcionar, de forma colectiva, los distintos componentes de la unidad de control descritos anteriormente. La unidad 7 de control de la maquina y la unidad 107 de control del vehlculo de exploracion pueden duplicar completamente todas las funciones para proporcionar una capacidad redundante. O se pueden proporcionar componentes de la unidad de control seleccionados mediante una o ambas unidades de control.

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La capacidad minima que deberia estar presente en la unidad 107 de control del vehiculo de exploracion es la de proporcionar el componente de determinacion de los datos de la posicion del vehiculo de exploracion. La unidad 107 de control del vehiculo de exploracion puede tambien proporcionar el componente de seleccion de la forma y/ o el componente de determinacion de los datos de la curva.

Uso del vehiculo de exploracion de campo para disenar formas

El vehiculo 100 de exploracion tambien puede utilizarse para crear facilmente nuevas formas complejas. El vehiculo de exploracion puede inspeccionar una serie de puntos sobre la superficie del terreno identificando la forma que se va a crear. La unidad 107 de control del vehiculo de exploracion puede entonces definir una forma basandose en la serie de puntos. La forma puede entonces ser guardada en la memoria 107C para un posterior uso, y tambien puede ser transferida a la unidad 7 de control de la maquina.

Con el fin de crear estas nuevas formas complejas, la unidad 107 del vehiculo de exploracion puede incluir un componente 110 de ajuste de la forma realizado mediante software que puede ser almacenado en la memoria 107C. La funcionalidad del componente 110 de ajuste de la forma se ilustra de forma esquematica en el diagrama de flujo de la figura 12. Varias capturas de pantalla representativas que ilustran los modos de realizacion de la pantalla tactil 107B correspondientes a varias caracteristicas del componente 110 de ajuste de la forma son ilustradas en las figuras 13 a 16.

El componente 110 de ajuste de la forma puede ser descrito de forma general como un componente de ajuste de la forma configurado para definir una forma definida que se corresponde a una serie de puntos inspeccionados. Como se explicara ademas a continuacion, el componente 110 de ajuste de la forma esta configurado preferentemente de tal manera que un usuario puede seleccionar al menos alguna de las posiciones inspeccionadas si las posiciones son parte de una porcion de linea recta o parte de una porcion curvada de la forma definida. Despues de la definicion de la forma definida, la forma definida puede ser almacenada en la memoria 107C. El componente 110 de ajuste de la forma puede incluir un componente 112 de suavizado de la forma configurado de tal manera que un usuario puede utilizar de forma selectiva los datos de la posicion para definir la forma definida. El componente de suavizado de la forma esta configurado de tal manera que un usuario puede seleccionar, para cada posicion inspeccionada o al menos una de las posiciones inspeccionadas, no incluir los datos de la posicion para definir la forma definida o utilizar los datos de la posicion para la posicion inspeccionada solo con respecto a o bien la posicion de elevacion o la posicion horizontal de la forma definida.

Un ejemplo de la forma de utilizacion del componente 110 de ajuste de la forma en asociacion con las funciones de visualizacion y de entrada de la pantalla tactil 107B, tal como se ilustra en las figuras 13 a 16 se describira a continuacion.

Comenzando, por ejemplo con un bordillo en linea recta con pendiente uniforme, si el usuario sabe donde debe estar situado el bordillo en el campo, el vehiculo 100 de exploracion de campo puede ser dispuesto sobre el terreno en el punto de partida del bordillo.

La figura 13 ilustra la visualizacion de la pantalla tactil 107B que tiene en el lado a mano izquierda una visualizacion 114 de los puntos inspeccionados y por consiguiente de la forma definida mediante dichos puntos, y que tiene en el lado 116 a mano derecha una pantalla de entrada. En la figura 13 el primer punto inspeccionado es indicado por el numero 1. Despues de medir el primer punto 1, se solicita al usuario decidir si el punto es parte de una porcion de linea recta o de una porcion curvada de la forma definida. Esta consulta es respondida por el uso selectivo de un boton 118 de entrada, un boton 120 inicio de arco y un boton 122 de finalizacion de arco. Si el punto inspeccionado esta sobre una linea recta la consulta es respondida de forma simple tocando el boton 118 de entrada. Si el punto esta sobre una curva entonces se presiona o bien el boton 120 de inicio de arco o el boton 122 de finalizacion de arco. Se ha de notar que la porcion de curva de la forma definida puede ser un arco real de un circulo, pero de forma mas general una porcion curvada es una porcion que no es sustancialmente recta y porcion curvada no tienen que ser un arco de circulo.

