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QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Nicht anwendbar.
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FESTSTELLUNG BEZÜGLICH VOM STAAT GEFÖRDERTER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
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Nicht anwendbar.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Erdebewegendessystem von der Bauart, welches eine Planierraupe enthält, um ein Gelände zu gewünschter Endgestalt zu formen, und insbesondere ein Planierraupen-System, bei dem die Position des Trennwerkzeugs mittels GPS-Empfänger kontinuierlich aktualisiert, und die Position mit Hilfe Niedrig-Latenz-Rückführkorrektur-Signale berichtigt wird, welche in Reaktion auf Ausgänge von gyroskopischen Sensoren und einem Beschleunigungsmesser, der eine vertikale Beschleunigung überwacht, erzeugt werden.
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Verschiedene Steuereinrichtungen wurden bisher entwickelt, um Erdebewegendevorrichtungen wie Planierraupen derart zu steuern, dass ein Gelände zu gewünschter Höhe oder gewünschtem Profil planiert werden kann. Zahlreiche Systeme wurden bisher entwickelt, bei denen die Position der Erdbauvorrichtung mit Hilfe GPS-Empfänger bestimmt wird. In derartigen Systemen wird ein Bauplan mit der gewünschten Endkontur erarbeitet. Aus einer Gebietsvermessung und dem Bauplan wird ein Ab-/Auftrags-Kennfeld generiert, welches die zum Herstellen der gewünschten Endkontur benötigten Mengen an Ab- oder Auftrag an bestimmten Orten des Gebietes zeigt. Daraufhin wird die Information in einem Computer-Steuersystem der Planierraupe gespeichert.
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Die Erdebewegendevorrichtung bestimmt die Position des Trennwerkzeuges der Planierraupe unter Verwendung der GPS-Empfänger, welche am Körper der Planierraupe oder an Masten, die an der Schaufel der Planierraupe befestigt sind, angebracht sind. Ein Computer-Steuersystem berechnet den Höhenfehler der Schaufel, basierend auf dem Ab-/Auftrags-Kennfeld und der erfassten planaren Position der Vorrichtung. Der Höhenfehler kann dem Bediener der Planierraupe angezeigt werden, der dann die geeigneten Verstellungen manuell vornehmen kann. Alternativ kann der Computer die Höhe der Schaufel automatisch einstellen, um den Höhenfehler zu reduzieren.
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Eine Einschränkung die derartige Systeme mit sich bringen ist, dass die Berechnungen der GPS-Position bei relativ niedrigen Geschwindigkeitsstufen ausgeführt werden, beispielsweise in der Größenordnung von mehreren Ausführungen pro Sekunde. Infolgedessen ist das Steuersystem nur zu einer verhältnismäßig langsamen Positionsbestimmung von Maschine und Trennschaufel fähig. Dies begrenzt, vor allem auf grobem Gelände, die Betriebsgeschwindigkeit der Planierraupe wesentlich. Es lässt sich nachvollziehen, dass ein Planierraupenrahmen in Längsrichtung und von Seite zu Seite nicken kann und nach rechts und links vorn Kurs abkommen kann, während sich die Planierraupe über eine holprige Fläche einer Baustelle bewegt. Zudem kann der Rahmen der Planierraupe nach oben und unten schnellen. Alle diese Bewegungen des Rahmens werden zu der Schaufel vor der Planierraupe übertragen und können sogar verstärkt werden, da die Schaufel weit vor dem Schwerpunkt der Maschine, dem Punkt, um diesen herum das Schaukeln und Gieren auftritt, positioniert ist. Eine Herabsetzung der Betriebsgeschwindigkeit der Planierraupe, um das GPS-Steuersystem zu befähigen die unebenen Oberflächenbedingungen der Baustelle wirkungsvoll auszugleichen, führt zu einer unerwünschten Reduktion der Produktivität.
