DE102012220402A1

DE102012220402A1 - Sensorsystem für Baugeräte mit drahtlosen Schallsensorsystemen

Info

Publication number: DE102012220402A1
Application number: DE102012220402A
Authority: DE
Inventors: Michael R. Olson; Jack Zeng
Original assignee: Sauer Danfoss Inc
Current assignee: Danfoss Power Solutions Inc
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2013-06-20
Anticipated expiration: 2032-11-10
Also published as: US8469630B2; DE102012220402B4; US20130121764A1

Abstract

Ein Erfassungssystem für Straßenbaugeräte. Das System weist einen ersten Förderer für den Transport von Material zu einer ersten Schnecke auf, die so angeordnet ist, dass sie Material erhält. Ein erster Fördersensor ist mit dem ersten Förderer über einen Empfänger in Funkverbindung, um die Höhe an Material auf dem Förderer zu übermitteln, so dass eine Hauptsteuerung, die elektrisch mit dem Empfänger verbunden ist, die Menge des Flusses an Material zum ersten Förderer regulieren kann.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft Baugeräte. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung drahtlose akustische (Sonic) Schnecken- und Förder-Systeme für Straßenbaugeräte.
Im Straßenbau werden Sonic-Schnecken und Sonic Fördereinrichtungen in unmittelbarer Nähe zu Personen und anderen sich bewegenden Baufahrzeugen platziert. Für diese Sensoren werden Kabel mit Verbinder zum Verbinden dieser Kabel verwendet, wobei die Kabel und die Verbinder oft aufgrund der unmittelbaren Nähe zum Verkehr und Aktivitäten auf betriebsamen Baustellen beschädigt werden. Darüberhinaus müssen die Sensorkabel mit dem Maschinensteuersystem und dem Maschinenkörper verbunden werden, was die Kabel zusätzlich Beschädigungen aussetzt.
Damit ergibt sich für den Stand der Technik die Notwendigkeit Sensorkabel von einer Baustelle zu entfernen. Weiter existiert eine Notwendigkeit zusätzliche Sicherheit und Effizienz hinsichtlich der Benutzung von Sensoren auf Baustellen zur Verfügung zu stellen. Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Verwendung von drahtlosen Sensoren für Baugeräte.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung der Effizienz von Sensoren für Baugeräte.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus der Beschreibung und den Ansprüchen deutlich.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Ein Sensorsystem für Straßenbaugeräte weist ein erstes Beförderungsmittel zum Transport von Material zu einer ersten Schnecke auf, welche so angeordnet ist, dass sie Material des ersten Beförderungsmittels aufnehmen kann. Ein erster Förder-Sensor ist mit dem ersten Beförderungsmittel verbunden und weist einen Transceiver auf. Ein Empfänger am Baugerät weist einen ersten Transceiver auf, der in Funkverbindung mit dem ersten Förder-Sensor steht, um Informationen vom Transceiver des ersten Förder-Sensors zu empfangen. Eine Hauptsteuerung ist elektrisch mit dem Empfänger verbunden, um Informationen vom Empfänger zu empfangen und um den Materialfluss auf dem ersten Beförderungsmittel zu steuern.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Draufsicht eines Baugeräts, welches ein Schall-Sensorsystem benutzt; und
2 ist ein Protokollzeitdiagramm, welches die Bewegung von Funkfrequenzen zu und von einem Transceiver eines Empfängers darstellt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die Figuren zeigen ein in Verbindung mit einem Baugerät 12 verwendetes Sensorsystem 10, welches in einer bevorzugten Ausführungsform ein Materialtrichter ist, der auf einer Straßenbaustelle verwendet wird. Das Baugerät 12 weist eine Hauptsteuerung 14 mit einer Maschinensteuerungssoftware 14a auf, welche eine manuelle Benutzerschnittstelle 15 haben kann. Die Maschinensteuerungssoftware 14a kann eine Anwendungsprogrammschnittstelle aufweisen, die elektrisch mit einem CAN BUS oder mit der Software 16 eines Empfängers 18, der mit dem Baugerät in Verbindung steht, verbunden ist. Damit wird eine elektrische Verbindung zwischen dem Empfänger 18 und der Hauptsteuerung 14 derart bereitgestellt, dass Information, welche Daten beinhaltet, zwischen dem Empfänger 18 und der Hauptsteuerung 14 transferiert werden kann.
Der Empfänger 18 weist zusätzlich einen ersten und zweiten Transceiver 20 und 22 zum Bereitstellen von Funkübertragungen auf, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform die Transceiver 20, 22 drahtlose Funkverbindungen des Typs 802.15.4 darstellen. Dadurch, dass erste und zweite Transceiver 20, 22 anstatt nur eines einzelnen Transceivers bereitgestellt werden, ist die Bandbreite des Sensorsystems erhöht, wodurch der zweite Transceiver 22 in der Lage ist, Funkkanäle auf Aktivitäten zu überprüfen.
