本公開涉及一種用于確定材料移動(dòng)機(jī)械的鏟斗的材料裝載狀況的系統(tǒng)。此外，本公開涉及一種材料移動(dòng)機(jī)械以及用于確定材料移動(dòng)機(jī)械的鏟斗的材料裝載狀況的方法。

本公開能夠用在諸如輪式裝載機(jī)、挖掘機(jī)、推土機(jī)等的材料移動(dòng)機(jī)械中。雖然將針對(duì)輪式裝載機(jī)來描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于這種特定的材料移動(dòng)機(jī)械，而是也可用在其它類型的材料移動(dòng)機(jī)械中。

背景技術(shù)：

諸如輪式裝載機(jī)的材料移動(dòng)機(jī)械通常包括鏟斗，所述鏟斗適于在材料移動(dòng)操作期間被裝有諸如礫石的材料。為了實(shí)現(xiàn)合適的操作，通常希望在鏟斗中裝有適當(dāng)量的材料。

在鏟斗裝有少量材料的情形中，存在的風(fēng)險(xiǎn)是：材料移動(dòng)操作可能與不必要的高時(shí)間消耗和/或燃料消耗相關(guān)聯(lián)，這是因?yàn)椴牧弦苿?dòng)機(jī)械可能需要執(zhí)行比鏟斗被合適地裝填時(shí)所需的工作循環(huán)更多的工作循環(huán)。另一方面，如果鏟斗被過多地裝有材料，存在的風(fēng)險(xiǎn)是材料將在材料移動(dòng)操作期間溢出。

對(duì)于鏟斗的裝載狀況的評(píng)估可通過讀取被裝填的鏟斗中的材料的重量來執(zhí)行。然而，僅被裝填的材料的重量并不總是提供用于確定鏟斗是否被適當(dāng)?shù)匮b填的足夠信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的目的是提供一種用于確定材料移動(dòng)機(jī)械的鏟斗的材料裝載狀況的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)提供關(guān)于鏟斗是否被適當(dāng)?shù)匮b填的相關(guān)信息。

該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

這樣，本公開涉及一種用于確定材料移動(dòng)機(jī)械的鏟斗的材料裝載狀況的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于生成被裝載在鏟斗中的材料的表面的表面模型并將該表面模型與和鏟斗相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀進(jìn)行比較的裝置。

上述系統(tǒng)意味著一種改進(jìn)的確定鏟斗的材料裝載狀況的方式。例如，通過由該系統(tǒng)因此生成的表面模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鏟斗材料裝載狀況的更全面評(píng)估。僅作為示例，取決于其設(shè)計(jì)，不同類型的鏟斗可與不同的優(yōu)選表面形狀相關(guān)聯(lián)，并且所裝載的材料的表面模型的生成意味著用于確定當(dāng)前的鏟斗是否被適當(dāng)?shù)匮b填的有用信息。

可選地，該系統(tǒng)適于生成被裝載到鏟斗中的材料的表面的三維模型。該表面的三維模型意味著確定材料裝載狀況的多種可能性，例如在裝載到鏟斗中的材料的坡度方面和/或裝載到鏟斗中的材料的在所有三個(gè)維度上的重心方面確定材料裝載狀況。

可選地，所述預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀取決于裝載到鏟斗中的材料的類型。這樣，作為基于鏟斗的類型來確定預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀的替代或補(bǔ)充，可考慮到材料的實(shí)際類型來確定材料裝載狀況。

可選地，所述預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀包括關(guān)于裝載到鏟斗中的材料的標(biāo)稱休止角的信息。

可選地，該系統(tǒng)適于確定指示溢出風(fēng)險(xiǎn)的溢出參數(shù)和/或指示材料裝填率的裝填率參數(shù)。

可選地，該系統(tǒng)適于發(fā)出指示材料裝載狀況的信號(hào)，該系統(tǒng)優(yōu)選適于發(fā)出指示鏟斗是否被適當(dāng)?shù)匮b載的信號(hào)。

