DE10025474A1 - Schichtdickenbestimmung durch relative Lageerfassung zwischen Traktor und Zugarm eines Straßenfertigers - Google Patents
Schichtdickenbestimmung durch relative Lageerfassung zwischen Traktor und Zugarm eines StraßenfertigersInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zur Bestimmung der Schichtdicke eines durch einen Straßenfertiger auf einen Untergrund aufzubringenden Materialeinbaus, wobei der Straßenfertiger einen Traktor, zumindest einen an dem Traktor höhenverstellbar und drehbar angebrachten Zugarm, eine starr an dem zumindest einen Zugarm angebrachte schwimmende Bohle, die mit dem Zugarm einen Zugarm-Bohlen-Verbund bildet, und ein mit seiner Unterseite auf der Unterlage aufliegendes Fahrwerk aufweist, umfaßt einen Abstandssensor zum Erfassen eines relativen Abstands zwischen einer Bezugsposition des Traktors und einer Bezugsposition des Zugarm-Bohlen-Verbunds, wobei die Bezugsposition des Traktors eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu der Unterseite des Fahrwerks aufweist und die Bezugsposition des Zugarm-Bohlen-Verbunds eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu einer unteren Hinterkante der Bohle aufweist. Ferner ist eine Einrichtung zum Bestimmen der Schichtdicke auf der Grundlage des erfaßten relativen Abstands und der vorbestimmten Positionsbeziehungen vorgesehen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Bestimmung der Schichtdicke eines durch einen
Straßenfertiger auf einen Untergrund aufzubringenden Mate
rialeinbaus, wobei der Straßenfertiger einen Traktor, zumin
dest einen höhenverstellbar an dem Traktor angebrachten Zug
arm und eine starr an dem zumindest einen Zugarm angebrachte
Bohle aufweist.
Allgemein läuft ein Straßenfertiger mit einem Kettenfahrwerk
auf einem vorbereiteten Untergrund, auf den eine zu ferti
gende Straßendecke bzw. ein zu fertigender Straßenbelag auf
zubringen ist. In Fahrtrichtung hinten am Straßenfertiger
ist eine höhenverstellbare Bohle vorgesehen, an deren Vor
derseite ein Vorrat des Straßenbelagmaterials angehäuft ist,
der durch eine Fördereinrichtung gefördert und verteilt
wird, die dafür Sorge trägt, daß auf der Vorderseite der
Bohle immer eine ausreichende, jedoch nicht zu große Menge
des Straßenbelagmaterials bevorratet gehalten wird. Die Höhe
der unteren Hinterkante der Bohle gegenüber der Oberfläche
des vorbereiteten Untergrundes, der gegebenenfalls auch
durch eine alte Straßenbelagdecke gebildet sein kann, legt
die Dicke der gefertigten Straßendecke vor ihrer an
schließenden weiteren Festigung durch Walzen fest. Die Bohle
ist starr in der Regel an zwei Zugarmen gehalten, die in ei
nem Mittenbereich des Traktors des Straßenfertigers höhen
verstellbar angebracht sind, derart, daß durch eine Höhen
verstellung der Neigungswinkel der Unterseite der Bohle ein
gestellt werden kann, um dadurch ein Aufschwimmen bzw. ein
Abschwimmen der Bohle auf dem einzubringenden Material und
damit eine Ebenheit und Höhe des einzubringenden Materials
steuern zu können.
Die Messung der Einbauhöhe, d. h. der Schichtdicke, am Stra
ßenfertiger ist bisher auf direktem Wege nicht oder nur mit
einem sehr hohen Aufwand möglich. Auch bei der Messung einer
Höhe an der Bohlenhinterkante, siehe beispielsweise DE 196 47 150 A1
oder US 5,401,115 wird nicht die Schichtdicke
ermittelt, sondern nur eine Höheninformation bezogen auf ei
ne Referenz ermittelt. Diese Referenz kann beispielsweise
eine gespannte Schnur, der Bordstein oder eine bereits auf
gebrachte benachbarte Straßendecke sein. Somit wird dort
nicht die Schichtdicke in Relation zu dem Untergrund, auf
den die Straßendecke aufgebracht wird, erfaßt, was bei Mes
sung der Höhe an der Bohlenhinterkante nicht möglich ist, da
dort bereits Material aufgebracht ist und somit ein direkter
Zugriff auf den Untergrund nicht mehr möglich ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung der exakten
Schichtdicke eines Materialeinbaus, der durch einen Straßen
fertiger auf einen Untergrund aufgebracht wird, zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1
und ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Be
stimmung der Schichtdicke eines durch einen Straßenfertiger
auf einen Untergrund aufzubringenden Materialeinbaus, wobei
der Straßenfertiger einen Traktor, zumindest einen an dem
Traktor höhenverstellbar und drehbar angebrachten Zugarm,
eine starr an dem zumindest einen Zugarm angebrachte schwim
mende Bohle, die mit dem Zugarm einen Zugarm-Bohlen-Verbund
bildet, und ein mit seiner Unterseite auf der Unterlage auf
liegendes Fahrwerk aufweist, wobei die Vorrichtung folgende
Merkmale aufweist:
einen Abstandssensor zum Erfassen eines relativen Abstands zwischen einer Bezugsposition des Traktors und einer Bezugs position des Zugarm-Bohlen-Verbunds, wobei die Bezugsposi tion des Traktors eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu der Unterseite des Fahrwerks aufweist und die Bezugsposition des Zugarm-Bohlen-Verbunds eine vorbestimmte Positionsbezie hung zu einer unteren Hinterkante der Bohle aufweist; und
eine Einrichtung zum Bestimmen der Schichtdicke auf der Grundlage des erfaßten relativen Abstands und der vorbe stimmten Positionsbeziehungen.
einen Abstandssensor zum Erfassen eines relativen Abstands zwischen einer Bezugsposition des Traktors und einer Bezugs position des Zugarm-Bohlen-Verbunds, wobei die Bezugsposi tion des Traktors eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu der Unterseite des Fahrwerks aufweist und die Bezugsposition des Zugarm-Bohlen-Verbunds eine vorbestimmte Positionsbezie hung zu einer unteren Hinterkante der Bohle aufweist; und
eine Einrichtung zum Bestimmen der Schichtdicke auf der Grundlage des erfaßten relativen Abstands und der vorbe stimmten Positionsbeziehungen.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum
Bestimmen der Schichtdicke eines durch einen Straßenfertiger
auf einen Untergrund aufzubringenden Materialeinbaus, wobei
der Straßenfertiger einen Traktor, zumindest einen an dem
Traktor höhenverstellbar und drehbar angebrachten Zugarm,
eine starr an dem zumindest einen Zugarm angebrachte schwim
mende Bohle, die mit dem Zugarm einen Zugarm-Bohlen-Verbund
bildet, und ein mit seiner Unterseite auf der Unterlage auf
liegendes Fahrwerk aufweist, wobei das Verfahren folgende
Schritte aufweist:
Erfassen eines relativen Abstands zwischen einer Bezugsposi tion des Traktors und einer Bezugsposition des Zugarm-Boh len-Verbunds, wobei die Bezugsgosition des Traktors eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu der Unterseite des Fahr werks aufweist und die Bezugsposition des Zugarm-Bohlen-Ver bunds eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu einer unteren Hinterkante der Bohle aufweist; und
Bestimmen der Schichtdicke auf der Grundlage des erfaßten relativen Abstands und der vorbestimmten Positionsbeziehun gen.
