DE102014018082A1

DE102014018082A1 - Verfahren zur Steuerung einer Baumaschine, Steuersystem für eine Baumaschine, und Baumaschine

Info

Publication number: DE102014018082A1
Application number: DE102014018082.4A
Authority: DE
Inventors: Michele Orefice
Original assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Current assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2016-06-09
Anticipated expiration: 2034-12-09
Also published as: US9926674B2; DE102014018082B4; US20160160452A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Baumaschine, die einen Arbeitsvorgang abhängig von wenigstens einem Betriebsparameter entlang einer Arbeitstrajektorie auf einem Bodenuntergrund ausführt. Die Baumaschine benötigt hierbei zur Durchführung des Verfahrens eine elektronische Steuereinheit mit einer Maschinensteuerung und einer Datenverarbeitungseinrichtung sowie eine Sensoreinrichtung mit einem geeigneten Erfassungsbereich. Der Ablauf des Verfahrens ist wie folgt: Zuerst wird wenigstens eine von der Sensoreinrichtung erfassbare Markierung ortsfest zum Bodenuntergrund in einem Bereich angebracht, der zumindest von einer Position der Baumaschine auf der Arbeitstrajektorie aus im Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung liegt. Anschließend wird diese Markierung durch die Sensoreinrichtung erfasst, wobei Sensordaten erzeugt werden. Die Sensordaten werden daraufhin durch die Datenverarbeitungseinrichtung der Baumaschine verarbeitet. Schließlich wird ein Steuerbefehl für die Maschinensteuerung der Baumaschine zur Veränderung wenigstens eines Betriebsparameters der Baumaschine erzeugt. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Steuersystem für eine Baumaschine sowie eine Baumaschine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Baumaschine, die einen Arbeitsvorgang abhängig von wenigstens einem Betriebsparameter entlang einer Arbeitstrajektorie auf einem Bodenuntergrund ausführt. Die Baumaschine umfasst zur Durchführung des Verfahrens eine elektronische Steuereinheit mit einer Maschinensteuerung und einer Datenverarbeitungseinrichtung sowie eine Sensoreinrichtung mit einem geeigneten Erfassungsbereich. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Steuersystem für eine Baumaschine der eingangs beschriebenen Art sowie eine Baumaschine der eingangs beschriebenen Art.
In verschiedenen Bereichen des Bauwesens, wie beispielsweise dem Erd- oder Straßenbau, werden Baumaschinen eingesetzt, die sich im Laufe des Arbeitsbetriebs auf einer Arbeitstrajektorie oder -ortskurve bewegen, deren ungefährer Verlauf bereits vor der Aufnahme des Arbeitsbetriebs bekannt ist. Dies kann beispielsweise der Verlauf einer Straße sein oder zumindest teilweise durch vorhandene Hindernisse, wie beispielsweise Gebäude, Bäume etc., vorgegeben sein. Die Arbeitstrajektorie bezeichnet vorliegend somit eine geplante Wegstrecke, entlang derer sich der Baumaschine im jeweiligen Arbeitseinsatz bewegen soll und im Arbeitseinsatz selbst dann auch idealerweise entsprechend bewegt. Beispielsweise ist für im Straßenbau eingesetzte Baumaschinen häufig bekannt, dass ihre Arbeitstrajektorie dem geplanten oder tatsächlichen Verlauf einer Straße folgt. Typische Fälle sind dabei die Frässpur, die eine Bodenfräsmaschine, insbesondere eine Straßenfräse, ein Recycler, ein Stabilisierer oder ein Surface-Miner, die durch einen Straßenfertiger aufgebrachte Deckschicht oder eine von einem Grader bearbeitete Spur. Die Arbeitstrajektorie bezeichnet somit die durch die jeweilige Baumaschine zu bearbeitende Bahn, entlang der sie sich im Arbeitsbetrieb bewegt.
In vielen Fällen hängt der Arbeitsbetrieb einer solchen Baumaschine dabei von wenigstens einem Betriebsparameter ab, der für unterschiedliche Punkte der Arbeitstrajektorie unterschiedliche Sollwerte aufweist. Ein solcher Betriebsparameter kann beispielsweise durch die Verstellhöhe eines Arbeitsgerätes einer solchen Baumaschine, durch die Bearbeitungsintensität oder beispielsweise auch die Bearbeitungsbreite gegeben sein. Ein Betriebsparameter bezeichnet somit insbesondere eine solchen Parameter, mit dem die jeweilige Arbeitseinrichtung der Baumaschine eingestellt wird.
In diesem Zusammenhang ist es bisher üblich, dass die Überwachung und Steuerung des mindestens einen Betriebsparameters vom Bediener der Baumaschine übernommen wird. Dieser muss nicht nur den Arbeitsverlauf hinsichtlich Richtung und Bearbeitungsergebnis laufend kontrollieren, sondern er muss in der Regel auch die relevanten Steuerbefehle hinsichtlich Arbeitsrichtung und Bearbeitungsergebnis eingeben. Dies erfolgt in der Regel über eine an der Baumaschine angebrachte Konsole, insbesondere im Fahrstand der Baumaschine. Diese Art der Steuerung stellt insgesamt allerdings zum Teil sehr hohe Anforderungen an den Bediener der Baumaschine während des Arbeitsbetriebs, da er gleichzeitig die Fahrbewegungen und die Bedienung der Arbeitseinrichtung und zum Teil weitere Funktionen, wie beispielsweise die Beladung eines Transportfahrzeuges, den Füllstandes eines Bunkers etc. beobachten und einen zuverlässigen Arbeitsbetrieb gewährleisten muss.
Ein Beispiel für eine entlang einer Arbeitstrajektorie eingesetzte Baumaschine, deren Arbeitsbetrieb von wenigstens einem Betriebsparameter abhängt, ist eine Bodenfräsmaschine. Bodenfräsmaschinen dienen zum Abtragen der Oberfläche von Bodenmaterial, wie beispielsweise zum Abfräsen von Straßenbelägen. Hierzu verfügen Bodenfräsmaschinen über ein spezielles Arbeitsgerät, eine rotierende Fräswalze, die mit Fräsmeißeln bestückt ist und von der Bodenfräsmaschine zum Abfräsen des Bodenmaterials in den Bodenuntergrund eingetaucht und durch diesen hindurch geführt wird, so dass eine Frässpur entsteht. Eine solche Bodenfräsmaschine ist beispielsweise in der DE 10 2012 021 379 A1 beschrieben.
Ein für den Arbeitsbetrieb wesentlicher Betriebsparameter einer Bodenfräsmaschine ist beispielsweise die Frästiefe, die angibt, wie tief die Fräswalze in Vertikalrichtung in Bezug auf die Ausgangsoberfläche des Bodens den Bodenbelag abfräst. Abhängig von der jeweiligen Zielsetzung des jeweiligen Arbeitsvorganges können nun allerdings Situationen auftreten, in denen die Frästiefe über die Arbeitstrajektorie hinweg variiert. Ein Beispiel für ein solches Variieren der Frästiefe ist das Fräsen einer Rampe zwischen dem Fräsbett und dem nicht bearbeiteten Bodenuntergrund, auf der sich die Bodenfräsmaschine beispielsweise aus der Frässpur herausbewegen kann, Hindernisse im Fräsweg, beispielsweise Wasserablaufdeckel, die nicht überfräst werden sollen, etc.