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Aus diesem Grund ist zu erkennen, dass Bedarf an einem Erdebewegendensystem und einem entsprechenden Verfahren besteht, welches über eine Planierraupe oder eine andere Maschine verfügt und GPS-Empfänger und eine Steuerung enthält, in der eine Kompensation von Ungenauigkeiten der Trennschaufelposition durchgeführt wird, welche ansonsten aufgrund von Nicken und vertikaler Bewegung des Planierraupenrahmens resultieren würden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Erdebewegendessystem enthält eine Planierraupe mit einem Rahmen und einer Trennschaufel, welche von einem Schaufelträger gehalten wird, der sich von dem Rahmen erstreckt. Der Schaufelträger umfasst ein Paar von Hydraulikzylindern, um die Schaufel in Relation zum Rahmen zu heben und zu senken, und einen Schaufelneigungszylinder, um die Seitenneigung der Trennschaufel zu steuern. Ein Paar von GPS Empfängern ist an der Trennschaufel der Planierraupe angebracht, um GPS Signale zu empfangen. Ein erster gyroskopischer Sensor erfasst eine Drehung des Rahmens um eine im Allgemeinen transversal zu der Planierraupe und durch den Schwerpunkt der Planierraupe verlaufende Achse. Ein zweiter gyroskopischer Sensor erfasst eine Drehung des Rahmens um eine im Allgemeinen longitudinal zu der Planierraupe und durch den Schwerpunkt der Planierraupe verlaufende Achse. Eine Steuerung reagiert auf das Paar von GPS Empfängern und den ersten und zweiten gyroskopischen Sensor, um die Betätigung der Hydraulikzylinder und dadurch die Position der Trennschaufel zu steuern. Die Steuerung überwacht die Position der Trennschaufel mit Hilfe wiederholter Berechnungen auf Basis der Ausgänge der GPS-Empfänger und mittels einer Niedrig-Latenz-Kopplungskorrektion der wiederholten Berechnungen, basierend auf den Ausgängen der ersten und zweiten gyroskopischen Sensoren.
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Die Steuerung bestimmt, basierend auf den Ausgängen der ersten und zweiten gyroskopischen Sensoren, rasche Positionsveränderungen der Trennschaufel. Die Steuerung aktualisiert periodisch die tatsächliche Position der Trennschaufel auf Basis der Ausgänge der GPS-Empfänger. Ein an dem Rahmen angebrachter Beschleunigungsmesser bestimmt die vertikale Bewegung des Rahmens. Der Beschleunigungsmesser liefert an die Steuerung einen Ausgang in Bezug zu der vertikalen Beschleunigung, wodurch die Steuerung, basierend auf dem Ausgang des Beschleunigungsmessers, rasche Positionsveränderungen des Rahmens, welche zur Trennschaufel übertragen werden können, bestimmen kann. Die Steuerung überwacht die Position der Trennschaufel mit Hilfe wiederholter Berechnungen auf Basis der Ausgänge der GPS-Empfänger und mittels einer Niedrig-Latenz-Kopplungskorrektion der wiederholten Berechnungen, basierend auf den Ausgängen der ersten und zweiten gyroskopischen Sensoren und des Beschleunigungsmessers.
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Die Steuerung reagiert auf die GPS-Empfänger, um den Steuerkurs der Planierraupe zu bestimmen. Das System kann ferner einen dritten gyroskopischen Sensor umfassen, um eine Drehung des Rahmens um eine im Allgemeinen vertikale Achse, welche durch den Schwerpunkt der Planierraupe verläuft, zu erfassen. Die im Allgemeinen vertikale Achse ist sowohl zu der im Allgemeinen transversal zu der Planierraupe, als auch zu der im Allgemeinen longitudinal zu der Planierraupe verlaufenden Achse senkrecht. Die Steuerung überwacht den Steuerkurs der Planierraupe mit Hilfe wiederholter Berechnungen auf Basis der Ausgänge der GPS-Empfänger und mittels einer Niedrig-Latenz-Kopplungskorrektion der wiederholten Berechnungen, basierend auf dem Ausgang des dritten gyroskopischen Sensors.
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Das Erdebewegendesystem umfasst eine Erdebewegendemaschine mit einem Rahmen und einer Trennschaufel, welche von einem Schaufelträger gehalten wird, der sich von dem Rahmen erstreckt. Der Schaufelträger umfasst ein Paar von Hydraulikzylindern, um die Schaufel in Relation zu dem Rahmen zu heben und zu senken, und einen Schaufelneigungszylinder, um die Seitenneigung der Trennschaufel zu steuern. Ein gyroskopisches Sensorsystem erfasst eine Drehung des Rahmens um drei orthogonale Achsen, welche irr Allgemeinen durch den Schwerpunkt der Maschine verlaufen. Die Steuerung reagiert auf die GPS-Empfänger und den gyroskopischen Positionssensor, um eine Positionsveränderung der Trennschaufel zu erfassen und die Betätigung der Zylinder und dadurch die Position der Trennschaufel zu steuern.