Erfassen eines relativen Abstands zwischen einer Bezugsposi tion des Traktors und einer Bezugsposition des Zugarm-Boh len-Verbunds, wobei die Bezugsgosition des Traktors eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu der Unterseite des Fahr werks aufweist und die Bezugsposition des Zugarm-Bohlen-Ver bunds eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu einer unteren Hinterkante der Bohle aufweist; und
Bestimmen der Schichtdicke auf der Grundlage des erfaßten relativen Abstands und der vorbestimmten Positionsbeziehun gen.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß es
möglich ist, auf der Grundlage der Erfassung eines relativen
Abstands zwischen einem ersten Bezugspunkt am Traktor eines
Straßenfertigers und einen zweiten Bezugspunkt am Zugarm-
Bohlenverbund des Straßenfertigers die exakte Schichtdicke
eines aufzubringenden Materialeinbaus zu ermitteln. Dies ist
möglich, da der erste Bezugspunkt auf dem Traktor des Straßenfertigers
eine definierte Positionsbeziehung zu der Un
terseite des Fahrwerks des Straßenfertigers, die auf dem Un
tergrund aufliegt, besitzt, und die zweite Bezugsposition
auf dem Zugarm-Bohlen-Verbund eine definierte Positionsbe
ziehung zu der unteren Bohlenhinterkante, die die Dicke der
aufzubringenden Materialschicht festlegt, besitzt.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Er
findung ist der Abstandssensor ein Höhensensor, der am Trak
tor des Straßenfertigers angebracht ist und somit die erste
Bezugsposition definiert. Bei alternativen Ausführungsbei
spielen kann der Abstandssensor am Zugarm-Bohlen-Verbund des
Straßenfertigers angebracht sein und somit die zweite Be
zugsposition definieren.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
sind die beiden Bezugspositionen in einer bezüglich einer
Traktorlängsachse im wesentlichen senkrechten Linie über der
unteren Bohlenhinterkante angeordnet. In einem solchen Fall
kann durch die vorliegende Erfindung die Schichtdicke ermit
telt werden, indem der erfaßte relative Abstand und die Be
abstandung der Bezugsposition auf dem Zugarm-Bohlen-Verbund
von der unteren Bohlenhinterkante von der Beabstandung der
Bezugsposition des Traktor von der Auflagefläche des Fahr
werks des Straßenfertigers abgezogen werden.
Bei genaueren Ausführungsbeispielen zur Ermittlung der
Schichtdicke müssen ferner Straßenlängsneigungsänderungen
berücksichtigt werden. Die Straßenlängsneigungsänderungen
können ohne weiteres durch einen an dem Traktor des Straßen
fertigers angebrachten Neigungssensor erfaßt werden, da die
Traktorlängsachse im allgemeinen parallel zur Straßenlängs
achse ist.
Bei alternativen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Er
findung müssen die Bezugspositionen nicht in einer im we
sentlichen senkrechten Linie über dem Bereich der Bohlenhin
terkante angeordnet sein, sondern können allgemein zwischen
dem Bereich der Bohlenhinterkante und dem Zugpunkt, an dem
Zugarm-Bohlen-Verbund höhenmäßig einstellbar und drehbar an
dem Traktor des Straßenfertigers angebracht ist, vorgesehen
sein. In einem solchen Fall zur Ermittlung der Schichtdicke
kann der durch den Abstandssensor erfaßte relative Abstand
aufgrund unterschiedlicher Neigungswinkel des Zugarms bezüg
lich des Traktors variieren, obwohl die tatsächliche
Schichtdicke unverändert bleibt. Um dies zu berücksichtigen,
wird bei solchen Ausführungsbeispielen die Neigung des Zug
arm-Bohlen-Verbunds erfaßt und bei der Schichtdickenbestim
mung berücksichtigt, um fehlerhafte Einflüsse einer von ei
ner vorbestimmten Lage abweichenden Lage des Zugarm-Bohlen-
Verbunds bezüglich des Traktors zu kompensieren. Zu diesem
Zweck wird vorzugsweise ein Neigungssensor verwendet, der
stationär an dem Zugarm-Bohlen-Verbund angebracht ist. Fer
ner kann, um die geometrischen Verhältnisse am Straßenferti
ger unabhängig von der Straßenlängsneigung betrachten zu
können, zusätzlich die Straßenlängsneigung erfaßt und bei
der Schichtdickenbestimmung berücksichtigt werden.
In jedem Fall ist erfindungsgemäß ein Abstandssensor vorge
sehen, der einen relativen Abstand zwischen einer Bezugspo
sition auf dem Traktor (beispielsweise dem Chassis) eines
Straßenfertigers und einer Bezugsposition auf der Bohle oder
dem Zugarm desselben erfaßt. Auf der Grundlage des relativen
Abstands wird die Schichtdicke erfaßt, die dann unter Ver
wendung entsprechender Regelalgorithmen genutzt werden kann,
um ein optimiertes Einbauverhalten des Straßenfertigers rea
lisieren zu können.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich
nungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Straßenferti
gers, bei dem ein Ausführungsbeispiel der vorlie
genden Erfindung realisiert ist;
Fig. 2a) bis 2c) schematische Darstellungen zur Veranschau
lichung, wie erfindungsgemäß Straßenlängsneigungs
änderungen berücksichtigt werden;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Straßenferti
gers, bei dem ein zweites Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung realisiert ist;
Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Veranschauli
chung, wie unterschiedliche Zugarmneigungen erfin
dungsgemäß berücksichtigt werden;
Fig. 5 eine schematische Darstellung dessen, wie die er
faßte Schichtdicke zur Steuerung der Einbauhöhe ei
nes Straßenfertigers verwendet werden kann; und
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels, wie die erfaßte Schichtdicke
zur Steuerung der Einbauhöhe eines Straßenfertigers
verwendet werden kann.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, besitzt ein Straßenfertiger
einen Traktor, der allgemein mit dem Bezugszeichen 10 be
zeichnet ist, ein Kettenfahrwerk 12, mit dem der Straßenfer
tiger auf einem vorbereiteten Untergrund 14 fährt, eine Boh
le 16 und zwei Zugarme 18, von denen in Fig. 1 nur einer ge
zeigt ist. Die Bohle 16 ist starr an dem Zugarm 18 befe
stigt, wobei das der Bohle 16 gegenüberliegende Ende des
Zugarms 18 an einem Zugpunkt 20 drehbar über eine höhenver
stellbare Einrichtung an dem Traktor 10 befestigt ist. Die
höhenverstellbare Einrichtung kann beispielsweise aus einer
Hydraulikeinrichtung bestehend aus einem Kolben und einem
Zylinder sowie einer Ventilvorrichtung zum Steuern der Lage
des Kolbens in dem Zylinder bestehen.
