DE102012219094A1

DE102012219094A1 - Erfassungssystem zum Verfolgen einer Bezugsschnur

Info

Publication number: DE102012219094A1
Application number: DE102012219094A
Authority: DE
Inventors: Jack Zeng; Michael R. Olson
Original assignee: Sauer Danfoss Inc
Current assignee: Danfoss Power Solutions Inc
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2013-05-08
Also published as: US8855834B2; US20130103231A1

Abstract

Erfassungssystem zur Bereitstellung einer Bezugsschnur-Fahrzeugautomatisierung. Das System umfasst eine Master-Steuerung, die elektrisch mit einem Empfänger verbunden ist, der einen Transceiver aufweist, der eine Funkkommunikation mit mehreren Sensoren bereitstellt, die entlang einer Bezugsschnur ausgerichtet sind. Die Transceiver empfangen Informationen von den mehreren Sensoren, um die Steuerung des Fahrzeugs zu automatisieren und um sicherzustellen, dass das Fahrzeug in einer geraden Linie fährt.

Description

STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft ein Erfassungssystem zum Verfolgen einer Bezugsschnur. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein drahtloses mechanisches Bezugsschnur-Folgesystem für Baugeräte.
Oft ist es bei Baugeräten, wie etwa Straßenbaumaschinen wichtig, in der Lage zu sein, in einer geraden Linie und auf einer vorbestimmten Höhe zu fahren. Zur Zeit werden Bezugsschnursensoren in großer Entfernung von dem Hauptkörper der Baumaschine in dichter Nähe von Personen und anderen sich bewegenden Baufahrzeugen platziert. Die Kabel für die Bezugsschnursensoren und der Verbinder an den Sensoren selbst werden oft aufgrund der unmittelbaren Nähe von Verkehr an einer betriebsamen Baustelle beschädigt. Die Sensorkabel müssen mit dem Steuersystem des Hauptkörpers der Maschine verbunden werden, der sich in bis zu 30 Fuß Entfernung befinden kann, wodurch die Kabel für weitere Beschädigungen ausgesetzt sind.
Somit ist in der Technik eine Art und Weise zur Beseitigung dieser physischen Kabel notwendig, wobei es weiterhin möglich sein muss, die Maschinen genau zu navigieren. Eine solche Beseitigung der Kabel würde gleichzeitig das Risiko eines Maschinenstillstands aufgrund von Beschädigung solcher Kabel minimieren. Zusätzlich würde die Beseitigung des Kabels zusätzliche Sicherheit für die Straßenbauarbeiter gewährleisten.
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit die Bereitstellung eines Erfassungssystems zum Verfolgen einer Bezugsschnur unter Verwendung drahtloser Technologien.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung von mit Kabeln assoziierten Risiken.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus der Beschreibung und den Ansprüchen deutlich.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Erfassungssystem zum Verfolgen einer Bezugsschnur umfasst eine Master-Steuerung und mindestens einen Empfänger mit einem ersten Transceiver (Sender/Empfänger), der in elektrischer Verbindung mit der Master-Steuerung steht. Eine Mehrzahl drahtloser Sensoren, die entlang einer Bezugsschnur ausgerichtet sind, befinden sich in Funkverbindung mit dem ersten Transceiver des Empfängers, um Daten von den Sensoren an den ersten Transceiver zu übermitteln.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Draufsicht eines Erfassungssystems;
2 ist ein Protokollzeitdiagramm der Bewegung von Funkfrequenzen zu und von Transceivern eines Empfängers; und
3 ist ein schematisches Diagramm eines Erfassungssystems zum Verfolgen einer Bezugsschnur.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die Figuren zeigen ein Erfassungssystem 10, das ein Fahrzeug 12 umfasst, das eine Lenkeinrichtung 14 und gegebenenfalls eine Höheneinrichtung 16 und dazugehörige Ventile 18 aufweist. Das Fahrzeug 12 ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Baufahrzeug, etwa eine Straßenbaumaschine, ein Roboter oder dergleichen. Eine Master-Steuerung 20, die mit dem Fahrzeug 12 verbunden ist, indem sie sich in dem Fahrzeug, an dem Fahrzeug oder dergleichen befindet, steuert elektrisch die Ventile 18 und somit die Lenkeinrichtung und Höheneinrichtung 14 und 16 zur automatisierten Steuerung des Fahrzeugs 12. Die Master-Steuerung 20 weist zusätzlich eine Benutzeroberfläche 22 auf, die den manuellen Betrieb von Funktionen des Systems 10 erlaubt.