Eine Öffnung 24 ist im Baugerät 12 benachbart zum Beförderungsmittel 26 angeordnet, welches Material 28 auf ersten und zweiten Beförderungsmitteln oder Förderern 30 und 32 transportiert, die benachbart zu der Öffnung 24 angeordnet sind und Material 28 empfangen. Der erste und der zweite Förderer 30, 32 haben einen ersten Fördersensor 34 bzw. einen zweiten Fördersensor 36, wobei der erste Fördersensor 34 mit dem ersten Förderer 30 verbunden und benachbart zu diesem ist, und wobei der zweite Fördersensor 36 mit dem zweiten Förderer 32 verbunden und benachbart zu diesem ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jeder der ersten und zweiten Fördersensoren 34, 36 ein akustischer Sensor. Darüber hinaus weist jeder der ersten und zweiten Fördersensoren 34, 36 Transceiver 38 auf, die eine Funkverbindung mit dem ersten Transceiver 20 des Empfängers 18 bereitstellen. Dadurch haben die Transceiver 38 der Sensoren 34, 36 bidirektionale Kommunikation mit dem ersten Transceiver 20 des Empfängers 18.
Benachbart zu den ersten und zweiten Förderern 30, 32 sind erste und zweite Schnecken 40 und 42 so angeordnet, dass die erste Schnecke Material 28 erhält, welches durch den ersten Förderer 30 transportiert wurde und so, dass die zweite Schnecke 42 Material 28 erhält, welches durch den zweiten Zuführer 32 transportiert wurde. Hierzu sind die erste und die zweite Schnecke 40, 42 senkrecht zu den ersten und zweiten Förderern 30, 32 angeordnet, um Material 28 quer zu fördern. Die erste Schnecke 40 hat einen ersten Schneckensensor 44 der mit dieser verbunden ist, während die zweite Schnecke 42 einen zweiten Schneckensensor 46 aufweist, der mit dieser verbunden ist, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform der erste und der zweite Schneckensensor 44, 46 akustische Sensoren sind.
Jeder der ersten und zweiten Schneckensensoren 44, 46 hat einen Transceiver 48, was eine Funkkommunikation mit dem ersten Transceiver 20 des Empfängers 18 ermöglicht. Damit – stellen, ähnlich zu den ersten und zweiten Fördersensoren 34, 36 – die ersten und zweiten Schneckensensoren 44, 46 einen Kommunikationsweg bereit, um Information, welche Daten bezüglich der ersten und der zweiten Schnecke 40, 42 enthält, zum Empfänger 18 zu leiten, welcher dann die Information zur Hauptsteuerung 14 weiterleitet, um den Fluss des Materials 28 zu steuern, welches sich auf den ersten und zweiten Förderer 30, 32 befindet.
Im Betrieb übermittelt der Empfänger 18 ein zeitgetriggertes Zeitprotokoll-Leitsignal T0 zum Zeitpunkt gleich Null, wie in 2 gezeigt. Jeder der Sensoren 34, 36, 44 und 46 antwortet mit seinen Positions- und Statusdaten in seinem jeweiligen Zeitfenster. Speziell die Sensoren 34, 36, 44 und 46 zeigen die Menge und Höhe des Materials 28 an den jeweiligen Positionen an. Gleichzeitig kann der zweite Transceiver 22 des Empfängers 18 dazu benutzt werden, drahtlose Sensordaten zu sammeln und alle Funkkanäle zu scannen, um dem Empfänger 18 zu ermöglichen die Sensoren 34, 36, 44 und 46 proaktiv anzuweisen, auf einen Funkkanal zu wechseln, der eine minimale Menge an Verkehr aufweist oder der weniger Verkehr aufweist als der derzeit genutzte Kanal.
Der Empfänger 18 sortiert dann die Sensordaten in eine CAN-Nachricht ein, welche über den maschinengesteuerten CAN BUS 16 zur Hauptsteuerung 14 übermittelt wird, welche die Menge an Material 28 steuert, die dem ersten und zweiten Zuführer 30 und 32 zugeführt wird. In einer alternativen Ausführungsform bestimmt die Hauptsteuerung 14 die Höhe und/oder die Steuerung des Baugerätes 12. Insbesondere steuert und automatisiert die Hauptsteuerung 14 das Baugerät, um eine gewünschte Aufgabe auszuführen. Zusätzlich kann die Hauptsteuerung 14 auch den Status des Empfängers und den Status der Sensoren abfragen. Darüber hinaus kann die Hauptsteuerung 14 unter Verwendung der Schnittstelle 15 manuell auf verschiedene Kanäle eingestellt werden.
Damit wird ein Messsystem 10 bereitgestellt, das in Baugeräten 12, wie Zuführer 30, 32 und Schnecken 40, 42 Anwendung findet, um automatisch den Fluss von Material 28 für Baugeräte zu steuern, wobei die Höhe des Materials gemessen wird und die Höhenmessung zur Hauptsteuerung 14 zurück gesendet wird, welche ihrerseits den Fluss von Material 28 regelt. Dies kann für jede Art von Baustelle einschließlich Straßenbau und insbesondere für Straßenbauanwendungen erfolgen. Somit zeigt das Messsystem 10 drahtlose akustische (Sonic) Schnecken- und akustische (Sonic) Zuführer-Sensoren, die die Eigenschaft aufweisen, die Vielzahl an drahtlosen Sensoren mit einer hohen Datenrate über ein zeitgetriggertes herkömmliches drahtloses Protokoll zu lesen. Darüber hinaus wird die Fähigkeit bereitgestellt, aktiv zu Verkehrslastkanälen in einem Direktsequenz-Spreizspektrum (DSSS) eines Straßenbaugeräts zu wechseln. Daher können Kabel vermieden werden, wodurch das mit der Verwendung von Kabeln verbundene Risiko reduziert werden kann und womit schlussendlich alle der genannten Aufgaben gelöst wurden.
Für Fachleute ist erkennbar, dass andere abweichende Modifikationen an der Vorrichtung vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Alle derartigen Modifikationen oder Änderungen fallen in den Schutzumfang der Ansprüche und sollen von diesen umfasst sein.

