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Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Lokalisieren von Gegenständen und/oder Personen auf einer Baustelle.
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Stand der Technik
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2004 055 033 A1 ist ein Positionsbestimmungssystem für eine Einheit auf einem Arbeitsgelände bekannt, welches folgendes aufweist: eine RFID- beziehungsweise Hochfrequenzidentifikationsvorrichtung, die einen Speicher aufweist, der konfiguriert ist, um eine Position der Einheit und mindestens eine andere Charakteristik zu speichern, die mit der Einheit assoziiert ist; und einen Sender, der mit der RFID-Vorrichtung assoziiert ist, die ein Signal aussendet, welches Informationen bezüglich der Position der Einheit und bezüglich der mindestens einen anderen Charakteristik der Einheit aufweist. Aus der deutschen Übersetzung
DE 69416006 T2 der europäischen Patentschrift
EP 0 733 231 B1 ist eine Vorrichtung zum Leiten der Arbeitsweise einer an einem mobilen Platz angeordneten Kompaktiermaschine bekannt, wobei Positioniermittel zum Erzeugen von dreidimensionalen Positioniersignalen einen GPS-Empfänger aufweisen.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Lokalisieren von Gegenständen und/oder Personen auf einer Baustelle zu vereinfachen.
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Die Aufgabe ist bei einem System zum Lokalisieren von Gegenständen und/oder Personen auf einer Baustelle dadurch gelöst, dass die Gegenstände und/oder Personen auf der Baustelle mit zweidimensionalen Codes versehen werden beziehungsweise sind, die mit mindestens einer Kamera auf der Baustelle erfasst werden. Das Lokalisieren der Gegenstände und/oder Personen umfasst vorteilhaft auch eine räumliche Zuordnung von Gegenständen und/oder Personen auf der Baustelle. Der Begriff Lokalisieren umfasst gegebenenfalls auch ein Verfolgen, Beobachten und Orten von Gegenständen und/oder Personen auf der Baustelle. Bei den zweidimensionalen Codes handelt es sich vorzugsweise um Barcodes, insbesondere um QR-Codes. Die Buchstaben QR stehen für die englischen Begriffe Quick Response. QR-Codes sind zum Beispiel in der europäischen Patentschrift
EP 0 672 994 B1 beschrieben. Der Begriff QR-Code ist als Marke geschützt. Der zweidimensionale Code kann zum Beispiel mit Hilfe eines Aufklebers an einem Gegenstand befestigt werden. Der zweidimensionale Code kann auch mit Hilfe einer magnetischen Matte an einem Gegenstand befestigt werden. Der zweidimensionale Code kann aber auch mit Hilfe einer magnetischen Matte an dem Gegenstand befestigt werden. Die Kamera ist geeignet, den Code, gegebenenfalls auch aus einer größeren Entfernung, so zu erfassen, dass der Code mit Hilfe einer Computereinrichtung, zum Bespiel einer Steuerung, gelesen und erkannt wird. Die Computereinrichtung, insbesondere die Steuerung, ist vorteilhaft drahtlos mit der Kamera verbindbar beziehungsweise verbunden. Die Verwendung der zweidimensionalen Codes liefert den Vorteil, dass die Gegenstände und/oder Personen -abgesehen vom Anbringen der Codes- nicht verändert werden müssen. Das Anbringen der Codes kann, zum Beispiel durch Aufkleben, schnell und einfach, insbesondere ohne Zuhilfenahme von irgendwelchen Werkzeugen, durchgeführt werden.
