用于对工程机械的行驶方向上的障碍物进行报警的方法与流程

1.本公开涉及工程机械和控制技术领域，具体而言，涉及一种用于对工程机械的行驶方向上的障碍物进行报警的方法。


背景技术：

2.随着科技的进步，工程机械(例如，挖掘机)已经成为生产和建设中不可或缺的，广泛的应用于矿山、路桥、市政等领域。工程机械的工作环境复杂，工程机械周边(尤其是后方)的障碍物(例如壕沟、土堆)不仅使得存在工作过程中工程机械滑落、倾翻、碰撞的安全风险，而且对工程机械的操作人员的人身安全也构成威胁。
3.目前，现有技术的解决办法是在工程机械上设置摄像头和照明灯，尤其是在工程机械后部设置后置摄像头和后置照明灯，从而让操作人员能够从驾驶室的屏幕上直接观察到的行驶方向上的障碍物，以进行应对。但是，该方法存在两点缺陷：一是当工程机械的行驶方向上出现障碍物时无法自动报警，需要工程机械的操作人员主动查看屏幕；二是在夜间工作时，因为灯光光线不佳，操作人员可能会看不清楚工程机械的行驶方向是否存在障碍物。


技术实现要素：

4.本公开的出发点在于，提供了用于对工程机械的行驶方向上的障碍物进行报警的方法，从而解决了现有技术中存在的上述问题。
5.本公开的实施例提供了一种用于对工程机械的行驶方向上的障碍物进行报警的方法，所述工程机械上设置有测距传感器，所述方法包括：
6.获取测距传感器所测量的距离地面长度的理论值和实际值；
7.将理论值与实际值进行对比，如果理论值大于实际值并且理论值与实际值之间的差值大于预先设定的第一阈值，则产生指示工程机械的行驶方向上存在高于地面的突起和/或指示操作人员进行规避操作的报警信息，如果实际值大于理论值并且实际值与理论值之间的差值大于预先设定的第二阈值，则产生指示工程机械的行驶方向上存在低于地面的凹陷和/或指示操作人员进行规避操作的报警信息。
8.可选地，获取测距传感器所测量的距离地面长度的理论值包括：将所述工程机械的车身处于水平位置时所述测距传感器检测到的距离地面长度的实际值作为所述理论值。
9.可选地，获取测距传感器所测量的距离地面长度的理论值包括：根据所述测距传感器的安装参数计算得到所述理论值。
10.可选地，获取测距传感器所测量的距离地面长度的理论值包括：根据所述测距传感器的安装参数、作为参照物的另一测距传感器的安装参数、以及所述另一测距传感器在所述工程机械的车身处于水平位置时所检测到的距离地面长度的实际值计算得到所述理论值。
11.可选地，所述工程机械的后部设置有两个测距传感器，两个测距传感器在地面上
的测量点分别与所述工程机械的两侧的最大宽度处对齐，则所述方法还包括：
12.如果两个测距传感器的检测结果同时导致产生报警信息，则在报警信息中进一步指示工程机械的行驶方向上的障碍物的宽度大于所述工程机械的两侧的最大宽度和/或指示操作人员停止在行驶方向上继续行驶。
13.可选地，在获取测距传感器的理论值和实际值并且根据理论值与实际值的对比产生报警信息之前，所述方法还包括：
14.判断测距传感器是否对准工程机械的行驶方向，如果判断结果为是，则执行获取测距传感器的理论值和实际值以及根据理论值与实际值的对比产生报警信息的步骤，如果判断结果为否，则不执行获取测距传感器的理论值和实际值以及根据理论值与实际值的对比产生报警信息的步骤。
15.可选地，所述工程机械是挖掘机，所述挖掘机上设置有用于检测挖掘机的上下车之间的偏转角度差的角度传感器，则判断测距传感器是否对准工程机械的行驶方向包括：
16.根据所述角度传感器的检测结果判断挖掘机上的测距传感器是否对准挖掘机的行驶方向。
17.可选地，在获取测距传感器的理论值和实际值并且根据理论值与实际值的对比产生报警信息之前，所述方法还包括：
18.判断工程机械的车身是否处于水平位置，如果判断结果为是，则执行获取测距传感器的理论值和实际值以及根据理论值与实际值的对比产生报警信息的步骤，如果判断结果为否，则不执行获取测距传感器的理论值和实际值以及根据理论值与实际值的对比产生报警信息的步骤。
19.可选地，所述工程机械是挖掘机，所述挖掘机上设置有用于检测挖掘机的车身是否处于水平位置的倾角传感器，则判断工程机械的车身是否处于水平位置包括：
20.根据所述倾角传感器的检测结果判断挖掘机的车身是否处于水平位置。
21.根据本公开的又一方面，提出一种具有控制装置的工程机械，所述控制装置包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其中，该处理器被配置为执行该可执行指令以实施如上所述的方法。
22.本公开的实施例的用于对工程机械的行驶方向上的障碍物进行报警的方法至少具有以下优点：
23.本公开中，通过将测距传感器所测量的距离地面长度的理论值和实际值进行对比，从而判断工程机械的行驶方向上是否存在障碍物，并且在存在障碍物时产生报警信息，从而能够对障碍物进行自动报警，无需操作人员主动发现。另外，由于测距传感器不受光照强度的影响，即使在光线不佳时也能够实现对障碍物的自动报警。
