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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Steuern des Verdichtungsverfahrens für einen Vibrationsverdichter. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung das Überwachen von Vibrationsmessungen und Verdichtungszuständen, um den Verdichtungsaufwand eines Vibrationsverdichters zu modifizieren.
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Hintergrund
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Verdichtermaschinen, verschiedentlich auch als Verdichtungsmaschinen bezeichnet, werden häufig eingesetzt, um frisch verlegten Asphalt, Erde, Kies und andere verdichtbare Materialien zu verdichten, die Straßenoberflächen zugeordnet sind. Zum Beispiel wird bei der Konstruktion von Straßen, Autobahnen, Parkplätzen und dergleichen loser Asphalt abgelagert und über die mit dem Belag zu versehende Oberfläche verteilt. Ein oder mehrere Verdichter, die selbstangetriebene Maschinen sein können, bewegen sich über die Oberfläche, wodurch das Gewicht des Verdichters den Asphalt zu einer verfestigten Masse komprimiert. Der starre, verdichtete Asphalt hat die Festigkeit, um einen beträchtlichen Fahrzeugverkehr aufzunehmen, und stellt darüber hinaus eine gleichmäßige, konturierte Oberfläche bereit, die den Verkehrsfluss erleichtern und Regen und anderen Niederschlag von der Straßenoberfläche ableiten kann. Verdichter werden auch eingesetzt, um Erde oder neu verlegten Beton an Baustellen und bei Landschaftsgestaltungsprojekten zu verdichten, um ein verdichtetes, starres Fundament zu erzeugen, auf dem andere Strukturen gebaut werden können.
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Ein solcher Typ von Verdichtungsmaschine ist ein Verdichter vom Trommel- oder Walzentyp mit einer oder mehreren Walzen, die dazu geeignet sind, ein bestimmtes Material zu verdichten, über welches der Verdichter gefahren wird. Um das Material zu verdichten, umfasst der Walzenverdichter oder Vibrationsverdichter eine Walzenanordnung mit einem variablen Vibrationsmechanismus, der zum Beispiel innere und äußere exzentrische Gewichte aufweist, die an einer drehbaren Welle angeordnet sind, die sich in einem Hohlraum des inneren exzentrischen Gewichts befindet. In der Regel werden sowohl die Amplitude als auch die Frequenz der Vibration (auch als Verdichtungsaufwand bezeichnet) gesteuert, um den Grad der Verdichtung festzulegen. Die Amplitude wird oft durch ein quer bewegliches Linearstellglied gesteuert, das dazu geeignet ist, axial gegen eine axial verschiebbare Keilwelle anzuliegen, was die Keilwelle veranlasst, sich zu drehen. Die Drehung der Keilwelle verändert wiederum die relativen Positionen der inneren und äußeren exzentrischen Gewichte, um die Amplitude der innerhalb der Walze erzeugen Vibration zu verändern. Die Frequenz der Vibration wird durch Verändern der Drehzahl eines Antriebsmotors gesteuert, der innerhalb der Verdichterwalze positioniert ist. Der Verdichtungsaufwand wird entweder durch Modifizieren der Amplitude, der Frequenz, oder der Amplitude und der Frequenz modifiziert.