Ademas, el lado 116 a mano derecha de la pantalla 107B entrada muestra una orden de un desfase vertical. Por ejemplo, si el usuario esta inspeccionando la base de una infraestructura, y el usuario sabe que la parte superior del pavimento es por ejemplo 0,25 metros mas alto que la infraestructura, entonces el usuario puede introducir un desfase vertical “VOff” de 0,25 tal como se muestra, que representa la parte superior del pavimento.

En el diagrama de flujo de la figura 12, la inspeccion de una posicion tal como la posicion 1 se indica en el bloque 120, la adicion del desfase vertical se ilustra en el bloque 122, y la respuesta a la consulta de si el punto es parte de una porcion recta o de una parte curvada de la forma, se indica en el bloque 124.

El componente de ajuste de la forma puede tambien consultar, como se indica en el bloque 126, si el usuario desea introducir un valor de pendiente transversal asociado a cada punto medido, con el fin de generar un archivo adicional que controlara de forma automatica la pendiente transversal de la maquina de obras publicas

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En este ejemplo mas simple para definir una porcion de ilnea recta de la forma definida, un punto 2 final de la porcion de llnea recta puede ser inspeccionado tal y como se ilustra en la figura 14, y una porcion 128 del llnea recta de una forma definida puede definirse uniendo los puntos 1 y 2 de partida y finalizacion de la porcion de llnea recta.

Se ha de notar que, en general, la forma definida que se define es una forma tridimensional, en la que cada posicion inspeccionada determinada tiene tanto una posicion horizontal en dos dimensiones, como se ilustra en el lado a mano izquierda de las figuras 13 y 14, como una posicion vertical o elevacion.

Por lo tanto, aun cuando se define una porcion de llnea recta tal como la 128, se pueden inspeccionar posiciones adicionales entre los puntos de partida 1 y finalizacion 2, cuyas posiciones adicionales pueden, por ejemplo, ser utilizadas simplemente para proporcionar datos de la posicion de elevacion para la porcion 128 de llnea recta. En general, como se indica en el bloque 130 la figura 12 el usuario puede seleccionar si utiliza o no los datos para cualquier posicion inspeccionada, y tal y como se ha indicado ademas en el bloque 132 el usuario puede seleccionar si utiliza los datos procedentes de una posicion inspeccionada dada solo a efectos de definir la posicion de elevacion de la forma o solo a efectos de definir la posicion horizontal de la forma, o ambos.

A medida que se anade cada posicion inspeccionada al grupo de posiciones inspeccionadas a partir de las cuales se va a definir la forma definida, los algoritmos contenidos en el software que define el componente 110 de ajuste de la forma definiran o redefiniran la forma definida basandose en los datos disponibles, tal y como se indica en el bloque 134.

En cualquier momento durante la recopilacion de los datos de inspeccion que definen las distintas posiciones inspeccionadas, el componente de ajuste de la forma puede ser instado a visualizar la forma definida como se muestra por ejemplo en la figura 14. Tal y como se indica en el bloque 136, la visualization puede mostrar la desviacion 138 (ver la figura 14) de cualquier punto X inspeccionado dado de la llnea definida. Como se indica en el bloque 140, el usuario puede elegir un punto o volver a inspeccionar la posicion de un punto seleccionado. Si el usuario elige volver a inspeccionar una posicion entonces los datos de la posicion para ese punto seran sustituidos para los datos de la posicion originales y entonces tal y como se indica en el bloque 142, el componente 110 de ajuste de la forma volvera a definir la forma 142 definida basandose en los datos modificados.

A medida que datos adicionales para posiciones inspeccionadas adicionales se van anadiendo, el proceso se repite volviendo al bloque 120 e inspeccionando esas posiciones adicionales.