Der Traktor 10 besitzt einen Asphaltmaterialbehälter 22, wo
bei Asphaltmaterial aus diesem Behälter durch eine entspre
chende, an sich bekannte Regelung der Drehzahl einer Materialverteilungsschnecke
24 im wesentlichen über den gesamten
Breitenbereich der Bohle konstant verteilt werden kann.
Bewegt sich der Straßenfertiger in Fahrtrichtung, d. h. in
Fig. 1 nach rechts, schwimmt die Bohle 16 auf dem Asphalt
der zu fertigenden Straßendecke auf. Die Dicke der zu ferti
genden Straßendecke vor ihrer Endverfestigung durch Straßen
walzen wird durch eine Ausregelung der Höhenlage der Hinter
kante 26 der Bohle 16 eingestellt. Diese Höhenregelung wird
durch eine Veränderung des Anstellwinkels der Bohle 16 her
beigeführt und erfolgt typischerweise, wie bereits oben er
läutert, durch die Ansteuerung von Stellzylindern, mittels
derer der Zugpunkt 20 des Zugarms 18 höhenmäßig einstellbar
ist.
Der insoweit beschriebene Straßenfertiger hat einen herkömm
lichen Aufbau, so daß in Anbetracht des Wissens des Fach
manns auf dem vorliegenden Gebiet auf eine weitere detail
liertere Beschreibung des Straßenfertigers verzichtet werden
kann.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist nun
ein Höhensensor 28, der als Abstandssensor dient, stationär
bezüglich des Traktors 10 des Straßenfertigers angebracht,
beispielsweise mittels einer starren Verbindung 30 zum Chas
sis des Traktors. Der Höhensensor 28, bzw. die Unterkante
desselben, bildet bei diesem Ausführungsbeispiel die Bezugs
position des Traktors 10 des Straßenfertigers, und mißt den
relativen Abstand hs zu einer Bezugsposition auf dem Zug
arm-Bohlen-Verbund, die bei dem dargestellten Ausführungs
beispiel durch eine obere Kante 32 der Bohle 16 gebildet
ist. Der Höhensensor 28 ist ferner derart angeordnet, daß
eine Meßachse 34 zur Erfassung des Abstands zwischen Höhen
sensor 28 und Bezugsposition 32 durch die untere Bohlenhin
terkante 26 verläuft. Bei diesem Ausführungsbeispiel befin
det sich daher der Höhensensor 28 vorzugsweise direkt über
der unteren Bohlenhinterkante, wie in Fig. 1 gezeigt ist.
Die Meßachse verläuft bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
senkrecht zu einer Traktorlängsachse 36.
Da der Höhensensor 28 starr am Traktor angebracht ist und
die Traktorlängsachse 36 allgemein parallel zu dem Unter
grund 14, d. h. der Straßenlängsachse, ist, besitzt die durch
den Höhensensor 28 definierte Bezugsposition, die stationär
am Traktor 10 befestigt ist, einen definierten Abstand Hof
von dem Untergrund 14, der bei dem dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel durch den Abstand vom Höhensensor 28 zur Un
terseite des Kettenfahrwerks 12 definiert ist. Da ferner die
Bezugsposition 32 der Bohle 16 eine definierte Beabstandung
Hb von der unteren Bohlenhinterkante aufweist, kann die
Schichtdicke he des aufgebrachten Materialeinbaus durch fol
gende Gleichung 1 berechnet werden:
he = Hf - (Hb + hs) Gl. 1
Die obere Gleichung 1 liefert exakte Ergebnisse für die
Schichtdicke, so lange sich der Höhensensor bzw. Abstands
sensor auf einer im wesentlichen senkrechten Linie bezüglich
der Bohlenhinterkante befindet, und so lange sich die
Straßenlängsneigung nicht ändert.
Da die Straßenlängsneigung jedoch nicht in allen Fällen als
konstant angesehen werden kann, werden bei einem alternati
ven Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Straßen
längsneigungsänderungen bei der Ermittlung der Schichtdicke
he berücksichtigt. Zu diesem Zweck wird die Straßenlängsnei
gung erfaßt, vorzugsweise mittels eines an dem Traktor 10
stationär angebrachten Neigungssensors 38, um Änderungen der
Straßenlängsneigung festzustellen. Der Längsneigungssensor
38 erfaßt die absolute Neigung der Straßenlängsachse bezüg
lich der Horizontalen, also der Erdoberfläche. Die Straßen
längsneigung ist über den stationär am Traktor angebrachten
Neigungssensor 38 erfaßbar, da sich die Neigung der Ferti
gerlängsachse 36 entsprechend einer Straßenlängsneigungsän
derung ändert.
In Fig. 2a) ist eine schematische Seitenansicht des Straßen
fertigers von Fig. 1 gezeigt, wobei zu Zwecken der Klarheit
jedoch lediglich die für die folgende Erläuterung wesentli
chen Bestandteile dargestellt sind. Der Fertiger bewegt sich
entlang eines Untergrunds 14, der keine Längsneigungsände
rung besitzt. Durch den Höhensensor 28 wird somit ein Ab
stand hs erfaßt, der zu einem richtigen Ergebnis für die
Schichtdicke he führt.
Findet nun jedoch eine Straßenlängsneigungsänderung um Δα
statt, so ändert sich der durch den Höhensensor 28 erfaßte
Abstand um Δhs auf hs - Δhs, da eine Drehung des Traktors
des Straßenfertigers um das Hinterrad 40, d. h. exakt ausge
drückt um die Kettenhinterkante des Kettenfahrwerks 12,
stattfindet. Da der Zugarm-Bohlen-Verbund des Straßenferti
gers freischwimmend und am Zugarm 20 drehbar gelagert ist,
folgt der Zugarm-Bohlen-Verbund dieser Drehung des Traktors
nicht unmittelbar. Somit bleibt der Abstand der unteren
Bohlenhinterkante zu dem Untergrund und somit die Schicht
dicke he, unverändert, so daß das Sensorsignal hs - Δhs eine
falsche Bestimmung der Schichtdicke zur Folge hätte.
Sobald der Straßenfertiger die Untergrundlängsneigungsände
rung vollständig passiert hat, so daß sich auch die Bohle 16
über dem Bereich mit geänderter Längsneigung befindet, neh
men der Zugarm-Bohlen-Verbund und der Traktor aufgrund des
entsprechenden Aufschwimmens bzw. Abschwimmens der Bohle 16
wiederum ihre vorbestimmte Beziehung ein, so daß der Höhen
sensor 28 nun wieder das korrekte Ausgangssignal hs für die
Schichtdicke he liefert.