Weitere Beispiele für Baumaschinen, die sich im Arbeitsprozess ebenfalls über vergleichsweise lange Abschnitte entlang einer Arbeitstrajektorie bewegen, sind insbesondere Straßenbaumaschinen, wie Straßenfertiger (wie in DE 10 2013 007 061 A1 beschrieben) oder Recycler/Stabilisierer (wie in DE 10 2012 024 769 A1 beschrieben), oder auch Erdbaumaschinen wie Grader/Planierer oder Kabelverleger (wie etwa in EP 2246485 A1 beschrieben).
Gemeinsam ist diesen Baumaschinen somit, dass sie sich im regulären Arbeitseinsatz häufig entlang einer Bahn bzw. Arbeitstrajektorie bewegen, entlang derer der Arbeitsprozess abläuft. Für solche Maschinen und Arbeitseinsätze ist es bekannt und verbreitet, dass vor dem tatsächlichen Arbeitseinsatz entlang der Arbeitstrajektorie Markierungen manuell auf den Boden aufgebracht werden, die Arbeitsanweisungen an den Bediener der jeweiligen Bodenbearbeitungsmaschine darstellen. Für eine Bodenfräsmaschine, insbesondere Straßenfräse, ist es in diesem Zusammenhang beispielsweise bekannt, dass die gewünschten Frästiefen in Zahlen auf den Boden aufgesprüht werden. Der Bediener der Maschine muss dann im laufenden Arbeitsvorgang kontinuierlich prüfen, ob Markierungen am Boden angebracht sind und, wenn ja, welche Änderungen für den Betrieb der Bodenbearbeitungsmaschine erforderlich sind.
Ausgehend von dieser insgesamt unbefriedigenden Situation liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, den Bedienkomfort im Betrieb gattungsgemäßer Baumaschinen, insbesondere Bodenbearbeitungsmaschinen, die über verhältnismäßig lange Strecken entlang einer Arbeitstrajektorie Bodenbearbeitungsvorgänge durchführen, zu erhöhen.
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einem Verfahren zur Steuerung einer Baumaschine, einem Steuersystem für eine Baumaschine und einer Baumaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung liegt darin, den Bediener während des Arbeitsvorgangs, d. h. während sich die Baumaschine im Arbeitsbetrieb entlang der Arbeitstrajektorie bewegt, von der Erfassung und Verarbeitung von auf dem Bodenuntergrund angebrachten Markierungen zu entlasten. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht dazu vor, dass in einem ersten Schritt wenigstens eine von einer Sensoreinrichtung erfassbare Markierung zumindest übergangsweise bis zur erfolgten Erfassung ortsfest zum Bodenuntergrund in einem Bereich angebracht wird, der zumindest von einer Position der Baumaschine auf der Arbeitstrajektorie aus im Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung liegen würde. Dieser Vorgang erfolgt somit vor der Aufnahme des Arbeitsvorgangs, in dem beispielsweise eine Person die zu bearbeitende Bahn abschreitet und entsprechende, auf das Sensorsystem abgestimmte Markierungen auf den Bodenuntergrund aufbringt. Die wenigstens eine Markierung codiert dabei letztlich einen Steuerbefehl für die Baumaschine, wie nachstehend noch weiter angegeben werden wird. Anschließend wird in einem zweiten Schritt diese Markierung durch die Sensoreinrichtung erfasst, wobei Sensordaten erzeugt werden. Darauf folgt ein dritter Schritt, in dem die Sensordaten durch die Datenverarbeitungseinrichtung der Baumaschine verarbeitet und somit interpretiert werden. Im vierten Schritt wird schließlich ein Steuerbefehl für die Maschinensteuerung der Baumaschine zur Veränderung wenigstens eines Betriebsparameters der Baumaschine durch die Datenverarbeitungseinrichtung auf Grundlage der erfassten Markierung erzeugt und an die entsprechende Einrichtung, die der Steuerbefehl betrifft, übermittelt. Damit wird dem Bediener der Baumaschine durch das vorliegende Verfahren während des laufenden Arbeitsvorgangs die Steuerung des wenigstens einen Betriebsparameters abgenommen und er kann sich besser auf seine sonstigen Aufgaben fokussieren.
Erfindungsgemäß erfolgt die Steuerung des wenigstens eines Betriebsparameters der Baumaschine im Arbeitsbetrieb somit über eine oder mehrere Markierungen, die außerhalb der Baumaschine entlang der Arbeitstrajektorie angebracht wurden und von der Sensoreinrichtung erfasst werden. Die Anbringung der Markierung ortsfest zum Bodenuntergrund hat hierbei den Zweck, dass die Markierung zur Steuerung des Betriebsparameters der Baumaschine zu oder ab einem bestimmten Punkt auf der Arbeitstrajektorie eingesetzt werden soll. Dieser Punkt auf der Arbeitstrajektorie kann sich beispielsweise aus der relativen Position der Baumaschine zu der angebrachten Markierung bestimmen, oder alternativ auch dem Punkt auf der Arbeitstrajektorie entsprechen, von dem aus die Markierung durch die Sensoreinrichtung der Baumaschine erstmals erfasst wird, während die Baumaschine der Arbeitstrajektorie folgt (Erstdetektion). Ebenso ist eine örtliche oder zeitliche Verzögerung der Steuerung des Betriebsparameters gegenüber der Erstdetektion denkbar. Die wenigstens eine Markierung kann somit innerhalb eines gewissen Rahmens, konkret in Abhängigkeit auch von der Erstreckung das nachstehend noch näher bezeichneten Erfassungsbereiches, räumlich flexibel platziert werden. Ebenso ist der Zeitpunkt der Platzierung verhältnismäßig flexibel, da die Markierung sowohl mehrere Tage im Vorfeld als auch erst kurz vor dem Eintreffen der Baumaschine an dem fraglichen Punkt der Arbeitstrajektorie oder gar im laufenden Arbeitsbetrieb durch einen Dritten in Arbeitsrichtung vor der Baumaschine platziert werden. Wesentlich ist, dass die Markierung derart gesetzt wird, dass sie von der Sensoreinrichtung im Arbeitsbetrieb erfasst werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Steuerung unterschiedlichster Betriebsparameter eingesetzt werden. Welche Betriebsparameter hier tatsächlich zur Anwendung kommen, hängt im Wesentlichen von der Art der eingesetzten Baumaschine und dem von ihr durchgeführten Arbeitsvorgang ab. Bei dem wenigstens einen Betriebsparameter kann es sich allerdings insbesondere um eine Verstellhöhe eines höhenverstellbaren Elements an der Baumaschine handeln. In einer bevorzugten Weiterbildung wird das erfindungsgemäße Verfahren daher dazu eingesetzt, die Höhenverstellung eines Elementes der Baumaschine zu steuern, beispielsweise eines höhenverstellbaren Arbeitsgerätes oder eines höhenverstellbaren Fahrwerkes. Derartige Hubsäulen, über die Fahrwerke der Baumaschine mit einem Maschinenrahmen verbunden sind, insbesondere beispielsweise bei Straßenfräsen, sind im Stand der Technik bekannt. Der Steuerbefehl richtet sich bei dieser Weiterbildung somit auf die Regulation der Höhenposition des höhenverstellbaren Elements. Dadurch kann beispielsweise bei Bodenfräsmaschinen bekannter Bauart die Frästiefe reguliert werden. Weitere Anwendungen können beispielsweise die Höhenverstellung einer Arbeitseinrichtung gegenüber dem Maschinenrahmen umfassen, beispielsweise der Höhenverstellung und/oder Schräglage eines Schildes eines Graders, einer Einbaubohle eines Straßenfertigers oder der Fräseinrichtung eines Stabilisierers/Recyclers.