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Der variable Vibrationsmechanismus erzeugt Vibrationen, die sowohl auf die Arbeitsstelle wirken, an der der Verdichter betrieben wird, als auch auf die Bereiche in unmittelbarer Nähe der Arbeitsstelle. Das
US-Patent Nr. 8,332,105 beschreibt ein System, das Vibrationsmessungssensoren verwendet, um die Vibration, die durch den Verdichter produziert wird, zu messen und den variablen Vibrationsmechanismus einzustellen, um Schäden zu verhindern, wenn die Vibrationen eine vorbestimmte Schwelle überschreiten. Da das ‘105-Patent jedoch nur das Einstellen des variablen Vibrationsmechanismus in Ansprechen auf das Überschreiten einer vorbestimmten Schwelle betrifft, optimiert das System nicht die Verwendung des Verdichters an der Arbeitsstelle. Die vorliegende Offenbarung betrifft eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme oder Fragen.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem Aspekt umfasst ein Verdichter zum Verdichten einer Arbeitsstelle mit einer Vielzahl von Arbeitsbereichen einen Rahmen, ein Verdichtungselement, das mit dem Rahmen gekoppelt ist und einen Steuermechanismus. Das Steuersystem empfängt eine Vielzahl von Vibrationsmessungen von einer Vielzahl von Vibrationssensoren, die sich an einer Vielzahl von Messpositionen befinden, bestimmt eine Vielzahl von Vibrationsabständen, wobei jeder der Vielzahl von Vibrationsabständen einen Abstand und eine Richtung für jeden Vibrationssensor von dem Verdichter darstellt, und bestimmt einen prognostizierten Verdichtungszustand für jeden der Vielzahl von Arbeitsbereichen auf Grundlage der Vielzahl von Vibrationsmessungen und die Vielzahl von Vibrationsabständen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren zum Verdichten einer Arbeitsstelle mit einer Vielzahl von Arbeitsbereichen das Anwenden eines Verdichtungsaufwands auf die Vielzahl von Arbeitsbereichen unter Verwendung eines Verdichters, das Empfangen einer Vielzahl von Vibrationsmessungen von einer Vielzahl von Vibrationssensoren kommend, die sich an einer Vielzahl von Messpositionen befinden, an dem Verdichter, das Bestimmen einer Vielzahl von Vibrationsabständen, und das Bestimmen eines prognostizierten Verdichtungszustands für jeden der Vielzahl von Arbeitsbereichen auf der Grundlage der Vielzahl von Vibrationsmessungen und der Vielzahl von Vibrationsabständen. Jeder der Vielzahl von Vibrationsabständen stellt einen Abstand und eine Richtung für jeden der Vielzahl von Vibrationssensoren zu dem Verdichter dar.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt weist ein Verdichtungssystem für eine Arbeitsstelle mit einer Vielzahl von Arbeitsbereichen einen Verdichter auf, der an der Arbeitsstelle betrieben wird. Der Verdichter weist einen variablen Vibrationsmechanismus auf, der einen Verdichtungsaufwand an die Vielzahl von Arbeitsbereichen liefert. Das Verdichtungssystem weist auch eine Vielzahl von Vibrationssensoren an einer Vielzahl von Messpositionen und ein Steuersystem in Kommunikation mit dem Verdichter und der Vielzahl von Vibrationssensoren auf. Das Steuersystem empfängt eine Vielzahl von Vibrationsmessungen von der Vielzahl von Vibrationssensoren, bestimmt eine Vielzahl von Vibrationsabständen, wobei jeder der Vielzahl von Vibrationsabständen einen Abstand und eine Richtung für jeden Vibrationssensor von dem Verdichter darstellt, und bestimmt einen prognostizierten Verdichtungszustand für jeden der Vielzahl von Arbeitsbereichen auf der Grundlage der Vielzahl von Vibrationsmessungen und der Vielzahl von Vibrationsabständen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Seitenansicht eines Verdichters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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2 ist eine Darstellung einer Arbeitsstelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung
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Diese Offenbarung betrifft allgemein eine Vibrationsverdichtermaschine mit zumindest einer Walzentrommel in rollendem Kontakt mit einer Oberfläche, die verdichtet werden soll. Ein Verdichter wird allgemein in Situationen verwendet, wo loses Oberflächenmaterial, das als Material gekennzeichnet ist, das weiter gepackt oder verdichtet werden kann, über der Oberfläche angeordnet ist. Während sich die Verdichtermaschine über die Oberfläche bewegt, komprimieren Vibrationskräfte, die durch die Verdichtermaschine erzeugt und auf die Oberfläche ausgeübt werden, in Zusammenwirken mit dem Gewicht der Maschine das lose Material in einen Zustand größerer Verdichtung und Dichte. Die Verdichtermaschine kann einen oder mehrere Durchgänge über die Oberfläche durchführen, um einen gewünschten Grad der Verdichtung bereitzustellen. Das Material kann Erde, Kies, Sand, Deponiematerial, Beton, Asphalt oder dergleichen sein.
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Eine beispielhafte Ausführungsform eines Verdichters oder einer Verdichtungsmaschine 100 ist allgemein in 1 dargestellt. Die Verdichtungsmaschine 100, die als ein Vibrationsbodenverdichter dargestellt ist, kann eine beliebige Maschine sein, die dazu verwendet wird, um ein Oberflächenmaterial zu verdichten. Die Verdichtungsmaschine 100 weist einen Rahmen 110 und ein Verdichtungselement 120 (oder eine zylindrische Trommel 120) auf. Das Verdichtungselement 120 ist drehbar mit dem Rahmen 110 gekoppelt, so dass das Verdichtungselement 120 über das Oberflächenmaterial rollt, während sich die Verdichtungsmaschine 100 fortbewegt.