可選地，該系統(tǒng)包括用于生成表面模型的感知組件，所述感知組件優(yōu)選包括照相機(jī)和激光傳感器中的至少一個(gè)。

可選地，該感知組件適于生成被裝載到鏟斗中的材料的表面的三維表面模型，所述感知組件優(yōu)選地包括飛行時(shí)間照相機(jī)、立體照相機(jī)、結(jié)構(gòu)光照相機(jī)或被促動(dòng)的激光測(cè)距儀中的至少一個(gè)。

可選地，該感知組件的至少一部分適于附接到材料移動(dòng)機(jī)械的一部分。

本公開的第二方面涉及一種包括鏟斗的材料移動(dòng)機(jī)械。該材料移動(dòng)機(jī)械還包括用于確定鏟斗的材料裝載狀況的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于生成被裝載到鏟斗中的材料的表面的表面模型并將該表面模型與和鏟斗相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀進(jìn)行比較的裝置。

可選地，該材料移動(dòng)機(jī)械包括帶有頂部的駕駛室，其中，至少所述感知組件的上述部分被附接到駕駛室頂部。

本發(fā)明的第三方面涉及一種用于確定材料移動(dòng)機(jī)械的鏟斗的材料裝載狀況的方法。該方法包括如下步驟：

–生成被裝載到鏟斗中的材料的表面的表面模型；和

–將該表面模型與和鏟斗相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀進(jìn)行比較。

可選地，所述預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀包括關(guān)于裝載到鏟斗中的材料的標(biāo)稱休止角的信息。

可選地，該鏟斗包括鏟斗底部和鏟斗開口邊緣，所述鏟斗開口邊緣帶有至少三個(gè)邊緣點(diǎn)，其中所述預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀通過如下方式生成：

–通過如下方式形成一組邊緣點(diǎn)平面：

●對(duì)每一對(duì)相鄰的邊緣點(diǎn)生成邊緣點(diǎn)平面，其中，邊緣點(diǎn)平面與所述一對(duì)相鄰的邊緣點(diǎn)中的每一個(gè)邊緣點(diǎn)相交并且以指示標(biāo)稱休止角的平面角度朝向鏟斗的相對(duì)側(cè)延伸；和

–組合所述一組邊緣點(diǎn)平面以形成預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀，所述預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀包括每一個(gè)邊緣點(diǎn)平面的邊緣點(diǎn)平面底板部分，所述邊緣點(diǎn)平面底板部分的位置使得所述一組邊緣點(diǎn)平面中沒有其它平面位于所述邊緣點(diǎn)平面底板部分和鏟斗底部之間。

可選地，鏟斗開口邊緣包括至少三個(gè)邊緣角部，邊緣點(diǎn)包括邊緣角部。

可選地，將表面模型與和鏟斗相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀進(jìn)行比較的特征包括：確定超出預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀的材料的體積。

可選地，將所述表面模型與和鏟斗相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀進(jìn)行比較的特征包括：確定超出每個(gè)邊緣點(diǎn)平面底板部分的材料的體積。

可選地，將所述表面模型與和鏟斗相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀進(jìn)行比較的特征包括：

–確定多個(gè)表面模型點(diǎn)；

–對(duì)于表面模型點(diǎn)中的超出所述預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀的每一個(gè)表面模型點(diǎn)，確定該表面模型點(diǎn)與預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀之間的最小距離。

可選地，該方法進(jìn)一步包括：對(duì)于表面模型點(diǎn)中的位于所述預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀之外的所有表面模型點(diǎn)確定如下參數(shù)：所述參數(shù)指示了所述表面模型點(diǎn)與預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀之間的最小距離的平均值和/或方差。

附圖說明

參考附圖，下文中給出了作為示例陳述的對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的更詳細(xì)描述。

在附圖中：

圖1是材料移動(dòng)機(jī)械的示意性透視圖；

圖2是裝填有材料的鏟斗的圖像的示意性側(cè)視圖；

圖3是材料表面的表面模型的示意性側(cè)視圖；

圖4至圖6示意了預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀的示例；

圖7示意了將表面模型與預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀進(jìn)行比較的實(shí)施方式；

