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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erkennen und/oder Vermeiden einer Kollision für eine Baumaschine oder andere mobile Arbeitsmaschine (z.B. Gabelstapler), auf eine entsprechende Vorrichtung zum Erkennen und/oder Vermeiden einer Kollision für eine Baumaschine, auf ein Logistik-Informationssystem sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Für mobile Arbeitsmaschinen, insbesondere fast sämtliche Ausführungsformen von Baggern, existieren heutzutage visuelle Anzeigesysteme, die, in der Fahrerkabine installiert, den Bediener bei seinen planungsgemäßen Arbeiten unterstützen, indem sie beispielsweise die Position und Orientierung der Maschine anzeigen und insbesondere bei Baggern die Stellung des Arbeitsarms, das heißt die Koordinaten des Tool Center Points (TCP) des Arbeitsarms sowie die Stellung des Werkzeugs, insbesondere des Löffels, liefern. Die meisten dieser Systeme können durch Kombination mit einem Satellitennavigationssystem die globale Position der Maschine anzeigen. Der Datenaustausch von Maschinen untereinander ist im Automobilbereich unter dem Namen Car-to-Car-Communication (Car2Car, C2C) oder Vehicle-2-Vehicle-Communication (V2V) bekannt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Kollisionserkennung und/oder Kollisionsvermeidung für eine Baumaschine oder andere mobile Arbeitsmaschine und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erkennen und/oder Vermeiden einer Kollision für eine Baumaschine, eine Vorrichtung zum Erkennen und/oder zum Vermeiden einer Kollision für eine Baumaschine, ein Logistik-Informationssystem sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Baumaschinen in der Regel die eigene Position sowie die Position der eigenen Arbeitsausrichtung kennen. Wenn diese bekannte Information mit einer Baumaschine in der Nähe ausgetauscht wird, kann ein entsprechendes Verfahren vor einer Kollision warnen oder die Wahrscheinlichkeit einer Kollision bestimmen. Diese Information kann optional auch direkt zur Beeinflussung einer Steuerung der Baumaschine verwendet werden.
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Vorteilhafterweise kann ein solches Verfahren einfach in einem definierten Bereich einer Baustelle eingesetzt werden, da die Anzahl der Baumaschinen überschaubar ist und somit sämtliche Baumaschinen auf einer Baumaschine einfach mit dem entsprechenden Verfahren oder entsprechenden Vorrichtungen ausgestattet werden können. Gleichzeitig können Baumaschinen sehr groß und insbesondere bei Rangierfahrten für einen Bediener schwer einzusehen und/oder einzuschätzen sein. Gleichzeitig können auf einer Baustelle oder in einem Tagebau, bei dem gleiche oder ähnliche Baumaschinen zum Einsatz kommen können, auf beschränktem Raum viele und/oder große und/oder unübersichtliche Fahrzeuge oder Baumaschinen im Einsatz sein.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Erkennen und/oder Vermeiden einer Kollision für eine Baumaschine, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
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Einlesen eines Ego-Positionssignals und zumindest eines Positionssignals einer weiteren Baumaschine, wobei das Ego-Positionssignal eine geografische Position der Baumaschine und das Positionssignal eine geografische Position der weiteren Baumaschine repräsentiert;
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Bestimmen einer Kollisionswarnung unter Verwendung des Ego-Positionssignals und des Positionssignals, wobei die Kollisionswarnung ein Signal mit einer Information über eine bevorstehende Kollision repräsentiert;
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Bereitstellen der Kollisionswarnung, um eine Kollision für die Baumaschine zu vermeiden.