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Als Kamera wird vorzugsweise ein Kamerasystem bezeichnet, das neben einer Stromversorgung noch Sensoren umfasst. Mindestens eine Sensoreinrichtung dient zur Erfassung einer absoluten Position der Kamera beziehungsweise des Kamerasystems. Die Sensoreinrichtung zur absoluten Positionserfassung der Kamera ist vorteilhaft in ein globales Positionsbestimmungssystem GPS und/oder in ein globales Navigationssatellitensystem GNSS eingebunden. Mindestens eine weitere Sensoreinrichtung dient vorteilhaft dazu, Daten bereitzustellen beziehungsweise zu liefern, die für den Betrieb der Kamera beziehungsweise des Kamerasystems relevant sind, wie Beschleunigungen, Temperaturen oder Lageinformationen. Darüber hinaus ist das Kamerasystem vorteilhaft mit einem Funksender ausgestattet. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine Weitergabe von Informationen an einen Zentralrechner oder eine Datenwolke ermöglicht, die auch als Cloud bezeichnet wird. Das Kamerasystem kann zusätzlich zu dem Funksender vorteilhaft auch einen Funkempfänger umfassen. Dadurch wird der Datenaustausch beziehungsweise das Ansteuern der Kamera aus der Ferne vereinfacht. Der Funksender ist vorteilhaft, gegebenenfalls zusammen mit dem Funkempfänger, in ein geeignetes Funknetz eingebunden. Bei dem Funknetz kann es sich um ein lokales Funknetz, wie WLAN, handeln, das eine lokale Ebene, zum Beispiel die Baustelle, umfasst. Bei dem Funknetz kann es sich aber auch um ein Mobilfunknetz oder Telefonfunknetz handeln, wie LTE, UMTS oder GSM.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände Baumaterialien, Baumaschinen, Baumaschinenzubehörteile, Arbeitskleidungsstücke und/oder Arbeitshelme umfassen. Bei den Baumaterialien handelt es sich zum Beispiel um Steine oder Säcke mit Baumaterial, die in entsprechenden Gebinden auf der Baustelle gelagert werden können. Bei den Baumaschinen handelt es sich zum Beispiel um Bagger oder Baustellenfahrzeuge. Bei den Baumaschinenzubehörteilen handelt es sich zum Beispiel um Baggerschaufeln oder Baggerlöffel. Bei den Arbeitskleidungsstücken handelt es sich zum Beispiel um Arbeitsjacken, die von Bauarbeitern auf der Baustelle getragen werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kamera einem Lagerplatz für Baumaterialien, Baumaschinen und/oder Baumaschinenzubehörteile auf der Baustelle zugeordnet ist. Die Kamera ist vorzugsweise so angeordnet, dass sämtliche Baumaterialien, Baumaschinen und/oder Baumaschinenzubehörteile auf dem Lagerplatz mit der Kamera erfasst werden. Zu diesem Zweck kann die Kamera an einem geeigneten Gestell angebracht sein. Dabei ist die Kamera vorteilhaft oberhalb der Baumaterialien, Baumaschinen und/oder Baumaschinenzubehörteile angeordnet. Die Kamera kann vorteilhaft an einem vorhandenen Gebäude oder an einer vorhandenen Baumaschine, insbesondere an einem vorhandenen Turmkran, auf der Baumaschine angeordnet werden. Die Kamera kann zum Beispiel auch an einem Baucontainer in der Nähe des Lagerplatzes auf der Baustelle angebracht sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kamera einem Gefahrenbereich auf der Baustelle zugeordnet ist. Das liefert den Vorteil, dass mit der Kamera Gegenstände und/oder Personen über die zweidimensionalen Codes erfasst werden können, wenn sie sich in dem Gefahrenbereich auf der Baustelle befinden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kamera an einem hochgelegenen Ort und/oder einem Durchgang beziehungsweise einer Durchfahrt auf der Baustelle angeordnet ist. Die Baustelle ist zum Beispiel an einem vorhandenen Turm, insbesondere an einem vorhandenen Turmkran, auf der Baustelle angeordnet. Die Kamera kann aber vorteilhaft auch an Toren angebracht sein, um eine Zufahrt und/oder einen Zutritt zu der Baustelle oder zu speziellen Bereichen der Baustelle zu überwachen beziehungsweise zu erfassen. Zu diesem Zweck kann mindestens eine Kamera vorteilhaft oben und/oder seitlich an einem Tor zur Baustelle angebracht sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kamera an einem Kran, insbesondere an einem Kranausleger, an einer Baumaschine