附图说明
24.本公开的其他细节及优点将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应理解的是，下列附图仅仅是示意性的且并非按比例绘制，因而不能视为对本公开的限制，下文将参照附图来进行详细描述，其中：
25.图1示出了根据本公开的一个具体实施方式的用于对工程机械的行驶方向上的障碍物进行报警的方法流程图。
26.图2示出了根据本公开的另一个具体实施方式的用于对挖掘机后方的障碍物进行报警的方法流程图。
27.图3示意性地示出了本公开的另一个具体实施方式中的挖掘机。
具体实施方式
28.下面参照附图描述本公开的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解和实现本公开。但是，对所属技术领域的技术人员明显的是，本公开的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本公开并不局限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面所述的特征和要素的任意组合来实施本公开，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用，而不应看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
29.现参照图1，示出了本公开的一个具体实施方式的用于对工程机械的行驶方向上的障碍物进行报警的方法流程图。该方法可以由任何合适的设备实施，例如可以由工程机械的ecm(engine control module，引擎控制模块)实施。该方法也可以通过位于云端的服务器设备实施。对于通过位于云端的服务器设备实施的情况，服务器设备与工程机械可以通过无线网络进行连接。
30.本公开的方法理论上可以用于所有路况，优选地，本公开的方法特别适于工程机械在平地上行驶的情况。
31.本公开的方法可以适用于任何类型的工程机械，例如挖掘机、推土机、起重机、压路机等。
32.本公开的方法理论上可以用于对工程机械的所有可能的行驶方向上的障碍物进行报警，特别地，本公开的方法用于在工程机械进行后退操作时对工程机械后方的障碍物进行报警是特别有利的。
33.本公开中，工程机械上设置有测距传感器，测距传感器可以设置在工程机械上任何合适的位置处，例如可以设置在挖掘机的后部零件(例如配重)上。如图1所示，用于对工程机械的行驶方向上的障碍物进行报警的方法包括以下步骤：
34.步骤s101，获取测距传感器所测量的距离地面长度的理论值和实际值。
35.可以采用以下三种方式获取测距传感器所测量的距离地面长度的理论值：将工程机械的车身处于水平位置时测距传感器检测到的距离地面长度的实际值作为理论值；根据测距传感器的安装参数(例如，测距传感器的安装斜角和距离地面的高度)计算得到理论值；或者，根据测距传感器的安装参数、作为参照物的另一测距传感器的安装参数、以及另一测距传感器在工程机械的车身处于水平位置时所检测到的距离地面长度的实际值计算得到理论值。
36.在执行步骤101之前，可以判断测距传感器是否对准工程机械的行驶方向，如果判断结果为是，则执行步骤101，如果判断结果为否，则不执行步骤101。
37.在执行步骤101之前，可以判断工程机械的车身是否处于水平位置，如果判断结果为是，则执行步骤101，如果判断结果为否，则不执行步骤101。
38.在一个具体的实施方式中，工程机械可以是挖掘机，挖掘机上设置有用于检测挖掘机的上下车之间的偏转角度差的角度传感器以及用于检测挖掘机的车身是否处于水平
位置的倾角传感器，则
39.根据角度传感器的检测结果判断测距传感器是否对准挖掘机的行驶方向，并且，根据倾角传感器的检测结果判断挖掘机的车身是否处于水平位置。
40.步骤s102，将理论值与实际值进行对比，如果理论值大于实际值并且理论值与实际值之间的差值大于预先设定的第一阈值，则产生指示工程机械的行驶方向上存在高于地面的突起和/或指示操作人员进行规避操作的报警信息，如果实际值大于理论值并且实际值与理论值之间的差值大于预先设定的第二阈值，则产生指示工程机械的行驶方向上存在低于地面的凹陷和/或指示操作人员进行规避操作的报警信息。
41.第一阈值和第二阈值的具体取值可以根据实际情况自行定义。优选地，根据工程机械能够驶过的突起的最大高度设定第一阈值，根据工程机械能够驶过的凹陷的最大深度设定第二阈值，从而只有在遇到工程机械无法正常驶过的突起或凹陷时才进行报警。
42.工程机械上(例如工程机械上的后部)可以优选地设置有两个测距传感器，这两个测距传感器在地面上的测量点分别与工程机械的两侧的最大宽度处对齐。从而在两个测距传感器的检测结果同时导致产生报警信息时，能够判断出工程机械的行驶方向的障碍物的宽度大于工程机械的两侧的最大宽度，即障碍物的宽度很大且不容易规避，则在报警信息中进一步指示工程机械的行驶方向的障碍物的宽度大于工程机械的两侧的最大宽度和/或指示操作人员停止在行驶方向上继续行驶。
