DE102005040318A1 - Verdichtungsanzeige durch effektiven Walzenradius - Google Patents

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Abstract

Eine genaue Bestimmung des Verdichtungszustandes eines Untergrundmaterials während des Verdichtungsvorgangs ist ein in der Bauindustrie erkanntes Problem. Die vorliegende Erfindung erkennt, dass der Verdichtungszustand des Untergrundmaterials bestimmt werden kann, indem man den effektiven Walzenradius der Verdichtungsvorrichtung sicher bestimmt. Anders gesagt, wird im Falle von angetriebenen Verdichtungsvorrichtungen der effektive Walzenradius sich dem tatsächlichen Walzenradius asymptotisch annähern, wenn das Untergrundmaterial sich von einem weichen nicht verdichteten Zustand verändert. Die Überwachung des Verdichtungszustandes über die Anzeige eines effektiven Walzenradius kann alleine als Mittel zur Bestimmung eines Verdichtungszustandes in Echtzeit verwendet werden oder kann abgewogen und mit anderen unabhängigen Mitteln zur Überwachung des Verdichtungszustandes kombiniert werden, und zwar zu einem symbiotischen Effekt zu einer genaueren Bestimmung des Verdichtungszustandes.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Verdichtung von Untergrundmaterialien mit einer Verdichtungsvorrichtung, und insbesondere auf eine Bestimmung des Verdichtungszustandes basierend auf Daten, die einen effektiven Walzenradius der Verdichtungsvorrichtung anzeigen.
  • Hintergrund
  • Eine ordnungsgemäße Verdichtung ist eine kritische Notwendigkeit für Erdarbeiten bei Bau, Straßenpflasterung, Deponie- bzw. Landverfüllung usw. Gegenwärtige Verfahren zur Messung der Verdichtung, und um sicherzustellen, dass die Verdichtung die Anforderungen der Einsatzstelle erfüllt, hängen oft von nach dem Prozess stattfindenden Messungsverfahren ab, wie beispielsweise von Kerndichtemessungen. Diese nach dem Prozess bzw. Verdichtungsvorgang ausgeführten Messungen verursachten oft Verzögerungen bei der Arbeit und können eventuell nicht Probleme beheben, wenn sie auftreten, was zu Nacharbeit oder Abweichungen von den anfänglichen Spezifikationen führt. Somit gibt es eine Notwendigkeit, zuverlässig den Verdichtungszustand eines Untergrundmaterials zu bestimmen, während die Verdichtung stattfindet. Zusätzlich gibt es eine Notwendigkeit, genau den Verdichtungszustand für die gesamte verdichtete Oberfläche zu bestimmen, da nach dem Prozess stattfindende Messungen normalerweise nur einen kleinen Bruchteil des verdichteten Bereichs testen.
  • Das ebenfalls zu eigene US-Patent 6 188 942 von Corcoran u. A. spricht auf diese Notwendigkeit an, indem es ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Leistung einer Verdichtungsmaschine basierend auf der Energieübertragung lehrt. Gemäß einem Aspekt wird der Verdichtungszustand bestimmt durch Messung der Energiemenge, die erforderlich ist, um die Verdichtungsvorrichtung über das Untergrundmaterial zu fahren. Diese Bezugsschrift erkennt, dass mehr Energie nötig ist, um eine Verdichtungsvorrichtung über weiches Material zu fahren, als über hartes Material. Gemäß einem weiteren Aspekt wird der Verdichtungszustand des Untergrundmaterials bzw. Untergrundmaterials bestimmt durch Messung einer Energiemenge, die in das Untergrundmaterial durch die Verdichtungsvorrichtung eingebracht wird. Obwohl die in dieser Bezugsschrift gelehrte Strategie vielversprechend erscheint, bleibt Raum für Verbesserungen und Alternativen.