Damit das erfindungsgemäße Verfahren ablaufen kann, ist es wichtig, dass die Markierung von der Sensoreinrichtung zuverlässig erkannt wird. Die konkrete Ausbildung der Sensoreinrichtung der Baumaschine und die im Rahmen des Verfahrens verwendete Markierung müssen somit aufeinander abgestimmt sein. Dies äußert sich zum Beispiel einerseits darin, dass die verwendete Markierung von der Sensoreinrichtung der Baumaschine auch tatsächlich erfasst werden kann, und dass andererseits die für die Steuerung der Baumaschine bestimmte Information der Markierung, beispielsweise ein Wert für den Betriebsparameter, so in der Markierung codiert ist, dass diese Information auch nach dem Erfassen der Markierung durch die Sensoreinrichtung in den Sensordaten codiert ist. Die Codierung der Information in der Markierung und in den Sensordaten kann dabei jedoch voneinander abweichen. Der Begriff der Codierung ist hier im weiteren Sinne zu verstehen als jede Art der Symbolisierung von Information. Wenn es sich bei der Markierung beispielsweise um eine Markierung handelt, in der ein Betriebsparameter optisch codiert ist, etwa in Form einer Ziffer, dann sollte die Sensoreinrichtung der Baumaschine auch einen optischen Sensor umfassen.
Das Zusammenspiel zwischen Markierung und Sensoreinrichtung zu Angabe und Erfassung des wenigstens einen Betriebsparameters kann ebenfalls variieren. Bevorzugt wird in diesem Zusammenhang eine Baumaschine eingesetzt, deren Sensoreinrichtung wenigstens einen optoelektronischen Sensor und wenigstens eine Kamera umfasst. In diesem Fall umfassen die Sensordaten ein Kamerabild und der vorgenannte Verfahrensschritt der Verarbeitung der Sensordaten umfasst die Verarbeitung des Kamerabildes und die Interpretation der Markierung im Kamerabild durch ein Bildverarbeitungsprogramm. Vorteile bei der Verwendung einer Kamera als Sensor und der Bildverarbeitung als Verfahrensschritt ergeben sich dadurch, dass optische Markierungen zumeist auch von Menschen vergleichsweise gut wahrgenommen werden können und auch für Menschen verständliche Systeme optischer Codierung von Information, wie zum Beispiel Schriftzeichen oder verbreitete Symbole, vergleichsweise etabliert sind. Somit können als Markierungen für das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere solche Markierungen eingesetzt werden, die einerseits durch die Sensorik der Baumaschine interpretiert werden können, andererseits auch für einen Menschen leicht verständlich sind. Auf diese Art und Weise können Fehler beim Anbringen der Markierungen vergleichsweise zuverlässig vermieden werden.
Bei solchen optischen Markierungen kann es sich beispielsweise um Zahlen, Buchstaben oder sonstige Zeichen handeln. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dann bevorzugt einen Verfahrensschritt zur Verarbeitung der Sensordaten mittels einer optischen Zeichenerkennung (OCR) und insbesondere einer Handschrifterkennung (HWR) durch ein Bildverarbeitungsprogramm. Handschriftliche Markierungen haben den Vorteil, dass sie rasch und ortsflexibel erstellt werden können. Mit einem geeigneten Schreibgerät, wie beispielsweise einer Farbsprühdose, ist beinahe jede Oberfläche zur Aufnahme einer handschriftlichen Markierung geeignet.
Eine höhere Informationsdichte kann dadurch erhalten werden, wenn bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine Markierung zurückgegriffen wird, bei der es sich um einen optischen Binärcode, insbesondere einen Barcode oder QR-Code, handelt, der durch ein entsprechendes Bildverarbeitungsprogramm interpretiert wird. Zu den Vorteilen optischer Binärcodes gehört, dass sie leicht mit handelsüblichen Geräten herzustellen sind, seit Jahrzehnten erfolgreich in industriellen Anwendungen eingesetzt werden und insbesondere hochgradig fehlerresistent sind. Auf diese Art und Weise kann eine besonders hohe Eingabesicherheit für das erfindungsgemäße Verfahren erreicht werden. Insbesondere eignen sich solche optischen Binärcodes für die Verwendung im Zusammenhang mit Schildern, auf die die Binärcodes im Vorfeld der Anwendung aufgedruckt werden. Im laufenden Betrieb können die, beispielsweise vorgefertigten, Schilder mit den Binärcodes dann je nach Bedarf entlang der Arbeitstrajektorie im Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung der Baumaschine angebracht werden.
Die Lösung der Aufgabe gelingt ferner mit einem Steuersystem für eine Baumaschine, die sich im Arbeitsprozess entlang einer Arbeitstrajektorie auf einem Bodenuntergrund bewegt. Das Steuersystem umfasst dabei an der Baumaschine eine elektronische Steuereinheit mit einer Datenverarbeitungseinrichtung und einer Maschinensteuerung, sowie eine Sensoreinrichtung mit einem Erfassungsbereich. Zusätzlich umfasst das Steuersystem wenigstens eine Markierung, die, zumindest übergangsweise, ortsfest zum Bodenuntergrund angebracht ist. Es versteht sich von selbst, dass die Markierung zumindest solange ortsfest auf dem Bodenuntergrund angeordnet sein sollte, bis sie von der Baumaschine einmal erfasst worden ist. Die Markierung ist dabei derart auf dem Bodenuntergrund platziert, dass sie bei einer Bewegung der Baumaschine entlang der Arbeitstrajektorie in den Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung gelangt. Die Datenverarbeitungseinrichtung ist in der Weise ausgebildet, dass sie mit Hilfe der Sensoreinrichtung die wenigstens eine Markierung erkennt, wenn sich die wenigstens eine Markierung im Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung befindet, und dass sie aus der wenigstens einen Markierung einen Steuerbefehl für die Maschinensteuerung erzeugen und diesen an die Maschinensteuerung übermitteln kann.
Das Steuersystem für eine Baumaschine umfasst somit wenigstens einerseits an der Baumaschine selbst angeordnete Elemente als auch andererseits zumindest übergangsweise ortsfest auf dem Bodenuntergrund angebrachte Elemente. Die Relativposition der Baumaschine zum Bodenuntergrund ändert sich somit im Arbeitsbetrieb entlang der Arbeitstrajektorie, die Relativposition der Markierung zum Bodenuntergrund ist hingegen, zumindest übergangsweise, ortsfest. Dies bedeutet somit nicht, dass es generell unmöglich ist, die Markierung relativ zum Bodenuntergrund zu bewegen. Wesentlich ist, dass die einmal gesetzte Markierung solange auf dem Bodenuntergrund verbleiben soll, bis sie von der Sensoreinrichtung erkannt worden ist. Ist die Markierung vom Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung passiert worden, kann die Markierung beispielsweise dort verbleiben, wenn eine erneute Bearbeitungsfahrt der Baumaschine entlang der Arbeitstrajektorie gewünscht ist, aufgesammelt werden oder auch zerstört werden.