43.在一个具体的实施方式中，工程机械可以是挖掘机，挖掘机上设置有用于检测挖掘机的上下车之间的偏转角度差的角度传感器以及用于检测挖掘机的车身是否处于水平位置的倾角传感器。角度传感器可以安装在中央回转接头上。当挖掘机的上车前方与下车前方一致时，上下车偏转角度差为0
°
。当挖掘机的上车前方与下车后方一致时，上下车偏转角度差为180
°
。倾角传感器可以安装在挖掘机的上平台上。从而使得可以根据角度传感器的检测结果判断测距传感器是否对准挖掘机的行驶方向并且根据倾角传感器的检测结果判断挖掘机的车身是否处于水平位置，即判断挖掘机是否在平地上行驶。
44.基于图1所示的用于对工程机械的行驶方向上的障碍物进行报警的方法的原理，图2示出了根据本公开的另一个具体实施方式的用于对挖掘机后方的障碍物进行报警的方法流程图。如图3所示，三个测距传感器(a、b、c)设置在挖掘机的后部零件上，以用于对挖掘机后方的障碍物进行检测。其中，测距传感器a和b在地面上的测量点分别与挖掘机的两侧的最大宽度处对齐。测距传感器c作为参照物，从而可以根据测距传感器a、b和c的安装参数(例如，测距传感器a、b和c的安装斜角和距离地面的高度)、以及测距传感器c在挖掘机的车身处于水平位置时所检测到的距离地面长度的实际值计算得到测距传感器a和b所测量的距离地面长度的理论值。另外，挖掘机的中央回转接头上还安装有用于检测挖掘机的上下车之间的偏转角度差的角度传感器，并且，挖掘机的上平台上还安装有用于检测挖掘机的车身是否处于水平位置的角度传感器。
45.如图2所示，首先，挖掘机的ecm根据挖掘机的上下车之间的偏转角度差判断挖掘机上的测距传感器a、b和c是否对准挖掘机的后方，并且判断挖掘机是否在平地上行驶(即，判断挖掘机的车身是否处于水平位置)。如果判断结果均为是，即当测距传感器a、b和c对准挖掘机的后方并且挖掘机在平地上行驶时，ecm根据测距传感器a、b和c的安装参数、以及测距传感器c在平地上的实测值计算得到测距传感器a和b的理论值。
46.之后，ecm根据测距传感器a、b所测量的距离地面长度的理论值和实际值判断挖掘机的后方是否存在高于地面的突起(例如土堆)或者低于地面的凹陷(例如壕沟)，并且在检测到存在土堆或壕沟时产生报警信息。其中，当测距传感器a和b中仅一个的检测结果导致ecm产生报警信息时，ecm产生指示操作人员进行规避操作的报警信息。当测距传感器a和b的检测结果均导致ecm产生报警信息时，ecm产生指示操作人员停止后退操作的报警信息。
47.本领域技术人员可以理解，虽然图2所示的具体实施方式的工程机械的具体形式为挖掘机，但是，本公开的方法也可以应用到其他类型的工程机械，这些变型也在本公开的保护范围之内。
48.在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序包括可执行指令，该可执行指令被例如处理器执行时可以实现上述任意一个实施例中的用于对工程机械的行驶方向上的障碍物进行报警的方法的步骤。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书用于对工程机械的行驶方向上的障碍物进行报警的方法中描述的根据本公开各种示例性实施例的步骤。
49.根据本公开的实施例的用于实现上述方法的程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本公开的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
50.所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
51.所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
52.可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
53.在本公开的示例性实施例中，还提供一种具有控制装置的工程机械，该控制装置可以包括处理器，以及用于存储所述处理器的可执行指令的存储器。其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述任意一个实施例中的用于对工程机械的行驶方向上的障碍物进行报警的方法的步骤。
54.工业实用性
55.本公开中，通过将测距传感器所测量的距离地面长度的理论值和实际值进行对比，从而判断工程机械的行驶方向上是否存在障碍物，并且在存在障碍物时产生报警信息，从而能够对障碍物进行自动报警，无需操作人员主动发现。另外，由于测距传感器不受光照强度的影响，即使在光线不佳时也能够实现对障碍物的自动报警。
56.虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