  • Das US-Patent 5 952 561 von Jaselskis u. A. lehrt einen Echtzeit-Asphaltspflasterqualitätssensor unter Verwendung eines Differentialansatzes, bei dem ein Paar von Sensoren, die jeweils vor und hinter der Walze gelegen sind, reflektierte Signale von der Asphaltoberfläche messen. Die Bezugsschrift schlägt vor, dass die Differenz zwischen den reflektierten Signalen eine Anzeige des Verdichtungszustandes der Asphaltspflasterung vorsieht. Die Bezugsschrift versucht zu bestimmen, ob die Pflasterung ein optimales Niveau einer Verdichtung erreicht hat, und zwar durch Vergleich von Sensorauslesungen von aufeinander folgenden Durchgängen über das Untergrundmaterial. Diese Bezugsschrift leidet unter den möglichen Nachteilen, nicht nur durch Ungenauigkeiten bei der Messung eines Merkmals des Asphaltsmaterials aus der Ferne, sondern leidet auch unter möglichen Problemen, die sich darauf beziehen, dass die Sensoren feindlichen und oft schmutzigen Arbeitsumgebungen ausgesetzt sind.
  • Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, auf die Notwendigkeit zur Bestimmung des Verdichtungszustandes zu antworten und/oder die Bestimmung des Verdichtungszustandes zu verbessern.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß einem Aspekt weist ein Verfahren zur Bestimmung eines Verdichtungszustandes eines Untergrundmaterials einen Schritt auf, eine Verdichtungsvorrichtung über das Untergrundmaterial zu bewegen. Daten werden aufgenommen, die einen effektiven Walzenradius der Verdichtungsvorrich tung anzeigen. Die Daten über den Verdichtungszustand werden für das Untergrundmaterial unter Verwendung der Daten bestimmt, die einen effektiven Walzenradius anzeigen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt weist eine Verdichtungsvorrichtung eine Walze auf, die drehbar an einem Fahrgestell angebracht ist. Eine Verdichtungszustandesbestimmungsvorrichtung weist ein elektronisches System auf, welches von dem Fahrgestell getragen wird. Das elektronische System weist mindestens einen Sensor auf, um Sensordaten mit Beziehung auf einen effektiven Walzenradius zu erzeugen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine diagrammartige Seitenansicht einer Verdichtungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine Kurvendarstellung des effektiven Walzenradius gegenüber einem Verdichtungszustand, sowohl für spitze bzw. strukturierte als auch für glatte angetriebene Walzen gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 3a und 3b sind jeweils Seitenansichten einer strukturierten Walze, wenn das Grundmaterial weich bzw. hart ist; und
  • 4 ist ein Flussdiagramm eines Verdichtungsalgorithmus gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Mit Bezug auf 1 weist eine Verdichtungsvorrichtung 10 ein Paar von Walzen 14 und 15 auf, die drehbar an einem Fahrgestell 12 angebracht sind. Obwohl die Verdichtungsvorrichtung selbst angetriebenen ist, findet die vorliegende Erfindung mögliche Anwendung ebenfalls bei gezogenen Verdichtungswalzen. Obwohl die Walzen 14 und 15 als glatte Walzen für eine Anwendung gezeigt sind, wie beispielsweise für Asphalt, findet zusätzlich die vorliegende Erfindung mögliche Anwendung bei spitzen bzw. strukturierten Walzen, die bei Anwendungen verwendet werden, wie beispielsweise bei der Verdichtung von Müll in einer Landverfüllung bzw. Müllkippe oder bei der Verdichtung von Erdboden für andere Erdarbeiten beim Bau. Die Verdichtungsvorrichtung 10 weist einen an Bord liegenden Computer 16 auf, der Signale von verschiedenen Eingängen aufnehmen kann, die einen Sensor 18, einen Sensor 19 und einen Positionsdatenempfänger 24 aufweisen. Der Computer 16 weist einen Verdichtungsalgorithmus auf, der die Sensordaten verarbeitet, um einen Verdichtungszustand des Untergrundmaterials 8 zu bestimmen, vorzugsweise in Echtzeit, wenn die Verdichtungsvorrichtung 10 über das Untergrundmaterial fährt. Diese Verdichtungsdaten können dann in einer Datenspeichervorrichtung 22 gespeichert werden und/oder für einen Bediener auf einer Anzeigetafel 20 angezeigt werden.
  • Abhängig von der speziellen Verdichtungsvorrichtung und der ausgewählten Strategie können die Sensoren 18 und 19 eine Vielzahl von Formen einnehmen. Beispielsweise können die Sensoren 18 und 19 gemäß einem Aspekt Walzendrehungssensoren sein, die die Winkelposition und/oder die Drehgeschwindigkeit der jeweiligen Walzen 15 und 14 abfühlen könnten. Gemäß einem anderen Aspekt könnten die Sensoren 18 und 19 Bodenfreiheitssensoren sein, die das Bodenfreiheitsniveau des Fahrgestells 12 über dem benachbarten Untergrundmaterial 8 messen.