Die konkrete Ausbildung der wenigstens einen Markierung kann ebenfalls variieren. Hier kommt grundsätzlich alles in Frage, was einerseits zur Codierung einer entsprechenden Information geeignet ist und andererseits von der jeweils verwendeten Sensoreinrichtung auch erkannt und anschließend ausgewertet werden kann. Besonders geeignete Mittel zur Markierung sind dabei per Farbsprühdose oder Stift direkt auf den Boden aufgebrachte Markierungen, Schilder, Zettel, Fähnchen etc.
Die an der Baumaschine angeordneten Elemente des Steuersystems ergeben in ihrem funktionalen Zusammenspiel eine Datenverarbeitungskette. Diese Datenverarbeitungskette führt von der Sensoreinrichtung der Baumaschine, mittels der Sensordaten erzeugt werden, über die Datenverarbeitungseinrichtung bis zu der Maschinensteuerung. Funktional betrachtet sind Datenverarbeitungseinrichtung und Maschinensteuerung jeweils Teile der elektronischen Steuereinheit (ECU) der Baumaschine. Die Aufgabe der Maschinensteuerung ist hierbei, Steuerbefehle für einzelne steuerbare Maschinenkomponenten, wie beispielsweise eine Höhenverstelleinrichtung, insbesondere in Form von Hubsäulen, zu erzeugen und an diese zu übermitteln. Die Aufgabe der Datenverarbeitungseinrichtung ist die Verarbeitung der Sensordaten und Erzeugung eines Steuerbefehls an die Maschinensteuerung. Sensoreinrichtung, Maschinensteuerung und Datenverarbeitungseinrichtung sind jeweils funktionale Einheiten, die baulich zusammengefasst sein können aber nicht müssen. So können die Maschinensteuerung und Datenverarbeitungseinrichtung in unterschiedlichen Einheiten realisiert sein, die untereinander kommunizieren. Genauso ist es vorstellbar, dass die Datenverarbeitungseinrichtung und die Sensoreinrichtung der Baumaschine in einer gemeinsamen Einheit realisiert sind, wie beispielsweise einer in einer sogenannten Smart Camera. Neben den durch die Datenverarbeitungseinrichtung erzeugten Steuerbefehlen für die Maschinensteuerung sind auch andere Eingabemöglichkeiten, beispielsweise manuelle, an die Maschinensteuerung denkbar. In diesem Fall ist die Programmierung der Maschinensteuerung für die Priorität der unterschiedlichen Eingaben maßgeblich. Beispielsweise kann die Maschinensteuerung aus Sicherheitsgründen so programmiert sein, dass eine von der Datenverarbeitungseinrichtung erzeugte Veränderung eines Betriebsparameters nachrangig zu einer Veränderung des Betriebsparameters durch den Maschinenführer ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Maschinenbediener stets die Betriebshoheit besitzt. Eine solche Priorisierung der Steuerbefehle kann beispielsweise abhängig von einer Prioritätshierarchie zwischen den unterschiedlichen Eingabemöglichkeiten oder abhängig von der zeitlichen Abfolge der Steuerbefehle erfolgen.
Für die konkrete Ausführung der Sensoreinrichtung sind vielfältige Ausführungsformen denkbar und von der Erfindung mit umfasst. So ist es beispielsweise denkbar, dass die Sensoreinrichtung nur einen einzigen Sensor aufweist oder mehrere Sensoren umfasst. Durch die gleichzeitige Verwendung mehrerer Sensoren kann beispielsweise der Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung vergrößert werden. Es ist auch möglich, dass die Sensoreinrichtung gleichzeitig mehrere verschiedenartige Sensorentypen umfasst, um so ein größeres Erfassungsspektrum zu ermöglichen. So kann im Anwendungsfall beispielsweise ergänzend oder alternativ auf optische und/oder auf RFID-Technologie basierende Markierungen zurückgegriffen werden. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Steuersystem mit einem besonders großen Spektrum unterschiedlicher Markierungen eingesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Steuersystem für eine Baumaschine dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung wenigstens eine Kamera, insbesondere eine Farbkamera, Infrarotkamera oder Smart Camera, mit einem optoelektronischen Sensor umfasst, und dass wenigstens eine der wenigstens einen Markierung eine visuelle, optisch detektierbare Markierung umfasst. Eine solche Markierung kann beispielsweise eine auf den Bodenuntergrund aufgesprühte Farbmarkierung oder auch ein Schild oder eine Tafel sein. Im einfachsten Fall kann hier sogar in Zettel mit einer aufgemalten Markierung Verwendung finden. Welche konkrete Markierung hier verwendet wird, bestimmt sich offensichtlich nach der konkreten Ausbildung der Sensoreinrichtung dahingehend, welche optischen Markierungen sie erkennen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Steuersystem für eine Baumaschine dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung wenigstens einen Funkempfänger, insbesondere ein RFID-Lesegerät umfasst, und dass wenigstens eine Markierung einen Funksender, insbesondere einen RFID-Transponder, umfasst. Diese Technologie ist für den vorliegenden Anwendungsfall im Baubetrieb besonders geeignet, da sie vergleichsweise widerstandsfähig und insbesondere resistent gegen Verschmutzungen ist.