Während einer Untergrundlängsneigungsänderung, wie sie in
Fig. 2b) dargestellt ist, d. h. in anderen Worten, während im
Bereich des Höhensensors die Traktorlängsachse 36 und die
Untergrundlängsachse 14 nicht parallel zueinander verlaufen,
muß das Ausgangssignal des Höhensensors 28 um Δhs korri
giert werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, wie
insbesondere Fig. 2b) zu entnehmen ist, beträgt der Abstand
des Höhensensors 28 von dem Drehpunkt, d. h. der Einfachheit
halber von dem Hinterrad 40 des Straßenfertigers B. Sobald
sich der Traktor des Straßenfertigers auf dem um Δα geneig
ten Untergrund befindet, hat sich auch die Fertigerlängsach
se um den Winkel Δα gedreht, so daß der Korrekturwert Δhs
wie folgt zu berechnen ist:
Δhs = tanΔα . B.
Der Winkel Δα kann vorzugsweise aus dem aktuellen mittels
des Neigungssensors 38 erfaßten Meßwertes und dem Mittelwert
aus dem letzten n Meßwerten des Neigungssensors 38 wie folgt
berechnet werden:
Δα = αL(n) - αa,
wobei n die Anzahl der Messungen ist, die benötigt werden,
um den Neigungsverlauf in etwa für die Länge des Straßenfer
tigers zu bestimmen, αL(n) der Mittelwert der zuletzt gemes
senen Längsneigungswerte ist, und α der aktuelle Längsnei
gungswert ist.
Aus dieser Längsneigungsänderung Δα und dem Abstand B kann
dann, wie oben erläutert, der Höhenkorrekturwert Δhs ermit
telt werden. An dieser Stelle sei angemerkt, daß der Abstand
B der Abstand zwischen dem Drehpunkt des Traktors und der
Bezugsposition des Traktors in Längsrichtung, d. h. in Rich
tung der Längsachse des Traktors ist, wobei dieser Abstand
geometriebedingt einen festen Wert aufweist. Obwohl in den
Figuren der Abstand B der Einfachheit halber vom Mittelpunkt
des Hinterrads ausgehend dargestellt ist, soll nochmals her
vorgehoben werden, daß dieser Drehpunkt durch das hintere
Ende des Kettenfahrwerks, d. h. den hinteren Auflagepunkt
desselben definiert ist. Somit kann unter Berücksichtigung
von Untergrundlängsneigungsänderungen die Schichtdicke he
wie folgt gemäß Gleichung 2 ermittelt werden:
he = Hf - (Hb + hs) ± (tan(Δα) . B) Gl.2
Die vorliegende Erfindung wurde oben anhand eines Beispiels
erläutert, bei dem der Höhensensor 28 im wesentlichen auf
einer Linie senkrecht zu der unteren Bohlenhinterkante ange
ordnet ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch allge
mein auf Fälle anwendbar, bei denen ein Abstandssensor einen
relativen Höhenmeßwert zwischen Traktor des Straßenfertigers
und dem Zugarm-Bohlen-Verbund desselben ermittelt. Ein sol
ches Ausführungsbeispiel ist schematisch in Fig. 3 gezeigt,
wobei in Fig. 3 solche Elemente, die denen von Fig. 1 ent
sprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und
nicht nochmals erläutert werden.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Hö
hensensor 28 wiederum starr an dem Traktor 10 des Straßen
fertigers angebracht, nunmehr jedoch derart, daß eine Meß
achse 42 desselben angeordnet ist, um eine Relativabstands
messung zwischen Traktor 10 und einer Bezugsposition 44 des
Zugarms 18 zu erfassen. Die Bezugsposition 44 kann dabei
durch eine beliebige Einrichtung gebildet sein, die eine re
lative Höhenmessung zwischen Zugarm und Traktor ermöglicht,
beispielsweise ein länglicher Vorsprung oder dergleichen.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Bezugsposition 44 des
Zugarms 18 von der unteren Bohlenhinterkante 26 um eine Ent
fernung A beabstandet. An dieser Stelle sei angemerkt, daß
sich die Meßachse 42 und damit die Bezugspunkte auf Traktor
und Zugarm an einer beliebigen Stelle zwischen unterer Boh
lenhinterkante 26 und Zugpunkt 20 befinden können, solange
eine Relativhöhenmessung zwischen Traktor 10 und Zugarm-Boh
len-Verbund 18 möglich ist.
Befindet sich die Meßachse 42 in einem Abstand A von der un
teren Bohlenhinterkante 26, so werden richtige Ergebnisse
bezüglich der Schichtdicke he ohne eine entsprechende Kom
pensation nur dann geliefert, wenn der in Fig. 3 gezeigte
Fall vorliegt, d. h. wenn die Neigung des Zugarm-Bohlen-Ver
bunds 16, 18 bezüglich des Traktors 10 eine solche ist, daß
obige Gleichung 1, bzw. obige Gleichung 2 im Falle einer
Längsneigungsänderungkompensation, korrekte Ergebnisse be
züglich der Schichtdickenbestimmung liefern. Weicht die La
gebeziehung zwischen Zugarm-Bohlen-Verbund und Traktor 10
bezüglich des zwischen der Traktorlängsachse 36 und dem Zug
arm-Bohlen-Verbund vorliegenden Winkels jedoch von einer
solchen Beziehung ab, liefert der Höhensensor 28 trotz zu
nächst gleichbleibender Schichtdicke ein verändertes Signal
hs, so daß ein falsches Ergebnis bei der Schichtdickenbe
stimmung erhalten wird. Somit ist es notwendig, eine Kompen
sation abhängig von der Neigung des Zugarm-Bohlen-Verbunds
durchzuführen, wobei zu diesem Zweck die Neigung des Zug
arm-Bohlen-Verbunds 16, 18 durch einen stationär an demsel
ben angebrachten Neigungssensor 46 erfaßt wird.
Der Neigungssensor 46 ist bei dem dargestellten Ausführungs
beispiel an dem Zugarm 18 angebracht, wobei es jedoch klar
ist, daß derselbe aufgrund der starren Verbindung zwischen
Bohle 16 und Zugarm 18 an einer beliebigen Stelle des Zug
arm-Bohlen-Verbunds angebracht sein kann. Bereits an dieser
Stelle sei angemerkt, daß der Neigungssensor 46 vorzugsweise
im Bereich des Zugpunkts 20 angebracht ist, um zu bewirken,
daß Vibrationen der Bohle 16 einen möglichst geringen Ein
fluß auf das Ausgangssignal des Neigungssensors 46 besitzen.