  • Mit Bezug auf 2 erkennt die vorliegende Erfindung, dass der effektive Walzenradius einer Verdichtungsvorrichtung sich verändern wird, wenn das Grundmaterial verdichtet wird. Der effektive Walzenradius Re ist definiert als die Fahrdistanz der Verdichtungsvorrichtung pro Radumdrehung geteilt durch zwei Mal π. Wenn die Verdichtungsvorrichtung 10 der 1 einen Verdichtungsauftrag beginnt, wird sie irgendwo auf der durchgezogenen Kurvenlinie beginnen. Anders gesagt, wenn der Verdichtungsauftrag eingeleitet wird, wird das Untergrundmaterial relativ weich sein, und der effektive Radius der Walze wird wesentlich und messbar kleiner sein als der tatsächliche Walzenradius Rs. Wenn das Material härter mit jedem Durchgang der Verdichtungsvorrichtung wird, wird man sich nach rechts auf der durchgezogenen Kurvenlinie bewegen. Wenn die Anzahl der Durchgänge zunimmt, wird sich der effektive Radius Re asymptotisch dem tatsächlichen Radius Rs annähern. Wenn die Differenz X zwischen dem tatsächlichen Walzenradius Rs und dem effektiven Walzenradius Re kleiner als eine gewisse vorbestimmte Größe ist, kann das Untergrundmaterial als verdichtet gelten. Der Fachmann wird erkennen, dass die vorliegende Erfindung einsichtig erkennt, dass der Verdichtungszustand des darunter liegenden Untergrundmaterials durch eine Messung bestimmt werden kann, wie gut das Untergrundmaterial die Verdichtungsvorrichtung trägt. Dies wiederum wird bestimmt durch den effektiven Walzenradius der Verdichtungsvorrichtung, wenn sie sich über das Untergrundmaterial bewegt.
  • Ein Weg zur Bestimmung eines anvisierten effektiven Walzenradius, der für den Bediener bei der Bestimmung nützlich wäre, wann das darunter liegenden Material ausreichend verdichtet ist, würde sein, die Verdichtungsvorrichtung auf einem Untergrundzustand gleich dem anvisierten Niveau der Verdichtung zu betreiben. Der effektive Walzenradius auf diesem schon verdichteten Untergrund könnte als der effektive anvisierte Walzenradius zur Verdichtung eines ähnlichen Materials unter ähnlichen Bedingungen verwendet werden. Zusätzlich könnte man eine Datenbank erzeugen, die den effektiven Walzenradius mit einem Verdichtungszustand für eine Vielzahl von unterschiedlichen Untergrundmaterialen unter einer Vielzahl von unterschiedlichen Bedingungen in Beziehung setzt, die Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise einen Feuchtigkeitsgehalt, aufweisen könnten oder nicht. Alternativ könnte ein Teil eines Untergrundmaterials auf ein erwünschtes Niveau verdichtet werden, und dann könnte der effektive Walzenradius der Verdichtungsvorrichtung bestimmt werden, wenn man über dieses Untergrundmaterial fährt. Dieser effektive Walzenradius könnte als ein anvisierter effektiver Walzenradius für einen restlichen Teil des zu verdichtenden Untergrundmaterials verwendet werden.