圖8是包括感知組件的替代實(shí)施方式的材料移動(dòng)機(jī)械的示意性透視圖；并且

圖9是方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將針對(duì)輪式裝載機(jī)10(例如圖1中所示的輪式裝載機(jī))形式的材料移動(dòng)機(jī)械來描述本發(fā)明。輪式裝載機(jī)10應(yīng)視作能夠包括根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和/或可對(duì)其使用本發(fā)明的方法的材料移動(dòng)機(jī)械的示例。然而，還可以想到的是，本發(fā)明可在另一種材料移動(dòng)機(jī)械、例如挖掘機(jī)(未示出)或推土機(jī)(未示出)中實(shí)施。此外，應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，雖然在下文中參考可移動(dòng)的材料移動(dòng)機(jī)械描述本發(fā)明，但本發(fā)明可同樣應(yīng)用于且因此也包括靜止的材料移動(dòng)機(jī)械。

圖1的材料移動(dòng)機(jī)械10包括鏟斗12。此外，材料移動(dòng)機(jī)械10包括促動(dòng)設(shè)備14，用于升起和/或傾斜鏟斗12。僅作為示例，促動(dòng)設(shè)備14可包括液壓促動(dòng)器和/或電促動(dòng)器(在圖1中未示出)。

僅作為示例，鏟斗12可適于相對(duì)于地面和/或相對(duì)于材料移動(dòng)機(jī)械的其余部分移動(dòng)，從而裝載材料。

此外，圖1示意了鏟斗12裝有材料16。僅作為示例，該材料可包括沙、礫石、土壤、卵石、巖石等。

圖1進(jìn)一步示意了用于確定材料移動(dòng)機(jī)械10的鏟斗12的材料裝載狀況的系統(tǒng)18。在圖1中，材料移動(dòng)機(jī)械10包括系統(tǒng)18。然而，還可構(gòu)思出的是，系統(tǒng)18可在空間上與材料移動(dòng)機(jī)械10分離。僅作為示例，系統(tǒng)18或系統(tǒng)18的至少一部分可位于在空間上與材料移動(dòng)機(jī)械10分離的靜止或移動(dòng)物體中。

系統(tǒng)18包括用于生成被裝載到鏟斗中的材料的表面的表面模型的裝置。

為此，雖然僅作為示例，但圖2示意了圖1的鏟斗12和材料16的圖像，所述圖像已由系統(tǒng)18生成。僅作為示例，圖2的模型可通過鏟斗12和材料16的點(diǎn)云測(cè)量來生成。

此外，圖3示意了材料16的表面的表面模型17。圖3的表面模型17已基于圖2的圖像生成。僅作為示例，圖3的表面模型17可通過對(duì)數(shù)據(jù)，例如能夠從圖2的圖像獲得的點(diǎn)，進(jìn)行外插生成。

應(yīng)注意的是，在圖2和圖3中，所述圖像和表面模型17是三維模型，所述三維模型是圖像和表面模型的優(yōu)選實(shí)施方式。然而，還可構(gòu)思出的是，系統(tǒng)18的實(shí)施例替代地生成二維圖像和/或表面模型。此外，雖然圖2和圖3示意了其中表面模型在兩個(gè)步驟中生成的替代方案(即，首先生成所述圖像，然后生成表面模型17)，但還可構(gòu)思出的是，所述表面模型可在單個(gè)步驟中生成，例如通過基于至少材料表面的一組點(diǎn)來生成表面模型，或者通過使用超過兩個(gè)步驟來生成表面模型。

系統(tǒng)18可適于在圖3的圖像中識(shí)別鏟斗12的類型。僅作為示例，該系統(tǒng)可適于讀取鏟斗標(biāo)識(shí)符(未示出)，例如條形碼或任何其它類型的識(shí)別信息。應(yīng)注意的是，該識(shí)別信息并非必需包含可視覺讀取的信息，而是可替代地包含可使用例如無線電波傳感器、磁性傳感器等讀取的信息。作為讀取鏟斗標(biāo)識(shí)符的替代或補(bǔ)充，系統(tǒng)18可適于例如基于鏟斗12和材料16的圖像來生成鏟斗12的模型，且將該鏟斗的模型與所存儲(chǔ)的模型組進(jìn)行比較。作為另外的選項(xiàng)，鏟斗12的類型可手動(dòng)輸入到系統(tǒng)18中，例如通過材料移動(dòng)機(jī)械10的操作者手動(dòng)輸入。