Der Neigungssensor 46 erfaßt die absolute Neigung des Zug
arm-Bohlen-Verbunds bezüglich der Horizontalen, also der
Erdoberfläche. Aufgrund der gegebenen Geometrie des starren
Zugarm-Bohlen-Verbunds kann aus der durch den Neigungssensor
46 erfaßten Neigung ohne weiteres die Neigung einer gedach
ten Linie zwischen unterer Bohlenhinterkante 26 und Bezugs
position 44 des Zugarm-Bohlen-Verbunds ermittelt werden, in
dem ein entsprechender geometriebedingter Offsetwinkel be
rücksichtigt wird. Der Offsetwinkel würde beispielsweise
Null betragen, wenn der Neigungssensor eine Neigung von 0°
anzeigt, wenn die gedachte Linie zwischen unterer Bohlenhin
terkante 26 und der Bezugsposition 44 des Zugarm-Bohlen-Ver
bunds horizontal verläuft. Es ist somit möglich, den Nei
gungssensor bereits derart zu kalibrieren, daß er ein Ausgangssignal
erzeugt, das der Neigung der angesprochenen ge
dachten Linie entspricht.
Der erfaßte Neigungswinkel kann nun verwendet werden, um ei
nen Korrekturanteil für die erfaßte Zugarmneigung zu bestim
men, um ein von einem vorbestimmten Lageverhältnis abwei
chendes Lageverhältnis zwischen dem Zugarm-Bohlen-Verbund
und dem Traktor 10 bei der Bestimmung der Schichtdicke zu
kompensieren.
Zu Zwecken der Erläuterung wurde die Darstellung von Fig. 3
in eine geometrische Darstellung gemäß Fig. 4 überführt, bei
der der Winkel αz der Neigung einer gedachten Linie 48 zwi
schen unterer Bohlenhinterkante 26 und Bezugsposition 44 des
Zugarm-Bohlen-Verbund entspricht. Der Winkel αz kann auf
grund der bekannten geometrischen Verhältnisse ohne weiteres
aus der durch den Neigungssensor 46 erfaßten Neigung ermit
telt werden, bzw. bei einer entsprechenden Kalibirierung be
reits durch den Neigungssensor ausgegeben werden.
Der Winkel αz ändert sich mit einer Höheneinstellung an dem
Zugpunkt 20. Somit ändert sich der durch den Abstands- bzw.
Höhensensor 28 an der Position 44 gemessene Abstand hs ent
sprechend. Aufgrund der drehbaren, schwimmenden Anbringung
des Zugarm-Bohlen-Verbunds an dem Traktor ändert sich jedoch
die Schichtdicke he an der unteren Bohlenhinterkante 26
nicht zeitgleich mit der Höheneinstellung am Zugpunkt 20.
Die aufgrund der durchgeführten Höheneinstellung erfaßte Hö
he hs würde somit jedoch jeweils zu falschen Ergebnissen bei
der Bestimmung der Schichtdicke he führen, wenn nicht die
Neigung des Zugarm-Bohlen-Verbunds in einem solchen Fall bei
der Bestimmung berücksichtigt werden würde. Diese Berück
sichtigung muß eine Kompensation eines trotz einer gleich
bleibenden Schichtdicke geänderten Abstandssignals ermögli
chen.
In Fig. 4 ist hs der durch den Abstandssensor erfaßte rela
tive Abstand, A der Abstand zwischen Bohlenhinterkante 26
und Bezugsposition 44 in Fahrtrichtung und αz, wie oben aus
geführt wurde, ein von dem Ausgangssignal des Neigungssen
sors 30 abhängiger Neigungswinkel. Anhand der Darstellung
von Fig. 4 können folgende Gleichungen definiert werden:
tan(αz) = Hb'/A → Hb' = A . tan(αz)
Für den Fall von Fig. 3 entspricht die in Fig. 4 gezeigte
Größe Hb' dem Abstand Hb. In diesem Fall stellt αz lediglich
den bei dem gezeigten Beispiel vorliegenden geometrisch be
dingten Neigungswinkel der gedachten Linie 48 dar.
Ändert sich nun jedoch die Neigung des Zugarms 18, bei
spielsweise durch eine Höhenverstellung am Zugpunkt 20, so
ändert sich gleichzeitig die Neigung der gedachten, d. h.
imaginären Linie 48 zwischen unterer Bohlenhinterkante 26
und Bezugsposition auf dem Zugarm-Bohlen-Verbund. Das Aus
gangssignal des Abstandssensors 28 ändert sich somit anspre
chend auf die relative Lageverschiebung zwischen Zugarm-Boh
len-Verbund und Traktor, obwohl die Schichtdicke he unverän
dert bleibt. Somit muß die Änderung des Ausgangssignals des
Höhensensors 28 kompensiert werden, um dennoch ein korrektes
Ergebnis bei der Bestimmung der Schichtdicke he unter Ver
wendung des Sensorsignals des Abstandssensors 28 zu erhal
ten.
Dies kann erreicht werden, indem der Ausdruck Hb in den
Gleichungen 1 und 2 durch den Ausdruck Hb', wie er oben her
geleitet wurde, ersetzt wird.
Somit ergibt sich für den Fall des Ausführungsbeispiels, wie
es in Fig. 3 gezeigt ist, bei dem der Abstands- bzw. Höhen-
Sensor von der hinteren Bohlenkante beabstandet ist, folgen
de Berechnung der Schichtdicke he:
he = Hf - hs - (A . tan(αz)) Gl.3
Gegenüber den Gleichungen 1 und 2 ist somit die Beabstandung
Hb durch die neigungsbedingt tatsächlich vorliegende Beab
standung Hb' = A . tan(αz) ersetzt.
Um eine allgemein gültige Berechnungsgleichung, mit deren
Hilfe die Schichtdicke berechnet werden kann, zu implemen
tieren, sind die geometrischen Verhältnisse am Straßenfer
tiger unabhängig von der Straßenlängsneigung zu betrachten,
was durch eine Erfassung der Längsneigung der Straße und
eine Berücksichtigung der erfaßten Längsneigung bei der Be
rechnung der Schichtdicke erfolgen kann. Die Erfassung der
Straßenlängsneigung kann vorzugsweise durch den Längsnei
gungssensor 38 erfolgen, der an dem Traktor 10 des Straßen
fertigers angebracht ist.
Die Längsneigung des Traktors, die durch den Neigungssensor
33 erfaßt wird, kann nun berücksichtigt werden, um aus der
erfaßten Zugarm-Bohlen-Verbund-Neigung einen lagekompensier
ter Zugarm-Bohlen-Verbund-Neigungswinkel zu ermitteln. Ana
log ergibt sich ein lagekompensierter Neigungswinkel αzL der
gedachten Linie zwischen unterer Bohlenhinterkante und Hö
hensensorposition gemäß:
αzL = αz - αL
wobei αL die erfaßte Längsneigung des Traktors des Straßen
fertigers ist.