  • Nun zusätzlich mit Bezug auf die 3a und 3b ist eine Verdichtungs vorrichtung 110 mit einer strukturierten Walze 114 gezeigt, die sich über ein Untergrundmaterial 88 bewegt, wenn es weich bzw. hart ist. Insbesondere könnte das Untergrundmaterial 88 Bauuntergrund sein, und wenn die Verdichtungsvorrichtung 110 sich vorwärts bewegt, verdichten sowohl der glatte Teil der Walze 114 als auch die Spitzen 117 das Untergrundmaterial 88 in dem Bereich 89. Der Verdichtungszustand des Untergrundmaterials 88 in 3a wäre irgendwo in dem weichen Bereich der gestrichelten Linie, die den effektiven Radius einer Walze mit Spitzen bzw. einer strukturierten Walze darstellt. Nach einer Anzahl von Durchgängen über ein Untergrundmaterial 88 würde die Verdichtungsvorrichtung 110 in dem Zustand ankommen, der in 3 gezeigt ist, was dort ist, wo die glatte Oberfläche der Walze 114 tatsächlich außer Kontakt mit dem Untergrundmaterial 88 dadurch angehoben wird, dass das Gewicht der Verdichtungsvorrichtung auf den Spitzen 117 getragen wird. Wenn die Freiraumdistanz zwischen der glatten Oberfläche der Walze 114 und dem Untergrundmaterial 88 größer als eine Entfernung H ist, kann der Bauuntergrund als verdichtet gelten. Der Fachmann wird erkennen, dass 3b mit einem üblicherweise beobachteten Phänomen assoziiert ist, das als "Aufschwimmen" ("Walk out") bekannt ist. Das "Aufschwimmen" ist das Ansprechen der Verdichtungsmaschine, wenn die Dichte des Untergrundes zunimmt. Das ist die Verringerung des Einsinkens der Walze und der Eindringung der Spitzen der Verdichtungsvorrichtung, die auftritt, wenn sich die Festigkeit des Bodens beim Verdichtungsvorgang vergrößert. "Aufschwimmen" wird üblicherweise am Einsatzort verwendet und ist typischerweise alleine auf der sichtbaren Information für zusehende Manager und Inspektoren begründet. Die vorliegende Erfindung bewertet vorzugsweise den Verdichtungszustand durch Größenmessung der Distanz H, die erreicht wird, wenn die Verdichtungsvorrichtung in einem so genannten "aufgeschwommenen Zustand" ist.
  • Trotzdem wird die vorliegende Erfindung vorzugsweise dadurch eingerichtet, dass sie tatsächlich den effektiven Walzenradius der Verdichtungsvorrichtung an verschiedenen Stellen auf den Untergrundmaterialen bestimmt. Der Fachmann wird erkennen, dass die vorliegende Erfindung praktisch unter Verwendung einer Variablen ausgeführt werden kann, die mit dem effektiven Walzenradius in Beziehung steht, jedoch nicht notwendigerweise genauso groß ist. Beispielsweise wäre eine solche alternative Messung, Bodenfreiheitssensoren zu verwenden, um periodisch die Distanz zwischen dem Sensor (Stelle am Fahrgestell) und der Oberfläche des benachbarten in gegenwärtigen Durchgang nicht verdichteten Materials zu messen. Obwohl die vorliegende Erfindung eine solche Alternative mit einschließt, wird dies aus einer Anzahl von Gründen nicht bevorzugt. Unter diesen Gründen wäre, dass die Messung der Bodenfreiheit problematisch sein könnte, und teuere Wandler bzw. Sensoren erfordern könnte, die selbst einem Schaden unterworfen sein könnten, oder die nicht ausreichend robust für widrige Umstände von Staub und Schlamm sein könnten. Zusätzlich ist das Untergrundmaterial selten glatt und ist oft unregelmäßig, was somit einen Topografie- oder Glättungsalgorithmus erfordert, um zu bestimmen, auf welchem durchschnittlichen Niveau eine unregelmäßige Oberfläche eines Untergrundmaterials ist. Trotzdem wird der Fachmann erkennen, dass eine große Vielzahl von Auswahlen mit Bezug zu den Bodenfreiheitssensoren gemacht werden könnten, die Kontaktvorrichtungen oder kontaktlose Vorrichtungen aufweisen. Die Bodenfreiheitssensoren könnten Schallsensoren, Infrarotsensoren, Radarsensoren oder auch Messräder sein, sind jedoch nicht darauf eingeschränkt.