與如何識(shí)別鏟斗12的類型無關(guān)，該系統(tǒng)可適于移除被裝載到鏟斗12中的材料16的模型的部分，例如點(diǎn)，使得：當(dāng)評(píng)估裝載狀況時(shí)，可僅考慮位于鏟斗模型的邊界框內(nèi)側(cè)的材料16的部分。

一旦該材料的相關(guān)部分已被識(shí)別，系統(tǒng)18就可生成表面模型17，例如通過生成三角形單元的網(wǎng)格，其中該三角形單元中的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于材料的圖像的點(diǎn)。由此生成的網(wǎng)格可形成表面模型17。一旦表面模型17以及其相對(duì)于鏟斗的位置和定向已被識(shí)別，就可確定諸如裝載到鏟斗12中的材料16的體積的實(shí)體。這樣的體積確定可通過多種方式來執(zhí)行。作為非限制性示例，鏟斗12的幾何模型可與表面模型17組合，并且可通過積分來確定以上兩個(gè)模型所封閉的體積。

圖3示意了這種積分的示例，其中已通過多個(gè)鏟斗節(jié)點(diǎn)對(duì)鏟斗12的內(nèi)部進(jìn)行建模。鏟斗節(jié)點(diǎn)和表面模型17的節(jié)點(diǎn)是在相鄰的節(jié)點(diǎn)之間生成的組合的三角單元(triangulateelement)。對(duì)于每個(gè)三角形單元，可生成四面體單元，所述四面體單元的三個(gè)角部是三角形單元的節(jié)點(diǎn)，并且第四個(gè)角部是被鏟斗節(jié)點(diǎn)和表面模型17的節(jié)點(diǎn)封閉的體積的質(zhì)心。僅作為示例，該質(zhì)心的位置可通過計(jì)算鏟斗節(jié)點(diǎn)的表面模型17的節(jié)點(diǎn)的位置的平均值來計(jì)算。

此外，系統(tǒng)18可適于確定與鏟斗12相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀，即，因此確定的鏟斗類型，。僅作為示例，系統(tǒng)18可適于通過從數(shù)據(jù)庫接收數(shù)據(jù)來確定所述預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀。該數(shù)據(jù)庫可形成系統(tǒng)18的一部分。替代地，該數(shù)據(jù)庫可與系統(tǒng)18分離且系統(tǒng)18可包括用于與該數(shù)據(jù)庫通信的裝置。

與如何確定預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀無關(guān)，系統(tǒng)18適于將所述表面模型與和鏟斗12相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀進(jìn)行比較。

所述預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀不必僅僅基于相關(guān)聯(lián)的鏟斗12。可構(gòu)思出的是，所述預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀還可取決于裝載到鏟斗12中的材料的類型。

裝載到鏟斗中的材料的優(yōu)選表面形狀可隨著裝載到鏟斗12中的材料的類型而變化。為此，系統(tǒng)18優(yōu)選適于接收指示要裝載或已裝載到鏟斗中的材料的類型的信息。僅作為示例，系統(tǒng)18可適于從操作者接收指示材料的類型的輸入。作為另一個(gè)選項(xiàng)，系統(tǒng)18可以能夠通過以下方式來確定材料的類型：例如，使用一個(gè)或多個(gè)重量傳感器(未示出)例如讀取被裝載到鏟斗中的材料的重量，例如使用上述圖像和/或上述表面模型來確定被裝載到鏟斗中的材料的體積，確定材料的密度，并且根據(jù)因此確定的密度建立材料的類型。作為另外的選項(xiàng)，系統(tǒng)18能夠通過如下方式來確定材料的類型，即，例如使用gps系統(tǒng)等來確定鏟斗的位置，并且使用此位置處的材料的數(shù)據(jù)，例如使用數(shù)據(jù)庫、查詢表，并因此確定材料的類型。