und/oder an einem Baucontainer auf der Baustelle angebracht ist. Die Kamera kann so vorteilhaft an höher gelegenen Stellen angeordnet werden, ohne dass dafür bauliche Maßnahmen auf der Baustelle durchgeführt werden müssen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass Lokalisierungsinformationen auf einem Anzeigegerät auf der Baustelle angezeigt werden. Die Lokalisierungsinformationen können, zum Beispiel in Form von Text und/oder von Karteninformationen, auf einem Bildschirm beziehungsweise einem entsprechenden Anzeigegerät in einer Fahrerkabine der zugeordneten Baumaschine angezeigt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Lokalisierungsinformationen auf Bildschirmen angezeigt werden, die an einer geeigneten Stelle der Baustelle gut sichtbar angeordnet sind. Die Lokalisierungsinformationen können aber alternativ oder zusätzlich auch auf dem Display eines Smartphones angezeigt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera eine Stereokamera ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine dreidimensionale Erfassung der zweidimensionalen Codes ermöglicht. Die dreidimensionale Erfassung kann im Hinblick auf eine weitere Verarbeitung und/oder Handhabung von Gegenständen sinnvoll sein, die mit den zweidimensionalen Codes versehen sind. Die Kamera kann vorteilhaft auch mit Sensoren kombiniert sein. Bei den Sensoren handelt es sich zum Beispiel um Abstandsmess-Sensoren, Beschleunigungssensoren, Ortungssensoren, Temperatursensoren, Drucksensoren, Feuchtesensoren und/oder Umfeldsensoren.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Lokalisieren von Gegenständen und/oder Personen auf einer Baustelle mit einem vorab beschriebenen System. Das Verfahren umfasst vorteilhaft die Erkennung und lokale Erfassung zweidimensionalen Codes mittels der Kamera im Zusammenhang mit einer Gesamterfassung der Baustelle. Dabei werden die erfassten zweidimensionalen Codes in ein Gesamtbild beziehungsweise in einen entsprechenden Datensatz der Baustelle an der jeweils erfassten Stelle eingetragen. Mit Kenntnis der zweidimensionalen Codes kann dann unter Zuhilfenahme einer geeigneten Datenbank schnell und einfach eine räumliche Zuordnung im Bildmaterial oder in dem geografischen Datensatz erfolgen. Das Verfahren umfasst gegebenenfalls auch Verknüpfungen der Daten mit weiteren Datensätzen aus Datenbanken, zum Beispiel Vermessungstechnikdaten. Das Verfahren umfasst gegebenenfalls auch Verknüpfungen der Daten der zweidimensionalen Codes in einem digitalen Lageplan, so dass im Volltext gesucht werden kann. Durch das Verfahren kann ein Wertstrom, insbesondere eine Lagerhaltung an definierten Lagerorten, und/oder eine Disposition auf der Baustelle verbessert werden. Darüber hinaus werden eine Baumaschinenverfolgung und eine entsprechende Abrechnung der Nutzung von Baumaschinen erheblich vereinfacht.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das Softwaremittel zum Durchführen des vorab beschriebenen Verfahrens aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. Bei dem Computer handelt es sich zum Beispiel um ein Steuergerät des vorab beschriebenen Systems.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es zeigen:
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1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines Baggers auf einer Baustelle und
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2 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Baustelle zur Veranschaulichung der Funktionsweise des Systems und des Verfahrens zum Lokalisieren von Gegenständen und/oder Personen auf der Baustelle.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein Bagger 1 mit einem Radunterwagen 2 und einem Radoberwagen 4 vereinfacht perspektivisch dargestellt. Der Radoberwagen 4 umfasst eine Fahrerkabine 3 und einen Ausleger 5.
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An einem freien Ende des Auslegers 5 ist eine Grabvorrichtung 11 schwenkbar angebracht. Eine weitere Grabvorrichtung 12 liegt in der Nähe des Baggers 1 und kann im Austausch zu der Grabvorrichtung 11 an dem freien Ende des Auslegers 5 angebracht werden.
