ES3048788T3 - System for preventing collisions between a charging device and a load vehicle - Google Patents

Abstract

Se describe un sistema anticolisión entre un dispositivo de carga (1) con un brazo de carga (2) y un camión (3). Este sistema comprende un sistema de detección de posición para el brazo de carga (2) asignado al dispositivo de carga (1), un sistema de detección de obstáculos (4) asignado al dispositivo de carga (1) para detectar obstáculos en las proximidades del brazo de carga (3), y un sistema de control (5) para activar las funciones de carga en función de la distancia (a) entre el brazo de carga (2) y un obstáculo detectado por el sistema de detección de obstáculos (4). Para aumentar la seguridad en caso de colisión, se propone que el sistema de detección de obstáculos (4) determine la posición del camión (3) en el espacio, que detecte y/o calcule una zona de seguridad virtual (9) que abarca la cabina del conductor (8), y que el sistema de control (5) controle el brazo de carga (2) para evitar su colisión con la zona de seguridad virtual (9) y, en su caso, con la carrocería del volquete (6). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Sistema para evitar colisiones entre un equipo de carga y un vehículo de carga

[0005] La invención se refiere a un sistema para evitar colisiones entre un equipo de carga, en particular, un brazo de cargador y un vehículo de carga, que comprende un dispositivo de detección de posición asignado a un cargador para un brazo de cargador, un dispositivo de detección de obstáculos asignado al cargador para detectar obstáculos en el entorno del brazo de cargador y un dispositivo de control para controlar las funciones del cargador en función de la distancia entre el brazo de cargador y un obstáculo detectado por el dispositivo de detección de obstáculos, en donde el dispositivo de detección de obstáculos determina la posición del vehículo de carga en el espacio.

[0007] En este sentido, los vehículos de carga son vehículos para el transporte de cargas con cabina de conductor y superficie de carga, como por ejemplo también los volquetes, que constituyen un caso especial de vehículos de carga. Los volquetes se utilizan para transportar material en una obra a distancias cortas. Al cargar los volquetes con un cargador, en particular, una excavadora, un cargador de ruedas o similar, se produce normalmente una secuencia de movimientos típica. La excavadora recoge con su pala el material por cargar y luego gira hacia el volquete que está esperando. Este movimiento giratorio provoca accidentes con frecuencia, ya que la pala de la excavadora gira hacia la cabina o la cabina del conductor del volquete. Por lo tanto, los conductores siempre tienen que abandonar el volquete durante la carga.

[0009] El documento EP3748089 A1 divulga una excavadora con una unidad de control para evitar colisiones. La unidad de control detecta los cambios en el entorno y, en respuesta a ellos, detiene el funcionamiento automático para evitar colisiones y permitir un funcionamiento más seguro.

[0011] El documento JP1999280106 A divulga una enseñanza para evitar colisiones entre una cabina de conductor de una excavadora y la pala excavadora. La cabina de conductor está rodeada por una zona de seguridad virtual. Si la pala excavadora se mueve dentro de la zona de seguridad, se detiene el accionamiento de la pala excavadora.

[0013] El documento DE 102016224076 A1 divulga un procedimiento y un dispositivo para determinar la posición de un brazo de cargador mediante un sistema LIDAR instalado en una excavadora, en donde el procedimiento comprende las siguientes etapas: emitir una pluralidad de rayos láser para iluminar una pluralidad de puntos de medición en el brazo de cargador, recibir los rayos láser reflejados por los puntos de medición y determinar una posición del brazo de cargador en relación con al menos un punto de referencia asignado a la excavadora utilizando los rayos láser reflejados. Para ello, se sabe que, mediante el dispositivo en combinación con un procesamiento de objetos e imágenes correspondiente, pueden detectarse adicionalmente personas u objetos en el entorno de la excavadora y distinguirlos claramente del brazo de cargador, cuya posición se conoce con detalle. De este modo, se pueden evitar colisiones con el entorno, por ejemplo, con edificios, otros vehículos, personas o líneas de alta tensión, para lo cual es importante conocer la posición y la ubicación de todo el brazo de cargador en el espacio, en particular, de los componentes salientes. En la zona de movimiento del brazo de cargador, por ejemplo, entre una zona de carga y una zona de descarga, pueden encontrarse obstáculos durante el proceso de movimiento, que se detectan por medio del sistema LIDAR del dispositivo y se evitan mediante el control correspondiente de los segmentos parciales del brazo de cargador u opcionalmente moviendo toda la excavadora. Si no es posible evitar un obstáculo, el sistema se detiene automáticamente.