與如何確定材料的類型無關(guān)，系統(tǒng)18優(yōu)選適于確定與鏟斗12相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀，即，因此確定的鏟斗類型以及因此確定的材料的類型。僅作為示例，基于鏟斗類型和材料類型的以上兩個(gè)參數(shù)的所述預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀可通過從數(shù)據(jù)庫接收數(shù)據(jù)來確定。作為從數(shù)據(jù)庫接收數(shù)據(jù)的替代或補(bǔ)充，系統(tǒng)18可適于基于鏟斗和材料類型來計(jì)算預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀。

在針對(duì)材料類型確定預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀時(shí)可能相關(guān)的參數(shù)是標(biāo)稱休止角，即，對(duì)于裝載到鏟斗12中的材料而言不發(fā)生滑塌的相對(duì)于水平面的最陡角度，材料能夠被堆在所述水平面上。基于針對(duì)材料的類型的標(biāo)稱休止角和鏟斗12的類型，能夠確定所述預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀。僅作為示例，這種預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀包括帶有傾斜的頂表面的體積，諸如料堆，其中該體積的形狀使得適當(dāng)大體積的材料可裝載到鏟斗12中，但其中該體積的頂表面的傾斜等于或低于針對(duì)該材料類型的上述的標(biāo)稱休止角。

基于因此生成的表面模型和因此確定的預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀，系統(tǒng)18可適于確定指示溢出風(fēng)險(xiǎn)的溢出參數(shù)和/或指示材料裝填率的裝填率參數(shù)。

僅作為示例，系統(tǒng)18可適于發(fā)出指示材料裝載狀況的信號(hào)。例如，系統(tǒng)18可適于發(fā)出指示鏟斗12是否被適當(dāng)?shù)匮b載的信號(hào)。

作為非限制性示例，指示鏟斗12是否被適當(dāng)?shù)匮b載的信號(hào)可包括關(guān)于鏟斗中的材料的體積超出預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀的信息。作為另外的非限制性示例，所述信號(hào)可包括指示關(guān)于超出預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀的體積的位置的信息。

圖4至圖6示意了可如何對(duì)于鏟斗12和材料的標(biāo)稱休止角生成預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀。

圖4中示意的鏟斗12的實(shí)施方式包括鏟斗底部19和鏟斗開口邊緣20。鏟斗開口邊緣20包括至少三個(gè)邊緣點(diǎn)。圖4中示意的鏟斗實(shí)施方式包括四個(gè)邊緣角部22、24、26、28，該四個(gè)邊緣角部還形成了邊緣點(diǎn)。然而，還可構(gòu)思出的是，至少一個(gè)邊緣點(diǎn)可位于另一個(gè)邊緣位置，而不是在邊緣角部中。

基于邊緣點(diǎn)22、24、26、28，通過對(duì)于每一對(duì)相鄰的邊緣點(diǎn)22、24、26、28生成邊緣點(diǎn)平面來形成一組邊緣點(diǎn)平面，其中邊緣點(diǎn)平面與成對(duì)的相鄰邊緣點(diǎn)中的每一個(gè)邊緣點(diǎn)相交，并且以指示標(biāo)稱休止角的平面角度α朝向鏟斗12的相反側(cè)延伸。

圖4示意了兩個(gè)邊緣點(diǎn)平面30、32，并且圖5示意了另外的兩個(gè)邊緣點(diǎn)平面34、36。

參考圖4，對(duì)于相鄰的邊緣點(diǎn)，即第一邊緣點(diǎn)22和第二邊緣點(diǎn)24生成第一邊緣點(diǎn)平面30。第一邊緣點(diǎn)平面與成對(duì)的相鄰邊緣點(diǎn)22、24中的每一個(gè)邊緣點(diǎn)相交并且以指示標(biāo)稱休止角的平面角度α朝向鏟斗12的相反側(cè)延伸。僅作為示例，平面角度α可以是標(biāo)稱休止角的函數(shù)，例如與標(biāo)稱休止角成比例。作為非限制性示例，平面角度α可與標(biāo)稱休止角相同或至少大體上相同。