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Unter einer Baumaschine kann ein Fahrzeug für den Einsatz auf einer Baustelle oder im Tagebau verstanden werden. Unter einer Baumaschine, die auch als ein Baugerät bezeichnet werden kann, kann eine semimobile oder mobile Maschine verstanden werden, die ausgebildet ist, Baustoffe oder Bauhilfsstoffe zu bearbeiten, zu transportieren oder Bauaufgaben auszuführen. Dabei kann die Baumaschine eine Arbeitsausrüstung aufweisen, die die genannten Arbeiten durchführt. Eine Kollision kann einen Zusammenstoß oder einen Zusammenprall oder einen Unfall bezeichnen. Bei einer Kollision kann eine Baumaschine mit einer weiteren Baumaschine bzw. semimobilen oder mobilen Maschine zusammenstoßen. Das Ego-Positionssignal und das Positionssignal können je eine Information über eine Position, über eine Lage, über eine Ausrichtung oder über eine Bewegungsrichtung der Baumaschine respektive der weiteren Baumaschine repräsentieren. Es kann sich somit um die „eigene“ Position handeln. So kann das beschriebene Verfahren auf der Baumaschine ausgeführt werden oder der Baumaschine zugeordnet sein. Eine Kollisionswarnung kann ein Risiko über eine bevorstehende oder vermeintlich bevorstehende Kollision beschreiben.
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Das Ego-Positionssignal kann eine geografische Position und alternativ oder ergänzend eine Ausrichtung einer Arbeitsausrüstung der Baumaschine repräsentieren. Das Positionssignal kann eine geografische Position und alternativ oder ergänzend eine Ausrichtung einer Arbeitsausrüstung der weiteren Baumaschine repräsentieren. Das Ego-Positionssignal kann eine Ausrichtung oder eine Lage der Arbeitsausrüstung der Baumaschine repräsentieren. Das Positionssignal kann eine Ausrichtung oder eine Lage der Arbeitsausrüstung der weiteren Baumaschine repräsentieren.
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Im Schritt des Einlesens kann zumindest ein zweites Positionssignal zumindest einer zusätzlichen Baumaschine eingelesen werden. Im Schritt des Bestimmens kann die Kollisionswarnung unter Verwendung des zweiten Positionssignals bestimmt werden. So kann das Verfahren eine bevorstehende Kollision beziehungsweise ein Kollisionsrisiko nicht nur zwischen zwei, sondern zwischen einer Mehrzahl von Baumaschinen erkennen und eine entsprechende Kollisionswarnung ausgeben. So kann das Verfahren universell vor einer Kollision auf einer Baustelle oder alternativ in einem Tagebau oder einem anderen Bereich, dem die Baumaschine eingesetzt wird, warnen.
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In einem Schritt des Eingreifens in eine Steuerung der Baumaschine kann unter Verwendung der Kollisionswarnung die Baumaschine gestoppt werden. So kann das Verfahren in eine Steuerung der Baumaschine eingreifen, um eine Bewegung der Baumaschine oder alternativ der Arbeitsausrüstung der Baumaschine zu stoppen oder alternativ in eine andere Richtung zu lenken. Durch das Eingreifen in die Steuerung der Baumaschine kann eine Kollisionswarnung optimal ausgewertet werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Erkennen und gleichzeitig oder alternativ Vermeiden einer Kollision für eine Baumaschine, wobei die Vorrichtung die folgenden Einrichtungen aufweist:
eine Einrichtung zum Einlesen eines Ego-Positionssignals und zumindest eines Positionssignals einer weiteren Baumaschine, wobei das Ego-Positionssignal eine geografische Position der Baumaschine und das Positionssignal eine geografische Position der weiteren Baumaschine repräsentiert;
eine Einrichtung zum Bestimmen einer Kollisionswarnung unter Verwendung des Ego-Positionssignals und des Positionssignals, wobei die Kollisionswarnung ein Signal mit einer Information über eine bevorstehende Kollision repräsentiert;
eine Einrichtung zum Bereitstellen der Kollisionswarnung, um eine Kollision für die Baumaschine zu vermeiden.
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So ist die Vorrichtung zum Erkennen und/oder Vermeiden einer Kollision für eine Baumaschine ausgebildet, Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen.