Tal y como se indico anteriormente, la forma definida puede incluir porciones curvadas. Esas porciones curvadas pueden ser adyacentes a y extenderse desde las partes rectas adyacentes, como por ejemplo se ha mostrado previamente en la figura 11. Tambien, una porcion curvada o una porcion recta adicional pueden estar separadas de la primera porcion 128 recta de la forma definida.

Tal y como se muestra por ejemplo en la figura 15, se han inspeccionado puntos 3, 4, 5 y 6 adicionales. En el ejemplo de la figura 14, un segmento de llnea recta adicional se ha definido entre los puntos 3 y 4. Hay una distancia de separation entre los puntos 2 y 3. Se ha definido una posicion curvada mediante los puntos 4, 5 y 6.

En general, existen varias opciones para la forma de crear una porcion curvada utilizando el componente de ajuste de la forma. La election dependera de la cantidad de datos que esta disponible para el usuario, y el tipo de curva que se va a definir, aunque varias opciones incluyen:

1. Si la curva es un arco, y si el punto de partida (=PC) y el punto de finalizacion (PT) y el radio de diseno son conocidos y dados al usuario, lo cual es suficiente para definir el arco.

2. Si la curva es un arco, y si el punto de partida y el punto de finalizacion y un tercer punto que se establece en el arco son dados al usuario, lo cual es suficiente para definir el arco.

3. Si la curva es un arco, y si el punto de partida y de finalizacion no estan definidos con precision, pero un tercer punto que se establece en el arco es dado al usuario, lo cual es suficiente para definir el arco.

4. Si la curva es una forma mas compleja que no es un arco, y si el punto de partida y finalizacion no estan definidos con precision y hay mas de 2 puntos en la curva (por ejemplo, una curva espiral con un radio definido), entonces se utiliza un algoritmo para definir una curva correspondiente a los puntos de los datos.

5. Una curva compleja tambien puede ser representada como una serie de muchas llneas rectas relativamente cortas.

Independientemente de la option que se utilice, el usuario empieza una curva pulsando el boton 120 “inicio de arco” y tomar las medidas para las distintas posiciones inspeccionadas basandose en cualquier information este disponible. Los algoritmos utilizados por el componente 110 de ajuste de la forma siempre crearan una forma suavizada que es tangencial al elemento medido antes de que la curva empiece y tangencial al elemento despues

de que la curva finalice. Cualquier metodo matematico adecuado se podra utilizar para definir una curva definida que corresponde a la serie de puntos de los datos. Un metodo matematico adecuado es una curva de Bezier, que es un metodo elegante de aproximacion de llneas entre un numero flexible de puntos de datos que definen la curva. La curva calculada es muy adecuada para el diseno de carreteras y ferrocarriles ya que da lugar a una llnea suave y 5 homogenea.

Hay que senalar que en una situacion de campo real, el usuario podrla no saber con certeza si una porcion dada de la estructura que esta siendo inspeccionada esta representada de la mejor manera como una porcion de llnea recta o como una porcion curvada. En tal caso es mejor definir la porcion de la estructura como una curva y proporcionar al menos cuatro puntos inspeccionados. Tambien, si el usuario no tiene certeza de donde reside el punto de partida 10 y de finalizacion de la porcion de curva es mejor empezar la curva temprano y finalizarla mas tarde con el fin de generar una transicion suavizada entre los elementos rectos y curvados de la forma definida.

Si la curva cambia de direccion, esto se logra simplemente empezando una nueva curva en el punto de inflexion.

La porcion curva finaliza cuando toda la curva se convierte en un la llnea recta. Al final de la porcion curvada, el usuario presiona el boton 122 de “finalizacion de arco” y el algoritmo calculara automaticamente la porcion de curva 15 definida tal como 144 mostrada en la figura 15.

La figura 16 ilustra una continuacion adicional del proceso en el que un punto 7 adicional ha sido inspeccionado para definir una porcion 146 de llnea recta adicional entre puntos 6 y 7. Por tanto, por ejemplo las estructuras indicadas en la figura 16 podrlan indicar las posiciones de los bordillos en un aparcamiento con un espacio entre los puntos 2 y 3 para la entrada dentro del aparcamiento.