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Wiederholte Berechnungen auf Basis der Ausgänge der GPS-Empfänger werden mittels Niedrig-Latenz-Kopplungskorrektionssignalen, basierend auf den Ausgängen des gyroskopischen Sensorsystems, berichtigt.
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Die Steuerung kann, basierend auf den Ausgängen der GPS-Empfänger, die tatsächliche Position der Trennschaufel periodisch aktualisieren. Die Steuerung bestimmt, basierend auf dem Ausgang des gyroskopischen Systems, die Position der Trennschaufel vielfach zwischen sukzessiven Bestimmungen der Position der Trennschaufel auf Basis des Ausganges der GPS-Empfänger. Die Steuerung kann auf die GPS-Empfänger reagieren, um den Steuerkurs der Planierraupe zu bestimmen. Das gyroskopische System erfasst eine Drehung des Rahmens um eine im Allgemeinen vertikale Achse, welche durch den Schwerpunkt der Planierraupe verläuft. Die Steuerung überwacht den Steuerkurs der Planierraupe mit Hilfe wiederholter Berechnungen auf Basis der Ausgänge der GPS-Empfänger und mittels einer Niedrig-Latenz-Kopplungskorrektion der wiederholten Berechnungen, basierend auf dem Ausgang des gyroskopischen Systems. Ein an dem Rahmen angebrachter Beschleunigungsmesser kann verwendet werden, um eine vertikale Bewegung des Rahmens zu bestimmen. Der Beschleunigungsmesser liefert an die Steuerung einen Ausgang in Bezug zu der vertikalen Beschleunigung, wodurch die Steuerung, basierend auf dem Ausgang des Beschleunigungsmessers, rasche Positionsveränderungen des Rahmens, welche zur Trennschaufel übertragen werden können, bestimmen kann. Die Steuerung überwacht die Position der Trennschaufel mit Hilfe wiederholter Berechnungen auf Basis der Ausgänge der GPS-Empfänger und mittels einer Niedrig-Latenz-Kopplungskorrektion der wiederholten Berechnungen, basierend auf den Ausgängen des gyroskopischen Systems und des Beschleunigungsmessers.
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Es ist zu erkennen, dass ein Bedarf an einem verbesserten Erdebewegendensystem besteht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Erdebewegendensystems; und
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2 zeigt eine schematische Darstellung, welche die Steuerung in dem Erdebewegendensystem von 1 erläutert.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 erläutert eine Ausführungsform des Erdebewegendensystems 100, welches eine Planierraupe 106 mit einem Rahmen 108 und einer Trennschaufel 110 enthält. Die Trennschaufel 110 wird von einem Schaufelträger 112 gehalten, welcher sich von dem Rahmen 108 erstreckt. Der Schaufelträger 112 enthält ein Paar von Hydraulikzylindern 114, von denen in 1 nur einer gezeigt ist, um die Schaufel 110 in Relation zu dem Rahmen zu heben und zu senken. Der Schaufelträger 112 enthält ferner ein Paar von Armen 116, von denen in 1 nur einer gezeigt ist, welche an gegenüberliegenden Enden der Schaufel 110 und drehbar an der Stelle 118 am Rahmen 108 befestigt sind. Die Zylinder 114 können ausgefahren oder eingezogen werden, um die Schaufel 110 zu senken bzw. zu heben, während sich die Arme 112 um 118 drehen. Die Zylinder 120 erstrecken sich zwischen dem oberen Ende der Schaufel 110 und den Armen 116 und können dazu genutzt werden, die Schaufel um die Drehverbindung 122 zu drehen. Ein Schaufelneigungszylinder 123 steuert die Seitenneigung der Trennschaufel 110. Die Planierraupe 106 enthält ein Führerhaus 124, von welchem aus ein Bediener manuell verschiedene Steuerungen vornehmen kann, um die Betätigung der Planierraupe zu steuern.