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Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Ferner kann die Einrichtung zum Einlesen eine kabellose Kommunikationsschnittstelle aufweisen. Die kabellose Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, Informationen bzw. Daten oder Signale über Funk wie beispielsweise WLAN, UMTS, Bluetooth zu übertragen. Über die kabellose Kommunikationsschnittstelle kann beispielsweise ein Positionssignal empfangen bzw. das Ego-Positionssignal aus gesendet werden. Dabei kann die kabellose Kommunikationsschnittstelle weitere Informationen empfangen oder senden.
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Ferner kann in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Einrichtung zum Bereitstellen eine Information über eine Position von der Baumaschine und/oder eine Position der weiteren Baumaschinen über ein Anzeigemedium, insbesondere einem Display und/oder einem Monitor, darstellen. Ein Anzeigemedium erlaubt eine visuelle Darstellung einer Kollisionswarnung oder weitere Informationen für einen Bediener der Baumaschine.
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Ferner kann die Einrichtung zum Bereitstellen der Kollisionswarnung die Kollisionswarnung optisch und alternativ oder ergänzend akustisch und ersatzweise oder ergänzend haptisch bereitstellen. Durch unterschiedliche Darstellung der Arten bzw. Methoden der Kollisionswarnung können unterschiedliche Sinne eines Bedieners der Baumaschine angesprochen werden. So kann gleichzeitig oder alternativ ein Wahrnehmungsprozess über eine verschiedene Reizaufnahme wie beispielsweise eine visuelle Wahrnehmung über den Sehsinn, eine auditive Wahrnehmung über den Hörsinn bzw. eine Sensibilität über den Tastsinn eines Bedieners angesprochen werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Logistik-Informationssystem zur Informationsdarstellung einer Information von zumindest einer Baumaschine, wobei das Logistik-Informationssystem eine Schnittstelle zum Einlesen der Information der zumindest einen Baumaschine aufweist, wobei die Information ein Positionssignal und/oder eine Kollisionswarnung und/oder eine Ladezustand und/oder einen Tankinhalt und/oder einen Wartungsbedarf und/oder einer Arbeitszeit repräsentiert.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Erkennen und/oder Vermeiden einer Kollision für eine Baumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung einer Baumaschine mit einer Vorrichtung zum Erkennen und/oder vermeiden einer Kollision gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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3 eine schematische Darstellung einer Anzeige zur Darstellung einer Position einer Baumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können.
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1 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens 100 zum Erkennen und/oder Vermeiden einer Kollision für eine Baumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 100 umfasst einen Schritt 110 des Einlesens eines Ego-Positionssignals und zumindest eines Positionssignals einer weiteren Baumaschine, einen Schritt 120 des Bestimmens einer Kollisionswarnung unter Verwendung des Ego-Positionssignals und des Positionssignals sowie einen Schritt 130 des Bereitstellens der Kollisionswarnung, um eine Kollision für die Baumaschinen zu vermeiden. Dabei repräsentiert das Ego-Positionssignal eine geografische Position der Baumaschine und das Positionssignal eine geografische Position der weiteren Baumaschine. Die Kollisionswarnung repräsentiert ein Signal mit einer Information über eine bevorstehende Kollision. Die Kollisionswarnung repräsentiert in einem Ausführungsbeispiel ein Signal mit einer Information über Kollisionsrisiko.
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In einem Ausführungsbeispiel repräsentiert das Ego-Positionssignal eine geografische Position und gleichzeitig oder alternativ eine Ausrichtung einer Arbeitsausrüstung der Baumaschine. Dabei repräsentiert das Positionssignal eine geografische Position und gleichzeitig oder alternativ eine Ausrichtung einer Arbeitsausrüstung der weiteren Baumaschine.
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In einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 110 des Einlesens zumindest ein zweites Positionssignal zumindest einer zusätzlichen Baumaschine eingelesen und im Schritt 120 des Bestimmens die Kollisionswarnung unter Verwendung des zweiten Positionssignals bestimmt.