  • In einer eher bevorzugten Alternative würde ein ähnliches robusteres Verfahren nicht mit dem Boden in Gegenwirkung tretende Wandler erfordern. Bei diesem alternativen Verfahren kann der relative Radwalzenradius aus einer bekannten Fahrtgeschwindigkeit der Verdichtungsvorrichtung und einer bestimmten Walzendrehgeschwindigkeit bestimmt werden. Die Verfügbarkeit einer Untergrundposition durch eine Technologie, wie beispielsweise das Globalpositionsbestimmungssystem (GPS), macht die Messung der wahren Fahrtgeschwindigkeit sehr genau und gut verfügbar. Trotzdem gibt es auch Alternativen zu Positionsinformationen, um die wahre Fahrtgeschwindigkeit zu messen, wie beispielsweise Radarvorrichtungen, oder auch die Verwendung eines Messrades. Die Raddrehzahl kann leicht mit irgendeinem der bekannten Wandler gemessen werden, die oft für einen Drehantriebsstrang oder das Abfühlen der Radnabendrehzahl verwendet werden. Das Kombinieren dieser zwei Messungen und der Vergleich des Unterschiedes zwischen den beiden wird den Verdichtungszustand des Untergrundmaterials zeigen. Es sei daran erinnert, dass der effektive Walzenradius als die Maschinenpfaddistanz pro Radumdrehung geteilt durch zwei Mal π definiert ist.
  • Mit Bezug auf 4 ist ein beispielhafter Verdichtungsalgorithmus 50 in der Weise eines Flussdiagramms veranschaulicht. Der Fachmann wird erkennen, dass der Computer 16 der 1 programmiert sein würde, so dass er den Verdichtungsalgorithmus 50 aufweist. Der Verdichtungsalgorithmus 50 weist anfänglich einen Schritt auf, die Sensoreingänge 51 auszulesen. Als nächstes werden die Sensoreingangsdaten durch einen Verdichtungszustand zur Bestimmung des Algorithmus 52 verwendet, um den Verdichtungszustand des Untergrundmaterials zu bestimmen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dies unter Verwendung einer Bestimmungsvorrichtung 54 für den effektiven Walzenradius getan, die die Einsicht aus der Kurvendarstellung der 2 verwendet, um den Verdichtungszustand vorzugsweise in Echtzeit durch einen Vergleich des tatsächlichen Walzenradius mit dem effektiven Walzenradius zu bestimmen. Im Falle einer strukturierten Walze, wie sie beispielsweise für die Verdichtung von Erdboden oder Abfall verwendet wird, könnte der Verdichtungszustandbestimmungsalgorithmus 52 auch eine Walk-Out- bzw. Aufschwimm-Bestimmungsvorrichtung 53 und/oder eine Bodenfreiheitsbestimmungsvorrichtung 55 aufweisen. Wenn beispielsweise der Sensor für eine Bodenfreiheitsbestimmung verwendet wird, könnte man erwarten, dass der Verdichtungsalgorithmus 50 die Bodenfreiheitsbestimmungsvorrichtung 55 verwendet. Jedoch wird die Erfindung in den meisten Fällen die Bestimmungsvorrichtung 54 für den effektiven Walzenradius als den primären Teil ihres Verdichtungszustandbestimmungsalgorithmus 52 verwenden. Nachdem der Verdichtungszustand bestimmt worden ist, werden die Verdichtungszustandsdaten mit Positionsdaten verbunden, so dass der Verdichtungszustand der gesamten Oberfläche aufgezeichnet werden kann. Als Nächstes werden die Daten im Schritt 58 aufgezeichnet und schließlich im Schritt 59 angezeigt. Der Fachmann wird erken nen, dass die Anzeige eine Vielzahl von Formen annehmen kann, jedoch vorzugsweise grafischer Natur ist, was Farben oder Graustufen aufweisen kann, um das Niveau der Verdichtung in jeder Gebietseinheit des Untergrundmaterials anzuzeigen. Somit könnte der Bediener seine Anzeige ansehen und bestimmen, wo und wie die Verdichtungsvorrichtung zu betreiben ist, um wirkungsvoll das Untergrundmaterial zu verdichten, und um sicherzustellen, wann das Untergrundmaterial vollständig verdichtet ist.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung findet mögliche Anwendung bei irgendeiner Verdichtungsvorrichtung, die eine Walze aufweist. Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit angetriebenen glatten oder strukturierten Walzen veranschaulicht worden ist, findet die vorliegende Erfindung auch mögliche Anwendung im Falle von gezogenen Walzen. Jedoch wird der Fachmann erkennen, dass im Falle von gezogenen Walzen der effektive Radius der Walze größer als der tatsächlichen Radius beginnen wird, und sich von oberhalb des tatsächlichen Radius annähern wird, wenn das Untergrundmaterial verdichtet wird. Dies ist entgegengesetzt zu den in 2 veranschaulichten angetriebenen Walzen, die sich dem tatsächlichen Radius von unten annähern. Trotzdem wird der Fachmann erkennen, dass die gleichen Prinzipien, die mit Bezug auf angetriebene Walzen verwendet wurden, um den Verdichtungszustand basierend auf Daten zu bestimmen, die den effektiven Walzenradius anzeigen, sich genauso auch auf gezogene Walzen anwenden lassen. Jedoch wird der Fachmann erkennen, dass es eine andere Kalibrierung für eine gezogenen Walze als für eine angetriebene Walze geben könnte.