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Das Erdebewegendesystem 100 enthält ferner ein Paar von GPS-Empfängern 126, von welchen einer in 1 zu sehen ist. Die GPS-Empfänger 126 sind an gegenüberliegenden Enden der Trennschaufel 110 an Masten befestigt. Die GPS-Empfänger empfangen Funkübertragungen von sich auf einer Umlaufbahn befindlichen Satelliten und bestimmen, basierend auf der Laufzeit von jeder der Übertragungen, die entsprechende Position der GPS-Empfänger im dreidimensionalen Raum. Diese Information wird einer Steuerung 140 auf der Planierraupe zugeführt und wird von der Steuerung dazu verwendet, um die Stellung der Trennschaufel 110, und insbesondere die Stellung der Trennkante 130 der Trennschaufel 110, zu bestimmen.
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Die GPS-Empfänger 126 erfassen die Position und die Orientierung der Schaufel 110, wodurch eine automatische Steuerung der Planierraupe 106 ermöglicht, und eine halbautomatische und manuelle Steuerung der Planierraupe 106 erleichtert wird. Die Positionsinformation wird wiederholend berechnet und der Steuerung 140 in einer Geschwindigkeitsstufe von mehreren Ausführungen pro Sekunde verfügbar gemacht. Die Steuerung 140 benötigt die genaue Positionsinformation jedoch in etwa fortlaufend. Es ist wünschenswert, dass wenn die Planierraupe mit relativ hoher Geschwindigkeit über die Baustelle fährt, die Positionsdatei in einer Geschwindigkeitsstufe von mehr als 20 Positionsmessungen pro Sekunde verfügbar ist. Während sich die Planierraupe 106 fortbewegt, wird der Rahmen 108 üblicherweise Stoß und Vibrationen, welche durch die Trennschaufel 110 und durch die Spuren 132 übertragen werden, ausgesetzt. Aus diesem Grund kann der Rahmen in Längsrichtung und von Seite zu Seite nicken, von Seite zu Seite gieren, und hoch- und hinunterschnellen. Sämtliche dieser Bewegungen des Rahmens werden unmittelbar die Position der Trennschaufel 110 beeinflussen. Wenn der Rahmen 108 beispielsweise in Längsrichtung nickt, rotiert dieser um eine im Allgemeinen horizontale, senkrecht zu der Bewegungsrichtung und durch den Schwerpunkt 134 der Planierraupe 106 verlaufende Achse. Diese Winkelbewegung des Rahmens 108 sowie der restlichen Planierraupe 106, einschließlich der Schaufel 110, dreht die Schaufel um einen Winkel α. Es lässt sich nachvollziehen, dass der Einfluss dieser Erschütterung in Längsrichtung wesentlich sein kann, da sich die Schaufel 110 vor die Planierraupe 106 erstreckt. Diese Veränderung der Höhe kann angenähert werden. ΔHöhe = SinΔα × LängeA
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Sobald der Rahmen 108 von Seite zu Seite nickt, beeinflusst dies die Position der Schaufel 110. Diese Bewegung ist eigentlich eine Drehung des Rahmens 108 um eine Achse, welche sich longitudinal in Bezug zur Planierraupe 106 erstreckt und durch dessen Schwerpunkt verläuft. Dies führt zum Schwanken des Neigungswinkels der Schaufel 110.
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Gieren des Rahmens 108, das heißt, rotieren des Rahmens 108 um eine im Allgemeinen vertikale Achse, verändert die Ausrichtung der Schaufel 110. Gieren bewegt die Schaufel 110 zur Seite und verändert den vorweggenommenen Kurs der Planierraupe 106. Schließlich wird die Schaufel 110, sobald der Rahmen 108 vertikal verprellt wird, während die Planierraupe über grobes Gelände auf der Baustelle gefahren wird, in der Regel ebenfalls vertikal verprellt werden.
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Falls sich die Planierraupe langsam bewegt, können die mit Hilfe der GPS-Empfänger 126 durchgeführten Positionsmessungen zur Steuerung der Planierraupe ausreichend sein. Wenn die Planierraupe jedoch mit höheren Geschwindigkeiten über die Baustelle bewegt wird, steigt die Menge an Positionsfehlern, generiert wie vorstehend dargestellt, deutlich an, und der Arbeitstakt, mit welchem dieser Positionsfehler in die vom System genutzte Positionsdatei eingefügt wird, steigt ebenfalls an.