Verändert sich die Straßenlängsneigung werden beide Meßwerte
αL und αz im gleichen Maße verändert. Der lagekompensierte
Neigungswinkel αzL ändert sich dabei nicht. Verändert sich
jedoch nur die Höhenposition vom Zugpunkt des Straßenferti
gers, wird auch eine Veränderung vom lagekompensierten Zug
armneigungswinkel αzL festgestellt. Diese Neigungsänderung
ist jedoch, wie oben erläutert wurde, für die Schichtdicken
berechnung entscheidend.
Zur Ermittlung der Schichtdicke ist dann in Gleichung 3 der
Neigungswinkel αz durch den lagekompensierten Neigungswinkel
azL zu ersetzen.
Sollen nun zusätzlich Untergrundlängsneigungsänderungen be
rücksichtigt werden, wie oben bezugnehmend auf Fig. 2 erläu
tert wurde, lautet die entsprechende Gleichung 4 zur Bestim
mung der Schichtdicke wie folgt:
he = Hf - hs - (A . tan(αzL)) ± (tan(Δα) . B) Gl.4
Die letztgenannte Berechnungsgleichung gilt prinzipiell so
lange der Höhensensor beabstandet von der Bohlenhinterkante
im Bereich zwischen Bohlenhinterkante und Zugpunkt angeord
net ist.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen kann der Höhensensor
im wesentlichen senkrecht über dem Drehpunkt des Traktors 10
des Straßenfertigers, d. h. über dem hinteren Rad des Ketten
fahrwerks 12 angeordnet sein, so daß eine Straßenlängsnei
gungskompensation, wie sie bezugnehmend auf Fig. 2 beschrie
ben wurde, entfallen kann, da der Abstand B = 0 ist. Ande
rerseits ist es vorteilhaft, den Höhensensor möglichst nahe
im Bereich der Hinterkante der Bohle anzuordnen, um durch
den Ausdruck A . tan(αzL) aufgrund von Vibrationen eingebrach
te Fehler möglichst gering zu halten. Darüber hinaus ist es
erfindungsgemäß bevorzugt, den Neigungssensor 46 im Bereich
des Zugpunktes 20 anzuordnen, da dadurch durch Vibrationen
der Bohle bedingte Ungenauigkeiten im Ausgangssignal des
Neigungssensors 46 minimiert werden können.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß bei der praktischen Rea
lisierung der vorliegenden Erfindung ein Relativabstandssen
sor auf jeder Seite eines Zugarm-Bohlen-Verbunds, der aus
einer Bohle, einem linksseitigen und einem rechtsseitigen
Zugarm besteht, vorgesehen sein kann. Zu diesem Zweck kann
auch an jedem Zugarm ein Neigungssensor angeordnet sein. So
mit können für die linke Seite und die rechte Seite getrenn
te Schichtdickenwerte ermittelt werden, aus denen dann ein
mittlerer Schichtdickenwert bestimmt werden kann.
Die entsprechend der vorliegenden Erfindung erfaßte Schicht
dicke kann nun in einer Regelkreisstruktur für eine Höhenre
gelung der Einbauhöhe verwendet werden, siehe Fig. 5. Eine
Einrichtung zur Erfassung der Schichtdicke ist dabei in Fig.
5 schematisch als Schichtdickenermittlungseinrichtung 61
dargestellt, durch die, wie oben erläutert wurde, die
Schichtdicke an der Bohlenhinterkante der Bohle 16 exakt be
stimmt werden kann. Das Ausgangssignal 62 der Schichtdicken
ermittlungseinrichtung 61 wird dann mit einem Höhensollwert
64 verglichen, beispielsweise durch eine Differenzbildung
und einem Zugpunkt-Regler 66 zugeführt, der aus der Diffe
renz zwischen Höhenistwert und Höhensollwert eine Stellgröße
68 in bekannter Weise ermittelt und der Höheneinstellein
richtung 70 zuführt, um eine entprechende Einstellung des
Zugpunkts 20 durchzuführen. Somit wird über den Höhenregler
66 der Zugpunkt direkt angesteuert. Die Zeitkonstante der
Regelstrecke wird durch die Zylinderzeitkonstante im wesent
lichen bestimmt. Dies führt im Vergleich zur Zeitkonstante
der Bohle zu einem relativ schnellen Regelkreis.
Eine effizientere, verbesserte Regelkreisstruktur ist in
Fig. 6 gezeigt. Hinsichtlich de Einzelheiten einer solchen
Regelkreisstruktur, jedoch unter Verwendung eines Höhenist
werts, der an der Bohlenhinterkante bezugnehmend auf eine
Referenz erfaßt wird, wird auf die DE 196 47 150 A1 verwiesen,
deren Offenbarung bezüglich der Einbauhöhensteuerung hiermit
durch Bezugnahme aufgenommen wird. Bei einer solchen Rege
lung wirken sich Änderungen der Einbauhöhe, Sollwert oder
Istwert, nicht direkt auf den Zugpunkt aus. Zu diesem Zweck
sind eine getrennte Höhenüberwachung und Zugpunktregelung
vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung kann zur der Steuerung der Einbau
höhe eines Straßenfertigers verwendet werden, indem die Hö
henmessung an der Hinterkante der Bohle, wie sie gemäß der
DE 196 47 150 A1 durchgeführt wird, durch die erfindungsgemäße
Schichtdickenerfassung ersetzt wird.
Dabei ist festzustellen, daß neben einer zu erreichenden
Schichtdicke in jedem Fall die Straßenebenheit gewährleistet
sein muß. Dabei besitzt die Straßenebenheit gegenüber der
einzubauenden Schichtdicke eine höhere Priorität, d. h. das
Regelsystem muß in erster Linie für die Ebenheit der Straße
sorgen.
Von dieser Überlegung ausgehend müssen im Prinzip zwei Re
gelkreise realisiert werden, ein Ebenheitsregelkreis, der
für die Ebenheit der Straße sorgt, und ein Schichtdickenre
gelkreis, der für eine konstante Schichtdicke sorgt.
Damit dies erreicht werden kann, ist die Schichtdicke als
mittlere Schichtdicke in einem Straßensegment zu berechnen,
beispielsweise über eine Zeitdauer von 10 bis 20 Sekunden.
Weiterhin muß der Regelkreis für die Schichtdicke dem Regel
kreis für die Straßenebenheit untergeordnet sein.