  • Im Betrieb aktiviert ein Bediener das elektronische System 30 und initialisiert den Verdichtungsalgorithmus 50. Wenn die Verdichtungsvorrichtung sich über das Grundmaterial bewegt, sammeln die Sensoren 18 und 19 Daten, die den effektiven Walzenradius anzeigen. Diese Daten werden gemäß dem Verdichtungsalgorithmus im Computer 16 verarbeitet, um Verdichtungszu standsdaten für jede Stelle auf dem Untergrundmaterial zu erzeugen. Diese Verdichtungszustandsdaten können dann mit Positionsdaten kombiniert werden, um die Erzeugung einer Verdichtungszustandkarte zu gestatten. Obwohl die vorliegende Erfindung veranschaulicht, dass die Positionsdaten aus GPS-Informationen über einen Empfänger 24 gewonnen werden, wird der Fachmann erkennen, dass die Positionsdaten auf eine Anzahl von anderen Arten aufgenommen werden können, die in der Technik bekannt sind, die alle in den beabsichtigten Umfang der vorliegenden Erfindung fallen. Im Falle von Anwendungen mit strukturierten Walzen könnte die vorliegende Erfindung auch eine Aufschwimm-Bestimmungsvorrichtung und/oder eine Bodenfreiheitsbestimmungsvorrichtung aufweisen, die selbst einen effektiven Walzenradius anzeigen. Die vorliegende Erfindung könnte alleine verwendet werden, oder könnte mit anderen Verdichtungsbestimmungsstrategien verwendet werden, um zusammen Echtzeitbewertungen des Verdichtungszustandes zu verbessern.
  • Der Fachmann wird erkennen, dass der effektive Walzenradius der Verdichtungsvorrichtung auf eine Anzahl von Arten überwacht werden kann. Beispielsweise könnte man ein Verhältnis der tatsächlichen Fahrtgeschwindigkeit zu der Drehgeschwindigkeit der Walze berechnen, ohne jemals den tatsächlichen effektiven Walzenradius zu berechnen. Zusätzlich könnte man auch den effektiven Walzenradius durch Bestimmung des Verhältnisses der gefahrenen Distanz auf dem Untergrund zu der Anzahl der Umdrehungen bestimmen, die die Walze ausgeführt hat, um über diese Distanz zu fahren. Der Fachmann wird erkennen, dass die Erfindung praktisch ausgeführt werden kann, indem man einfach Daten abfühlt, die einen effektiven Walzenradius anzeigen, und nicht indem man tatsächlich dem Walzenradius berechnet, um den Verdichtungszustand des Untergrundmaterials sicher zu bestimmen.
  • Die vorliegende Erfindung sieht vorteilhafterweise Mittel vor, um Verdichtungszustandsdaten in Echtzeit während eines Verdichtungsvorgangs zu bestimmen und anzuzeigen. Diese Informationen können von dem Bediener verwendet werden, um wirkungsvoller die Verdichtungsvorrichtung über das Untergrundmaterial zu manövrieren, um die Rate zu beschleunigen, mit der die gesamte Oberfläche verdichtet wird. Zusätzlich sollte die vorliegende Erfindung eine qualitativ hochwertige Steuerung bzw. Kontrolle der Verdichtungsdaten über eine gesamte Oberfläche gestatten, was eine Verringerung einer Notwendigkeit von teurer Nacharbeit und Anpassungen an Spezifikationen aufgrund eines Versagens, die Verdichtungsspezifikationen an einer oder mehreren Stellen des Untergrundmaterials zu erfüllen, gestatten wird. Die vorliegende Erfindung erkennt, dass es keine bessere Bestimmung des Verdichtungszustandes geben kann als die Fähigkeit des Untergrundmaterials, die Verdichtungsvorrichtung mit weniger Auslenkung bzw. Einsenkung als einem gewissen vorbestimmten Wert zu tragen. Im Falle einer glatten Walze bezieht sich dieser Wert X auf eine maximal zulässige Differenz zwischen dem tatsächlichen Radius und dem effektiven Radius der Verdichtungsvorrichtung, wenn das Material hart und in geeigneter Weise verdichtet ist. Gemäß einem weiteren Aspekt für strukturierte Walzen ist der Aufschwimm-Vorgang aufgetreten, und daher ist der Untergrund verdichtet, wenn die Differenz zwischen dem effektiven Radius und der glatten Oberfläche der Walze größer oder gleich einer gewissen Aufschwimm-Höhe H ist.