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Das auf 1 und 2 dargestellte System überwacht eine vertikale Bewegung des Rahmens 108, eine Nickbewegung des Rahmens in Längsrichtung um eine horizontal, transversale Achse, eine Rollbewegung des Rahmens um eine sich longitudinal erstreckende Achse und Gieren des Rahmens 108 um eine im Allgemeinen vertikale Achse, in Geschwindigkeitsstufen, welche höher als die Geschwindigkeitsstufe sind, mit der das System wiederholend die Position der GPS-Empfänger 126 neuberechnet. Infolgedessen kann eine Kompensation von kurzfristigen Bewegungsschwankungen des Rahmens, die ansonsten zu der Schaufel 110 geleitet werden würden, durch eine rasche Betätigung der Hydraulikzylinder 114 und 123, welche die Position der Schaufel 110 bezüglich dem Rahmen 108 steuern, durchgeführt werden. Ein erster gyroskopischer Sensor 136 ist dazu vorgesehen, um eine Drehung des Rahmens 108 um eine Achse 150 zu erfassen, welche im Allgemeinen transversal zu der Planierraupe und durch den Schwerpunkt der Planierraupe verläuft. Der Sensor 136 liefert einen Ausgang, welcher sich auf die Drehrate um Achse 150 bezieht. Ein zweiter gyroskopischer Sensor 138 ist dazu vorgesehen, um eine Drehung des Rahmens 108 um eine Achse 152 zu erfassen, welche im Allgemeinen longitudinal zu der Planierraupe 106 und durch den Schwerpunkt 134 der Planierraupe verläuft. Der Sensor 138 liefert einen Ausgang, welcher sich auf die Drehrate um Achse 152 bezieht.
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Eine Steuerung 140 reagiert auf das Paar von GPS-Empfängern 126 und auf den ersten und zweiten gyroskopischen Sensor 136 und 138, und steuert die Betätigung der Hydraulikzylinder 114 und 123, und dadurch die Position der Trennschaufel 110. Die Steuerung 140 überwacht die Position der Trennschaufel 110 mit Hilfe wiederholter Berechnungen auf Basis der Ausgänge der GPS-Empfänger 126 und mittels einer Niedrig-Latenz-Kopplungskorrektion der wiederholten Berechnungen, basierend auf den Ausgängen der ersten und zweiten gyroskopischen Sensoren 136 und 138. Auf Basis der Ausgänge der ersten und zweiten gyroskopischen Sensoren 136 und 138 bestimmt die Steuerung 140 die raschen Positionsveränderungen der Trennschaufel 110, welche aus einer ähnlich schnellen Bewegung des Rahmens 108 der Planierraupe 106 resultieren. Die Steuerung 140 aktualisiert die tatsächliche Position der Trennschaufel 110 auf Basis der Ausgänge der GPS-Empfänger 126 periodisch Ein Beschleunigungsmesser 160 kann ebenfalls an dem Rahmen 108 der Planierraupe angebracht sein, um eine im Allgemeinen vertikale Bewegung des gesamten Rahmens 108 zu erfassen. Der Beschleunigungsmesser 160 liefert an die Steuerung einen Ausgang in Bezug zu der vertikalen Beschleunigung, wodurch die Steuerung, basierend auf dem Ausgang des Beschleunigungsmessers, rasche Positionsveränderungen des Rahmens, welche zur Trennschaufel übertragen werden können, bestimmen kann. Die Steuerung 140 überwacht die Position der Trennschaufel 110 mit Hilfe wiederholter Berechnungen auf Basis der Ausgänge der GPS-Empfänger 126 und mittels einer Niedrig-Latenz-Kopplungskorrektion der wiederholten Berechnungen, basierend auf den Ausgängen der ersten und zweiten gyroskopischen Sensoren 136 und 138, und des Beschleunigungsmessers 160.