20 Tal y como se indica en el bloque 148 de la figura 12, el componente 110 de ajuste de la forma ademas proporciona

la edicion del perfil vertical de la forma definida. Por ejemplo, al usuario se le pueden proporcionar planos de construccion para el proyecto que definen la pendiente deseada entre varios puntos de la forma definida. Por lo tanto, cualquier medida de campo tomada puede ser modificada para ajustarse como se desee para definir una forma definida que tenga un perfil vertical deseado.

25 Una vez que la forma definida se ha definido completamente, como se indica en el bloque 150, un componente 150 de almacenamiento de la forma de la unidad 107 de control almacena, en la memoria 107C, los datos que definen la forma definida. Dicha forma definida es definida preferiblemente como una serie de una o mas porciones de llnea recta y/ o una o mas porciones de llnea curvada. Cada porcion de llnea recta puede estar definida mediante una direccion y una longitud. Si la porcion curvada es un arco, puede estar definida mediante un radio de curvatura y una 30 longitud. Si la porcion curvada es una curva compleja puede estar definida de una forma mas compleja, tal como una

curva de Bezier o mediante otra tecnica de ajuste de curvas adecuada, o puede estar definida como una serie de muchos segmentos cortos de llnea rectos. Dichos datos pueden ser, por ejemplo, similares en su formato a los datos mostrados en la siguiente Tabla I que define las formas mostradas en la figura 16. Los datos de la Tabla I se han proporcionado como un ejemplo unicamente, y no pretenden ser ninguna forma de limitacion del ambito de las 35 reivindicaciones.

Tabla I

SEGMENTO: Tipo de elemento Estacion de finalizacion Referencia Norte Referencia Este Longitud de Llnea/ Arco Fuera de tangente

128: Llnea 4,696 5849,596 3322,980 4,696 73,1432 NE

143: Llnea 1,487 5851,695 3320,968 1,487 30,3803 NO

144: Curva 3,987 5852,631 3318,822 2,500 77,4446 SO

146: Llnea 5,987 5852,206 3316,868 2,00 77,4446 SO

Una vez que se define la forma definida y se almacena en memoria, puede ser guardada en cualquiera de dos formatos. En primer lugar, los datos recopilados por el vehlculo de exploracion que utiliza coordenadas GPS pueden 40 ser guardados en las coordenadas GPS que representan la forma en el sistema de referencia independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas. En este primer caso, el archivo puede ser descargado de forma simple dentro de un controlador 7 de la maquina de obras publicas y utilizado sin ninguna trasformacion adicional. En segundo lugar, los datos pueden ser guardados en un formato como el de la Tabla anterior, definiendo la forma como una serie de llneas rectas y curvas con longitudes y direcciones. En este segundo caso, el archivo de 45 la forma puede ser utilizado como otra forma almacenada previamente y puede ser seleccionado y utilizado. La forma seleccionada definida como una serie de distancias y direcciones en el sistema de referencia de una maquina de obras publicas puede ser trasformada a unos datos de la curva representativos de la posicion y orientacion de la forma seleccionada en el sistema de referencia independiente de la maquina de obras publicas

De forma alternativa, en lugar de transferir los datos desde la unidad 107 de control del vehlculo de exploracion a la 50 unidad 7 de control de la maquina, la maquina de obras publicas puede estar provista de una interfaz o estacion 160

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de acoplamiento que permite a la unidad 107 de control del vehlculo de exploracion conectarse a la maquina de obras publicas. Cuando el vehlculo 100 de exploracion esta acoplado en la maquina de obras publicas, el vehlculo de exploracion puede realizar varias funciones en la maquina de obras publicas, incluyendo servir como uno de los sensores de posicion de la maquina de obras publicas y/ o servir como al menos una parte de la unidad de control de la maquina de obras publicas.

Por ejemplo, como se ilustra esquematicamente en la figura 17, el vehlculo 100 de exploracion puede estar construido para ser montado en el chasis 2 de la maquina de obras publicas acoplando el vehlculo 100 de exploracion en la estacion 160 de acoplamiento, de manera que el receptor S100 del vehlculo 100 de exploracion toma el lugar del receptor S2 de la maquina de obras publicas. En este modo de realizacion, cuando se desea inspeccionar varias posiciones sobre el terreno situadas de forma remota a la maquina de obras publicas, el vehlculo 100 de exploracion puede ser desacoplado y utilizado para inspeccionar dichas posiciones en el terreno como se indico. Entonces el vehlculo de exploracion puede acoplarse de nuevo en la maquina de obras publicas y tener la funcion de uno de los receptores de la maquina de obras publicas. Cuando esta acoplado en la estacion 160 de acoplamiento la unidad 107 de control del vehlculo de exploracion puede comunicarse con la unidad 7 de control de la maquina.