Wesentlich zur Ausführung der Erfindung ist somit die Ausbildung der Sensoreinrichtung. Neben dem der Sensoreinrichtung zugrundeliegenden Erfassungsprinzip spielt dabei insbesondere auch die Ausbildung der Erfassungsbereiches eine wesentliche Rolle. Der Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung bezeichnet dabei denjenigen Bereich, innerhalb dessen die Sensoreinrichtung die mit der verwendeten Sensortechnologie grundsätzlich erfassbaren Objekte auch tatsächlich erfassen kann. Der Erfassungsbereichbereich bezeichnet mit anderen Worten das Blickfeld des Sensors, wie beispielsweise der Sichtkegel einer CCD-Kamera. Der Erfassungsbereich kann abhängig vom verwendeten Sensor ganz unterschiedliche Formen aufweisen. Neben der angesprochenen kegelförmigen Erstreckung des Erfassungsbereiches ist beispielsweise auch eine kugelförmige oder halbkugelförmige Erstreckung des Erfassungsbereiches (beispielsweise für Funkempfänger/-sender) oder eine linienförmige Ausbildung denkbar. Abhängig von der verwendeten Sensortechnologie ist der Erfassungsbereich durch eine bestimmte Erfassungsreichweite von der Sensoreinrichtung aus begrenzt. Die spezifische Erfassungsreichweite ergibt sich dabei aus der Kombination des verwendeten Sensors und der verwendeten Markierung. Im Falle einer optischen Markierung kann beispielweise die Erfassungsreichweite je nach Größe der Markierung und Auflösung der verwendeten Kamera variieren. Vergleichbare Variationen ergeben sich beispielsweise bei der Kombination von Funkempfängern und Funksendern mit unterschiedlicher Signalstärke.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Steuersystems sind wenigstens zwei vorgefertigte Markierungen in einem Setzkastensystem zusammengefasst, und die wenigstens eine Markierung besteht aus einer Kombination von wenigstens zwei vorgefertigten Markierungen, die Elemente dieses Setzkastensystems sind. Bevorzugt kann jede dieser vorgefertigten Markierungen dabei sowohl einzeln von der Sensoreinrichtung erfasst werden, als auch in Kombination mit weiteren vorgefertigten Markierungen aus dem Setzkastensystem. Ein solches Setzkastensystem hat den Vorteil, dass einerseits vorgefertigte Markierungen verwendet werden können (wie vorstehend bereits im Hinblick auf optische Binärkodierungen erwähnt), andererseits durch die Kombination mehrerer Markierungen eine höhere Variation an unterschiedlichen Eingabemöglichkeiten erreicht werden kann. Neben den genannten optischen Binärkodierungen eignet sich ein Setzkastensystem insbesondere in Kombination mit den ebenfalls bereits genannten RFID-Transpondern. Insbesondere kann das Setzkastensystem hierbei mehrere Typen von Markierungen umfassen, die jeweils unterschiedliche Werte für einen Betriebsparameter codieren. Beispielsweise könnte zur Einstellung der Frästiefe einer Bodenfräsmaschine ein Setzkastensystem aus RFID-Transpondern eingesetzt werden, bei dem die einzelnen Markierungstypen für eine Frästiefe von 10 cm, 5 cm und 1 cm stehen. Eine Frästiefe von 17 cm ließe sich dann durch das Platzieren einer 10 cm-Markierung, einer 5 cm-Markierung sowie zwei 1 cm-Markierungen erreichen. Für andere Betriebsparameter und Wertebereiche lässt sich dieses System natürlich beliebig anpassen.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das erfindungsgemäße Steuersystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.
Weiterhin gelingt die Lösung der Aufgabe auch durch eine Baumaschine, die dazu ausgebildet ist, sich entlang einer Arbeitstrajektorie auf einem Bodenuntergrund zu bewegen, und eine elektronische Steuereinheit mit einer Maschinensteuerung und einer Datenverarbeitungseinrichtung sowie eine Sensoreinrichtung mit einem Erfassungsbereich umfasst. Zu diesem Zweck ist die Baumaschine vorzugsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.
Die Vorteile der Erfindung treten unter anderem dann besonders deutlich hervor, wenn die Baumaschine mindestens ein relativ zu einem Maschinenrahmen der Baumaschine höhenverstellbares Fahrwerk mit einer steuerbaren Höhenverstellvorrichtung und insbesondere mindestens zwei höhenverstellbare Fahrwerke mit jeweils einer steuerbaren Höhenverstellvorrichtung aufweist. Derartige höhenverstellbare Fahrwerke finden beispielsweise insbesondere bei Bodenfräsmaschinen Verwendung, wie beispielsweise in der DE 10 2013 010 298 beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird. Bei solchen Bodenfräsmaschinen wird häufig die Frästiefe, d. h. das Ausmaß des Bodeneingriffs der Fräseinrichtung in Vertikalrichtung, durch eine Verstellung des höhenverstellbaren Fahrwerks gesteuert. Solche Bodenfräsmaschinen bewegen sich, insbesondere bei großen Bauprojekten, häufig über vergleichsweise lange Streckenabschnitte entlang eine geplanten Arbeitsbahn, der Arbeitstrajektorie, und fräsen entlang dieser Arbeitstrajektorie den Bodenuntergrund in gewünschter Breite ab. Insbesondere für solche Maschinen eignet sich nun die Anwendung des vorstehend offenbarten Verfahrens. Konkret wird die Arbeitstrajektorie vorbereitend vor dem Arbeitsprozess von einem Anwender inspiziert, beispielsweise auf Bodenhindernisse oder gewünschte Grad- und Kurvenabschnitte. Wenigstens dort, wo hinsichtlich der Frästiefe (beispielsweise Fräsbeginn, Fräsende, Hindernis etc.) und/oder der Ausbildung der Arbeitstrajektorie bzw. der gewünschten Arbeitsbahn Änderungen (beispielsweise von einem Gradfahrabschnitt in einen Kurvenabschnitt oder umgekehrt oder Veränderungen des Kurvenradius) auftreten, platziert der Anwender auf dem Bodenuntergrund eine Markierung, die die gewünschte Änderung widerspiegelt. Genauso ist es selbstverständlich auch möglich, eine Markierung an Stellen aufzutragen, an denen keine Änderung der aktuellen Steuerbefehle gewünscht ist. Die Markierung hat dann eine Art Bestätigungs- oder Sicherheitsfunktion. Wie die Markierung konkret auszugestalten ist, ist vorstehend bereits erläutert worden und richtet sich im Wesentlichen nach der Art des verwendeten Sensorsystems sowie der Art der Umwandlung der gewonnenen Sensordaten in einen Steuerbefehl. Die Datenverarbeitungseinrichtung ist derart ausgebildet, abhängig von der von der Sensoreinrichtung erfassten Markierung einen Steuerbefehl für die Maschinensteuerung zu erzeugen, der beispielsweise Instruktionen enthält, mittels der steuerbaren Höhenverstellvorrichtung des höhenverstellbaren Fahrwerks, insbesondere mittels der steuerbaren Höhenverstellvorrichtung der mindestens zwei höhenverstellbaren Fahrwerke, die Frästiefe der Baumaschine anzupassen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Baumaschine mindestens ein höhenverstellbares Arbeitsgerät mit einer steuerbaren Höhenverstellvorrichtung, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet ist, abhängig von der von der Sensoreinrichtung erfassten Markierung einen Steuerbefehl für die Maschinensteuerung zu erzeugen, der Instruktionen enthält, mittels der steuerbaren Höhenverstellvorrichtung des höhenverstellbaren Fahrwerksgerätes die Arbeitshöhe des Arbeitsgerätes anzupassen. Ein solches Arbeitsgerät kann beispielsweise die Fräswalze einer Bodenfräsmaschine oder die Einbaubohle eines Straßenfertigers sein. Eine Änderung der Arbeitshöhe des Arbeitsgerätes kann dazu führen, dass die Baumaschine effektiv keine Arbeitsleistung verrichtet. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn durch die Änderung der Arbeitshöhe der Kontakt des Arbeitsgerätes mit dem Bodenuntergrund unterbrochen wird. Für gewöhnlich verfügt das Arbeitsgerät einer Baumaschine über eine effektive Einsatzhöhe. Hierbei handelt es sich um ein Intervall für die Arbeitshöhe des Arbeitsgerätes, innerhalb dessen das Arbeitsgerät Arbeit am Bodenuntergrund verrichten kann.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Baumaschine eine Erd- oder Straßenbaumaschine, insbesondere eine Straßenfräse, ein Recycler/Stabilisierer, ein Grader/Planierer, ein Kabelleger oder ein Straßenfertiger.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele weiter schematisch erläutert. Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen wiedergegeben.