對(duì)于另一組相鄰的邊緣點(diǎn)，即圖4中的第三邊緣點(diǎn)26和第四邊緣點(diǎn)28，生成了第二邊緣點(diǎn)平面32。

圖5示意了對(duì)于另外的兩組相鄰的邊緣點(diǎn)的，即對(duì)于第一邊緣點(diǎn)22和第三邊緣點(diǎn)26以及第二邊緣點(diǎn)24和第四邊緣點(diǎn)28的第三邊緣平面34和第四邊緣平面36。

圖6示意了預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀38可通過組合所述一組邊緣點(diǎn)平面而生成。圖6示意了預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀38包括每個(gè)邊緣點(diǎn)平面的邊緣點(diǎn)平面底板部分(floorportion)30’、32’、34’、36’。所述邊緣點(diǎn)平面底板部分的位置使得所述一組邊緣點(diǎn)平面中沒有其它平面位于邊緣點(diǎn)平面底板部分和鏟斗底部之間。

如上文中已暗示，指示鏟斗12是否被適當(dāng)?shù)匮b載的信號(hào)可包括關(guān)于超出預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀的鏟斗中的材料的體積的信息。

圖7示意了其中鏟斗12中的材料16的部分16’超出預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀38的裝載狀況。如在此所使用，表述“超出預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀”指示了在預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀38的背離鏟斗底部19的一側(cè)上的位置。

如此，系統(tǒng)18和/或方法的實(shí)施例可包括確定超出預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀38的材料的體積。體積的大小可提供關(guān)于鏟斗是否被適當(dāng)?shù)匮b填的信息。僅作為示例，具有超出預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀38的大體積的裝載狀況可具有高的溢出風(fēng)險(xiǎn)且因此可能是較不優(yōu)選的。

在圖7中示意的裝載狀況中，鏟斗12中的材料16的部分16’位于第二邊緣點(diǎn)平面底板部分32’中。根據(jù)系統(tǒng)18和/或方法的實(shí)施例，將表面模型17與和鏟斗12相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀進(jìn)行比較的特征包括確定超出每個(gè)邊緣點(diǎn)平面底板部分30’、32’、34’、36’的材料的體積。

將表面模型與和鏟斗相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀進(jìn)行比較的特征可包括確定多個(gè)表面模型點(diǎn)。僅作為示例，表面模型點(diǎn)可涉及鏟斗12和材料16的點(diǎn)云測(cè)量，例如在上文中參考圖2展示的點(diǎn)云測(cè)量過程。如此，作為非限制性示例，表面模型點(diǎn)能夠是點(diǎn)云的點(diǎn)的至少子集。

然而，還可構(gòu)思出的是，基于被裝載到鏟斗12中的材料16的表面的表面模型來生成面模型點(diǎn)。

與如何生成表面模型點(diǎn)無關(guān)，將表面模型與和鏟斗相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀進(jìn)行比較的特征可進(jìn)一步包括：對(duì)于超出預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀的表面模型點(diǎn)中的每一個(gè)表面模型點(diǎn)，確定在該表面模型點(diǎn)和預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀之間的最小距離d。

僅作為示例，所述最小距離d可通過考慮(assuming)通過點(diǎn)c(例如被選擇為是邊緣點(diǎn)和/或邊緣角部)、法向量n和表面模型點(diǎn)p限定的平面來確定。

最小距離d因而可通過如下公式來計(jì)算：

d(p，c，n)＝(p-c)·n公式1

點(diǎn)組p＝{p1，...，pn}的方差被計(jì)算為

然而，在該情形中，我們僅關(guān)注模型體積外側(cè)的點(diǎn)；即，帶有正距離d的點(diǎn)。更相關(guān)的測(cè)量則是圍繞平均正距離的方差m。設(shè)q＝{p1，...，pk}為其距離d(p，c，n)為正的點(diǎn)組。

然后能夠?qū)τ谖挥陬A(yù)定義的優(yōu)選表面形狀的外側(cè)的所有表面模型點(diǎn)確定表面模型點(diǎn)與預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀之間的最小距離的平均值和/或標(biāo)準(zhǔn)差。