Die sich aus diesen Überlegungen ergebende Regelkreisstruk
tur ist in Fig. 6 dargestellt, wo schematisch eine Schicht
dickenberechnungseinrichtung 80, die die Ausgangssignale des
Längsneigungssensors 33, des Höhensensors 28 und des Nei
gungssensors 30 empfängt, gezeigt ist. Die Schichtdickenbe
rechnungseinrichtung 80 gibt einen Schichtdickenistwert 82
aus. Dieser Schichtdickenistwert 82 wird mit einem Schicht
dickensollwert 84 verglichen, beispielsweise durch eine Dif
ferenzbildung 86. Der Differenzwert wird dann einer Schicht
dickenüberwachungseinrichtung 88 zugeführt, die aus einer
Schichtdickenabweichung Δhe einen Neigungssollwertände
rungswert Δα und aus diesem wiederum einen Neigungssollwert
bestimmt. Der Neigungssollwert wird dann, beispielsweise
durch eine Differenzbildung 90, mit der durch den Neigungs
sensor 30 erfaßten Zugarmneigung 92 verglichen, wobei das
Ergebnis des Vergleichs einem Zugpunktregler 94 zugeführt
wird, der daraus eine Stellgröße 96 für die Höheneinstell
vorrichtung 70 zum Einstellen des Zugpunkts 20 des Zugarms
18 bestimmt. Bezüglich der Einzelheiten der in Fig. 6 gezeigten
Regelkreise sei wiederum auf die Offenbarung der DE 196 47 150 A1
verwiesen.
Abschließend bleibt festzustellen, daß die Regelung der
Ebenheit der Straße basierend auf dem Ausgangssignal des
Neigungssensors 30 Priorität gegenüber dem Schichtdickenre
gelkreis haben muß, wobei der Ebenheitsregelkreis mit einer
schnellen Zeitkonstante durchgeführt wird, während zur
Schichtdickenregelung eine Betrachtung über eine gewisse
Strecke erfolgt, so daß hier Fehler aufgrund von Steinen
bzw. Mulden im Untergrund, die über den Höhensensor erfaßt
werden, ausgeglichen werden. Anders ausgedrückt hat die
Ebenheit der Straße absolute Priorität, während es ausrei
chend ist, die Schichtdicke im Mittel innerhalb bestimmter
Grenzen zu halten.
Wie oben beschrieben wurde, kann ein Neigungssensor am Trak
tor des Straßenfertigers angebracht sein, um eine Straßen
längsneigung, Straßenlängsneigungsänderung bzw. eine Längs
neigung des Untergrunds zu erfassen. Alternativ kann die
Straßenlängsneigung über eine Ort-Neigungstabelle vorgegeben
werden, in der für jeden Ort bzw. Straßenabschnitt ein zuge
höriger Straßenlängsneigungswert abgelegt ist. Ein Ortsbe
stimmungssystem, z. B. GPS, kann dann den Bezug zum entspre
chenden Straßenneigungsistwert herstellen. Die Ermittlung
der Straßenlängsneigung erfolgt in der Regel beim Design der
Straße und liegt somit fest. Alternativ kann die Straßen
längsneigung auch messtechnisch ermittelt werden.
Claims (20)
1. Vorrichtung zur Bestimmung der Schichtdicke eines durch
einen Straßenfertiger auf einen Untergrund (14) aufzu
bringenden Materialeinbaus, wobei der Straßenfertiger
einen Traktor (10), zumindest einen an dem Traktor (10)
höhenverstellbar und drehbar angebrachten Zugarm (18),
eine starr an dem zumindest einen Zugarm (18) angebrach
te schwimmende Bohle (16), die mit dem Zugarm (18) einen
Zugarm-Bohlen-Verbund bildet, und ein mit seiner Unter
seite auf der Unterlage (14) aufliegendes Fahrwerk (12)
aufweist, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale auf
weist:
einen Abstandssensor (28) zum Erfassen eines relativen Abstands zwischen einer Bezugsposition des Traktors (10) und einer Bezugsposition (32; 44) des Zugarm-Bohlen-Ver bunds, wobei die Bezugsposition des Traktors (10) eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu der Unterseite des Fahrwerks (12) aufweist und die Bezugsposition (32; 44) des Zugarm-Bohlen-Verbunds eine vorbestimmte Positions beziehung zu einer unteren Hinterkante (26) der Bohle (16) aufweist; und
eine Einrichtung zum Bestimmen der Schichtdicke auf der Grundlage des erfaßten relativen Abstands und der vorbe stimmten Positionsbeziehungen.
einen Abstandssensor (28) zum Erfassen eines relativen Abstands zwischen einer Bezugsposition des Traktors (10) und einer Bezugsposition (32; 44) des Zugarm-Bohlen-Ver bunds, wobei die Bezugsposition des Traktors (10) eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu der Unterseite des Fahrwerks (12) aufweist und die Bezugsposition (32; 44) des Zugarm-Bohlen-Verbunds eine vorbestimmte Positions beziehung zu einer unteren Hinterkante (26) der Bohle (16) aufweist; und
eine Einrichtung zum Bestimmen der Schichtdicke auf der Grundlage des erfaßten relativen Abstands und der vorbe stimmten Positionsbeziehungen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Abstandssensor
(28) an der Bezugsposition des Traktors (10) oder der
Bezugsposition (32; 44) des Zugarm-Bohlen-Verbunds sta
tionär befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Bezugs
positionen (32; 44) und der Abstandssensor (28) zum Er
fassen des relativen Abstands zwischen den Bezugsposi
tionen über dem Bereich der Bohlenhinterkante (26) angeordnet
sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Schichtdicke
gemäß folgender Gleichung bestimmt wird:
he = Hf - (Hb + hs),
wobei he die Schichtdicke ist, Hf eine Beabstandung der Bezugsposition des Traktors (10) von der Unterseite des Fahrwerks (12) senkrecht zu einer Traktorlängsachse (36) ist, Hb eine Beabstandung der Bezugsposition (32; 44) des Zugarm-Bohlen-Verbunds zu der unteren Bohlenhinter kante (26) ist, und hs der erfaßte Abstand ist.
