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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Neigung von Grabungen gegenüber dem Lot in Abhängigkeit von der Grabungstiefe, insbesondere für Schlitzwände, unter Verwendung einer am Grabwerkzeug angeordneten Messzelle, wobei während der Grabungsarbeiten die Nei- gung der Messzelle laufend festgestellt, gespeichert und an eine Basisstation, vorzugsweise draht- los, übertragen wird, welche die Daten mit der festgestellten Tiefe des Grabwerkzeuges in Verhält- nis bnngt, und diese Datenkombination in einer zentralen Datensteuerung dargestellt und einem Auswerterechner zugeführt wird.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der AT-PS-399 000 bekanntgeworden und gestattet es, eine permanente Messung, Aufzeichnung und Überwachung von Grabungsvorgängen durchzuführen ohne dabei kompliziert gestaltete Übertragungsleitungen vorsehen zu müssen.
Dabei wird beim Aushub beispielsweise ein Schlitzwandgreifer auf den Untergrund aufgesetzt und seine Schaufeln durch Stossbewegungen gefüllt, worauf mittels eines Schliessseiles das Schau- felpaar geschlossen wird. Beim Anheben des Schlitzwandgreifers wird die im Bereich seines Rah- mens angeordnete Neigungsmesszelle aktiviert und beginnt ihre Messung. Dabei geben zwei die Neigung des Greifers bestimmende Inklinometersensoren die gemessenen Werte laufend an ein Speichersystem ab. Sobald der Schlitzwandgreifer eine bestimmte Höhe überschritten hat, vor- zugsweise die Schlitzwandkante, wird ein Sender aktiviert, der die Daten per Funk an eine Emp- fängerstation übermittelt. Aus den Daten der Neigungen können bei nochmaligem Einfahren des Schlitzwandgreifers in den Schlitz die Abweichungen von der gewünschten Soll-Grabelinie ausge- glichen werden.
Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, dass durch Bestimmung der Neigung der Grabung in zwei Richtungen für manche Anwendungsfälle die erhaltenen Daten zu ungenau sind, um ein wirkungsvolles Korrigieren der Abweichungen durchzuführen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht dann, ein Verfahren der eingangs genannten Art an- zugeben, mit welchem eine hohe Genauigkeit bei der Erfassung von Neigungen bzw. Verdrehun- gen von Grabungen erreicht werden kann.
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass während der Grabungsarbeiten in an sich bekann- ter Weise zusätzlich die Winkelveränderung ¯Û des Grabwerkzeuges in, vorzugsweise lotrechter, Projektion laufend festgestellt wird.
Dadurch kann zusätzlich zur Neigungsmessung des Schlitzwandgreifers beim Abteufen in Ab- hängigkeit von der Grabungstiefe ein Messwert aufgenommen werden, der es ermöglicht, auch die Verdrehung in Projektion des Lotes zu erfassen, sodass auch geometrisch komplizierte Abweichun- gen von der Soll-Linie exakt erfasst werden können.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Neigung der Messzelle in Richtung der Grabungsbreite und in Längsrichtung der Grabung bestimmt wird.
Dadurch wird ein Koordinatensystem erstellt, mit dem die natürlich vorgegebenen Grabungs- linien miteinbezogen werden können, wodurch die Berechnungen der Abweichungen mit geringem Aufwand durchgeführt werden können
Nach einem weiteren Merkmal kann vorgesehen sein, dass die in der Messzelle gespeicherten Daten beim Durchgang der Messzelle durch einen festgelegten Nullpunkt an die Basisstation über- tragen werden. Die während eines Schaufelhubes gespeicherten Daten werden somit bei jedem Anheben des Grabwerkzeuges an der selben Stelle abgenommen und der Verlauf des Aushubes kann ständig kontrolliert werden.