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Es sollte klar sein, dass das Verdichtungselement 120 eine Vielzahl von Konstruktionen aufweisen kann. Insbesondere ist das Verdichtungselement 120 ein länglicher, hohler Zylinder mit einer zylindrischen Trommelhülle, die ein Innenvolumen umschließt. Die zylindrische Walzentrommel erstreckt sich entlang einer und definiert eine zylindrische Walzenachse. Um in rollendem Kontakt mit dem Oberflächenmaterial stehen und dieses verdichten zu können, kann die Trommelhülle aus einem dicken, steifen Material hergestellt sein, etwa Gusseisen oder Stahl. Während die veranschaulichte Ausführungsform die Oberfläche der Trommelhülle mit einer glatten zylindrischen Gestalt zeigt, kann in anderen Ausführungsformen eine Vielzahl von Vorsprüngen oder Klötzen von der Oberfläche der Trommelhülle wegragen, um zum Beispiel Verklumpungen des zu verdichtenden Materials aufzubrechen.
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Das Verdichtungselement 120 weist einen variablen Vibrationsmechanismus 122 auf. Der variable Vibrationsmechanismus 122 ist im Inneren des Innenvolumens der Walzentrommel angeordnet. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der variable Vibrationsmechanismus 122 ein oder mehrere Gewichte oder Massen, die im Inneren der Walzentrommel an einer Stellung zum Zentrum der Achslinie versetzt angeordnet sind, um die sich die Walzentrommel dreht. Wenn sich die Walzentrommel dreht, leiten die außermittigen oder exzentrischen Positionen der Massen oszillierende oder Vibrationskräfte in die Trommel ein, die dann auf die zu verdichtende Oberfläche ausgeübt werden. Die Gewichte sind exzentrisch in Bezug auf die gemeinsame Achse positioniert und in der Regel in Bezug aufeinander um die gemeinsame Achse beweglich, um einen variablen Grad von Unwucht während der Drehung der Gewichte zu produzieren. Die Amplitude der Vibrationen, die durch eine solche Anordnung drehbarer, exzentrischer Gewichte produziert werden, kann variiert werden, indem die exzentrischen Gewichte in Bezug aufeinander um ihre gemeinsame Achse positioniert werden, um die durchschnittliche Verteilung von Masse (d. h. des Schwerpunkts) in Bezug auf die Drehachse der Gewichte zu variieren. Die Vibrationsamplitude in einem solchen System nimmt zu, wenn der Schwerpunkt sich von der Drehachse der Gewichte weg bewegt, und verringert sich gegen null, wenn sich der Schwerpunkt zu der Drehachse hin bewegt. Das Variieren der Drehzahl der Gewichte um ihre gemeinsame Achse kann die Frequenz der Vibrationen verändern, die durch eine solche Anordnung drehender exzentrischer Gewichte produziert werden. In manchen Anwendungen sind die exzentrisch positionierten Massen so angeordnet, dass sie sich im Inneren der Walzentrommel unabhängig von der Drehung der Trommel drehen. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf diese oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Gemäß anderen alternativen Ausführungsformen kann ein beliebiger variabler Vibrationsmechanismus 122 verwendet werden, der den Verdichtungsaufwand des Verdichtungselements 120 modifiziert.