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Die Steuerung 140 kann ebenso in Reaktion auf die GPS-Empfänger 126 erfolgen, um den Steuerkurs der Planierraupe 106 zu bestimmen. Das System kann ferner einen dritten gyroskopischen Sensor 162 aufweisen, der eine Drehung des Rahmens um eine im Allgemeinen vertikale Achse 164, welche durch den Schwerpunkt 134 der Planierraupe 106 verläuft, erfasst. Die im Allgemeinen vertikale Achse 164 ist sowohl zu der gegenüber der Planierraupe im Allgemeinen transversalen Achse 150, als auch zu der gegenüber der Planierraupe im Allgemeinen longitudinalen Achse 152 senkrecht. Die Steuerung 140 überwacht den Steuerkurs der Planierraupe mit Hilfe wiederholter Berechnungen auf Basis der Ausgänge der GPS-Empfänger 126 und mittels einer Niedrig-Latenz-Kopplungskorrektion der wiederholten Berechnungen, basierend auf dem Ausgang des dritten gyroskopischen Sensors 162.
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2 ist eine schematische Darstellung, welche die Steuerung 140 etwas eingehender beschreibt. Die Steuerung 140 reagiert auf die GPS-Empfänger 126, auf die gyroskopischen Positionssensoren 136, 138 und 162, wie auch auf den Beschleunigungsmesser 160, um auf den Leitungen 170 und 172 Signale zum Steuern von Schaufelhubventil 174 und Schaufelneigungsventil 176 zu erzeugen. Ventil 174 steuert die Zuleitung von Hydraulikflüssigkeit zu den Hydraulikzylindern 114, während Ventil 176 die Zuleitung von Hydraulikflüssigkeit zu Hydraulikzylinder 123 steuert. Die Kreisel-Ausgänge der gyroskopischen Sensoren 136, 138 und 162 werden Rauschfiltern 180 und Nullpunktfehlerentfernungskreisen 182 zugeführt. Der Ausgang des Beschleunigungsmessers 160 wird Rauschfilter 184 und Nullpunktfehlerentfernungskreis 186 zugeführt, bevor dieser der Integratorschaltung 188 zugeführt wird, um auf Leitung 190 einen Ausgang für die Z-Geschwindigkeit zu erzeugen. In ähnlicher Weise wird der Ausgang des Sensors 162 einem der Filter 180 und einem der Nullpunktfehlerentfernungskreise 182 zugeführt, bevor dieser in Integratorschaltung 192 integriert wird, um einen Gierwinkel-Ausgang auf Leitung 194 zu erzeugen.
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Es ist nachvollziehbar, dass sowohl die Höhe der Trennschaufel 110, als auch deren Neigung mit Hilfe der Ausgänge der GPS-Empfänger 126 bestimmt werden. Der Prozessorkreis 200 stellt in Reaktion auf die GPS Ausgänge, auf den Leitungen 202 und 204 zu den Ventilen 172 bzw. 176, Steuersignale bereit, so dass die Schaufel 110 nach Belieben angehoben und ausgerichtet werden kann. Diese Kontrollmethode funktioniert gut, solange die Planierraupe langsam über eine verhältnismäßig glatte Bauplatzfläche gefahren wird. Wenn die Planierraupe jedoch mit einer höheren Geschwindigkeitsstufe fährt und wenn die Oberfläche über welche die Planierraupe fährt etwas gröber ist, wird der Rahmen 108 der Planierraupe schneller vertikaler Bewegung und schneller Nickbewegung in Längsrichtung unterworfen. Die Berechnungen des GPS-Algorithmus können noch nicht zu dem Grade abgeschlossen sein, welcher eine ausreichend schnelle Kompensation der resultierenden, fehlerhaften vertikalen Bewegung der Schaufel 110 ermöglicht.
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Um diese schnellen vertikalen Störungen auszugleichen, wird das Ventil-Steuersignal auf Leitung 202 dadurch angepasst, dass dieses mit einem Niedrig-Latenz-Kopplungskorrektionssignal auf Leitung 206, abgeleitet von den Ausgängen des ersten gyroskopischen Sensors 136 und dem z-Achsen Beschleunigungsmesser 160, kombiniert wird. Es ist nachvollziehbar, dass die Nickrate auf Leitung 208 und das z-Geschwindigkeits-Signal auf Leitung 190 mit geeigneten, auf Maschinengeometrie, Sensoranordnung und die Ventilkalibrierdaten für Ventil 174 bezogenen Konstanten multipliziert werden, und zusammengesetzt werden, um das Niedrig-Latenz-Kopplungskorrektionssignal zu liefern. Dieses Signal korrigiert das Signal auf Leitung 202 kurzfristig zwischen GPS Positionsberechnungen. In ähnlicher Weise wird das Rollratensignal auf Leitung 210 mit einer Korrekturkonstanten auf Basis der Maschinengeometrie, der Sensoranordnung und der Ventilkalibrierdaten multipliziert, um ein Niedrig-Latenz-Kopplungskorrektionssignal auf Leitung 212 zu liefern. Das Signal auf Leitung 212 wird mit dem Signal auf Leitung 204 kombiniert und die raschen Neigungsänderungen der Schaufel 110 werden durch gleichermaßen schnelle Positionsveränderungen des Neigungszylinders 123 ausgeglichen.