[0015] Del documento DE102017215379 A1 se describe un procedimiento para determinar un riesgo de colisión entre un vehículo industrial y una máquina de trabajo móvil durante la carga y/o descarga de una superficie de transporte del vehículo industrial con las siguientes etapas. Detección de la distancia entre el vehículo industrial y la máquina de trabajo móvil durante la carga y/o descarga de la superficie de transporte del vehículo industrial mediante una unidad de carga de la máquina de trabajo móvil y determinación del riesgo de colisión en función de la distancia detectada. Mediante una señal de control, pueden accionarse en consecuencia la unidad de carga de la máquina de trabajo móvil y/o un dispositivo de advertencia y/o un dispositivo de accionamiento y/o un sistema de frenado del vehículo industrial y/o de la máquina de trabajo móvil, en función del riesgo de colisión determinado.

[0017] Es desventajoso, en particular en este estado de la técnica, que el operador del vehículo que se va a cargar a menudo tenga que subir y bajar, lo que lleva tiempo y es incómodo. Sin embargo, a menudo los operadores no bajan, lo que supone un riesgo de lesiones, en particular, en el caso de los volquetes sin cabina, es decir, de diseño abierto. Por lo tanto, los sistemas de colisión conocidos tampoco pueden detectar con seguridad una cabina de conductor de este tipo.

[0019] Por lo tanto, la invención se basa en el objetivo de crear un sistema del tipo descrito al principio, con el que puedan evitarse de forma segura las lesiones de las personas que permanecen en la cabina de conductor de un vehículo de carga durante el proceso de carga.

[0021] La invención consigue el objetivo planteado, debido a que el dispositivo (4) de detección de obstáculos comprende al menos un sensor (11) activo asignado al vehículo (3) de carga, que está orientado hacia el entorno del vehículo (3) de carga, debido a que se detecta y/o calcula una zona de seguridad virtual, delimitada por el sensor activo, que rodea la cabina de conductor del vehículo de carga, y debido a que el dispositivo de control controla el brazo de cargador de tal manera que se evita una colisión del brazo de cargador con la zona de seguridad virtual y, dado el caso, con la caja basculante.

[0023] Según la invención, el equipo de carga se controla de tal manera que se evita una colisión con el vehículo de carga que se va a cargar y, en particular, que el brazo de carga penetre en la zona de seguridad que rodea la cabina del conductor. En el mejor de los casos, no debería poder producirse ninguna colisión entre los vehículos, es decir, en particular, también debería evitarse una colisión con la caja basculante. Sin embargo, el objetivo principal es evitar la colisión con la cabina de conductor o la cabina. En particular, el brazo elevador de la máquina de carga no debe poder girar demasiado cerca de la cabina. Para ello, se detecta y/o calcula una zona de seguridad virtual, que rodea la cabina de conductor y, dado el caso, una cabina y se controla el brazo de cargador mediante el dispositivo de control de tal manera que se evite una colisión del brazo de cargador con la zona de seguridad virtual y, dado el caso, con la caja basculante. El conductor del cargador manejará a este respecto el equipo de carga de la forma habitual. Sin embargo, el dispositivo de control impide que el brazo de cargador penetre en la zona de seguridad.

[0025] Para ello, el dispositivo de detección de obstáculos puede determinar la posición de una caja basculante del cargador en el espacio y, a continuación, detectar y/o calcular en la caja basculante una zona de seguridad virtual, que rodea la cabina de conductor o la cabina.