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Der variable Vibrationsmechanismus 122 steuert den Verdichtungsaufwand für Verdichtungselemente 120. Durch Verändern des Abstands der exzentrischen Gewichte von der Drehachse in dem variablen Vibrationsmechanismus 122 wird der Amplitudenteil des Verdichtungsaufwands modifiziert. Durch Verändern der Drehzahl der exzentrischen Gewichte um die Drehachse in dem variablen Vibrationsmechanismus 130 wird der Frequenzteil des Verdichtungsaufwands modifiziert. Zusätzlich können sowohl der Amplitudenteil als auch der Frequenzteil des Verdichtungsaufwands des variablen Vibrationsmechanismus 130 gleichzeitig durch Verändern sowohl des Abstands der exzentrischen Gewichte von der Drehachse als auch der Drehzahl der Drehung der exzentrischen Gewichte um die Drehachse herum modifiziert werden.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform befinden sich ein Verdichtungsaufwandssensor 124 und ein Verdichtungszustandssensor 126 an dem Verdichtungselement 120. In alternativen Ausführungsformen können sich mehrere Verdichtungsaufwandsensoren 124 und Verdichtungszustandssensoren 126 an dem Verdichtungselement 120 befinden. Gemäß anderen alternativen Ausführungsformen müssen sich der Verdichtungsaufwandssensor 124 und der Verdichtungszustandssensor 126 nicht an dem Verdichtungselement 120 befinden, sondern könnten sich auch an dem Rahmen 110 befinden. Alternativ könnten sich der Verdichtungsaufwandssensor 124 und der Verdichtungszustandssensor 126 sowohl an dem Verdichtungselement 110 als auch an dem Rahmen 120 befinden. Der Verdichtungsaufwandssensor 124 misst den Verdichtungsaufwand, der auf die zu verdichtende Oberfläche ausgeübt wird. Der Verdichtungszustandssensor 126 misst die Verdichtbarkeit des Oberflächenmaterials. Die Verdichtbarkeit des Oberflächenmaterials basiert auf den Eigenschaften des Oberflächenmaterials, das verdichtet werden soll, zusammen mit den Eigenschaften des Verdichtungselements. So misst zum Beispiel die Verdichtbarkeit des Oberflächenmaterials, die durch den Verdichtungszustandssensor 126 erfasst wird, die Eigenschaften des Oberflächenmaterials in unmittelbarer Nähe zum Verdichtungselement 120, etwa den Materialtyp, die Materialdichte, den Feuchtigkeitsgehalt, den Verdichtungszustand des Materials, etc. Es ist nicht notwendig, alle angeführten Datenparameter zu messen; diese werden rein beispielhaft angeführt. Der Fachmann wird erkennen, dass es zahlreiche Sensoren oder Kombinationen von Sensoren gibt, die diesen Zweck erfüllen, und beliebige davon sind ausreichend. Der Fachmann wird weiterhin erkennen, dass der Verdichtungsaufwandssensor 124 und der Verdichtungszustandssensor 126 ein einzelner Sensor sein können.
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Der Verdichtungsaufwand, der durch den Verdichtungsaufwandssensor 124 und erfasst wird, und die Oberflächenverdichtbarkeit für das Verdichtungselement 120, die durch den Verdichtungszustandssensor 126 erfasst wird, wird durch drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsverfahren, die in der Technik bekannt sind, an ein Steuersystem 130 kommuniziert. Das Steuersystem 130 nützt die Verdichtungsaufwands- und Oberflächenverdichtbarkeitsmessungen, um den Verdichtungsaufwand des Verdichtungselements 120 einzustellen. Das Steuersystem 130 ist mit dem Verdichtungsaufwandssensor 124 und dem Verdichtungszustandssensor 126 durch drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsverfahren, die in der Technik bekannt sind, gekoppelt. Das Steuersystem 130 ist auch mit dem variablen Vibrationsmechanismus 122 durch drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsverfahren, die in der Technik bekannt sind, gekoppelt. Das Steuersystem 130 berechnet die gewünschten Verdichtungsaufwände und modifiziert den aktuellen gegenwärtigen Verdichtungsaufwand der variablen Vibrationsmechanismen 122 in dem Verdichtungselement 120, um die gewünschten Verdichtungsaufwände zu erreichen, die im Folgenden noch beschrieben werden.