最小距離d的平均值m可根據(jù)如下公式確定：

并且，最小距離d的方差σ²通過如下公式確定：

作為確定最小距離d的平均值和/或方差的替代或補(bǔ)充，一組表面模型點(diǎn)的最小距離d可與預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀有關(guān)地來表示。僅作為示例，對(duì)于一組表面模型點(diǎn)的最小距離d可針對(duì)每個(gè)邊緣點(diǎn)平面底板部分30’、32’、34’、36’給出。

如此，每個(gè)邊緣點(diǎn)平面底板部分包括基準(zhǔn)點(diǎn)c、法向量n和兩個(gè)平面向量a、b，所述兩個(gè)平面向量a、b中的每一個(gè)在相關(guān)的邊緣點(diǎn)平面底板部分的平面中延伸。

為此目的，再次參考圖7，其中對(duì)于第一邊緣點(diǎn)平面底板部分30’示意了以上所述的幾何實(shí)體c、n、a、b。然而，應(yīng)注意到的是，第一邊緣點(diǎn)平面底板部分中的每一個(gè)包括這些實(shí)體。

第一邊緣點(diǎn)平面底板部分30’可分為多個(gè)部分區(qū)域30k’或部分單元，所述多個(gè)部分區(qū)域30k’或部分單元中的每一個(gè)具有在平行于a和b向量的方向上的延伸部。對(duì)于每一個(gè)部分單元30k’，可分別根據(jù)公式2或公式3來確定平均值m和/或方差σ²?？梢蚨鴮?duì)每個(gè)部分單元30k’給出因此確定的平均值m和/或方差σ²，例如通過以與所確定的值(多個(gè)值)對(duì)應(yīng)的顏色對(duì)每個(gè)部分單元進(jìn)行顏色標(biāo)記，或通過對(duì)每個(gè)部分單元提供帶有柱條的直方圖。

為確定表面模型，系統(tǒng)18的用于生成表面模型的裝置可包括用于生成表面模型的感知組件。作為非限制性示例，該感知組件可包括照相機(jī)和激光傳感器中的至少一個(gè)。在系統(tǒng)18適于生成三維表面模型的情形中，該感知組件可包括飛行時(shí)間照相機(jī)、立體照相機(jī)、結(jié)構(gòu)光照相機(jī)或被促動(dòng)的激光測(cè)距儀中的至少一個(gè)。

圖8示意了圖1的材料移動(dòng)機(jī)械10和感知組件40的兩個(gè)替代實(shí)施方式。在第一替代實(shí)施方式中，感知組件40’附接到材料移動(dòng)機(jī)械10。僅作為示例且如圖8中所示，材料移動(dòng)機(jī)械10可包括帶有駕駛室頂部44的駕駛室42，其中第一替代實(shí)施方式的感知組件40’的至少一部分附接到駕駛室頂部44。然而，還可構(gòu)思出的是，可將感知組件40’的第一替代實(shí)施方式附接到材料移動(dòng)機(jī)械10的另一個(gè)部分，例如促動(dòng)設(shè)備14。

在該感知組件的第二替代實(shí)施方式中，感知組件40”不附接到材料移動(dòng)機(jī)械10。此外，雖然僅作為示例，但根據(jù)第二替代實(shí)施方式的感知組件40”在空間上與材料移動(dòng)機(jī)械10分離。作為非限制性示例，根據(jù)第二替代實(shí)施方式的感知組件40”可位于靜止物體上，例如位于立柱(未示出)等上，或者可位于移動(dòng)的物體上。僅作為示例，該移動(dòng)物體可以是能夠飛行且具有一個(gè)或多個(gè)旋翼的物體，例如直升機(jī)或四旋翼機(jī)。

最后，圖9示意了流程圖，其示意了根據(jù)本發(fā)明的第三方面的方法。該第三方面涉及用于確定材料移動(dòng)機(jī)械的鏟斗的材料裝載狀況的方法。鏟斗可適于移動(dòng)以由此裝載材料。

如圖9可見，該方法包括：

s1.生成被裝載到鏟斗中的材料的表面的表面模型，和

s2.將該表面模型與和鏟斗相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的優(yōu)選表面形狀進(jìn)行比較。

應(yīng)理解的是，本發(fā)明不限于以上所述且在附圖中示意的實(shí)施例；而是，普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可進(jìn)行許多改變和改型。