Ademas, como se ilustra esquematicamente en la figura 18, cuando el vehlculo 100 de exploracion se acopla en la maquina de obras publicas, la unidad 107 de control del vehlculo de exploracion puede ser utilizada como unidad de control de la maquina para la maquina de obras publicas, y la unidad 7 de control de la maquina separada puede ser eliminada.

De este modo, se aprecia que los dispositivos y los metodos de la presente invencion consiguen facilmente los fines y ventajas mencionados, as! como aquellos inherentes a los mismos. Mientras que ciertos modos de realizacion preferidos de la invencion han sido ilustrados y descritos en la presente divulgacion, se pueden hacer numerosos cambios en la disposicion y construccion de las partes y etapas por aquellos expertos en la materia, cuyos cambios estan incluidos dentro del ambito y esplritu de la presente invencion la cual esta definida mediante las reivindicaciones adjuntas.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo para controlar una maquina de obras publicas autopropulsada, incluyendo la maquina de obras publicas un punto de referencia (R), el metodo que comprende:

(a) preseleccionar una forma geometrica para una estructura que va a ser producida o el terreno en el cual van a ser realizados los cambios

(b) determinar con un vehlculo (100) de exploracion de campo portatil, una posicion de al menos un punto identificable de la forma geometrica prefijada en un sistema de referencia que es independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas;

(c) determinar los datos de la curva que definen una curva deseada, basandose en la forma geometrica prefijada para la estructura que va ser producida o el terreno en el cual van a ser realizados los cambios, basandose en la posicion de al menos un punto identificable de la forma geometrica prefijada en el sistema de referencia que es independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas, siendo la curva deseada aquella curva a lo largo de la cual se mueve el punto de referencia (R) de la maquina de obras publicas en el sistema de referencia independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas;

(d) determinar los datos que definen la posicion y/ o la orientacion del punto de referencia (R) en la maquina de obras publicas con respecto al sistema de referencia que es independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas; y

(e) controlar la maquina de obras publicas con una unidad (7) de control de la maquina, como una funcion de los datos de la curva que definen la curva deseada, de tal manera que el punto de referencia (R) de la maquina de obras publicas se mueve a lo largo de la curva deseada;

en el que

durante la etapa (b) el vehlculo (100) de exploracion de campo portatil es separado de la maquina de obras publicas, y despues de la etapa (b) los datos que representan la posicion de al menos un punto identificable de la forma geometrica prefijada son transferidos desde el vehlculo (100) de exploracion de campo portatil a la unidad (7) de control de la maquina.
2. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que:

la etapa (a) y/ o la etapa (c) se llevan a cabo con la unidad (7) de control de la maquina, de la maquina de obras publicas o con una unidad (107) de control del vehlculo (100) de exploracion de campo.
3. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que la etapa (a) comprende la entrada en la unidad (7,107) de control de los parametros que definen la forma geometrica o la seleccion con la unidad de control de una forma geometrica a partir de una pluralidad de formas geometricas.
4. El metodo de la reivindicacion 2 o 3, en el que la etapa (a) y/ o la etapa (c) se realizan cuando el vehlculo (100) de exploracion de campo esta montado en la maquina de obras publicas.
5. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que:

la etapa (c) es realizada cuando el vehlculo (100) de exploracion de campo portatil esta situado de forma remota a la maquina de obras publicas; y

el metodo ademas comprende transferir los datos de la curva desde la unidad (107) de control del vehlculo de exploracion a la unidad de control de la maquina.
6. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, que ademas comprende:

montar el vehlculo de exploracion de campo en la maquina de obras publicas, y utilizar el vehlculo de exploracion de campo montado al menos en parte, para llevar a cabo la etapa (d) y/ o montar el vehlculo de exploracion de campo en la maquina de obras publicas, y utilizar una unidad de control del vehlculo de exploracion de campo como la unidad de control de la maquina de la etapa (e).
7. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que:

en la etapa (d), una posicion inicial del punto de referencia (R) de la maquina de obras publicas con respecto al sistema de referencia que es independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas, no esta en la curva deseada; y

ademas incluye, antes de la tapa (e), controlar la maquina de obras publicas con la unidad (7) de control de la maquina de tal manera que el punto de referencia (R) de la maquina de obras publicas se mueve a un punto de la curva deseada.
8. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que:

en la etapa (a), la forma geometrica se define inicialmente mediante los datos de la forma inicial en un sistema de coordenadas relativo a la maquina definido con respecto a la maquina de obras publicas; y

en la etapa (c) los datos de la curva son determinados en el sistema de referencia que es independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas, trasformando los datos de la forma inicial.

5 9. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que:

las etapas (a), (b) y (c) se realizan simultaneamente mediante la utilizacion del vehlculo (100) de exploracion de campo portatil para determinar una serie de posiciones inspeccionadas en el sistema de referencia que es independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas, para seleccionar al menos algunas de las posiciones inspeccionadas si las posiciones son parte de una porcion de llnea recta o parte de una porcion 10 curvada de la curva deseada, y para definir la curva deseada que corresponde a la serie de posiciones inspeccionadas.
10. Un sistema de una maquina de obras publicas autopropulsada, que comprende: una maquina (1) de obras publicas que incluye un chasis (2) de la maquina;

una unidad (6) de trabajo dispuesta en el chasis y operable para producir una estructura en el terreno o para realizar 15 cambios en el terreno;

una unidad (4A, 4B; 5A, 5B) de accionamiento operable para llevar a cabo movimientos de la maquina de obras publicas de traslacion y/ o de rotacion sobre el terreno;

una unidad de control (7) de la maquina operable para controlar los movimientos de la maquina de obras publicas de traslacion y/ o de rotacion sobre el terreno; y

20 un vehlculo (100) de exploracion de campo portatil montado en la maquina (1) de obras publicas, siendo el vehlculo (100) de exploracion de campo portatil desmontable de la maquina de obras publicas de manera que el vehlculo de exploracion de campo puede ser utilizado de forma separada de la maquina de obras publicas, incluyendo el vehlculo de exploracion de campo una unidad (107) de control del vehlculo de exploracion, incluyendo la unidad (107) de control del vehlculo de exploracion un componente de determinacion de los datos de la posicion del 25 vehlculo de exploracion operable para determinar los datos de la posicion para definir la posicion del vehlculo de exploracion de campo con respecto a un sistema de referencia que es independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas;

en el que cada uno de los siguientes componentes esta incluido en al menos o bien la unidad (7) de control de la maquina o bien la unidad (107) de control del vehlculo de exploracion:

30 un componente de seleccion de la forma, operable para prefijar una forma geometrica de la estructura que va a ser producida o del terreno en el cual van a ser realizados los cambios;

un componente de determinacion de los datos de la posicion de la maquina, operable para determinar los datos de la posicion para definir la posicion y/ o la orientacion de un punto de referencia en la maquina de obras publicas con 35 respecto al sistema de referencia que es independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas;

un componente de determinacion de los datos de la curva, operable para determinar los datos de la curva para definir una curva deseada basandose en la forma geometrica prefijada de la estructura que se va a producir o del terreno en el cual van a ser realizados los cambios y basandose en la posicion y orientacion deseadas de la forma 40 geometrica prefijada en el sistema de referencia independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas, siendo la curva deseada aquella curva a lo largo de la cual se mueve el punto de referencia de la maquina de obras publicas en el sistema de referencia independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas; y

un componente de control del accionamiento, operable para controlar la unidad de accionamiento, como una funcion 45 de los datos de la curva que definen la curva deseada, de tal manera que el punto de referencia de la maquina de obras publicas se mueve a lo largo de la curva deseada.
11. El sistema de la reivindicacion 10, en el que:

la maquina (1) de obras publicas incluye una estacion (160) de acoplamiento para recibir el vehlculo (100) de exploracion y hacer interactuar la unidad (107) de control del vehlculo de exploracion con la unidad (7) de control de 50 la maquina; y

cuando esta acoplado con la maquina de obras publicas, el componente de determinacion de los datos de la posicion del vehlculo de exploracion comprende al menos una parte del componente de determinacion de los datos de la posicion de la maquina.
12. El sistema de maquina de obras publicas, de acuerdo con la reivindicacion 10 u 11, en el que:

