DE102008064429A1

DE102008064429A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung der Bodentragfähigkeit

Info

Publication number: DE102008064429A1
Application number: DE200810064429
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr. Grosch
Original assignee: Rheinmetall Landsysteme GmbH
Current assignee: Rheinmetall Landsysteme GmbH
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-08-12
Also published as: WO2010072316A1

Abstract

Vorgeschlagen werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Bodentragfähigkeit mit einem bewegbaren Fahrzeug (1), mit oder ohne Eigenantrieb, sowie Fortbewegungsmittel (2), wie Räder oder Ketten oder dergleichen. Dazu wird eine Art Gewichtsrad (3) eingebunden, welches derart mit Sensoren (7, 8) zusammenwirkt, dass ein Ausschnitt (9) eines Untergrundes (20) vor dem Gewichtsrad (3) und gleicher Ausschnitt (9) nach dem Überfahren des Gewichtsrades (3) abgescannt werden kann. Vom ersten Sensor (7) wird ein Entfernungsbild zum Untergrund (20) vor dem Gewichtsrad (3) aufgenommen. Im Entfernungsbild kann die Geometrie der Spur nach Ausdehnung und Tiefe vermessen werden. Beim Fahren erzeugt das Gewichtsrad (3) eine Spur im Untergrund (20), die von einem hinteren Scanner (8) nach dem Gewichtsrad (3) abgescannt wird. Die Bilddaten beider Scanner (7, 8) werden dann in einer Auswerteeinheit verglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine vorzugsweise autark arbeitende Vorrichtung zur Ermittlung der Bodentragfähigkeit eines Untergrundes, insbesondere in Hinblick auf das Starten und Landen von Hubschraubern oder anderer Luftfahrzeuge bzw. das Befahren durch Landfahrzeuge sowie ein Verfahren dafür.
Mitunter ist es wichtig, unbekannte Gegenden auf ihre Bodentragfähigkeit hin zu untersuchen. Grund dafür kann sein, dass ein Helikopter landen oder auch Fahrzeuge über diesen Boden fahren sollen. Um zu vermeiden, dass derartige Objekte beispielsweise einsacken, ist eine Bestimmung der Bodendichte bzw. Bodenbeschaffenheit erwünscht.
Bekannte Möglichkeiten sind beispielsweise eine Kugel, die aus einer bestimmten Höhe fallen gelassen wird und deren Eindringtiefe in den Boden gemessen wird, in der Regel mit einem Zollstock. Nachteilig neben der hierbei nur erfolgenden punktuellen Messung ist, dass unbekannte bzw. schlecht erreichbare Territorien mit dieser Methode nicht erschlossen werden können.
Hier stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung aufzuzeigen, die autark arbeitend eine gute Messbewertung ermöglicht.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen aufgeschrieben.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, ein bevorzugt fernlenkbares Fahrzeug oder einen Anhänger mit Sensoren und einem Gewichtsrad oder Messrad zu bestücken, welche einmal den Untergrund aufnehmen (scannen), bevor das Gewichtsrad oder Messrad etc. über den Untergrund geführt worden ist, und einmal danach.
Das Rad hat eine definierte Bodenkraft bzw. ein definiertes Gewicht, sodass aus dem sich dabei bildenden Höhenprofil (Differenz zwischen Erstaufnahme und Zweitaufnahme desselben Bereiches) durch die Eindringtiefe des Rades bei entsprechendem Gewicht auf die Bodenbeschaffenheit Rückschlüsse gezogen werden können. Das aufgenommene Entfernungsbild zum Untergrund zeigt eine durch das Rad hinterlassene Spur, deren Geometrie (Ausdehnung und Tiefe) auswertbar ist.
Als Sensoren werden Messelemente verwendet, die 3D-Aufnahmen machen und zur Auswertung bringen können. Dabei wird ein Flächenscannen bzw. eine kontinuierliche Flächen messung durchgeführt. Die Auswertung erfolgt entweder vor Ort in einer Auswerteeinheit oder in einer zentralen Auswerteeinheit.
Anhand eines einfach dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt die einzige Figur ein fernlenkbares Fahrzeug 1 (schematisch) in einer Seitensicht- und Draufsichtdarstellung. Das Fahrzeug 1, hier gebildet durch einen einfachen Rahmen 10, besitzt Fortbewegungsmittel, hier vier Räder 2 (drei oder mehr als vier sind auch realisierbar), zwei vordere Räder 2.1 sowie zwei hintere Räder 2.2. Von den vorderen Rädern 2.1 beabstandet ist ein so genanntes Messrad bzw. Gewichtsrad 3 eingebunden, dass außerhalb der Spur der vorderen und hinteren Räder 2.1, 2.2 geführt wird. Das Gewichtsrad 3 ist vorzugsweise mittig über eine Achse 4 und einen Bügel 5 an einer Querstrebe 6 des Rahmens 10 so beweglich gelagert, dass es Bodenunebenheiten folgen kann. Alternativ ist auch eine außenseitige Anbringung des Gewichtsrades 3 an den Seitenstreben des Rahmens 10 möglich (nicht näher dargestellt).
Im Zusammenspiel mit dem Gewichtsrad 3 sind Sensoren 7, 8 am Fahrzeug 1 derart angebracht, dass ein Ausschnitt 9 eines Untergrundes 20 vor dem Gewichtsrad 3 und gleicher Ausschnitt 9 nach dem Überfahren des Gewichtsrades 3 abgescannt werden kann. Als bevorzugt hat sich die Anbringung der Sensoren 7, 8 im Bereich der Räder 2 gezeigt.
Bei den Sensoren 7, 8 kann es sich um einen Laserscanner oder um eine 3D-Kamera handeln. Der Laserscanner 7 als auch der zweite Laserscanner erzeugen in Pixel aufgelöste Entfernungsbilder, wie bereits erwähnt einmal vor dem Gewichtsrad 3 und einmal danach.
Beim Fahren wird durch das Gewichtsrad 3 eine Spur im Untergrund 20 erzeugt. Werden nun die aufgenommenen Bilddaten des vorderen Scanners 7 und des hinteren Scanners 8 derselben Position (desselben Ausschnittes 9) verglichen, unterscheiden diese sich in der Spur des Gewichtsrades 3. Im Entfernungsbild kann die Geometrie der Spur nach Ausdehnung und Tiefe vermessen werden.
Der Vorgang ist auf einfache Art und Weise automatisierbar. Ist der Abstand der Scanner 7, 8 (I₁, I₂, I_g) und die Geschwindigkeit (v) des Fahrzeuges 1 bekannt, kann der zeitliche Abstand der Bilddaten der beiden Scanner 7, 8 einfach ermittelt werden. Durch Korrelation der jeweiligen Bilddaten mit bekannten Bildauswerteverfahren kann die Spur automatisch errechnet und aus dieser die Bodentragfähigkeit ermittelt werden.
Es versteht sich, dass im Rahmen des erfinderischen Gedankens Variationen möglich sind. So kann das Fahrzeug auch eine Art Anhänger sein, welcher mitgeführt wird. Alternativ zur Fernsteuerbarkeit kann auch ein Fahren oder Lenken von Hand in Erwägung gezogen werden.

