DE102018124205A1

DE102018124205A1 - Arbeitswerkzeug-kollisionsvermeidungssystem für unter der erde befindliche gegenstände

Info

Publication number: DE102018124205A1
Application number: DE102018124205.0A
Authority: DE
Inventors: Lee M. HOGAN; David Nels Peterson; Timothy Michael O´Donnell; Eric S. Engelmann
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2019-04-04
Also published as: US20190101641A1; CN109613915A

Abstract

Ein elektronisches Steuergerät (164) umfasst einen Speicher (508), der per Computer ausführbare Anweisungen (510) zum Erkennen eines Gegenstands (142) enthält, und einen mit dem Speicher (508) verbundenen Prozessor (506), der so konfiguriert ist, dass er die per Computer ausführbaren Anweisungen (510) ausführt, wobei die per Computer ausführbaren Anweisungen (510), wenn sie vom Prozessor (506) ausgeführt werden, diesen zu Folgendem veranlassen: Erfassen eines Signals, das das Vorliegen eines unter der Erde befindlichen Gegenstands (142) angibt, und Senden eines Steuersignals zu einem Maschinensteuersystem (152) oder einem Arbeitswerkzeugsteuersystem (154) zwecks Änderns der Bewegung der Maschine (100) oder des Arbeitswerkzeugs (800).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft Maschinen wie Erdbau-, Bergbau-, Fräsmaschinen wie Kaltfräsen, Baumaschinen und dergleichen, die mithilfe von Arbeitswerkzeugen Material wie Erdboden, Asphalt, Beton usw. bearbeiten. Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere Maschinen, die ein Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem benutzen, das es einer Maschine ermöglicht, die Bewegung eines Arbeitswerkzeugs anzuhalten oder zu ändern, bevor dieses mit einem unter der Erde befindlichen Gegenstand in Berührung kommt.
Allgemeiner Stand der Technik
Maschinen werden im Erdbau, Bauwesen, Bergbau und Straßenbau regelmäßig zum Bewegen oder Bearbeiten von Material benutzt. Insbesondere im Straßenbau werden Fräsmaschinen wie Kaltfräsen benutzt. Diese Maschinen werden für verschiedene Zwecke verwendet und setzen daher eine Vielzahl verschiedener Arbeitswerkzeuge ein. In vielen Fällen benutzen diese Maschinen Arbeitswerkzeuge wie rotierende Schneidwerkzeuge, Schaufeln, Kratzen usw., die Erdboden, Asphalt, Gestein, Beton usw. bearbeiten oder aufbrechen. Man kann sich vorstellen, dass diese Arbeitswerkzeuge gelegentlich mit unter der Erde befindlichen Gegenständen wie großen Steinen in Berührung kommen, was zu einer Beschädigung des Arbeitswerkzeugs führen kann und eine Reparatur oder einen Austausch des Arbeitswerkzeugs oder der Verschleißteile des Arbeitswerkzeugs, wie Zähne, Werkzeuge, Werkzeug- oder Zahnhalter, Schneidmesser usw., erforderlich macht. In manchen Fällen kann der unter der Erde befindliche Gegenstand, wie Kabel, Drähte, Leitungen usw., auch einer Beschädigung durch das Arbeitswerkzeug gegenüber anfällig sein. Das kann dazu führen, dass diese unter der Erde befindlichen Gegenstände, wenn sie beschädigt werden, repariert werden müssen. In beiden Fällen kann eine Beschädigung dazu führen, dass die Arbeit in dem Bereich, in dem es zu der Beschädigung gekommen ist, eingestellt werden muss, was einen Zeit- und Gewinnverlust für das konkrete wirtschaftliche Unternehmen in dem Bereich mit sich bringt.
So werden bei Fräsmaschinen wie Kaltfräsen und dergleichen häufig rotierende Werkzeuge wie Schneidwalzen zum Aufreißen einer Arbeitsfläche wie Erdboden, loses Gestein, Asphalt, Straßenbelag, Beton usw. eingesetzt. Man kann sich vorstellen, dass diese rotierenden Werkzeuge Schneidmeißel verwenden können, die so ausgelegt sind, dass sie die erforderlichen Arbeiten erledigen. Diese Schneidmeißel sind Verschleißteile. Deshalb ist es oft erforderlich, diese Schneidmeißel auszutauschen, wenn sie verschlissen sind. Alternativ dazu kann es je nach Arbeitsmaterial wünschenswert sein, einen Schneidmeißeltyp durch einen anderen zu ersetzen. So kann beispielsweise ein Schneidmeißel für das Aufreißen von Beton ausgelegt sein, während sich ein anderer besser für das Aufreißen von Asphalt eignet.