[0027] Para poder detectar de forma ventajosa la posición del vehículo de carga y, dado el caso, de la caja basculante en el espacio, se propone que el dispositivo de detección de obstáculos pueda comprender sensores activos y/o pasivos asignados al cargador, en donde en particular al menos un sensor activo está dirigido hacia el entorno del brazo de cargador, sensor que detecta la aproximación del brazo de cargador a la zona de seguridad virtual. El vehículo de carga tiene sensores, que, por un lado, supervisan la posición del brazo de cargador y, por otro, detectan la posición del vehículo de carga. Las posibilidades de supervisar la posición del brazo de cargador se conocen del estado de la técnica. Para ello, en una variante se pueden utilizar, por ejemplo, sensores angulares que miden la posición de los distintos elementos del brazo de cargador, de modo que se pueda calcular la posición de la herramienta acoplada. En algunas excavadoras, especialmente en las miniexcavadoras, el brazo de cargador también se puede girar lateralmente con respecto al carro superior. En este caso, también se puede tener en cuenta la posición correspondiente. Las dimensiones de la respectiva herramienta acoplada también se pueden almacenar o introducir en el dispositivo electrónico de la excavadora, de modo que se conozca, por ejemplo, la posición real del borde de la pala o, en general, de la herramienta. Preferiblemente, el equipo de carga puede estar equipado con un dispositivo de detección de herramientas y el dispositivo de detección de posición para el brazo de cargador puede determinar la posición de la herramienta en el espacio mediante datos geométricos de la herramienta detectada. En otra alternativa, también puede estar prevista una cámara o un sistema de sensores, que detecte la posición del brazo de cargador y, dado el caso, de la herramienta acoplada.

[0029] El al menos un sensor activo dirigido hacia el entorno del brazo de cargador puede comprender un sensor LIDAR 3D, al menos dos sensores LIDAR 2D y/o al menos un sensor de radar. Para determinar la posición del vehículo de carga se pueden utilizar sensores convencionales. En general, son adecuados todos los sensores, que también se pueden utilizar en el sector automovilístico para la conducción autónoma. El sensor/los sensores están dispuestos en la excavadora, en particular, en el carro superior. Por ejemplo, se puede utilizar la cabina para montar los sensores. Sin embargo, también sería posible colocar los sensores directamente en el brazo de cargador.

[0031] Dado que el mayor peligro se produce al girar el brazo de cargador, la forma de construcción preferida es colocar en cada caso un sensor en el brazo de cargador cerca de la pala excavadora. Los sensores están alineados a ambos lados del brazo de cargador, de tal manera que, al girar el brazo de cargador, se puede detectar la aproximación al vehículo que se va a cargar.

[0033] Si el dispositivo de control detecta una aproximación, se puede tomar una medida seleccionada previamente. Por ejemplo, una advertencia al conductor, una reducción de la velocidad de movimiento o una desaceleración del movimiento hasta detenerse. Para ello, el dispositivo de control puede accionar las acciones correspondientes. De este modo, se puede desactivar el mecanismo de giro o el sistema hidráulico, de modo que la resistencia hidráulica en el sistema hidráulico con las válvulas cerradas produzca un efecto de frenado. También se pueden activar diversos frenos, como, en particular, un freno del mecanismo de giro o similar.

[0035] El dispositivo de control podría distinguir entre la caja basculante y la zona de seguridad. Para ello, se podría utilizar, por ejemplo, unsoftwarede reconocimiento de imágenes para detectar el vehículo de carga y su orientación. Así, por ejemplo, podría estar permitido acercarse mucho a la caja basculante o incluso tocarla, ya que el peligro para el conductor del vehículo de carga es relativamente bajo. Por otro lado, la cabina o la cabina de conductor podrían estar provistas de una mayor distancia de seguridad, de modo que el brazo de cargador se mantuviera a una distancia considerable de ellas.

[0037] Se puede prever la posibilidad de que el sistema de seguridad según la invención también pueda ser anulado por parte del operador del equipo de carga, por ejemplo, cuando hay que distribuir la carga uniformemente en la caja basculante y, para ello, el brazo tiene que moverse muy cerca de la zona de seguridad del vehículo de carga. En estado desactivado o anulado, la velocidad de movimiento permitida de la máquina está preferiblemente limitada. El sistema descrito hasta ahora se refiere únicamente al equipo de carga. Para lograr una mayor precisión, sería concebible disponer elementos adicionales en el vehículo de carga. Adicionalmente, el dispositivo de detección de obstáculos puede comprender sensores activos y/o pasivos asignados al vehículo de carga. A este respecto, de manera análoga, al menos un sensor activo puede estar dirigido hacia el entorno del vehículo de carga. Los sensores correspondientes ya se han descrito anteriormente.