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Eine Arbeitsstelle 200 ist allgemein in 2 dargestellt. Die Arbeitsstelle 200 ist in eine Vielzahl von Arbeitsbereichen 202 unterteilt. Die Arbeitsbereiche 202 können beliebige Größen aufweisen, sind jedoch üblicherweise so dimensioniert, dass sie eine genaue Messung des Verdichtungszustands der Gesamtheit des Arbeitsbereichs 202 und eine Anzeige des Verdichtungszustands der Arbeitsbereiche 202 an die Bedienperson des Verdichters 100 ermöglichen. Ein zu großer Arbeitsbereich 202 würde mehrere Verdichtungszustände aufweisen. Ein zu kleiner Arbeitsbereich 202 würde die Verdichtung der Arbeitsstelle 200 verkomplizieren, da die Bedienperson nicht in der Lage wäre, den Verdichtungszustand eines bestimmten Arbeitsbereichs 202 zu steuern, ohne umliegende Arbeitsbereiche 202 zu beeinflussen. In einer beispielhaften Ausführungsform wäre jeder Arbeitsbereich 202 eine Fläche von 1/3 Meter × 1/3 Meter. Um die Veranschaulichung übersichtlich zu halten, ist in 2 nur eine begrenzte Anzahl von Arbeitsbereichen 202 dargestellt. In der Praxis wird die gesamte Arbeitsstelle 200 in Arbeitsbereiche 202 unterteilt. Die Arbeitsbereiche 202 werden der Bedienperson der Verdichtungsmaschine 100 als eine Karte angezeigt, die angibt, welche Arbeitsbereiche 202 den gewünschten Verdichtungszustand aufweisen, und welche Arbeitsbereiche 202 noch die Anwendung von Verdichtungsaufwand benötigen, um den gewünschten Verdichtungszustand zu erreichen.
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Die Vibrationssensoren 210 befinden sich an bekannten Messpositionen innerhalb und außerhalb der Arbeitsstelle 200. Die Vibrationssensoren 210 können entweder das Vibrationsniveau des Untergrunds an einem spezifischen Punkt oder die Geschwindigkeit der Vibration durch den Untergrund messen. Die Vibrationssensoren 210 können an Stellen vorgesehen werden, wo man Befürchtungen hat, dass die Vibrationskräfte von dem Verdichter Schäden an einer Struktur verursachen könnten. Solche Stellen können Gebäude, Straßen, Tunnel, Abwasserkanäle, Rohrleitungen, Infrastrukturleitungen oder Brücken umfassen, neben vielen anderen Strukturen. Vibrationssensoren 210 werden in Stellen außerhalb der Arbeitsstelle 200 platziert, wenn diese Stellen so nahe an der Arbeitsstelle 200 liegen, dass Befürchtungen bezüglich Schäden durch Vibrationskräfte vorhanden sind. Die Vibrationssensoren 210 können auch an der oder um die Arbeitsstelle 200 herum positioniert werden, um den Verdichtungszustand der Arbeitsbereiche 202 zu bestimmen, wie im Folgenden noch in größerem Detail beschrieben wird. Je mehr Vibrationssensoren 210 an oder um die Arbeitsstelle 200 angeordnet sind, umso genauer ist die Abbildung des Verdichtungszustands der Arbeitsstelle 200 möglich.
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Der Verdichter 100 arbeitet an der Arbeitsstelle 200, um den Verdichtungsaufwand an jeden Arbeitsbereich 202 zu liefern, und so den gewünschten Verdichtungszustand für jeden Arbeitsbereich 202 zu erzielen. Wie in 2 veranschaulicht, bewegt der Verdichter 100 sich von den Arbeitsbereichen 202A in den Arbeitsbereich 202I. Der Verdichter 100 ist hier über dem Arbeitsbereich 202A veranschaulicht, ist aber größer als der Arbeitsbereich 202A. Während dieser Bewegung liefert der Verdichter 100 den Verdichtungsaufwand an die Arbeitsbereiche 202A, 202B, 202C, 202D, 202E, 202F, 202G, 202H und 202I. Zusätzlich empfängt der Verdichter 100 während dieser Bewegung Vibrationsmessungen von den Vibrationssensoren 210, die sich an der oder um die Arbeitsstelle 200 herum befinden. Diese Vibrationsmessungen werden drahtlos an das Steuersystem 130 übertragen und werden dazu verwendet, den Verdichtungsaufwand des Verdichters 100 durch Einstellen des variablen Vibrationsmechanismus 122 einzustellen.
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Der Verdichter 100 empfängt auch Positionsinformationen über seinen Abstand von jedem der Vibrationssensoren 210. Bewegt sich zum Beispiel der Verdichter 100 von dem Arbeitsbereich 202A bis 202I, empfängt das Steuersystem 130 Positionsinformation von dem Vibrationssensor 210A. Im Arbeitsbereich 202A befindet sich der Verdichter 100 an einem Abstand und einer Richtung 220 von dem Vibrationssensor 210A entfernt. Im Arbeitsbereich 202I befindet sich der Verdichter 100 an einem Abstand und einer Richtung 220B von dem Vibrationssensor 210A entfernt. Dementsprechend kennt das Steuersystem 130 jederzeit den Abstand und die Richtung zu dem Vibrationssensor 210A.