Dementsprechend ist es wünschenswert, eine solche Beschädigung von unter der Erde befindlichen Gegenständen oder von Arbeitswerkzeugen zu verhindern, die mit solchen Gegenständen in Berührung kommen können, bevor es zu einer Beschädigung kommt.
Kurzfassung der Offenbarung
Es wird ein Verfahren zum Vermeiden von Gegenständen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt, zu dem Folgendes gehört: das Übertragen eines Signals mithilfe eines Sensors einer Maschine, wobei der Sensor vor einem Arbeitswerkzeug der Maschine und in Fahrtrichtung des Arbeitswerkzeugs oder der Maschine angeordnet ist, wobei die Maschine einen Weg auf einer Bodenoberfläche zurücklegt und sich das Arbeitswerkzeug bewegt, wobei der Sensor zur Bodenoberfläche hin weist, das Überwachen von Signalen als Reaktion auf das mithilfe des Sensors übertragene Signal, wobei die Signale mithilfe des Sensors oder eines Empfängers des Sensors überwacht werden, das Verarbeiten eines oder mehrerer der Signale zwecks Erkennens eines Gegenstands auf dem Weg, das Vergleichen eines Abstands zwischen dem Gegenstand und dem Arbeitswerkzeug mit einem Grenzwert und das Ändern einer Bewegung des Arbeitswerkzeugs auf der Grundlage des Vergleichens des Abstands mit dem Grenzwert oder/und das Ändern einer Bewegung der Maschine auf der Grundlage des Vergleichens des Abstands mit dem Grenzwert.
Ein Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem für eine Maschine mit einem Arbeitswerkzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Sensor, einen Empfänger und ein elektronisches Steuergerät, das mit dem Sensor und dem Empfänger verbunden ist. Das elektronische Steuergerät ist so konfiguriert, dass es den Sensor dazu veranlasst, in einem ersten Zeitintervall ein Signal zu übertragen, ein von dem Empfänger in einem zweiten Zeitintervall empfangenes Signal zu verarbeiten und nach dem Verarbeiten des von dem Empfänger empfangenen Signals die Bewegung des Arbeitswerkzeugs oder der Maschine zu ändern.
Es wird ein elektronisches Steuergerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt. Das elektronische Steuergerät kann einen Speicher mit per Computer ausführbaren Anweisungen zum Erkennen eines unter der Erde befindlichen Gegenstands und einen Prozessor umfassen, der mit dem Speicher verbunden und so konfiguriert ist, dass er die per Computer ausführbaren Anweisungen ausführt, wobei die per Computer ausführbaren Anweisungen, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, diesen dazu veranlassen, ein Signal zu erfassen, das das Vorhandensein eines Gegenstands unter der Erde angibt, und ein Steuersignal zu einem Maschinen- oder einem Arbeitswerkzeugsteuersystem zu senden, um die Bewegung der Maschine oder des Arbeitswerkzeugs zu ändern.
Figurenliste
Die beiliegenden Zeichnungen, die in diese Beschreibung integriert sind und einen Bestandteil davon bilden, stellen mehrere Ausführungsformen der Offenbarung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Offenbarung. Zu den Zeichnungen:

1 ist eine Perspektivansicht einer Maschine wie einer Kaltfräse, die ein Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem für unter der Erde befindliche Gegenstände gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung benutzt.
2 ist eine Seitenansicht der Maschine aus 1.
3 ist eine Perspektivansicht eines Arbeitswerkzeugs in Form einer rotierenden Schneidbaugruppe, die von der Maschine aus 1 benutzt wird.
4 enthält ein Blockschema des Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystems der Maschine aus 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
5 enthält ein Blockschema eines Sensorfelds, das von dem Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem aus 4 benutzt werden kann.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren beschreibt, welches von dem Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem aus 4 umgesetzt wird.
7 enthält ein Blockschema, das darstellt, wie das elektronische Steuergerät des Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystems aus 4 konfiguriert sein kann.
8 enthält ein Blockschema, das darstellt, wie ein Prozessor eine Reihe von per Computer ausführbaren Anweisungen ausführt, die von dem Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem aus 4 benutzt werden können.
Die 9 bis 15 sind Bildschirmfotos von der GUI, die von dem Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem aus 4 bereitgestellt werden kann, und zeigen die verschiedenen Funktionen der GUI (Graphical User Interface - grafische Benutzeroberfläche) und des Systems.