Die Messzelle kann beim Anheben des Grabwerkzeuges aktiviert und ihre Werte abgespeichert werden Weiters können die in der Messzelle gespeicherten Daten von der Basisstation abgerufen werden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass beim wiederholten Absenken des Grabwerkzeuges beim Durchgang durch den Nullpunkt der mit vorhergegangenem Anheben des Grabwerkzeuges gültige Verlauf des Schlitzes in Richtung der Grabungsbreite, in Längsrich- tung der Grabung und in lotrechter Projektion, bezogen auf die Tiefe, permanent angezeigt und abgespeichert wird. Dadurch kann jeweils beim erneuten Absenken des Grabwerkzeuges anhand des aufgezeichneten Verlaufes eine wirkungsvolle Korrektur der Abweichungen durchgeführt werden
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Datenkombination in an sich bekannter Weise auf einem Display dargestellt wird. Diese Art der Anzeige ist sehr
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übersichtlich und für die jeweilige Bedienperson sehr schnell erfassbar.
Eine andere Variante der Erfindung kann darin bestehen, dass die Datenkombination an eine Speicherkarte weitergegeben wird. Damit kann die Speicherung der ermittelten Daten auf einfache Weise erfolgen.
Gemäss einer anderen Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mittels der Speicher- karte ein Messprotokoll erstellt wird, wodurch sich der genaue Verlauf der Grabung ermitteln lässt.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Daten über die Tiefe des Grabwerkzeuges, wie an sich bekannt, schrittweise über die Bewegung der Seiltrommel abge- nommen werden. Damit kann eine Tiefenmessung vorgenommen werden, ohne dafür eine eigene Vorrichtung einbauen zu müssen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Messsystem anzugeben, mit welchem das erfindungsgemässe Verfahren wirkungsvoll umgesetzt werden kann.
Ein Messsystem zur Durchführung des Verfahrens zur Verwendung in Verbindung mit einem Grabwerkzeug, das mit einem Grundgerät verbunden ist, umfassend eine am Grabwerkzeug angeordnete Messzelle mit zwei Inklinometersensoren zur Bestimmung der Neigung des Grabwerk- zeuges und ein System für die Datenaufnahme und Speicherung sowie eine Einrichtung zur draht- losen Übertragung der Daten zu einer am Grundgerät angeordneten Basisstation, wird erfindungs- gemäss dadurch realisiert, dass die Messzelle eine an sich bekannte Vorrichtung zur Bestimmung der Winkeländerung ¯Û vorzugsweise ein Faserkreisel, in vorzugsweise lotrechter Projektion des Grabwerkzeugs umfasst.
Durch diese zusätzliche Messvorrichtung kann eine genauere Erfassung des Grabungsverlau- fes und damit ein besserer Ausgleich der Abweichungen vorgenommen werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung kann darin bestehen, dass die Daten über die Tiefe sowie die Neigung in Richtung der Grabungsbreite und in Längsrichtung der Grabung sowie die Winkel- änderung ¯Û der Projektion des Grabwerkzeuges vergleichende Basisstation mit einer vorzugs- weise im Führerhaus des Grundgerätes angeordneten zentralen Datensteuerung verbunden ist, welche zentrale Datensteuerung die Daten auf einem Display permanent und bezogen auf die aktuelle Tiefe anzeigt und die Daten über eine Speicherkarte an eine Schaltstelle, vorzugsweise einen Büro-Container, zur Erstellung eines Messprotokolles weitergibt, und dass das Messsystem einen vor Beginn der Grabung festgelegten Nullpunkt umfasst, wobei nach Anheben des Grabwerk- zeuges beim Durchgang durch den Nullpunkt der Empfänger der Basisstation den Sender am Grabwerkzeug zur Übertragung der Daten aktiviert.
Durch ein solches Messsystem gelingt es, sonst aufwendige Messarbeiten zur Erfassung der Grabungsneigung zu vermeiden und die Messungen selbst in übersichtlicher Weise und vor allem schnell verfügbar darzustellen.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Messzelle die Neigungs- messung in Richtung der Grabungsbreite und in Längsrichtung der Grabung vornimmt.