[0038] El al menos un sensor activo puede abarcar la zona de seguridad virtual en torno a la cabina de conductor, que se detecta por medio de al menos un sensor activo y/o pasivo asignado a la excavadora, cuando el brazo de cargador se aproxima a la zona de seguridad.

[0039] Por ejemplo, se podrían instalar sensores o emisores en la cabina del vehículo de carga o en las proximidades/alrededores de la cabina de conductor, lo que permitiría una detección o localización mejorada de la cabina.

[0040] Los sensores de la excavadora pueden estar configurados para utilizar estas señales para mejorar el control.

[0041] Por ejemplo, podrían utilizarse emisores activos, cuyas señales permitieran al dispositivo de control de la excavadora calcular la distancia exacta. Sin embargo, también pueden utilizarse elementos pasivos (como por ejemplo, reflectores), con los que los sensores correspondientes de la excavadora también pueda realizar una medición mejorada.

[0042] En una variante, puede delimitarse una especie de burbuja alrededor de la cabina con un sencillo sensor de campo cercano o similar, que una excavadora inteligente con sistema de sensores como los descritos pueda detectar. De este modo, con este sistema se pueden proteger fácilmente las cabinas, pero también las zonas especialmente peligrosas de las obras, colocando un sensor de este tipo en la posición que se desea proteger. La excavadora “ inteligente” puede detectar esto automáticamente.

[0043] La invención comprende además un cargador y vehículo de carga equipados con un sistema según la invención. En el dibujo se muestra a modo de ejemplo el objeto de la invención. Muestran

[0044] la Fig. 1 un sistema según la invención con equipo de carga y vehículo de carga en vista lateral y

[0045] la Fig. 2 un sistema alternativo con equipo de carga y vehículo de carga en vista lateral.

[0046] Un sistema según la invención para evitar colisiones entre un equipo 1 de carga, en particular, un brazo 2 de cargador con la herramienta correspondiente y un vehículo 3 de carga comprende un dispositivo de detección de posición asignado al equipo 1 de carga para el brazo 2 de cargador, un dispositivo 4 de detección de obstáculos asignado al equipo 1 de carga para detectar obstáculos en el entorno del brazo 2 de cargador y un dispositivo de control 5 para controlar las funciones del cargador en función de la distancia a entre el brazo 2 de cargador y un obstáculo detectado por parte del dispositivo 4 de detección de obstáculos, en este caso, una caja basculante 6 del vehículo 3 de carga. Con el fin de impedir que el brazo de carga, en particular, una herramienta 7 de carga asignada al mismo penetre en la zona de la cabina de conductor del vehículo 3 de carga, el dispositivo 4 de detección de obstáculos determina la posición del vehículo 3 de carga en el espacio, se detecta y/o calcula una zona 9 de seguridad virtual que rodea una cabina 8 de conductor y el dispositivo 5 de control acciona el brazo 2 de carga de tal manera que se evita una colisión del brazo 4 de cargador con la zona 9 de seguridad virtual y, dado el caso, con la caja basculante 6.

[0047] El dispositivo 4 de detección de obstáculos determina preferiblemente la posición de la caja basculante 6 del cargador en el espacio, en donde en la caja basculante 6, a continuación, se detecta y/o calcula una zona 9 de seguridad virtual que rodea la cabina 8 de conductor.

[0048] El dispositivo de detección de obstáculos puede comprender sensores 10 activos y/o pasivos asignados al equipo 1 de carga, en donde al menos un sensor 10 activo está dirigido hacia el entorno del brazo 2 de cargador, sensor 10 que con el dispositivo 4 de detección de obstáculos detecta una aproximación del brazo 2 de cargador a la zona 9 de seguridad virtual.

[0049] El al menos un sensor 10, 11 activo dirigido hacia el entorno del brazo 2 de cargador comprende, dado el caso, un sensor LIDAR 3D, al menos dos sensores LIDAR 2D y/o al menos un sensor de radar. El sensor 10, 11 activo también puede estar equipado para detectar señales de Bluetooth o con una cámara 3D.