Es zeigen schematisch:
1: eine Straßenfräse mit Sensoreinrichtung, in Seitenansicht;
2: eine Straßenfräse mit Sensoreinrichtung, wobei Sensoreinrichtung an einer Alternativposition angeordnet ist, ebenfalls in Seitenansicht;
3: eine Straßenfräse mit Sensoreinrichtung, die eine Rampe in den Bodenuntergrund fräst;
4: einen Straßenfertiger mit Sensoreinrichtung, in Seitenansicht;
5: eine sich entlang einer Arbeitstrajektorie bewegende Straßenfräse mit einer Sensoreinrichtung in Draufsicht;
6: eine sich entlang einer Arbeitstrajektorie bewegende Straßenfräse mit einer Sensoreinrichtung, wobei die Sensoreinrichtung an einer Alternativposition zu 5 angeordnet ist, ebenfalls in Draufsicht;
7: ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die 1 bis 4 verdeutlichen zunächst den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Baumaschine und die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Steuersystems. Die Baumaschine 1 führt einen Arbeitsvorgang entlang einer Arbeitstrajektorie A auf einem Bodenuntergrund U aus. Dabei bewegt sie sich mit Hilfe mehrerer Fahrwerke 2 in Arbeitsrichtung R. Gewünschte Werte für einen Betriebsparameter der Baumaschine sind auf den Markierungen 9 hinterlegt. An der jeweiligen Baumaschine ist eine Sensoreinrichtung 4 angeordnet, die zum Erfassen der Markierungen 9 geeignet ist. Die Sensoreinrichtung 4 ist mit einer Datenverarbeitungseinrichtung 5 verbunden, wobei hiermit wie auch im Folgenden eine Verbindung zur Übermittlung von Daten bezeichnet ist. Konkret ist die Verbindung zwischen Sensoreinrichtung 4 und Datenverarbeitungseinrichtung 5 insbesondere zur Übermittlung von Sensordaten ausgebildet, die durch die Sensoreinrichtung erzeugt werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung 5 ist weiterhin mit der Maschinensteuerung 6 verbunden. Die Verbindung zwischen Datenverarbeitungseinrichtung 5 und Maschinensteuerung 6 ist dabei insbesondere zur Übermittlung von Steuerbefehlen ausgebildet. Gemeinsam sind Datenverarbeitungseinrichtung 5 und Maschinensteuerung 6 in einer elektronischen Steuereinheit 13 umfasst. Die Maschinensteuerung 6 ist wiederum mit der Höhenverstellvorrichtung 7 des Fahrwerks sowie gegebenenfalls mit der Höhenverstellvorrichtung 8 der Arbeitsvorrichtung verbunden. Die Verbindungen zwischen der Maschinensteuerung 6 und den Höhenverstellvorrichtungen 7, 8 sind ebenfalls insbesondere zur Übermittlung von Steuerbefehlen ausgebildet.
Während des Arbeitsvorgangs folgt die Baumaschine 1 der Arbeitstrajektorie A in Arbeitsrichtung R, wobei die Markierungen 9 in Fortbewegungsrichtung der Baumaschine nacheinander in den Erfassungsbereich E der Sensoreinrichtung 4 der Baumaschine 1 geraten und dabei von der Sensoreinrichtung 4 erfasst werden.
In den 1 bis 3 handelt es sich bei der dargestellten Baumaschine 1 jeweils um eine Straßenfräse, bei der die Frästiefe der Arbeitsvorrichtung 3 (Fräswalze) über die Höhenverstellvorrichtungen 7 (Hubsäulen) der Fahrwerke 2 einstellbar ist. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Arbeitsvorrichtung 3 relativ zum Maschinenrahmen der Straßenfräse über die Höhenverstellvorrichtung 8 höhenverstellbar ist und die Maschinensteuerung 6 somit einen Befehl an die Höhenverstellvorrichtung 8 der Arbeitsvorrichtung 3 sendet, der Instruktionen enthält, die Arbeitshöhe oder Position der Arbeitsvorrichtung 3 oder zumindest von Teilen derselben, wie beispielsweise bei einer Neigung oder eine Seitenverschiebung der Arbeitsvorrichtung, relativ zum Maschinenrahmen zu verstellen. Dies kann auch eine koordinierte Höhenverstellung aller vorhandenen Hubsäulen mit umfassen.
In 1 ist die Sensoreinrichtung 4 am in Arbeitsrichtung vorderen Maschinenrahmen der Straßenfräse zur linken Seite versetzt am Maschinenrahmen angebracht. Der Erfassungsbereich E erstreckt sich somit in Arbeitsrichtung der Straßenfräse nach vorn und erfasst insbesondere auch einen seitlich, konkret links, neben der zu erstellenden Fahrspur liegenden Bereich. Der Erfassungsbereich überstreift im Arbeitsbetrieb somit einen neben der Arbeitstrajektorie verlaufenden Streifen auf dem Bodenuntergrund.
2 zeigt eine alternative Anbringung der Sensoreinrichtung 4 am Förderband der Straßenfräse. Die Sensoreinrichtung 4 ist bei diesem Ausführungsbeispiel an der Unterseite des Förderbandes ungefähr mittig angebracht und erfasst somit einen in der Arbeitsspur liegenden Bereich. Im Arbeitsbetrieb werden die auf dem Boden liegenden Markierungen 9 somit zunächst vom Erfassungsbereich E der Sensoreinrichtung 4 überlaufen und anschließend von der Fräseinrichtung 3 der Straßenfräse überfahren und zerstört. Damit verbleiben nach dem Arbeitsprozess keine Markierungen 9 mehr auf dem Boden.
In 3 ist als beispielhafter betriebsparameterabhängiger Arbeitsvorgang das Fräsen einer Rampe durch die Straßenfräse dargestellt. Das Fräsen einer Rampe kann durch die kontinuierliche Verringerung der Frästiefe der Straßenfräse erreicht werden, die Frästiefe ist also in diesem Beispiel der Betriebsparameter im Sinne der beschriebenen Erfindung. Im Beispiel ist die Frästiefe indirekt proportional zur Arbeitshöhe der Fräswalze der Straßenfräse. Die kontinuierliche Verringerung der Frästiefe wird daher mittels einer kontinuierlichen Höhenverstellung des Arbeitsgerätes 3 durch die Höhenverstellvorrichtung 8 in der eben geschilderten Weise erreicht. Auslöser für diesen Vorgang ist, dass die Sensoreinrichtung 4 eine Markierung 9b erfasst, in der die Instruktionen zur Erstellung der Rampe codiert sind. Bei der Sensoreinrichtung 4 handelt es sich konkret um eine Kamera. Diese Kamera erzeugt im Betrieb ständig Sensordaten in Form von Kamerabildern. Diese Kamerabilder werden jeweils im optoelektronischen Sensor der Kamera in digitale Bilddaten umgewandelt, und die digitalen Bilddaten werden an die Datenverarbeitungseinrichtung 5 übermittelt. Um die Sensordaten verarbeiten zu können, umfasst die Datenverarbeitungseinrichtung ein Bildverarbeitungsmodul.