Ausführliche Beschreibung
Es wird nun ausführlich auf Ausführungsformen der Offenbarung Bezug genommen, für die in den beiliegenden Zeichnungen Beispiele dargestellt sind. Soweit dies möglich ist, werden in den Zeichnungen für die gleichen oder ähnliche Teile stets die gleichen Bezugszeichen benutzt. In manchen Fällen wird in dieser Beschreibung ein Bezugszeichen angegeben, und in den Zeichnungen erscheint das Bezugszeichen mit einem angehängten Buchstaben, wie beispielsweise 100a, 100b, oder Strich, wie beispielsweise 100', 100" usw. Die an ein Bezugszeichen angehängten Buchstaben oder Striche sollen angeben, dass diese Merkmale ähnlich geformt sind und eine ähnliche Funktion aufweisen, wie dies oft der Fall ist, wenn eine Geometrie an einer Symmetrieebene gespiegelt ist. Zur einfacheren Erläuterung in dieser Beschreibung sind die Buchstaben und Striche oft nicht mit angeführt, in den Zeichnungen jedoch, wo sie eine in dieser schriftlichen Beschreibung erläuterte Verdopplung von Merkmalen mit ähnlicher oder gleicher Funktion oder Geometrie angeben, möglicherweise zu sehen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren, das von einem Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem für Gegenstände (z.B. unter und über der Erde befindliche Gegenstände) umgesetzt werden kann, das Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem selbst und ein elektronisches Steuergerät, das so konfiguriert ist, dass es das Verfahren umsetzt oder mit dem Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem benutzt werden kann, bereitgestellt werden, und diese werden nun beschrieben.
Die 1 und 2 stellen eine beispielhafte Maschine 100 mit mehreren Systemen und Bestandteilen dar, die so zusammenarbeiten, dass sie eine solche Aufgabe erfüllen. Die Maschine 100 kann allgemeiner ausgedrückt eine fahrbare Maschine verkörpern, die eine Art Arbeitsgang ausführt, der mit einer Branche wie Bergbau, Bauwesen, Ackerbau oder Landwirtschaft, Transportwesen, Erdbau, Straßenbau und/oder dergleichen verknüpft ist. Wie schon erwähnt kann es sich bei der Maschine 100 um eine Fräsmaschine wie eine Kaltfräse handeln. Die Maschine 100 kann ein Antriebsaggregat 102 und eine oder mehrere Unterwagenbaugruppen 104 aufweisen, die von dem Antriebsaggregat 102 angetrieben werden können.
Das Antriebsaggregat 102 kann die Unterwagenbaugruppe(n) 104 der Maschine 100 mit verschiedenen Ausgangsdrehzahlen und Drehmomenten antreiben. Bei dem Antriebsaggregat 102 kann es sich um einen Motor wie beispielsweise einen Dieselmotor, einen Benzinmotor, einen gasbetriebenen oder einen beliebigen anderen geeigneten Motor handeln. Bei dem Antriebsaggregat 102 kann es sich auch um eine nicht auf Verbrennung basierende Antriebsquelle handeln, wie beispielsweise eine Brennstoffzelle, eine Stromspeichervorrichtung und/oder dergleichen.
Zu der/den Unterwagenbaugruppe/n 104 können Raupenketten 106 gehören. Die Unterwagenbaugruppen 104 können über Hydraulikzylinder 108 an die Maschine 100 montiert sein, die sich zum Positionieren der Maschine 100 in einer sowohl vertikal als auch horizontal erwünschten Position in Bezug auf eine Arbeitsoberfläche anheben oder absenken oder drehen lassen. Es können andere Unterwagen eingesetzt werden, wie beispielsweise welche, die Räder, Laufmechanismen usw. benutzen.
Eine Gerätebaugruppe 110, die eine rotierende Schneidwalzenbaugruppe 112 (in 3 am besten zu sehen) aufweist, ist am unteren Ende der Maschine 100 in 1 und 2 montiert gezeigt und erstreckt sich von dort aus so, dass sie in einem gewünschten Abstand zum Boden 158 („Boden“ ist hier im Sinne von Straßenbelag, Beton, Schotter, Erdboden, Steinen und/oder einer beliebigen anderen Art Arbeitsfläche zu verstehen) schweben kann. Die Gerätebaugruppe 110 weist zwei Hydraulikseitenplatten 114 (in den 1 und 2 ist nur eine davon gezeigt, es versteht sich jedoch, dass sich auf der anderen Seite der Maschine eine ähnliche Seitenplatte befindet) mit (nicht gezeigten) Positionssensoren auf, die zum Überwachen und Positionieren der (in 3 gezeigten) rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 112 verwendet wird. Eine (in den 1 und 2 nicht gezeigte) Abdeckplatte, die sich zwischen den Seitenplatten 114 erstreckt, wird oft zum teilweisen Ummanteln der rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 112 benutzt, da sie über und hinter der Schneidwalze angeordnet ist. Ein (in den 1 und 2 nicht gezeigtes) Getriebe kann mit dem Antriebsaggregat 102 und der rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 112 wirkverbunden sein, so dass das Antriebsaggregat 102 die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 112 antreiben kann und diese sich dreht und den Boden aufreißt (oder den Boden anderweitig be- oder verarbeitet).
Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist die Gerätebaugruppe 110 mit Hydraulikschläuchen 116 zum Zuführen von Wasser ausgestattet, das auf die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 112 gesprüht wird und so dazu beiträgt, im Gebrauch Fremdkörper aus der rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 112 zu entfernen. Diese Fremdkörper werden von der Maschine 100 zu einem klappbaren Fördersystem 118 umgeleitet, welches das Material zu einem anderen Fahrzeug oder Abladeplatz transportiert, wo das ausgeworfene Material vom Arbeitsbereich wegbefördert wird.
Es ist auch eine Fahrerkabine (oder ein Fahrerhaus) 120 gezeigt, in der ein Sitz 122 und Bedienelemente 124 untergebracht sind, mit denen der Fahrer die verschiedenen Funktionen der Maschine 100 steuern kann. Die Konfiguration dieser Maschine sowie der Gerätebaugruppe 110 kann je nach Bedarf oder Wunsch variieren. Die Maschine in den 1 und 2 ist nur als Beispiel gedacht, da davon ausgegangen wird, dass andere Maschinentypen in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
Die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 112 in 3 weist ein im Wesentlichen zylinderförmiges Walzenelement 126 auf, das eine Rotationsachse A und eine axiale Breite W definiert, wobei mehrere Schneidwerkzeugbaugruppen 128 auf in der Technik bekannte Weise am Umfang des Walzenelements 126 montiert sind. Die Schneidwerkzeugbaugruppen 128 können beispielsweise einen Fuß oder Sockel 130 aufweisen, der an das Walzenelement 126 angeschweißt oder anderweitig daran angebracht oder befestigt ist. Es wird davon ausgegangen, dass der Sockel 130 einstückig mit dem Walzenelement 126 ausgebildet sein und eine damit einheitliche Konstruktion aufweisen kann. An der Nabe 134 des Walzenelements 126 ist eine Reihe von Bohrungen 132 gezeigt, die zum Montieren des Schneidwalzenelements 126 an die Gerätebaugruppe 110 benutzt werden. Die Schneidwerkzeugbaugruppen 128 sind im Bild entlang eines spiral- oder schraubenförmigen Wegs um den Umfang des Schneidwalzenelements 126 herum an das Schneidwalzenelement 126 montiert, wobei sich der Schneidwerkzeugmeißel 136 jeder Schneidwerkzeugbaugruppe 128 in einem etwas anderen Angriffswinkel als bei der benachbarten Schneidwerkzeugbaugruppe 128' den spiralförmigen Weg entlang erstreckt. Es wird davon ausgegangen, dass Anordnung, Konfiguration und Angriffswinkel jeder Schneidwerkzeugbaugruppe je nach Bedarf oder Wunsch variieren können. Die Schneidwerkzeugbaugruppe 128 weist einen Sockel 130, der in der Regel wie bereits beschrieben an das Walzenelement 126 montiert ist, einen Werkzeugadapter 138, der an den Sockel 130 montiert und von diesem abmontiert werden kann, und einen Schneidwerkzeugmeißel 136 auf, der an den Werkzeugadapter 138 montiert und von diesem abmontiert werden kann.
Die axiale Breite W der rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 112 kann je nach Anwendungszweck variieren, beträgt jedoch je nach Anwendung etwa 18 Zoll bis 88 Zoll. Wie später hier noch ausführlicher beschrieben wird, kann dementsprechend die Anzahl und Konfiguration von Sensoren, die zum Erkennen von unter der Erde befindlichen Gegenständen benutzt werden, auf der Grundlage eines oder mehrerer Maße der rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 112 je nach Bedarf oder Wunsch variieren. Die Sensoren können beispielsweise in Bezug zueinander so angeordnet sein, dass sie zusammen in Richtung der axialen Breite W der rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 112 eine geeignete Empfindlichkeit, Genauigkeit und/oder Auflösung liefern und so tatsächlich jeder Gegenstand (unter und/oder über der Erde) erkannt werden kann. Die Sensoren können in Bezug auf das axiale Ende der Walze gleichermaßen so angeordnet sein, dass das axiale Ende des rotierenden Schneidwalzenelements 126 den Kontakt mit einem Gegenstand vermeiden kann. Der Abstand von einem Schneidmeißel 128 zu einem benachbarten Schneidmeißel 128 kann beispielsweise durch ein Abstandsmaß P definiert sein. Wenn ein spiral- oder schraubenförmiges Muster für die Anordnung der Schneidmeißel 128 um den Umfang des Walzenelements 126 herum benutzt wird, entspricht das Abstandsmaß P bei Messung parallel zur Achse A der Spirale der Höhe einer ganzen Spiralwindung. Bei manchen Ausführungsformen kann der Abstand von einem Sensor zum nächsten, wie noch beschrieben wird, vom Abstandsmaß P abhängig sein, so dass jeder Schneidmeißel dadurch, dass die Sensoren einen Gegenstand erkennen können, gut geschützt ist.