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung der Bodentragfähigkeit mit einem bewegbaren Fahrzeug (1), mit oder ohne Eigenantrieb, sowie Fortbewegungsmittel (2), wie Räder oder Ketten oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Art Gewichtsrad (3) eingebunden ist, welches derart mit Sensoren (7, 8) zusammenwirkt, dass ein Ausschnitt (9) eines Untergrundes (20) vor dem Gewichtsrad (3) und gleicher Ausschnitt (9) nach dem Überfahren des Gewichtsrades (3) abgescannt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsrad (3) vorzugsweise mittig über eine Achse (4) und einen Bügel (5) an einer Querstrebe (6) des Rahmens (10) oder Fahrzeuges (1) so beweglich gelagert, dass es Bodenunebenheiten folgen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (7, 8) an den Radachsen bei einem Fahrzeug (1) oder an der Querstrebe (6) des Rahmens (10) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (7, 8) Laserscanner oder 3D-Kameras sind.
Verfahren zur Bestimmung der Bodentragfähigkeit eines Untergrundes (20) mit einem bewegbaren Fahrzeug (1), mit oder ohne Eigenantrieb, sowie Fortbewegungsmittel (2), wie Räder oder Ketten oder dergleichen, mit den Schritten • von einem Sensor (7) wird vor dem Gewichtsrad (3) ein Bild des Untergrundes (20) aufgenommen, • beim Fahren erzeugt ein Gewichtsrad (3) eine Spur im Untergrund (20), • diese Spur wird von einem hinteren Scanners (8) nach dem Gewichtsrad (3) abgescannt, wobei a. die Bilddaten beider Scanner (7, 8) in einer Auswerteeinheit verglichen werden und b. im Entfernungsbild die Geometrie der Spur nach Ausdehnung und Tiefe vermessen werden kann.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Abstand der Bilddaten der beiden Scanner 7, 8 einfach ermittelt werden kann bei Kenntnis der Abstände der Scanner (7, 8) und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges (1) bzw. des Anhängers.