Wenn die Markierung 9b von der Sensoreinrichtung 4 erfasst wird, zeigt das Kamerabild die Markierung 9b. Entsprechend findet sich eine Repräsentation der Markierung 9b in den resultierenden digitalen Bilddaten. Mittels des Bildverarbeitungsmoduls werden nun die Bilddaten, die die Markierung 9b zeigen, verarbeitet. Dabei kann eine Vielzahl unterschiedlicher Methoden zum Einsatz kommen. Ein erster Schritt der Verarbeitung der Bilddaten kann beispielsweise darin bestehen, dass die Markierung 9b in den Bilddaten überhaupt als Markierung identifiziert wird. Diese Identifizierung kann beispielsweise über einen Musterabgleich mit bekannten Mustern erfolgen. Nach der Identifizierung der Markierung 9b im Bild kann beispielsweise der Bildausschnitt, der die Markierung 9b zeigt, weiter bearbeitet werden. Für den Fall, dass es sich bei der Markierung 9b um ein Schriftzeichen auf einem Schild handelt, könnte hierfür beispielsweise eine optische Zeichenerkennung (OCR) zum Einsatz kommen.
Das Ergebnis der Verarbeitung der Sensordaten, also im vorliegenden Beispiel der digitalen Bilddaten, ist eine Vorschrift zur Veränderung des Betriebsparameters. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Absolutwert für den Betriebsparameter handeln, also einen Wert, auf den der Betriebsparameter eingestellt werden soll, oder um einen Relativwert für den Betriebsparameter, also einen Wert, um den der Betriebsparameter erhöht oder verringert werden soll. Ebenso gut kann es sich um eine komplexere Vorschrift, wie die Veränderung des Betriebsparameters entsprechend einer bestimmten Rechenvorschrift über einen gewissen Zeitraum handeln. Ein Beispiel für eine solche Rechenvorschrift ist die gleichmäßige Verringerung eines Betriebsparameters über einen bestimmten Zeitraum.
In dem in 3 gezeigten Beispiel codiert die Markierung 9b die Vorschrift, den Betriebsparameter „Frästiefe” über einen bestimmten Zeitraum gleichmäßig zu verringern, so dass eine Rampe in der Arbeitsspur der Straßenfräse entsteht. Nachdem die Interpretation der Sensordaten durch die Datenverarbeitungseinrichtung 5 erfolgt ist, erzeugt die Datenverarbeitungseinrichtung 5 einen Steuerbefehl, der Instruktionen zur Veränderung des Betriebsparameters „Frästiefe” gemäß der in der Markierung codierten Vorschrift enthält. Dieser Steuerbefehl wird an die Maschinensteuerung 6 übermittelt. Im Beispiel enthält der Steuerbefehl die Instruktion zur kontinuierlichen Verringerung der Frästiefe.
In der Maschinensteuerung 6 wird der Steuerbefehl verarbeitet. Die Verarbeitung des Steuerbefehls umfasst die Übersetzung des Steuerbefehls in einzelne Instruktionen für die Aktuatoren der steuerbaren Elemente der Baumaschine 1. Im vorliegenden Fall umfasst die Verarbeitung des Steuerbefehls die Umwandlung des Steuerbefehls in Instruktionen für die Höhenverstellvorrichtung 7 der Fahrwerke 2, beziehungsweise die Höhenverstellvorrichtung 8 der Arbeitsvorrichtung 3. Die Maschinensteuerung übermittelt diese Instruktionen als Steuerbefehle an die jeweiligen Aktuatoren. Die Aktuatoren in den Höhenverstellvorrichtungen 7, 8 setzen die Steuerbefehle um und verändern so die Frästiefe der Baumaschine über den gewünschten Zeitraum um den gewünschten Wert.
4 zeigt als weiteres Beispiel für eine Baumaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen Straßenfertiger, der ebenfalls mit einer als Kamera ausgebildeten Sensoreinrichtung 4 ausgerüstet ist. Dort ist die Sensoreinrichtung 4 derart angeordnet, dass sie seitlich, konkret links, neben einem Aufnahmebunker des Straßenfertigers angeordnet ist und den vor dem Straßenfertiger liegenden Bodenbereich im Erfassungsbereich E erfasst. Typische Maschinenfunktion, die über die Markierungen 9 codiert werden können, sind beispielsweise die Arbeitsbreite, Kurven- oder Geradeausfahrt und/oder die Dicke des aufgebrachten Straßenbelags sein.
Die 5 und 6 dienen der weiteren Erläuterung des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips. Beide Figuren betreffen im Ausführungsbeispiel eine Straßenfräse, die sehr stark schematisiert mit ihrem Förderband, ihrem Fahrstand und ihrem Maschinenrahmen angegeben ist. Die Unterschiede der beiden Ausführungsbeispiele liegen unter anderem in der verschiedenen Anordnung der Sensoreinrichtung 4 in Bezug auf den Maschinenrahmen und den Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung 4, bei der es sich vorliegende um eine Kamera handelt. In 5 ist die Kamera außermittig im vorderen Bereich der Straßenfräse 1 angeordnet und zu einer Seite, konkret der linken Seite, verschwenkt an der Straßenfräse 1 gelagert. Damit erstreckt sich der Erfassungsbereich in einen in Richtung der Arbeitsrichtung R neben der Frässpur liegenden Bereich. Die Sensoreinrichtung prüft somit im laufenden Arbeitsprozess einen neben der Frässpur bzw. der Arbeitstrajektorie liegenden Streifen auf das Vorhandensein von Markierungen 9. Die Markierungen 9 sind entsprechend neben der Arbeitsspur der Baumaschine 1 auf dem Bodenuntergrund abgelegt. Gemäß 6 verläuft der Erfassungsbereich der dort in Bezug auf die Breite der Maschine mittig platzierten Sensoreinrichtung 4 zentral und erstreckt sich auf den in Arbeitsrichtung direkt vor der Straßenfräse liegenden Untergrundbereich, der im laufenden Arbeitsprozess von der Straßenfräse noch überfahren werden wird. Entsprechend sind die Markierungen somit auch im ”zukünftigen” Fräsbett platziert und werden beim Überfahren durch die Straßenfräse zerstört.