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Die Grabvorrichtungen 11, 12 sind zum Beispiel als Grablöffel ausgeführt. Weitere Arten von Grabvorrichtungen können alternativ an dem freien Ende des Auslegers 5 angebracht werden. Darüber hinaus können an dem freien Ende des Auslegers 5 des Baggers 1 verschiedene Arten von Greifern angebracht werden.
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An dem Radoberwagen 4 des Baggers 1 ist ein zweidimensionaler Code 14 angebracht. An der Grabvorrichtung 12 ist ebenfalls ein zweidimensionaler Code 15 angebracht. Bei den Codes 14, 15 handelt es sich um QR-Codes.
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An einem Dach der Fahrerkabine 3 des Baggers 1 ist eine Kamera 18 angebracht. Die Kamera 18 ist geeignet, zweidimensionale Codes, insbesondere QR-Codes, zu erfassen, wenn diese in einem Sichtbereich der Kamera 18 angeordnet sind.
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An der Grabvorrichtung 12 sind vorteilhaft weitere (nicht näher bezeichnete und in der dargestellten Perspektive nicht sichtbare) zweidimensionale Codes angebracht, von denen mindestens eine im Sichtbereich der Kamera 18 angeordnet ist.
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Ein Kerngedanke der Erfindung betrifft das schnellere und erleichterte Lokalisieren von Maschinen, Waren, Gegenständen und Personen auf einer Baustelle. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen die Optimierung von Abläufen, wie zum Beispiel eines Waren-Wertstromes, einer Maschinennutzung, einer Maschinenauslastung hinsichtlich Zeit und Kosten.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Erhöhung der Sicherheit auf Baustellen durch die Überwachung von Gefahrenbereichen. Ein Gefahrenbereich wird zum Beispiel von einem Arbeitsbereich einer Baumaschine dargestellt. Weitere Gefahrenbereiche sind insbesondere explosionsgefährdete Bereiche auf einer Baustelle.
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Durch das Anbringen von zweidimensionalen Codes wird auf einer Baustelle das Auffinden von Bagger-Equipment, wie Grablöffeln, Greifern, Tieflochbohrern und so weiter vereinfacht. Grabvorrichtungen von Baggern werden typischer Weise auf einer Großbaustelle verteilt gelagert und von verschiedenen Baggern genutzt.
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Ein Baggerfahrer hat oft Probleme, den richtigen Grablöffel auf der Baustelle zu finden. Durch das Erfassen von mindestens einem zweidimensionalen Code an einer Grabvorrichtung mit einer Kamera wird das Auffinden der entsprechenden Grabvorrichtung auf der Baustelle, insbesondere auf einer Großbaustelle, erheblich vereinfacht.
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In 2 ist vereinfacht eine Großbaustelle mit drei Turmkranen 21, 22, 23 perspektivisch dargestellt. Die Turmkrane 21 bis 23 umfassen jeweils einen Ausleger 25, 26, 27. An jedem der Ausleger 25 bis 27 ist eine Kamera 31, 32, 33 angebracht.
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Durch Pfeilsymbole 35, 36 ist angedeutet, dass mit den Kameras 31 bis 33 zweidimensionale Codes 41 bis 47 erfasst werden können, die an unterschiedlichen Gegenständen auf der Großbaustelle angebracht sind. Dadurch wird das Lokalisieren dieser Gegenstände auf der Großbaustelle erheblich vereinfacht.
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Die Codes 41, 42 sind zum Beispiel an Baumaterialstapeln angebracht. Der Code 43 ist zum Beispiel an einer Baumaschine angebracht. Der Code 44 ist zum Beispiel an einem Baustellenfahrzeug angebracht. Der Code 45 ist zum Beispiel an einem Transportmittel mit Baustellenmaterial angebracht. Der Code 46 ist zum Beispiel an einem Baucontainer angebracht. Der Code 47 ist zum Beispiel an einem Baumaterialstapel angebracht.
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Durch die zweidimensionalen Codes, insbesondere QR-Codes, 41 bis 47 kann die Baustelle auf einfache Art und Weise überwacht werden. Dabei können insbesondere Lagerplätze auf der Großbaustelle im Hinblick auf die Zwischenlagerung von Baumaterial optimiert werden.