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Das Steuersystem 130 kennt die Positionsdaten aller Vibrationssensoren an der Arbeitsstelle 200. Ist der Verdichter 100 zum Beispiel in dem Arbeitsbereich 202A, empfängt er Positionsinformationen von dem Vibrationssensor 210A, 210B und 210C. Daher kennt das Steuersystem 130 den Abstand und die Richtungen 220A, 220C und 220D des Verdichters 100 von den Vibrationssensoren 210A, 210B und 210C. Zur Verdeutlichung: das Steuersystem 130 kennt den Abstand und die Richtung des Verdichters 100 in dem Arbeitsbereich 202A von allen Vibrationssensoren 210, die sich an der oder um die Arbeitsstelle 200 herum befinden, obwohl nur der Abstand und die Richtungen 220A, 220C, und 220D in 2 veranschaulicht ist.
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Während das Steuersystem 130 so dargestellt ist, dass es sich an dem Verdichter 100 befindet, könnte das Steuersystem 130 in alternativen Ausführungsformen sich irgendwo an oder außerhalb einer Arbeitsstelle 200 befinden, so lange es in Kommunikation mit dem Verdichter 100, dem variablen Vibrationsmechanismus 122, dem Verdichtungsaufwandssensor 124, dem Verdichtungszustandssensor 126, und den Vibrationssensoren 210 steht. Das Steuersystem 130 steht auch in Kommunikation mit zusätzlichen Verdichtern 100 (und dem variablen Vibrationsmechanismus 122, Verdichtungsaufwandssensor 124, und Verdichtungszustandssensor 126 des zusätzlichen Verdichters 100). Das Steuersystem 130 kann auch in Kommunikation mit der Aufsichtsperson der Arbeitsstelle 100 oder der Bedienperson des Verdichters 100 stehen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Offenbarung findet neben weiteren möglichen Anwendungen potenzielle Anwendung in einer beliebigen Verdichtungsmaschine 100, die ein Verdichtungselement 120 aufweist, das einen variablen Vibrationsmechanismus 122 umfasst. Insbesondere unterstützt die vorliegende Offenbarung eine exakte Abbildung des Verdichtungszustands eines jeden Arbeitsbereichs 202. Die vorliegende Offenbarung hilft auch dabei, Schäden durch die vom Verdichter 100 an der Arbeitsstelle 200 eingesetzten Vibrationskräfte an Strukturen, die sich an der oder um die Arbeitsstelle 200 herum befinden, zu verhindern.
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Indem es die Vibrationsmessung, den Abstand und die Richtung des Verdichters 100 von jedem Vibrationssensor 210 kennt, kann das Steuersystem 130 den Verdichtungszustand eines jeden Arbeitsbereichs 202 exakt abbilden. Da die Vibration, die durch den Verdichter 100 verursacht wird, sich von dem Verdichter 100 zu dem Vibrationssensor 210 ausbreitet, wird die Vibration durch den Verdichtungszustand des Untergrunds, durch den sie sich bewegt, verändert. Die Vibrationssignale werden durch weichere Arbeitsbereiche 202 stärker gedämpft als durch härtere Arbeitsbereiche 202. Da das Steuersystem 130 den Abstand und die Richtung der Vibrationsmessung und den Einfluss des Bodens der Arbeitsbereiche 202, die das Signal durchlaufen hat, auf das Vibrationssignal kennt, erzeugt es eine Karte, die den Verdichtungszustand der Arbeitsbereiche 202 zeigt. Die Karte erlaubt der Bedienperson des Verdichters 100, in einen Arbeitsbereich 202 zu fahren, der eine weitere Verdichtung benötigt, und den geeigneten Verdichtungsaufwand zu liefern, um den gewünschten Verdichtungszustand dieses Arbeitsbereichs 202 zu erreichen. In einem fortschrittlichen System kann das Steuersystem 130 den Verdichter 100 automatisch an der Arbeitsstelle 200 herumbewegen und den Verdichtungsaufwand des variablen Vibrationsmechanismus 122 ändern, um den gewünschten Verdichtungszustand eines jeden Arbeitsbereichs 202 an der Arbeitsstelle zu erreichen. Eine größere Anzahl von Vibrationssensoren 210 liefert ein detailliertes und genaueres Bild für die Bedienperson des Verdichters 100 oder die Aufsichtsperson der Arbeitsstelle 200. In weiteren Ausführungsformen können mehrere Verdichter 100 an der Arbeitsstelle 200 betrieben werden und alle miteinander in Kommunikation stehen, um den Verdichtungszustand aller Arbeitsbereiche 202 an der Arbeitsstelle 200 zu kennen.