he = Hf - (Hb + hs),
wobei he die Schichtdicke ist, Hf eine Beabstandung der Bezugsposition des Traktors (10) von der Unterseite des Fahrwerks (12) senkrecht zu einer Traktorlängsachse (36) ist, Hb eine Beabstandung der Bezugsposition (32; 44) des Zugarm-Bohlen-Verbunds zu der unteren Bohlenhinter kante (26) ist, und hs der erfaßte Abstand ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner
einen Längsneigungssensor (38) zum Erfassen einer Unter
grundlängsneigungsänderung Δα in Fahrtrichtung des
Straßenfertigers ausweist, wobei die erfaßte Untergrund
längsneigungsänderung Δα durch den Ausdruck ± tan(Δα) . B
bei der Schichtdickenbestimmung berücksichtigt wird, wo
bei B ein Abstand der Bezugsposition des Traktors (10)
von einem hinteren Auflagepunkt des Fahrwerks (12) in
Fahrtrichtung des Straßenfertigers ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Längsneigungs
sensor (38) stationär an dem Traktor (10) des Straßen
fertigers angebracht ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner
einen Neigungssensor (46), der stationär bezüglich des
Zugarm-Bohlen-Verbunds angebracht ist, zum Erfassen ei
ner Zugarm-Bohlen-Verbund-Neigung aufweist, wobei die
erfaßte Zugarm-Bohlen-Verbund-Neigung bei der Bestimmung
der Schichtdicke berücksichtigt wird, um eine von einer
vorbestimmten Lage abweichende Lage des Zugarm-Bohlen-
Verbunds bezüglich des Traktors (10) zu kompensieren.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, die ferner einen Längsneigungssensor
(38) zum Erfassen einer Längsneigung der
Traktorlängsachse (36) in Fahrtrichtung aufweist, wobei
aus der erfaßten Traktorlängsachsenneigung und der er
faßten Zugarm-Bohlen-Verbund-Neigung ein lagekompensier
ter Zugarm-Bohlen-Verbund-Neigungswinkel ermittelt wird,
der bei der Bestimmung der Schichtdicke berücksichtigt
wird, um eine von einer vorbestimmten Lage abweichende
Lage des Zugarm-Bohlen-Verbunds bezüglich des Traktors
(10) zu kompensieren.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der der Zugarm-
Bohlen-Verbund-Neigungssensor (46) über einem Bereich,
in dem der Zugarm (18) höhenverstellbar an dem Traktor
(10) angebracht ist, an dem Zugarm (18) befestigt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei der
die Bezugspositionen und der Abstandssensor zum Erfassen
des relativen Abstands zwischen den Bezugspositionen
über dem Bereich des hinteren Auflagepunktes des Fahr
werks (12) angeordnet sind.
11. Verfahren zum Bestimmen der Schichtdicke eines durch
einen Straßenfertiger auf einen Untergrund (14) aufzu
bringenden Materialeinbaus, wobei der Straßenfertiger
einen Traktor (10), zumindest einen an dem Traktor (10)
höhenverstellbar und drehbar angebrachten Zugarm (18),
eine starr an dem zumindest einen Zugarm (18) angebrach
te schwimmende Bohle (16), die mit dem Zugarm (18) einen
Zugarm-Bohlen-Verbund bildet, und ein mit seiner Unter
seite auf der Unterlage (14) aufliegendes Fahrwerk (12)
aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte auf
weist:
Erfassen eines relativen Abstands zwischen einer Bezugs position des Traktors (10) und einer Bezugsposition (32; 44) des Zugarm-Bohlen-Verbunds, wobei die Bezugsposition des Traktors (10) eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu der Unterseite des Fahrwerks (12) aufweist und die Bezugsposition (32; 44) des Zugarm-Bohlen-Verbunds eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu einer unteren Hinter kante (26) der Bohle (16) aufweist; und
Bestimmen der Schichtdicke auf der Grundlage des erfaß ten relativen Abstands und der vorbestimmten Positions beziehungen.
Erfassen eines relativen Abstands zwischen einer Bezugs position des Traktors (10) und einer Bezugsposition (32; 44) des Zugarm-Bohlen-Verbunds, wobei die Bezugsposition des Traktors (10) eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu der Unterseite des Fahrwerks (12) aufweist und die Bezugsposition (32; 44) des Zugarm-Bohlen-Verbunds eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu einer unteren Hinter kante (26) der Bohle (16) aufweist; und
Bestimmen der Schichtdicke auf der Grundlage des erfaß ten relativen Abstands und der vorbestimmten Positions beziehungen.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem zum Erfassen des
relativen Abstands ein Abstandssensor (28), der an der
Bezugsposition des Traktors (10) oder der Bezugsposition
(32; 44) des Zugarm-Bohlen-Verbunds stationär befestigt
ist, verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der relative
Abstand zwischen den Bezugspositionen über dem Bereich
der Bohlenhinterkante (26) erfaßt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Schichtdicke ge
mäß folgender Gleichung bestimmt wird:
he = Hf - (Hb + hs),
wobei he die Schichtdicke ist, Hf eine Beabstandung der Bezugsposition des Traktors (10) von der Unterseite des Fahrwerks (12) senkrecht zu einer Traktorlängsachse (36) ist, Hb eine Beabstandung der Bezugsposition (32; 44) des Zugarm-Bohlen-Verbunds zu der unteren Bohlenhinter kante (26) ist, und hs der erfaßte Abstand ist.
he = Hf - (Hb + hs),
wobei he die Schichtdicke ist, Hf eine Beabstandung der Bezugsposition des Traktors (10) von der Unterseite des Fahrwerks (12) senkrecht zu einer Traktorlängsachse (36) ist, Hb eine Beabstandung der Bezugsposition (32; 44) des Zugarm-Bohlen-Verbunds zu der unteren Bohlenhinter kante (26) ist, und hs der erfaßte Abstand ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, das ferner
den Schritt des Erfassens einer Untergrundlängsneigungs
änderung Δα in Fahrtrichtung des Straßenfertigers auf
weist, wobei die erfaßte Untergrundlängsneigungsänderung
Δα durch den Ausdruck ± tan(Δα) . B bei der Bestimmung
der Schichtdicke berücksichtigt wird, wobei B ein Ab
stand der Bezugsposition des Traktors (10) von einem
hinteren Auflagepunkt des Fahrwerks (12) in Fahrtrichtung
des Straßenfertigers ist.
16. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Erfassung der
Untergrundlängsneigungsänderung ein Untergrundlängsnei
gungssensor (38) verwendet wird, der stationär an dem
Traktor (10) des Straßenfertigers angebracht ist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, das ferner
den Schritt des Erfassens einer Zugarm-Bohlen-Verbund-
Neigung aufweist, wobei die erfaßte Zugarm-Bohlen-Ver
bund-Neigung bei der Bestimmung der Schichtdicke berück
sichtigt wird, um eine von einer vorbestimmten Lage ab
weichende Lage des Zugarm-Bohlen-Verbunds bezüglich des
Traktors (10) zu kompensieren.
18. Verfahren nach Anspruch 17, das ferner den Schritt des
Erfassens einer Längsneigung der Traktorlängsachse (36)
in Fahrtrichtung aufweist, wobei aus der erfaßten Trak
torlängsachsenneigung und der erfaßten Zugarm-Bohlen-
Verbund-Neigung ein lagekompensierter Zugarm-Bohlen-Ver
bund-Neigungswinkel ermittelt wird, der bei der Bestim
mung der Schichtdicke berücksichtigt wird, um eine von
einer vorbestimmten Lage abweichende Lage des Zugarm-
Bohlen-Verbunds bezüglich des Traktors (10) zu kompen
sieren.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem zur Erfas
sung der Zugarm-Bohlen-Verbund-Neigung ein Zugarm-Boh
len-Verbund-Neigungssensor (46) verwendet wird, der über
einem Bereich, in dem der Zugarm (18) höhenverstellbar
an dem Traktor (10) angebracht ist, an dem Zugarm (18)
befestigt ist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei dem
der relative Abstand zwischen den Bezugspositionen über
dem Bereich des hinteren Auflagepunktes des Fahrwerks
(12) erfaßt wird.
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