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In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren einen optionalen Schritt 140 des Eingreifens in eine Steuerung der Baumaschine auf, um unter Verwendung der Kollisionswarnung die Baumaschine zu stoppen.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, Unfälle wie beispielsweise Kollisionen mehrerer Maschinen, insbesondere Baumaschinen, zu vermeiden, indem der Bediener gewarnt oder alternativ direkt in die Maschinensteuerung eingegriffen wird, wie beispielsweise zum Stoppen der Maschine. Dadurch lässt sich die Sicherheit des Betriebs mehrerer Maschinen beispielsweise auf Baustellen oder im Tagebau, wie Steinbruch oder Kieswerk, steigern. Zusätzlich könnten durch Austausch von Daten mit Systemen für den Personenverkehr, wie eingangs genannte C2C-Systeme für den Automobilbereich, Warnmöglichkeiten geschaffen werden, um Unfälle zwischen Pkw und Arbeitsmaschine oder Baumaschine zu verhindern. Dies ist insbesondere interessant, weil mobile Arbeitsmaschinen aufgrund ihrer Dimensionierung und der geringen Geschwindigkeit im Straßenverkehr ein erhebliches Gefährdungspotenzial aufweisen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Baumaschine 200 mit einer Vorrichtung zum Erkennen und/oder vermeiden einer Kollision gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Baumaschine 200, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als ein kettengetriebener Löffelbagger dargestellt ist, ist mit einem Assistenzsystem zur grafischen Kollisionswarnung ausgestattet. Unter dem Assistenzsystem zur grafischen Kollisionswarnung kann eine Vorrichtung 210 zum Erkennen/oder vermeiden einer Kollision für eine Baumaschine verstanden werden. Die Baumaschine 200 umfasst zumindest einen Sensor 220, ein Anzeigesystem 230 sowie eine Kommunikationsschnittstelle 240. Die Vorrichtung 210 umfasst eine Einrichtung zum Einlesen eines Ego-Positionssignals und zumindest eines Positionssignals einer weiteren Baumaschine, eine Einrichtung zum Bestimmen einer Kollisionswarnung unter Verwendung des Ego-Positionssignals und des Positionssignals sowie eine Einrichtung zum Bereitstellen der Kollisionswarnung, um eine Kollision für die Baumaschine zu vermeiden. Dabei repräsentiert das Ego-Positionssignal eine geografische Position der Baumaschine und das Positionssignal eine geografische Position der weiteren Baumaschine. Die Kollisionswarnung repräsentiert ein Signal mit einer Information über eine bevorstehende Kollision.
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Das System besteht gemäß 2 aus einem Anzeigesystem 230, welches aus verschiedenen Sensorsignalen, bereitgestellt von zumindest einem Sensor 220 die Position von Maschine und Arbeitshydraulik bestimmt und diese grafisch auf einem Display 230 oder einem alternativen Anzeigemedium darstellt. Bei dem Sensor 220 kann sich um eine Satellitennavigation oder Sensoren am Arbeitsarm der Baumaschine 200 oder Ähnliches handeln. Die Daten werden über eine Kommunikationseinrichtung 240 mit allen anderen Maschinen um Umfeld ausgetauscht. Beispielsweise können die Daten über Funk (WLAN, UMTS, Bluetooth, ...) übermittelt werden. Zur Unfallprävention erkennt das System eine Kollisionsgefahr und warnt den Fahrer bzw. Bediener der Baumaschine. Die Warnung kann optisch, akustisch oder haptisch erfolgen. Alternativ kann das System direkt auf die Maschinensteuerung zugreifen und die Maschine stoppen.
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Ein Aspekt der Erfindung ist die Erweiterung der bestehenden Systeme um eine Kommunikationseinrichtung, die einen Datenaustausch zwischen den Maschinen (und ggf. auch zu Pkw-Systemen) zulässt. Die ausgetauschten Daten beinhalten die globale Position der Maschinen sowie die Positionen der Arbeitsausrüstung. Diese Daten werden verwendet, um im Display des Anzeigesystems nicht nur die eigene Maschine, sondern auch die übrigen Maschinen im näheren Umfeld anzuzeigen. Zusätzlich kann über eine Kollisionserkennung vor Unfällen gewarnt werden.