Dadurch können die natürlich vorgebenen Umrisse des Grabungsverlaufes zur Erstellung eines Koordinatensystems herangezogen werden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine elektrische Versorgung am Grundgerät vorgesehen ist, welche in einem massiven druckwassergeschützten Gehäuse angeordnet und über ein Kabel mit der Messzelle verbunden ist, wodurch sich eine Vorrichtung ergibt, die auch für sehr rauhe Umgebungsbedingungen geeignet ist. Ein Messsystem kann, wobei am Grundgerät eine Seilwinde vorgesehen ist, gemäss einer Variante der Erfindung darin bestehen, dass die abgespulte Seillänge an der Winde mittels Inkrementalgeber ermittelt und an die Basissta- tion weitergeleitet wird. Dadurch ist eine einfache Ermittlung der Tiefenwerte der Grabung gege- ben.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der ange- schlossenen Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen Fig. 1 einen Schlitzwandgreifer in Vorderansicht ; das erfindungsgemässe
Messsystem in einem Blockschaltbild; Fig. 3 ein mit dem Messsystem erstelltes Schlitzwandprotokoll und Fig. 4a, Fig. 4b und Fig. 4c Auf-, Grund- und Seitenriss eines Grabungsschlitzes.
Fig. 1 zeigt einen üblichen Schlitzwandgreifer 1, welcher mit einem Halte- und einem Schliess- seil mit dem nicht dargestellten Trägergerät verbunden ist. Mit den Halte- und Schliessseil kann das
Schaufelpaar 2 geöffnet und geschlossen und die Grabarbeiten durchgeführt werden.
Vor dem Beginn der Aushubarbeit wird ein absoluter Nullpunkt ermittelt, welcher vorzugsweise
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mit der Leitwandoberkante ident ist. Der Nullpunkt wird mittels einer Resettaste im Datenverarbei- tungssystem fixiert. Anschliessend wird der Greifer 2 stossweise solange auf den auszuhebenden Boden bzw. in den Schlitz aufgesetzt, bis die Schaufeln voll sind, worauf mittels dem Schliessseil das Schaufelpaar geschlossen wird.
Beim Anheben des Schlitzwandgreifers 1 wird die im Bereich seines Rahmens 3 angeordnete Messzelle 4 aktiviert und beginnt mit ihrer Messung. Dabei geben zwei, die Neigung des Greifers sowohl in Richtung der Grabungsbreite (X) als auch in Längsrichtung der Grabung (Y) angebende Inklinometersensoren ihre Werte an ein Mikroprozessorsystem ab, welches die Daten in einem ebenfalls in der Messzelle 4 angeordneten Speicher ablegt. Erfindungsgemäss wird zusätzlich für jeden X,Y-Wert die Winkelveränderung ¯Û des Grabwerkzeuges 1 in lotrechter Projektion laufend festgestellt. Zur Messung dieser Winkelveränderung ¯Û ist in die Messzelle 4 ein nicht dargestellter Faserkreisel (z. B. MFK-4 Firma Bosch) integriert, welcher eine aus optischen Fasern gewickelte, rotierende Spule beinhaltet.
Die Teile eines Laserlichtstrahles durchlaufen die rotierende Faserspu- le in deren Drehrichtung und entgegengesetzt dazu und werden schliesslich zur Interferenz ge- bracht. Aus dem entstehenden Interferenzmuster kann die Drehrate und die Winkeländerung ¯Û des Kreisels bestimmt werden. Die Projektionsrichtung, gegenüber der die Winkelveränderung gemessen wird, muss dabei nicht in Richtung des Lotes verlaufen, für eine praxisgerechte Messung ist dies jedoch die bevorzugte Richtung.
Die Winkelveränderung ¯Û in lotrechter Projektion ist gemäss Fig.4a,b,c definiert, wobei von einem Nullpunkt 0 des unverdrehten und unverkippten Greifers ausgegangen wird, der durch ein Rechteck 20 dargestellt ist. Nach einer durchlaufenen Grabungstiefe h ist einerseits eine Neigung X in X-Richtung und eine Neigung Y in Y-Richtung festzustellen sowie andererseits eine Verdre- hung ¯Û in lotrechter Projektion, wobei der geneigte und verdrehte Greifer durch ein Rechteck 21 repräsentiert ist, dessen Nullpunkt sich von 0 auf 0' verschoben hat.