Ein erster und zweiter Empfänger 24 und 26 sind elektrisch verbunden und stehen mit der Master-Steuerung 22 über einen CAN-Bus 28 in Verbindung, um CAN-Nachrichtenübermittlungen zwischen den Empfängern 24, 26 und der Master-Steuerung 20 bereitzustellen. Jeder Empfänger 24, 26 besitzt einen ersten und zweiten Transceiver 30 und 32, die bei einer bevorzugten Ausführungsform drahtlose Funkstrecken des Typs 802.15.4 für bidirektionale Kommunikation sind. Indem zwei Transceiver vorgesehen sind, wird die Sensorsystem-Bandbreite vergrößert und zusätzlich aktives Scannen von Funkkanalaktivität ermöglicht.
Eine Mehrzahl drahtloser Sensoren 34 ist entlang einer Bezugsschnur 36 ausgerichtet, um sicherzustellen, dass die Sensoren 34 ausgerichtet sind. Jeder der mehreren drahtlosen Sensoren 34 weist einen Strichcodescanner oder einen Transceiver 38 auf, der vorzugsweise eine drahtlose Funkverbindung des Typs 802.15.4 darstellt. Auf diese Weise befindet sich der Transceiver 38 in Funkverbindung mit einem Transceiver 30 oder 32 der Empfänger 24 oder 26. Zusätzlich besitzen die mehreren drahtlosen Sensoren 34 jeweils einen RFID-Leser 40, der in der Lage ist, ein RFID-Etikett 42 zu lesen, das sich an einer Halteklammer 44 eines Sensors 34 befindet, um den Sensor der Master-Steuerung 20 eindeutig zu identifizieren.
Im Betrieb sendet der erste Transceiver 30 des ersten und zweiten Empfängers 24, 26 zum Zeitpunkt Null bzw. TO wie in 2 gezeigt ein zeitgetriggertes Protokoll-Leitsignal. Jeder der mehreren Sensoren 34 antwortet mit seinen Positions- und Statusdaten in seinem jeweiligen Zeitfenster. Gleichzeitig sammelt der zweite Transceiver 32 der Empfänger 24, 26 die Daten der drahtlosen Sensoren, scannt alle Funkkanäle und bestimmt den verfügbaren Kanal mit der kleinsten Menge Verkehr. Zu diesem Zeitpunkt kommunizieren die Empfänger 24, 26 mit den mehreren Sensoren 34, um den Sensoren 34 proaktiv anzuweisen, auf den Funkkanal mit dem wenigsten Verkehr zu wechseln. Die Empfänger 24, 26 sortieren die Sensordaten ebenfalls in eine CAN-Nachricht 28, die dann über einen Maschinensteuerungs-CAN-Bus an die Master-Steuerung 20 gesendet wird. Auf der Basis dieser übermittelten Daten betätigt dann die Master-Steuerung 20 selektiv die Ventile 18 des Fahrzeugs 12, um die Lenkeinrichtung und die Höheneinrichtung 14, 16 zu steuern, um so die Führung und das Höhenniveau des Fahrzeugs 12 zu steuern. Gleichzeitig fragt die Master-Steuerung 20 den Empfängerstatus und den Status aller Sensoren ab und kann die Kanäle manuell durch die Benutzeroberfläche 22 einstellen.
Somit wird ein Erfassungssystem 10 bereitgestellt, das zur Steuerung, des Höhenniveaus und der Führung eines Fahrzeugs 12, wie etwa einer Straßenbaumaschine verwendet werden kann. Die Transceiver 36 oder die Strichcodescanner, die an die mehreren Sensoren 34 angeschlossen sind, erfassen die Position der Maschine oder des Fahrzeugs 12 relativ zur Position der Bezugsschnur 36, um dem Höhen- oder Lenkungsregelkreis des Fahrzeugs 12 Steuereingaben zuzuführen.
Somit werden drahtlose mechanische Bezugsschnur-Strichcodescanner-Sensoren bereitgestellt. Die Vielzahl von drahtlosen Sensoren 34 können von den Empfängern 24, 26 durch das zeitgetriggerte angepasste drahtlose Protokoll mit einer sehr hohen Datenrate ausgelesen werden. Zusätzlich wird die Möglichkeit bereitgestellt, aktiv in einem Direktsequenz-Spreizspektrum (DSSS) auf Kanäle mit geringem Verkehr umzuschalten, sowie die Verwendung eines RFID-Lesers 40, um das RFID-Etikett 42 zu lesen, um eine automatisierte Maschinensensor-Ortsbestimmung bereitzustellen. Somit wurden zumindest alle angegebenen Aufgaben gelöst.
Für Fachleute ist erkennbar, dass andere abweichende Modifikationen an der Einrichtung vorgenommen werden könnten, ohne vom Gedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Alle derartige Modifikationen oder Änderungen fallen in den Schutzumfang der Ansprüche und sollen von diesen umfasst sein.