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Darüber hinaus kann die Auslastung von Baumaschinen auf der Großbaustelle verbessert werden. Dabei ist insbesondere von Vorteil, dass durch die Kombination der zweidimensionalen Codes 41 bis 47 in Kombination mit den Kameras 31 bis 33 Informationen bereitgestellt werden, wo welche Gegenstände liegen und wo noch freie Lagerflächen vorhanden sind.
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Durch die Anbringung der Kameras 31 bis 33 an den Auslegern 25 bis 27 der Turmkrane 21 bis 23 werden diese auf einfache Art und Weise an hochgelegenen Orten auf beziehungsweise neben der Großbaustelle angeordnet. Dadurch wird die Erfassung der Großbaustelle in Form einer Draufsicht ermöglicht. Durch die zweidimensionalen Codes 41 bis 47 wird die Lokalisierung beziehungsweise räumliche Zuordnung von Gegenständen, die mit den zweidimensionalen Codes versehen sind, erheblich vereinfacht.
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Die entsprechenden Lokalisierungsinformationen können auf einer Anzeige im Cockpit einer Baumaschine, insbesondere eines Baggers oder eines Krans, oder auf einem Smartphone des Baggerfahrers oder Kranfahrers dargestellt werden. Somit kann eine aufwendige Suche, wo sich entsprechende Gegenstände befinden, entfallen. Dadurch werden vorteilhaft Zeit und Kosten eingespart. Darüber hinaus bietet die Kombination der zweidimensionalen Codes 41 bis 47 mit den Kameras 31 bis 33 eine Grundlage, um Arbeitsvorgänge und den Fortschritt von Arbeitsabläufen auf der Großbaustelle zu erfassen.
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Die Kameras können auch an anderen höher gelegenen Orten, wie Türmen, Masten oder Stelzen, angebracht werden. Darüber hinaus können Kameras an fliegenden Objekten, wie Drohnen oder Flugzeugen, angebracht werden. Diese Kameras können zum gleichen Zweck verwendet werden wie die Kameras 31 bis 33 an den Kranauslegern 25 bis 27.
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Die Kameras 31 bis 33 können alternativ oder zusätzlich auch für weitere Funktionen, wie zum Beispiel Kollisionsschutz oder autonomes Fahren, verwendet werden.
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Die zweidimensionalen Codes 41 bis 47 können alternativ oder zusätzlich auch als Strichcodes, Barcodes oder Data-Matrix-Codes ausgeführt sein. Dabei sind die zweidimensionalen Codes 41 bis 47 vorzugsweise auf dem Dach der Baumaschinen, dem Dach von Containern, auf dem Deckel von Kisten, auf Bauhelmen oder auf anderen nach oben gerichteten Flächen angebracht. Alternativ oder zusätzlich können die zweidimensionalen Codes auch seitlich auf Baumaschinen, Gütern oder den Rücken von Bauarbeitern angebracht sein.
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Darüber hinaus können die zweidimensionalen Codes auf festen Gebäuden oder an Stellen angebracht sein, welche eine Lokalisierung unterstützen.
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Die Kameras 31 bis 33 werden vorteilhaft mit Strom aus einer zugehörigen Baumaschine, insbesondere aus dem jeweils zugehörigen Kran 21 bis 23, mit Strom versorgt. Darüber hinaus können die Kameras aber auch über eine stationäre Stromleitung versorgt werden. Je nach Ausführung können die Kameras auch mit Akkus betrieben werden.
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Die zweidimensionalen Codes können vorteilhaft auch an Elektrowerkzeugen und/oder an Generatoren, zum Beispiel Stromgeneratoren oder Druckluftgeneratoren, angebracht werden. Die zweidimensionalen Codes können nicht nur in Kombination mit Gebinden verwendet werden, sondern auch zum Beispiel als Beilegesensor in Schüttgut.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004055033 A1 [0002]
- DE 69416006 T2 [0002]
- EP 0733231 B1 [0002]
- EP 0672994 B1 [0004]