Die Stromversorgung der Messzelle erfolgt über eine ebenfalls im Bereich des Rahmens 3 an- geordnete Stromversorgung 5, welche mit der Messzelle über ein Kabel verbunden ist. Die Messzel- le ist in einem massiven, stoss- und druckwassergeschützten Gehäuse angeordnet. Beim Durch- gang des Schlitzwandgreifers durch den festgelegten absoluten Nullpunkt aktiviert der Empfänger einer im Bagger angeordneten Basisstation den Sender der Messzelle und es kommt zu einer drahtlosen Datenübertragung per Funk von der Messzelle am Greifer zur Basisstation B am Bagger (Fig.2a,b).
Die Basisstation B erhält weiters Daten über die jeweilige Tiefe des ausgehobenen Schlitzes.
Diese Tiefenmessung erfolgt über Inkrementalgeber an der Winde und wird über die abgespulte Seillänge ermittelt. In der Basisstation B werden nun die Messdaten über die Neigung des Schlitz- wandgreifers in X- und Y-Richtung sowie die Messdaten der Winkelveränderung ¯Û in lotrechter Projektion mit den Daten über die gegenständliche Tiefe verbunden, die jeweilige Abweichung von der Sollvorgabe, also vom Lot, errechnet und an die im Baggerführerhaus angeordnete zentrale Datensteuerung weitergegeben. Die Abweichung wird im "mm" bzw. in Grad errechnet und ausge- geben.
Beim wiederholten Absenken des Greifers in den Schlitz wird bei Durchlaufen des absoluten Nullpunktes eine optische Anzeige im Baggerführerhaus aktiviert, wobei der Verlauf des Schlitzes in X- und Y-Richtung sowie die Winkelveränderung ¯Û in lotrechter Projektion, bezogen auf die aktuelle Tiefe, wie er sich beim Anheben des Greifers darstellte, permanent angezeigt wird Der Baggerführer erfährt also beim Absenken des Greifers den Zustand, der beim Anheben des Grei- fers vorherrschte und kann damit rechtzeitig erkennen, ob und inwieweit der Schlitzwandgreifer von der gewünschten Soll-Linie abweicht, und eine entsprechende Korrektur vornehmen
Die Daten über die Neigung des Greifers in X-Y-Richtung, die Q-Winkelveränderung ¯Û sowie über die Tiefe werden von der zentralen Datensteuerung auch an eine Speicherkarte weiterge- geben.
Das in Fig. 2a-c dargestellte System umfasst auch einen in einem Büro-Container aufgestellten Auswerterechner sowie einen an diesen angeschlossenen Drucker. Nach Fertigstellung des Schlit- zes oder auch nach einem bestimmten Arbeitszeitraum kann durch einfaches Einführen der Spei- cherkarte in den Auswerterechner ein Schlitzprotokoll angefertigt werden. Ein in Fig.3 dargestelltes Schlitzprotokoll zeigt den Verlauf des Schlitzes in X- und Y-Richtung sowie der Verdrehung in ¯Û in lotrechter Projektion in Abhängigkeit von der Tiefe. Darüber hinaus werden zur sicheren Identifi-
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zierung eine Schlitznummer, der Schlitzbeginn, das Schlitzende, das Gerät und der Gerätefahrer ausgedruckt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erfassung der Neigung von Grabungen gegenüber dem Lot in Abhängigkeit von der Grabungstiefe, insbesondere für Schlitzwände, unter Verwendung einer am Grab- werkzeug angeordneten Messzelle, wobei während der Grabungsarbeiten die Neigung der
Messzelle laufend festgestellt, gespeichert und an eine Basisstation, vorzugsweise draht- los, übertragen wird, welche die Daten mit der festgestellten Tiefe des Grabwerkzeuges in
Verhältnis bringt, und diese Datenkombination in einer zentralen Datensteuerung darge- stellt und einem Auswerterechner zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Grabungsarbeiten in an sich bekannter Weise zusätzlich die Winkelveränderung ¯Û des Grabwerkzeuges (1) in, vorzugsweise lotrechter, Projektion laufend festgestellt wird.