55 el componente de determinacion de los datos de la posicion del vehlculo de exploracion incluye un receptor (S100) para decodificar las senales de satelite GPS, en particular un receptor DGPS o DGNSS para decodificar las senales de satelite DGPS o DGNSS, a partir de un sistema de posicionamiento global por satelite y corregir las senales de

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una estacion de referenda para determinar la posicion del vehlculo de exploracion de campo, o un componente de determinacion de los datos de la posicion de un vehlculo de exploracion que incluye un receptor que pertenece a un sistema de medida no satelital para determinar la posicion del vehlculo de exploracion de campo.
13. El sistema de maquina de obras publicas, de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 12, en el que:

el componente de la seleccion de la forma incluye una unidad (108) de entrada operable para la introduction de parametros para definir la forma geometrica de la estructura que se va a producir o del terreno en el cual se van a realizar los cambios, o el componente de la seleccion de la forma incluye una unidad (108) de entrada, operable para seleccionar una forma geometrica a partir de una pluralidad de formas geometricas predefinidas.
14. El sistema de maquina de obras publicas, segun la reivindicacion 13, en el que la unidad (108) de entrada es operable para modificar una forma geometrica predeterminada.
15. El sistema de maquina de obras publicas segun una de las reivindicaciones 10 a 14, en el que:

el componente de control del accionamiento esta configurado para controlar la unidad (4A, 4B; 5A, 5B) de accionamiento para dirigir el punto de referencia en la maquina (1) de obras publicas a un punto de la curva deseada cuando el punto de referencia no se encuentra inicialmente en la curva deseada.
16. Un sistema de maquina de obras publicas autopropulsada, que comprende: una maquina (1) de obras publicas que incluye un chasis (2) de la maquina;

una unidad (6) de trabajo dispuesta en el chasis y operable para producir una estructura en el terreno o para realizar cambios en el terreno;

una unidad (4A, 4B; 5A, 5B) de accionamiento, operable para llevar a cabo movimientos de la maquina de obras publicas de traslacion y/ o de rotation sobre el terreno; y

una unidad (7; 107) de control de la maquina, operable para controlar los movimientos de la maquina de obras publicas de traslacion y/ o de rotacion sobre el terreno, la unidad (7; 107) de control de la maquina que incluye:

un componente de determinacion de los datos de la posicion de la maquina, operable para determinar los datos de la posicion para definir la posicion y/ o la orientation de un punto de referencia de la maquina de obras publicas con respecto a un sistema de referencia que es independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas,

en el que

la unidad (107) de control de la maquina esta incluida en un vehlculo (100) de exploracion de campo portatil y comprende una unidad de control del vehlculo de exploracion de campo, estando montado el vehlculo (100) de exploracion de campo portatil en la maquina (1) de obras publicas, siendo removible el vehlculo (100) de exploracion de campo portatil de la maquina (1) de obras publicas de manera que el vehlculo de exploracion de campo puede ser utilizado de forma separada a la maquina de obras publicas para inspeccionar posiciones en el sistema de referencia que es independiente de la posicion y orientacion de la maquina de obras publicas.
17. El sistema de maquina de obras publicas, de acuerdo con la reivindicacion 16, en el que:

la unidad (7; 107) de control de la maquina ademas comprende un componente de seleccion de la forma de la maquina, operable para prefijar una forma geometrica de la estructura que se va a producir o del terreno en el cual van a ser realizados los cambios.
18. La maquina de obras publicas, segun la reivindicacion 17, en la que:

la unidad (7; 107) de control de la maquina comprende ademas un componente de determinacion de datos de la curva de la maquina, operable para determinar los datos de la curva para definir una curva deseada, basandose en la forma geometrica prefijada de la estructura que se va a producir o del terreno en el cual van a ser realizados los cambios y basandose en una posicion y una orientacion deseadas de la forma geometrica prefijada en el sistema de referencia independiente de la posicion y orientacion de la maquina (1) de obras publicas.