[0050] En particular, el equipo 1 de carga puede estar equipado con un dispositivo de detección de herramientas y el dispositivo de detección de posición para el brazo 2 de cargador puede determinar la posición de la herramienta en el espacio mediante los datos geométricos de la herramienta detectada.

[0051] Además, el dispositivo 4 de detección de obstáculos comprende sensores 11 activos y/o pasivos asignados al vehículo 3 de carga. Preferiblemente, al menos un sensor 11 activo está dirigido hacia el entorno del vehículo 3 de carga. Dado el caso, el al menos un sensor 20 activo dirigido hacia el entorno del vehículo 3 de carga comprende, a su vez, un sensor LIDAR 3D, al menos dos sensores LIDAR 2D y/o al menos un sensor de radar.

[0052] El al menos un sensor 11 activo delimita, en particular, la zona 9 de seguridad virtual alrededor de la cabina 8 de conductor, que se detecta por al menos uno de los sensores 11 activos y/o pasivos asignados al equipo 1 de carga, cuando el brazo 2 de cargador se aproxima a la zona 9 de seguridad.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

1. Sistema para evitar colisiones entre un equipo (1) de carga con un brazo (2) de cargador y un vehículo (3) de carga que comprende un dispositivo de detección de posición asignado al equipo (1) de carga para el brazo (2) de cargador, un dispositivo (4) de detección de obstáculos asignado al equipo (1) de carga para detectar obstáculos en el entorno del brazo (3) de cargador y un dispositivo de control (5) para controlar las funciones del cargador en función de la distancia (a) entre el brazo (2) de cargador y un obstáculo detectado por parte del dispositivo de detección (4) de obstáculos, en donde el dispositivo (4) de detección de obstáculos determina la posición del vehículo (3) de carga en el espacio,caracterizado por queel dispositivo de detección (4) de obstáculos comprende al menos un sensor (11) activo asignado al vehículo (3) de carga, que está orientado hacia el entorno del vehículo (3) de carga, por que se detecta y/o calcula una zona (9) de seguridad virtual delimitada por el sensor activo, que rodea una cabina (8) de conductor del vehículo (3) de carga y por que el dispositivo de control (5) controla el brazo (2) de cargador de tal manera que se evita una colisión del brazo (2) de cargador con la zona (9) de seguridad virtual y, dado el caso, con la caja basculante (6).

2. Sistema según la reivindicación 1,caracterizado por queel dispositivo de detección de obstáculos determina la posición de la caja basculante (6) del cargador en el espacio y por que, a continuación, se detecta y/o calcula una zona (9) de seguridad virtual que rodea una cabina (8) de conductor en la caja basculante (6).

3. Sistema según la reivindicación 1 o 2,caracterizado por queel dispositivo (4) de detección de obstáculos comprende sensores (10) activos y/o pasivos asignados al equipo (1) de carga, en donde al menos un sensor (10) activo está dirigido hacia el entorno del brazo (2) de cargador, cuyo sensor (10) detecta una aproximación del brazo (2) de cargador a la zona (9) de seguridad virtual.

4. Sistema según la reivindicación 3,caracterizado por queel al menos un sensor (10) activo dirigido hacia el entorno del brazo (2) de cargador comprende un sensor LIDAR 3D, al menos dos sensores LIDAR 2D y/o al menos un sensor de radar.

5. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,caracterizado por queel equipo (1) de carga está equipado con un dispositivo de detección de herramientas y por que el dispositivo de detección de posición del brazo (2) de cargador determina la posición de la herramienta en el espacio mediante datos geométricos de la herramienta detectada.

6. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a 5,caracterizado por queel dispositivo (4) de detección de obstáculos comprende sensores (11) activos y/o pasivos asignados al vehículo (3) de carga.

7. Sistema según la reivindicación 1 o 6,caracterizado por queel al menos un sensor (11) activo abarca la zona (9) de seguridad virtual alrededor de la cabina (8) del conductor, que se detecta por al menos un sensor activo y/o pasivo asignado al equipo (1) de carga, cuando el brazo (2) de cargador se aproxima a la zona (9) de seguridad.

8. Equipo (1) de carga con un sistema según una de las reivindicaciones 1 a 5.

9. Vehículo (3) de carga con un sistema según una de las reivindicaciones 6 a 7.