  • Es sei bemerkt, dass die obige Beschreibung nur zur Veranschaulichungszwecken vorgesehen ist und nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise einschränken soll. Der Fachmann wird erkennen, dass andere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden kann.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Bestimmung eines Verdichtungszustandes eines Untergrundmaterials (8, 88), das folgende Schritte aufweist: Bewegung einer Verdichtungsvorrichtung (10, 110) über das Untergrundmaterial (8, 88); Gewinnung von Daten, die einen effektiven Walzenradius (54) der Verdichtungsvorrichtung (10, 110) anzeigen; und Bestimmung von Verdichtungszustandsdaten (52) für das Untergrundmaterial (8, 88) unter Verwendung der Daten, die einen effektiven Walzenradius (54) anzeigen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gewinnungsschritt folgende Schritte aufweist: Bestimmung von Fahrtgeschwindigkeitsdaten, die eine Fahrtgeschwindigkeit der Verdichtungsvorrichtung (10, 110) anzeigen; Bestimmung von Drehzahldaten, die eine Drehzahl einer Walze (14, 114) mit der Verdichtungsvorrichtung (10, 110) anzeigen; Bestimmung eines Verhältnisses unter Verwendung der Fahrtgeschwindigkeitsdaten und der Drehzahldaten.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gewinnungsschritt folgende Schritte aufweist: Bestimmung von Distanzdaten, die eine Fahrtdistanz der Verdichtungsvorrichtung (10, 110) für eine Zeitperiode anzeigen; Bestimmung von Umdrehungsdaten, die eine Anzahl von Umdrehungen der Walze (14, 114) für die Fahrtperiode anzeigen; Bestimmung eines Verhältnisses unter Verwendung der Distanzdaten und der Umdrehungsdaten.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, welches einen Schritt aufweist, Positionsdaten der Verdichtungsvorrichtung (10, 110) mit den Verdich tungszustandsdaten (52) zu verbinden; die Verdichtungszustandsdaten (52) einem Bediener der Verdichtungsvorrichtung (10, 110) während des Bewegungsschrittes anzuzeigen; und die Verdichtungszustandsdaten (52) aufzuzeichnen.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, welches einen Schritt aufweist, einen anvisierten effektiven Walzenradius (54) zumindest teilweise durch Bewegung der Verdichtungsvorrichtung (10, 110) über ein Material zu bestimmen, welches schon einen erwünschten Verdichtungszustand (89) hat.
  6. Verdichtungsvorrichtung (10, 110), die Folgendes aufweist: ein Fahrgestell (12); eine Walze (14, 114), die drehbar an dem Fahrgestell (12) angebracht ist; eine Bestimmungsvorrichtung für einen Verdichtungszustand (89), die ein elektronisches System (30) aufweist, das von dem Fahrgestell (12) getragen wird; und wobei das elektronische System (30) mindestens einen Sensor (18) aufweist, um Sensordaten mit Beziehung zu einem effektiven Walzenradius (54) zu erzeugen.
  7. Verdichtungsvorrichtung (10, 110) nach Anspruch 6, wobei das elektronische System (30) einen elektronischen Datenprozessor mit einem Verdichtungszustandsbestimmungsalgorithmus (52) aufweist.
  8. Verdichtungsvorrichtung (10, 110) nach Anspruch 7, wobei das elektronische System (30) einen Datenrecorder bzw. eine Datenaufnahmevorrichtung aufweist.
  9. Verdichtungsvorrichtung (10, 110) nach Anspruch 8, wobei das elektronische System (30) einen Datenprozessor, einen Walzendrehungs sensor und eine Positionsbestimmungsvorrichtung aufweist.
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