Claims

Erfassungssystem zum Verfolgen einer Bezugsschnur, umfassend: eine Master-Steuerung (20); mindestens einen Empfänger (24) mit einem ersten Transceiver (30) in elektrischer Verbindung mit der Master-Steuerung (20); und mehrere entlang einer Bezugsschnur ausgerichtete drahtlose Sensoren (34) jeweils in Funkkommunikation mit dem ersten Transceiver (32) des Empfängers (24), um Informationen an den ersten Transceiver (30) zu übermitteln.
Erfassungssystem nach Anspruch 1, wobei der erste Transceiver (30) eine drahtlose Funkstrecke darstellt.
Erfassungssystem nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Empfänger (24) einen zweiten Transceiver (32) aufweist, der Funkkanäle scannt.
Erfassungssystem nach Anspruch 3, wobei jeder der mehreren Sensoren (34) einen Transceiver (32) aufweist, der die Informationen über einen Funkkanal an den ersten Transceiver (30) des Empfängers (24, 26) übermittelt.
Erfassungssystem nach Anspruch 4, wobei der Empfänger auf der Basis der gescannten Funkkanäle mit den mehreren Sensoren (34) kommuniziert, um den Funkkanal der mehreren Sensoren (34) zu wechseln.
Erfassungssystem nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der mehreren drahtlosen Sensoren einen RFID-Leser (40) aufweist.
Erfassungssystem nach Anspruch 1, wobei der Empfänger ein zeitgetriggertes Leitsignal an die mehreren Sensoren (34) sendet.
Erfassungssystem nach Anspruch 7, wobei die mehreren Sensoren (34) die Informationen als Antwort auf den Empfang des zeitgetriggerten Leitsignals übermitteln.
Erfassungssystem nach Anspruch 1, wobei der Empfänger (24) die zu dem ersten Transceiver (30) übermittelten Informationen an die Master-Steuerung übermittelt.
Erfassungssystem nach Anspruch 9, wobei die Master-Steuerung (20) ein Fahrzeug in Antwort auf die an die Master-Steuerung (20) übermittelten Informationen führt.
Erfassungssystem nach Anspruch 10, wobei das Fahrzeug (12) eine Straßenbaumaschine ist.