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Schließlich zeigt 2 ebenso die Verwendung des gyroskopischen Giersensors 162, um die Drehung des Rahmens 108 um eine im Allgemeinen vertikale Drehachse zu bestimmen. Das Gierwinkelsignal auf Leitung 194 wird dazu verwendet, um schnelle, kurzfristige Anpassungen der Steuerkursdaten in Prozessor 200 vorzunehmen.
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Das Auslesen der Sensoren 136, 138, 160 und 162 erfolgt asynchron. Die digitale Verarbeitung dieser Sensoren wird verwendet, um die Funktionen 184, 180, 186, 182, 188 und 192, gezeigt in dem Logikdiagramm in 2, auszuführen. Die Sensoren werden mit einer wesentlich höheren Datenrate als die GPS-Messungen, in einer Größenordnung von 500 Hz bis 1000 Hz, ausgelesen. Der Prozessor kann einen „Zeitstempel” verwenden, um die GPS Auslesevorgänge im Verhältnis zu den Auslesungen der Inertialsensoren nachzuverfolgen. Die Zeitstempelgenauigkeit beträgt mehr als 1 bis 2 Millisekunden. Bei Bedarf kann eine höhere Genauigkeit auf Kosten von rechnerischem Aufwand dadurch erreicht werden, dass eine Art Dateninterpolation verwendet wird.
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Wie zu vermerken ist, kann diese Ausführungsform arbeiten ohne zu überwachen, ob die Schaufel gedreht ist und ohne das Ausmaß der Drehung zu überwachen, obwohl die Kopplungskorrektion der Schaufelzylinder mit ansteigender Schaufeldrehung verschlechtert wird. Da jedoch die Korrektur einen dynamischen Charakter besitzt, werden nur dynamische Fehler erzeugt. Es werden keine langfristigen Schaufel-Höhenfehler auftreten, da die stationären Referenzpositionssensoren, welche an der Schaufel befestigt sind, wiederholend die korrekte Positionsinformation liefern. Das Ausmaß solcher dynamischer Fehler steht im Zusammenhang mit dem Produkt aus dem Ausmaß der Störungen der Orientierung des Maschinen-Körpers und dem Ausmaß der Schaufeldrehung um eine im Allgemeinen vertikale Achse.
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Das Paar von GPS-Empfängern 126 wird in 1 und 2 dabei gezeigt, wie stationäre Referenzpositionen in Bezug zu der Schaufel 110 geliefert werden. Falls benötigt, kann dieses System jedoch mit anderen Typen von Positionssensoren oder Kombinationen von Typen von Positionssensoren, welche an der Schaufel 110 oder an von der Schaufel getragenen Masten 128 befestigt sind, verwirklicht werden. So können zum Beispiel Paare von Laser-Empfängern, von akustischen Nachführeinrichtungen, Tachymetern oder Prismen, oder von anderen Typen von Positionssensoren an der Schaufel 110, an Stelle des Paares von GPS-Empfängern, angeordnet sein. Alternativ können Kombinationen dieser Sensoren oder eine Kombination von einem dieser Sensoren mit einem Schaufel-Neigungssensor verwendet werden.
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Es ist nachvollziehbar, dass wie vorstehend gezeigt und beschrieben, eine Korrektur in Bezug zu der Drehung des Rahmens 108 um drei orthogonale Achsen, wie auch zu linear vertikaler Bewegung des Rahmens, in der Art wie oben beschrieben durchgeführt werden kann. Bei Bedarf können jedoch weniger Arten der Korrektur ausgeführt werden. Ferner kann ein einziger Trägheitskörper dazu verwendet werden, die Drehung um mehrere Achsen zu bestimmen, wenn auch einzelne gyroskopische Sensoren dargestellt sind.