Die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 112 bricht im Gebrauch den Boden, wie Gestein, Schotter, Straßenbelag, Beton, Asphalt usw., auf. In manchen Fällen kann ein Gegenstand vorhanden sein und von der rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 112 beschädigt werden oder die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 112 beschädigen, so dass Wartungsarbeiten nötig sind. Es kann beispielsweise sein, dass ein Werkzeugadapter 138, ein Werkzeugmeißel 136 und/oder ein Sockel 130 ausgetauscht oder repariert werden muss usw. Dementsprechend kann ein Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem 200 bereitgestellt werden, wie es nun beschrieben wird.
Die 1 und 2 stellen ein Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar, das bei der Maschine 100 benutzt wird. Zur Vorrichtung gehört eine Maschine 100 und ein Arbeitswerkzeug 140 in einer beispielhaften Arbeitsumgebung. Es versteht sich, dass zu dem Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem 200 mehrere Maschinen und Arbeitswerkzeuge und die Maschine 100 gehören können. Somit stellt das Arbeitswerkzeug 140 in den 1 bis 3 nur ein Beispiel und keine Einschränkung dar. Zu dem Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem 200 können ferner weitere Bestandteile gehören, wie beispielsweise eine Basisstation, die mit der Maschine 100 kommuniziert, ein Satellitensystem, das mit der Maschine 100 kommuniziert, ein unbemanntes Luftfahrzeug, das mit der Maschine 100 kommuniziert, und dergleichen, und zum Erkennen und/oder Überwachen der Bewegung des Arbeitswerkzeugs 140 und der Maschine 100 in Bezug auf einen unter der Erde befindlichen Gegenstand 142 beitragen. Dementsprechend müssen sich die Systeme, die die Maschine steuern, nicht an der Maschine selbst befinden, sondern können davon entfernt angesiedelt sein.
Bei der Maschine 100 kann es sich um eine fahrbare oder eine ortsfeste Maschine mit beweglichen Teilen handeln. In dieser Hinsicht kann sich der Begriff „fahrbar“ auf eine Bewegung der Maschine 100 oder eines Teils davon entlang linearer kartesischer Achsen und/oder entlang von Winkel-, Zylinder- oder Spiralenkoordinaten und/oder Kombinationen davon beziehen. Eine solche Bewegung der Maschine 100 kann kontinuierlich oder zu bestimmten Zeitpunkten erfolgen. Die Maschine 100 und/oder ein Teil der Maschine 100 kann sich beispielsweise linear, in einem Winkel oder auf beide Weisen bewegen. Zu einer solchen linearen und in einem Winkel erfolgenden Bewegung kann eine Beschleunigung, eine Drehung um eine Achse oder beides gehören. Bei der Maschine 100 kann es sich beispielsweise um einen Bagger, einen Fertiger, einen Dozer, einen Kompaktlader, einen Deltalader, einen Kompaktraupenlader, einen Kompaktradlader, eine Erntemaschine, eine Mähmaschine, eine Drillmaschine, einen Hammerkopf, ein Schiff, ein Boot, eine Lokomotive, einen Personenkraftwagen, einen Traktor oder eine andere Maschine handeln, an die sich das Arbeitswerkzeug montieren lässt.
Bei dem in den 1 und 2 gezeigten Beispiel handelt es sich bei der Maschine 100 wie bereits beschrieben um eine Kaltfräse. Die Fahrerkabine 120 enthält neben anderen Bestandteilen ein Lenksystem 144 zum Lenken der Maschine 100 in verschiedene Raumrichtungen und eine Ausgabevorrichtung 146. Die Fahrerkabine 120 kann so bemessen sein, dass sie einen menschlichen Fahrer aufnehmen kann. Alternativ dazu kann die Maschine 100 aus der Ferne von einer Basisstation aus gesteuert werden, so dass die Fahrerkabine 120 in diesem Fall kleiner sein kann. Bei dem Lenksystem 144 kann es sich um ein Lenkrad oder einen Steuerknüppel oder um einen anderen Steuermechanismus zum Lenken einer Bewegung der Maschine 100 oder von Teilen davon handeln. Die Fahrerkabine 120 kann ferner Hebel, Knöpfe, Skalen, Anzeigen, Warneinrichtungen usw. aufweisen, die einen Betrieb der Maschine 100 ermöglichen.