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Dieses System kann auch verwendet werden, um proaktiv Schäden durch die von dem Verdichter 100 ausgeübten Vibrationskräfte an Strukturen an der oder um die Arbeitsstelle 200 herum zu verhindern. Als ein Beispiel übt der Verdichter 100 an dem Arbeitsbereich 202A einen ersten Verdichtungsaufwand auf den Arbeitsbereich 202A aus. Das Ziel besteht darin, den ersten Verdichtungsaufwand proaktiv auf einen zweiten Verdichtungsaufwand zu modifizieren, so dass der von dem Verdichter 100 ausgeübte Verdichtungsaufwand auf den neuen Arbeitsbereich 202I nicht zu übermäßigen Vibrationen führt, die Schäden an einer Struktur an einer Messposition verursachen würden. An dem Arbeitsbereich 202A empfängt der Verdichter 100 (durch das Steuersystem 130) die Vibrationsmessung von dem Vibrationssensor 210A, sowie den Abstand 220A. An dem Arbeitsbereich 202A kennt das Steuersystem 130 auch den Verdichtungszustand des Arbeitsbereichs 202A durch den Verdichtungszustandssensor 126. Das Steuersystem 130 kennt durch die Verdichtungszustandskarte der Arbeitsstelle 100 auch den Verdichtungszustand des Arbeitsbereichs 202I. Dieser Verdichtungszustand könnte auf dem prognostizierten, korrigierten oder tatsächlichen Verdichtungszustand eines jeden Arbeitsbereichs 202 basieren. Mit dem Verdichtungszustandssensor 126 zeichnet der Verdichter 100 den Verdichtungszustand eines jeden Arbeitsbereichs 202 auf und protokolliert ihn. Wenn mehrere Verdichter 100 an der Arbeitsstelle 200 betrieben werden, kommunizieren alle Verdichter 100 miteinander und teilen sich den Verdichtungszustand eines jeden Arbeitsbereichs 202 mit. Als Ergebnis kennt jeder Verdichter 100 den Verdichtungszustand eines jeden Arbeitsbereichs 202. Das Steuersystem 130 verwendet in der Berechnung auch den Abstand 220B, wenn sich der Verdichter 100 in dem Arbeitsbereich 202I befindet. Da somit das Steuersystem 130 den Verdichtungszustand des Arbeitsbereichs 202A, den Verdichtungszustand des Arbeitsbereichs 202I, die Vibrationsmessung, wenn der Verdichter 100 in dem Arbeitsbereich 202A ist, den Abstand 220A, und den Abstand 220B kennt, kann es bestimmen, welcher Verdichtungsaufwand für den Arbeitsbereich 202I verwendet werden sollte, und proaktiv den Verdichtungsaufwand auf den gewünschten Verdichtungsaufwand einstellen, um das Überschreiten einer vorbestimmten Vibrationsschwelle zu verhindern.
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Die Vibrationsmessung, wenn der Verdichter 100 in dem Arbeitsbereich 202A ist, basiert auf dem Abstand 220A plus den Verdichtungszustand der Arbeitsbereiche 202, welche das Vibrationssignal durchlaufen hat. Das Steuersystem 130 kennt auch den Abstand 220B plus den Verdichtungszustand der Arbeitsbereiche 202, welche das Vibrationssignal durchlaufen wird, wenn der Verdichter 100 sich in dem Arbeitsbereich 202I befindet. Dementsprechend weiß das Steuersystem 130, ob der Verdichtungsaufwand in dem Arbeitsbereich 202I gleich bleiben, erhöht werden oder verringert werden muss, um den gewünschten Verdichtungszustand für 202I zu erreichen, während auch die Vibrationsmessung unter einer vorbestimmten Schwelle gehalten wird, um Schäden an Strukturen an einer Messposition zu verhindern, an der sich der Vibrationssensor 210 befindet.