技术特征：
1.一种用于对工程机械的行驶方向上的障碍物进行报警的方法，其特征在于，所述工程机械上设置有测距传感器，所述方法包括：获取测距传感器所测量的距离地面长度的理论值和实际值；将理论值与实际值进行对比，如果理论值大于实际值并且理论值与实际值之间的差值大于预先设定的第一阈值，则产生指示工程机械的行驶方向上存在高于地面的突起和/或指示操作人员进行规避操作的报警信息，如果实际值大于理论值并且实际值与理论值之间的差值大于预先设定的第二阈值，则产生指示工程机械的行驶方向上存在低于地面的凹陷和/或指示操作人员进行规避操作的报警信息。2.根据权利要求1所述的方法，其中，获取测距传感器所测量的距离地面长度的理论值包括：将所述工程机械的车身处于水平位置时所述测距传感器检测到的距离地面长度的实际值作为所述理论值。3.根据权利要求1所述的方法，其中，获取测距传感器所测量的距离地面长度的理论值包括：根据所述测距传感器的安装参数计算得到所述理论值。4.根据权利要求1所述的方法，其中，获取测距传感器所测量的距离地面长度的理论值包括：根据所述测距传感器的安装参数、作为参照物的另一测距传感器的安装参数、以及所述另一测距传感器在所述工程机械的车身处于水平位置时所检测到的距离地面长度的实际值计算得到所述理论值。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工程机械的后部设置有两个测距传感器，两个测距传感器在地面上的测量点分别与所述工程机械的两侧的最大宽度处对齐，则所述方法还包括：如果两个测距传感器的检测结果同时导致产生报警信息，则在报警信息中进一步指示工程机械的行驶方向上的障碍物的宽度大于所述工程机械的两侧的最大宽度和/或指示操作人员停止在行驶方向上继续行驶。6.根据权利要求1所述的方法，其中，在执行权利要求1中所述的步骤之前，所述方法还包括：判断测距传感器是否对准工程机械的行驶方向，如果判断结果为是，则执行权利要求1中所述的步骤，如果判断结果为否，则不执行权利要求1中所述的步骤。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述工程机械是挖掘机，所述挖掘机上设置有用于检测挖掘机的上下车之间的偏转角度差的角度传感器，则判断测距传感器是否对准工程机械的行驶方向包括：根据所述角度传感器的检测结果判断挖掘机上的测距传感器是否对准挖掘机的行驶方向。8.根据权利要求1所述的方法，其中，在执行权利要求1中所述的步骤之前，所述方法还包括：判断工程机械的车身是否处于水平位置，如果判断结果为是，则执行权利要求1中所述的步骤，如果判断结果为否，则不执行权利要求1中所述的步骤。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述工程机械是挖掘机，所述挖掘机上设置有用于检测挖掘机的车身是否处于水平位置的倾角传感器，则判断工程机械的车身是否处于水平位置包括：
根据所述倾角传感器的检测结果判断挖掘机的车身是否处于水平位置。10.一种具有控制装置的工程机械，所述控制装置包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其特征在于，所述处理器被配置为执行所述可执行指令以实施根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

技术总结
本公开涉及一种用于对工程机械的行驶方向上的障碍物进行报警的方法，工程机械上设置有测距传感器，所述方法包括：获取测距传感器所测量的距离地面长度的理论值和实际值；将理论值与实际值进行对比，如果理论值大于实际值并且理论值与实际值之间的差值大于预先设定的第一阈值，则产生指示工程机械的行驶方向上存在高于地面的突起和/或指示操作人员进行规避操作的报警信息，如果实际值大于理论值并且实际值与理论值之间的差值大于预先设定的第二阈值，则产生指示工程机械的行驶方向上存在低于地面的凹陷和/或指示操作人员进行规避操作的报警信息。作的报警信息。作的报警信息。


技术研发人员：吕超 肖飞 张小娜 彭斌
受保护的技术使用者：卡特彼勒S.A.R.L公司
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2023/6/7