Unter der Haube 148 weist die Maschine 100 ein elektronisches Steuergerät 150 (das auch als elektronische Steuereinheit bezeichnet werden kann), ein Maschinensteuersystem 152 und möglicherweise ein Arbeitswerkzeugsteuersystem 154 auf. Die Maschine 100 kann (z.B. als Teil des Fahrzeugrahmens 156) weitere Bestandteile wie Getriebesysteme, Motoren, Antriebsaggregat(e), Hydrauliksystem(e), Federungssysteme, Kühlsysteme, Kraftstoffsysteme, Abgassysteme, Schneidwerkzeuge, Verankerungssysteme, Antriebssysteme, Kommunikationssysteme mit Antennen, globale Navigationssysteme (GPS) und/oder dergleichen (nicht gezeigt) aufweisen, die mit dem Maschinensteuersystem 152 verbunden sind.
Das Arbeitswerkzeug 140 kann beispielsweise auf bewegliche Weise mit der Maschine 100 verbunden sein. Über mechanische Verbindungen, Hydraulik- und Pneumatikzylinder, ein Getriebe usw. kann das Arbeitswerkzeug ausfahrbar, erweiterbar, einfahrbar, drehbar und radial oder axial verschiebbar sein oder sich anderweitig von der Maschine 100 bewegen lassen. So kann beispielsweise eine Höhe und eine Neigung des Arbeitswerkzeugs 140 variierbar sein, so dass sich seine Position in Bezug auf den Boden 158 verstellen lässt. Das an die Maschine 100 montierte Arbeitswerkzeug 140 kann so konfiguriert sein, dass es zum Ausführen verschiedener Arbeitsgänge (z.B. Erdaushub, Bodenaufbrechen) an der beispielhaften Arbeitsstelle unter Verwendung des Arbeitswerkzeugs 140 von der Maschine 100 angetrieben wird.
Bei manchen Ausführungsformen dieser Offenbarung kann es sich bei dem Sensor 160 um eine an die Maschine 100 montierte Bodenradareinheit handeln. Diese Bodenradareinheit kann an, in oder über der Fahrerkabine 120 angeordnet sein (in den 1 und 2 nicht gezeigt). Alternativ oder zusätzlich dazu kann es sich bei dem Sensor 160 um eine Bodenradareinheit handeln, die in einer Fahrtrichtung T der Maschine 100 neben und vor dem Arbeitswerkzeug 140 angeordnet ist. Ein solcher Sensor 160 kann in Fahrtrichtung T vor und/oder hinter dem Arbeitswerkzeug 140 vorgesehen sein, so dass sich die Maschine 100 vorwärts oder rückwärts bewegen und trotzdem das Vorhandensein eines Gegenstands 142 (z.B. unter und/oder über der Erde) erfassen kann, bevor das Arbeitswerkzeug 140 auf den Gegenstand 142 trifft. Der Sensor 160 kann so konfiguriert sein, dass er sich wie bereits beschrieben auf die gleiche Weise wie das Arbeitswerkzeug 140 bewegt, so dass er die Bewegung oder Position des Arbeitswerkzeugs 140 nachverfolgt, nachvollzieht oder sich ihr anschließt und so tatsächlich den Boden in der Nähe des Arbeitswerkzeugs 140 überwachen kann. Der Sensor 160 kann beispielsweise direkt an das Arbeitswerkzeug 140 montiert sein oder indirekt über den Fahrzeugrahmen 156 oder er kann von dem gleichen Steuersystem 152, 154 wie das Arbeitswerkzeug 140 gesteuert werden, so dass die Position des Sensors 160 in Bezug zum Arbeitswerkzeug 140 gleich bleibt.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, kann der Sensor 160 in der Nähe der Mittelebene der Maschine 100 in einer senkrecht zur Ansicht in 2 verlaufenden Richtung und dabei gleichzeitig in Fahrtrichtung T zwischen der rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 112 und den Ketten 106 der Maschine 100 angeordnet sein. Bei dem Sensor 160 kann es sich beispielsweise um eine Infrarotkamera, einen optoakustischen Sensor, einen Ultraschall- oder Infraschallsensor, ein Radar, einen laserbasierten Bildsensor, eine Funkantenne oder einen Funkempfänger, eine Bluetooth-Vorrichtung und/oder dergleichen oder um Kombinationen davon handeln, die so konfiguriert sind, dass sie zur Erkennung, Erfassung, Nachverfolgung und Vermeidung eines Berührens von unter der Erde befindlichen Gegenständen 142 oder über der Erde befindlichen Gegenständen beitragen. Wie in 2 dargestellt, ist in der Nähe des Bodens ein Sensor 160 in Form einer Bodeneinheit vorgesehen, die sowohl als Sender als auch als Empfänger 162 fungiert. Es wird davon ausgegangen, dass Sender und Empfänger bei manchen Ausführungsformen getrennt vorgesehen sein können.