Claims

Erfassungssystem für Baugeräte aufweisend: – einen ersten Förderer (30) zum Transport von Material (28); – eine erste Schnecke (40) angeordnet um Material (28) des ersten Förders (30) aufzunehmen; – einen mit dem ersten Förderer (30) verbundenen ersten Fördersensor (34), welcher einen Transceiver (38) aufweist; – einen Empfänger (18) mit einem ersten Transceiver (20), der in Funkverbindung mit dem ersten Fördersensor (34) steht, um Informationen des Transceivers (38) des ersten Fördersensors (34) zu empfangen; und – eine Hauptsteuerung (14), die elektrisch mit dem Empfänger (18) verbunden ist, um Datenkommunikation des Empfängers (18) zu empfangen, um den Fluss von Material (28) auf dem ersten Förderer (30) zu steuern.
Erfassungssystem nach Anspruch 1, weiter aufweisend: – einen ersten Schneckensensor (44) verbunden mit der ersten Schnecke (40) und mit einem Transceiver (48) der Daten zu dem Empfänger (18) übermittelt.
Erfassungssystem nach Anspruch 2, weiter aufweisend: – einen zweiten zum ersten Förderer (30) benachbarten Förderer (32) zum Transport von Material und einen mit diesem verbundenen zweiten Fördersensor (36), der mit dem Empfänger (18) in Datenverbindung steht.
Erfassungssystem nach Anspruch 3, weiter aufweisend: – eine zweite Schnecke (42), die so angeordnet ist, dass sie Material (28) des zweiten Förderers (32) erhält, und die einen mit diesem verbundenen zweiten Schneckensensor (46) aufweist, um Informationen an den Empfänger (18) zu übertragen.
Erfassungssystem nach Anspruch 1, bei dem der erste Transceiver (20) des ersten Empfängers (18) eine drahtlose Funkverbindung ist.
Erfassungssystem nach Anspruch 1, bei dem der Empfänger (18) einen zweiten Transceiver (22) aufweist, der Funkkanäle abtastet.
Erfassungssystem nach Anspruch 6, bei dem auf Basis der abgetasteten Funkkanäle der Empfänger (18) mit dem ersten Fördersensor (34) kommuniziert, um den Funkkanal des ersten Fördersensors (34) zu ändern.
Erfassungssystem nach Anspruch 1, bei dem der Empfänger (18) ein zeitgetriggertes Leitsignal an den ersten Fördersensor (34) übermittelt.
Erfassungssystem nach Anspruch 8, bei dem der erste Fördersensor (34) Informationen in Antwort auf den Erhalt des zeitgetriggerten Leitsignals zum Empfänger (18) kommuniziert.
Erfassungssystem nach Anspruch 9, bei dem der Empfänger (18) die Informationen vom ersten Fördersensor (34) an die Hauptsteuerung (14) kommuniziert.
Erfassungssystem nach Anspruch 10, bei dem die Hauptsteuerung (14) den Fluß von Material (28) zum ersten Förderer (30) basierend auf der Information, die an die Hauptsteuerung kommuniziert wurde, steuert.