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Im Vergleich zum Automobil ist die Anwendung im Baustellenbereich aus folgenden Gründen sinnvoller:
Es kann garantiert werden, dass alle Fahrzeuge mit dem System ausgestattet sind.
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Baumaschinen sind oft sehr groß und insbesondere bei Rangierfahrten schwer vom Fahrer einzusehen bzw. einzuschätzen.
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Auf Baustellen und im Tagebau verkehren oft viele Fahrzeuge auf beschränktem Raum.
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Menschen und Objekte können ebenfalls leicht in das System mit einbezogen werden.
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Die eingangs beschriebene Einrichtung zum Einlesen weist in einem Ausführungsbeispiel eine kabellose Kommunikationsschnittstelle auf.
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In einem Ausführungsbeispiel stellt die Einrichtung zum Bereitstellen eine Information über eine Position von der Baumaschine und/oder eine Position der weiteren Baumaschinen über ein Anzeigemedium, insbesondere einem Display und/oder einem Monitor, dar.
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Die Einrichtung zum Bereitstellen der Kollisionswarnung ist ausgebildet, je nach Ausführungsbeispiel die Kollisionswarnung optisch und/oder akustisch und/oder haptisch darzustellen.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Anzeige 230 zur Darstellung einer Position einer Baumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Anzeige 230 kann es sich um das in 2 beschriebene Anzeigesystem 230 für eine Baumaschine handeln. In einem anderen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Anzeige 230 ein Logistik-Informationssystem zur Informationsdarstellung einer Information von zumindest einer Baumaschine, wobei das Logistik-Informationssystem eine Schnittstelle zum Einlesen der Information der zumindest einen Baumaschine aufweist, wobei die Information ein Positionssignal und/oder eine Kollisionswarnung und/oder eine Ladezustand und/oder einen Tankinhalt und/oder einen Wartungsbedarf und/oder einer Arbeitszeit repräsentiert.
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Zusätzlich kann das System zur Unterstützung der Baustellenlogistik eingesetzt werden. Informationen über die aktuelle Position der Maschine sowie weitere Informationen wie Ladezustand, Tankinhalt, Wartungsbedarf, Arbeitszeit (des Fahrers und der Maschine) etc. können ständig mit einem zentralen Rechner für die Baustellenorganisation ausgetauscht werden.
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Die Anzeige 230 zeigt eine schematische Darstellung der Baumaschine bzw. der Ego-Baumaschine sowie einer weiteren Baumaschine. Die weitere Baumaschine ist durch ein Rechteck markiert, wobei in dieser grafischen Anzeige das Rechteck eine Kollisionswarnung repräsentiert. Bei einer farbigen Ausführung der Anzeige 230 kann die Kollisionswarnung zusätzlich farblich beispielsweise rot markiert sein. Bei den in 3 auf der Anzeige 230 dargestellten Baumaschinen handelt es sich um kettengetriebene Löffelbagger. Die schematische Darstellung der Baumaschinen zeigt auch die Ausrichtung des Geräts der Ego-Baumaschine sowie der weiteren Baumaschine. Die Anzeige 230 erlaubt es einem Bediener zusätzlich zu der von dem in 1 beschriebenen Verfahren bzw. der in 2 beschriebenen Vorrichtung bereitgestellten Kollisionswarnung eine eigene Einschätzung der Gefahr einer Kollision der eigenen Baumaschine mit einer weiteren Baumaschine. Hierdurch kann eine weitere Risikominimierung erzielt werden.
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Die gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Verfahren
- 110
- Schritt des Einlesens
- 120
- Schritt des Bestimmens
- 130
- Schritt des Bereitstellens
- 140
- Schritt des Eingreifens
- 200
- Baumaschine
- 210
- Vorrichtung
- 220
- Sensor
- 230
- Anzeigesystem
- 240
- Kommunikationsschnittstelle