Das Arbeitswerkzeug 140 lässt sich an die Maschine 100 montieren und es kann sich dabei um eine Schaufel, eine rotierende Schneidbaugruppe 112, ein Zusatzgerät für Erntemaschinen, einen Bohrkopf, einen Hammerkopf, einen Verdichterkopf oder eine beliebige andere Art von Gerät handeln, das sich an eine beliebige Art Maschine 100 montieren lässt, die zum Bearbeiten des Bodens 158 benutzt wird. In dieser Hinsicht kann die Maschine 100 so konfiguriert sein, dass sie sich nicht nur an eine Art Arbeitswerkzeug 140, sondern auch an verschiedene Arten des Arbeitswerkzeugs 140 sowie an mehrere Arbeitswerkzeuge gleichzeitig montieren lässt.
Je nach Art des benutzten Arbeitswerkzeugs kann die Maschine 100 in den 1 und 2 so konfiguriert sein, dass sie in einem speziellen Ausgabemodus für diese Art Arbeitswerkzeug 140 arbeitet. Ein Ausgabemodus der Maschine 100 ist durch geeignete elektrische und mechanische Parameter für den Betrieb des Arbeitswerkzeugs 140 vorgegeben, wenn dieses an die Maschine 100 montiert ist. So kann sich beispielsweise ein Ausgabemodus für eine Schaufel im Hinblick auf eine in das Arbeitswerkzeug 140 eingespeiste Ausgangsleistung von einem Ausgabemodus für eine rotierende Schneidwalzenbaugruppe 112 unterscheiden. Wenn bei an die Maschine 100 montiertem Arbeitswerkzeug 140 von einem Fahrer manuell ein falscher oder kein Ausgabemodus ausgewählt wird, ist die Maschine möglicherweise nicht in der Lage, die Aufgabe, für die sie eingesetzt wird, richtig oder überhaupt zu erfüllen.
Unter einem Aspekt kann das Arbeitswerkzeug 140 ortsfest sein. Unter einem weiteren Aspekt kann das Arbeitswerkzeug 140 zur Maschine hin beziehungsweise in Bezug dazu fahrbar oder beweglich sein. So kann zum Beispiel eine (nicht gezeigte) andere Maschine dazu benutzt werden, das Arbeitswerkzeug 140 so zu schieben, dass seine Bewegung an die der Maschine 100 und/oder des Maschinenbestandteils angeglichen ist. Wie hier später noch ausführlicher erläutert wird, kann unter Verwendung einer Eingabevorrichtung wie der hier bereits beschriebenen Bedienelemente oder einer MMI (Mensch-Maschine-Schnittstelle) oder einer GUI (Graphical User Interface - grafische Benutzerschnittstelle) die Art des benutzten Arbeitswerkzeugs auch ausgewählt werden, wodurch sich ändert, wo oder wie das Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem 200 in Bezug zu dem Arbeitswerkzeug 140 oder der Maschine 100 nach unter der Erde befindlichen Gegenständen 142 sucht.
Bei manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann das Maschinensteuersystem 152 verschiedene Hydraulik- und Stromsysteme aufweisen, die von dem elektronischen Steuergerät 164 auf der Grundlage von von dem elektronischen Steuergerät 164 an das Maschinensteuersystem 152 ausgegebenen Ausgangssignalen gesteuert werden. Das Maschinensteuersystem 152 kann das Lenksystem 144 aufweisen, das zum Lenken, Ändern oder Anhalten einer Bewegung der Maschine 100 konfiguriert ist, oder damit verbunden sein. Das Maschinensteuersystem 152 kann ein Arbeitswerkzeugsteuersystem 154 aufweisen, das auch zum Lenken, Anhalten oder Ändern der Bewegung des Arbeitswerkzeugs 140 in Bezug zur Maschine 100 oder zum Boden 158 benutzt werden kann, oder davon getrennt sein. Unter einem weiteren Aspekt kann das Maschinensteuersystem 152 und/oder das Arbeitswerkzeugsteuersystem 154 oder ein Teil davon von der Maschine 100 entfernt liegen, z.B. in einer physisch von der Maschine 100 getrennten Basisstation. In diesem Fall kann das Maschinensteuersystem 152 und/oder das Arbeitswerkzeugsteuersystem 154 eine direkte oder indirekte Kommunikationsverbindung mit dem elektronischen Steuergerät 164 zum Steuern der Maschine 100 und/oder des Arbeitswerkzeugs 140 haben. Diverse operative Kommunikation zwischen dem Maschinensteuersystem, dem Arbeitswerkzeugsteuersystem und dem Lenksystem kann bei anderen Ausführungsformen weggelassen sein.