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In anderen Ausführungsformen kann das Steuersystem 130 eine Zielroute für den Verdichter 100 durch eine Teilmenge der Arbeitsbereiche 202 erzeugen. Zum Beispiel zeigt 2 den Verdichter 100, wie er sich der Reihe nach über die Arbeitsbereiche 202A, 202B, 202C, 202D, 202E, 202F, 202G, 202H bis 202I bewegt. Die Zielroute wird durch das Steuersystem 130 bestimmt, um einen optimalen Einsatz des Verdichters zu ermöglichen, indem die Anzahl der Durchläufe minimiert wird, die zum Erreichen des gewünschten Verdichtungszustands eines jeden Arbeitsbereichs 202 erforderlich sind. Ein jeder dieser Arbeitsbereiche 202 kann einen unterschiedlichen Verdichtungszustand aufweisen und kann einen unterschiedlichen Verdichtungsaufwand erfordern. Das Steuersystem 130 verwendet den Verdichtungszustand eines jeden Arbeitsbereichs 202, um den Verdichtungsaufwand für jeden Arbeitsbereich 202 zu bestimmen.
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In beispielhaften Ausführungsformen stellt die erzeugte Karte der Arbeitsstelle 200, die den Verdichtungszustand eines jeden Arbeitsbereichs 202 unter Verwendung der Vibrationssensoren 210 zeigt, den prognostizierten Verdichtungszustand eines jeden Arbeitsbereichs 202 dar. Der prognostizierte Verdichtungszustand eines jeden Arbeitsbereichs 202 kann sich von dem tatsächlichen Verdichtungszustand eines jeden Arbeitsbereichs 202, wie er durch den Verdichtungszustandssensor 226 gemessen wird, unterscheiden. Das Steuersystem 130 kann den prognostizierten Verdichtungszustand eines spezifischen Arbeitsbereichs 202 mit dem tatsächlichen Verdichtungszustand eines jeden Arbeitsbereichs 202 vergleichen und dann die Karte so einstellen, dass sie einen korrigierten Verdichtungszustand eines jeden Arbeitsbereichs 202 anzeigt, der keine tatsächliche Verdichtungszustandsmessung von dem Verdichtungszustandssensor 226 beinhaltet. Auf diese Weise kalibriert das Steuersystem 130 die Information, um der Bedienperson des Verdichters 100 und der Aufsichtsperson der Arbeitsstelle 200 das genauestmögliche Modell bereitzustellen. Die Karte liefert der Bedienperson des Verdichters 100 und der Aufsichtsperson der Arbeitsstelle 200 den Verdichtungszustand eines jeden Arbeitsbereichs. Dies kann geschehen, indem der Bedienperson des Verdichters 100 und der Aufsichtsperson der Arbeitsstelle 200 numerische Werte für jeden Arbeitsbereich 202, Farbcodes für jeden Arbeitsbereich 202 geliefert werden, oder durch andere in der Technik bekannte Verfahren.
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Dies sorgt für eine höhere Genauigkeit als ein einfaches Einstellen des Verdichtungsaufwands bei Erreichen einer vorbestimmten Schwelle für das Vibrationssignal. An dem Punkt, an dem die vorbestimmte Schwelle erreicht wird, kann eine Einstellung des Verdichtungsaufwands bereits zu spät kommen und einen Schaden an Strukturen nicht mehr verhindern. Stattdessen bestimmt das System der vorliegenden Offenbarung proaktiv, wie die Vibrationsmessung an dem Arbeitsbereich 202, zu dem sich der Verdichter 100 bewegt, aussehen wird, und stellt proaktiv den Verdichtungsaufwand niedriger ein, um das Erreichen der vorbestimmten Schwelle zu verhindern.
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Es sollte klar sein, dass die vorangehende Beschreibung nur zum Zweck der Veranschaulichung, jedoch keinesfalls in irgendeiner Weise zur Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Offenbarung gedacht ist. Dem Fachmann wird klar sein, dass weitere Aspekte der Offenbarung aus dem Studium der Zeichnung, der Offenbarung und der folgenden Ansprüche abgeleitet werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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