7 schließlich veranschaulicht schematisch einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Sensoreinrichtung 4 erzeugt durch die Erfassung des Bodens Sensordaten 10, die an die Datenverarbeitungseinrichtung 5 übermittelt werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung 5 ist funktional betrachtet Teil der elektronischen Steuereinheit (ECU) 13. Die Datenverarbeitungseinrichtung 5 verarbeitet die Sensordaten 10, erkennt, wenn eine auf dem Boden platzierte Markierung von der Sensoreinrichtung erfasst wurde, und erzeugt daraus in Abhängigkeit von der erfassten Markierung einen Steuerbefehl 11 für die Maschinensteuerung 6. Die Maschinensteuerung 6 ist ebenfalls funktional betrachtet Teil der ECU 13. Die Maschinensteuerung 6 verarbeitet den Steuerbefehl 11 und generiert daraus die entsprechenden Teilsteuerbefehle 12 für die Aktuatoren der Verstellvorrichtungen 7 der verstellbaren Elemente der Baumaschine, wie beispielsweise Fahrwerke oder Arbeitsvorrichtungen. Anschließend übermittelt die Maschinensteuerung 6 diese Befehle an die entsprechenden Aktuatoren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012021379 A1 [0005]
DE 102013007061 A1 [0007]
DE 102012024769 A1 [0007]
EP 2246485 A1 [0007]
DE 102013010298 [0029]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Baumaschine (1), die einen Arbeitsvorgang abhängig von wenigstens einem Betriebsparameter entlang einer Arbeitstrajektorie (A) auf einem Bodenuntergrund (U) ausführt, wobei die Baumaschine (1) eine elektronische Steuereinheit (13) mit einer Maschinensteuerung (6) und einer Datenverarbeitungseinrichtung (5) sowie eine Sensoreinrichtung (4) mit einem Erfassungsbereich (E) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Anbringen wenigstens einer von der Sensoreinrichtung (4) erfassbaren Markierung (9) ortsfest zum Bodenuntergrund (U) in einem Bereich, der zumindest von einer Position der Baumaschine (1) auf der Arbeitstrajektorie (A) aus im Erfassungsbereich (E) der Sensoreinrichtung (4) liegen würde; b) Erfassen der wenigstens einen Markierung (9) durch die Sensoreinrichtung (4) der Baumaschine (1) und Erzeugen von Sensordaten (10); c) Verarbeiten der Sensordaten (10) durch die Datenverarbeitungseinrichtung (5); d) Erzeugen eines Steuerbefehls (11) für die Maschinensteuerung (6) basierend auf der Markierung (9).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Baumaschine (1) wenigstens ein höhenverstellbares Element (2, 3) sowie wenigstens eine steuerbare Höhenverstellvorrichtung (7, 8) für das wenigstens eine höhenverstellbare Element (2, 3) umfasst und wobei es sich bei dem höhenverstellbaren Element (2, 3) um ein Arbeitsgerät (3) oder ein Fahrwerk (2) handelt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: e) Übertragen des Steuerbefehls (11) an die wenigstens eine steuerbare Höhenverstellvorrichtung (7, 8) für das wenigstens eine höhenverstellbare Element (2, 3); f) Verstellen der Höhe des wenigstens einen höhenverstellbaren Elements (2, 3) durch die wenigstens eine steuerbare Höhenverstellvorrichtung (7, 8) für das wenigstens eine höhenverstellbare Element.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensoreinrichtung (4) wenigstens einen optoelektronischen Sensor und wenigstens eine Kamera umfasst, und wobei die Sensordaten (10) ein Kamerabild umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt c) die Verarbeitung des Kamerabildes und Interpretation der Repräsentation der wenigstens einen Markierung (9) im Kamerabild durch ein Bildverarbeitungsprogramm umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt c) wenigstens einen der folgenden Verarbeitungsvorgänge durch das Bildverarbeitungsprogramm umfasst: – eine optische Zeichenerkennung (OCR), insbesondere eine Handschrifterkennung (HWR), oder – das Auslesen eines optischen Binärcodes, insbesondere eines Barcodes oder QR-Codes.
Steuersystem für eine Baumaschine (1), die sich entlang einer Arbeitstrajektorie (A) auf einem Bodenuntergrund (U) bewegt, umfassend eine elektronische Steuereinheit (13) der Baumaschine (1) mit einer Maschinensteuerung (6) und einer Datenverarbeitungseinrichtung (5), eine Sensoreinrichtung (4) der Baumaschine (1) mit einem Erfassungsbereich (E) und wenigstens eine Markierung (9), die ortsfest zum Bodenuntergrund (U) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung (5) in der Weise ausgebildet ist, dass sie mit Hilfe der Sensoreinrichtung (4) die wenigstens eine Markierung (9) erkennt, wenn sich die wenigstens eine Markierung (9) im Erfassungsbereich (E) der Sensoreinrichtung (4) befindet, und dass sie weiterhin dazu ausgebildet ist, aus der wenigstens einen Markierung (9) einen Steuerbefehl (11) für die Maschinensteuerung (6) zu erzeugen und diesen an die Maschinensteuerung (6) zu übermitteln.
Steuersystem für eine Baumaschine (1), gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der folgenden Merkmalskombinationen für die Sensoreinrichtung (4) und die Markierung (9) zutrifft: – die Sensoreinrichtung (4) umfasst wenigstens eine Kamera, insbesondere eine Farbkamera, eine Infrarotkamera oder eine Smart Camera, mit einem optoelektronischen Sensor, und die wenigstens eine Markierung (9) umfasst eine optische Markierung, die insbesondere auf den Bodenuntergrund (U) aufgesprüht oder auf einem Schild angebracht ist, oder – die Sensoreinrichtung (4) umfasst wenigstens einen Funkempfänger, insbesondere ein RFID-Lesegerät, und die wenigstens eine Markierung (9) umfasst einen Funksender, insbesondere einen RFID-Transponder.
Steuersystem für eine Baumaschine (1), gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6; dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei vorgefertigte Markierungen in einem Setzkastensystem zusammengefasst sind, und dass die wenigstens eine Markierung (9) aus einer Kombination von wenigstens zwei vorgefertigten Markierungen besteht, die Teil des Setzkastensystems sind.
Steuersystem für eine Baumaschine (1), gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.
Baumaschine (1), die dazu ausgebildet ist, sich entlang einer Arbeitstrajektorie (A) auf einem Bodenuntergrund (U) zu bewegen, umfassend eine elektronische Steuereinheit (13) mit einer Maschinensteuerung (6) und einer Datenverarbeitungseinrichtung (5) und eine Sensoreinrichtung (4) mit einem Erfassungsbereich (E), dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaschine (1) zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Steuersystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8 ausgebildet ist.
Baumaschine (1) gemäß Anspruch 9, umfassend mindestens ein höhenverstellbares Fahrwerk (2) mit einer steuerbaren Höhenverstellvorrichtung (7), insbesondere mindestens zwei höhenverstellbare Fahrwerke (2) mit einer steuerbaren Höhenverstellvorrichtung (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung (5) dazu ausgebildet ist, abhängig von der von der Sensoreinrichtung (4) erfassten Markierung (9) einen Steuerbefehl (11) für die Maschinensteuerung (6) zu erzeugen, der Instruktionen enthält, mittels der steuerbaren Höhenverstellvorrichtung (7) des höhenverstellbaren Fahrwerks (2), insbesondere mittels der steuerbaren Höhenverstellvorrichtung (7) der mindestens zwei höhenverstellbaren Fahrwerke (2), die Nivellierung der Baumaschine (1) anzupassen.
Baumaschine (1) gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, umfassend mindestens ein höhenverstellbares Arbeitsgerät (3) mit einer steuerbaren Höhenverstellvorrichtung (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung (5) dazu ausgebildet ist, abhängig von der von der Sensoreinrichtung (4) erfassten Markierung (9), einen Steuerbefehl (11) für die Maschinensteuerung (6) zu erzeugen, der Instruktionen enthält, mittels der steuerbaren Höhenverstellvorrichtung (8) des höhenverstellbaren Arbeitsgerätes (3) die Arbeitshöhe des Arbeitsgerätes (3) anzupassen.
Baumaschine (1) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaschine (1) eine Erd- oder Straßenbaumaschine, insbesondere eine Straßenfräse, ein Recycler/Stabilisierer, ein Grader/Planierer, ein Kabelleger oder ein Straßenfertiger ist.