In 4 ist ein Schaubild des Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystems 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt, bei dem die Maschine 100 das elektronische Steuergerät 164 enthält. Das elektronische Steuergerät 164 ist mit dem Sensor 160, dem Maschinensteuersystem 152, dem Arbeitswerkzeugsteuersystem 154, der Ausgabevorrichtung 146 und dem Lenksystem 144 sowie mit anderen (nicht gezeigten) Bestandteilen der Maschine 100 verbunden.
In manchen Fällen kann sich die Maschine 100 und/oder das Arbeitswerkzeug 140 einem Gegenstand 142 nähern, der für den Fahrer nicht sichtbar ist. Während sich die Maschine und/oder das Arbeitswerkzeug auf den Gegenstand 142 zu bewegt, kann das Arbeitswerkzeug 140 den Gegenstand berühren, so dass es zu einer Beschädigung des Arbeitswerkzeugs oder des Gegenstands kommt. Dadurch kann eine Wartung erforderlich werden und das in dem Arbeitsbereich ausgeführte wirtschaftliche Unternehmen zum Stillstand kommen.
Aus diesem Grund kann das elektronische Steuergerät 164 an einem Eingabe/Ausgabe-Port 504 des elektronischen Steuergeräts 164 kontinuierlich ein Eingangssignal 518 von dem Sensor 160 empfangen und das Signal 518 zwecks Erkennens eines unter der Erde befindlichen Gegenstands 142 verarbeiten, bevor das Arbeitswerkzeug 140 diesen Gegenstand berührt.
Bei manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weist das elektronische Steuergerät 164 den Eingabe/Ausgabe-Port 504, einen Prozessor 506 und den Speicher 508 auf, die zum Beispiel über einen (nicht gezeigten) internen Bus miteinander verbunden sind. Das elektronische Steuergerät 164 kann weitere Bestandteile aufweisen, die in 4 nicht deutlich mit dargestellt sind. So kann das elektronische Steuergerät 164 beispielsweise eine programmierbare logische Schaltung (PLC - Programmable Logic Circuit), eine Zeit-/Taktschaltung, Kühlkörper, optische Anzeiger (z.B. Leuchtdioden), Impedanzanpassschaltungen, interne Busse, Koprozessoren oder Monitorporzessoren, Batterien und Stromversorgungsgeräte, Leistungsregler-Chips, Transceiver, Funkmodule, Verarbeitungsmodule für den Nachrichtenaustausch über Satelliten und integrierte Systeme auf verschiedenen integrierten Chips aufweisen. Bei einer Ausführungsform kann das elektronische Steuergerät 126 von einem (nicht gezeigten) Motorsteuergerät getrennt sein. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das elektronische Steuergerät 164 in das Motorsteuergerät integriert sein oder sich Platz und Verarbeitungsressourcen damit teilen.
Bei dem Eingabe/Ausgabe-Port 504 kann es sich um einen einzelnen Port oder eine Ansammlung von Ports handeln. Der Eingabe/Ausgabe-Port 504 ist so konfiguriert, dass er verschiedene Eingaben und Daten von anderen Teilen der Maschine 100 überträgt und empfängt und diese zum Prozessor 506 weiterleitet. Unter einem Aspekt kann es sich bei dem Eingabe/Ausgabe-Port 504 um zwei getrennte Ports handeln, von denen einer so konfiguriert ist, dass er verschiedene Eingangssignale von verschiedenen Teilen der Maschine 100 (z.B. dem Sensor 160 usw.) empfängt, und der andere so konfiguriert ist, dass er Signale zum Anzeigen (z.B. auf der Ausgabevorrichtung 146) oder zum Steuern der Maschine 100 (z.B. zum Maschinensteuersystem 152) oder zum Steuern des Arbeitswerkzeugs (z.B. zum Arbeitswerkzeugsteuersystem 154) ausgibt. Alternativ dazu können die Ein- und Ausgabefunktionen in einen einzelnen Port integriert sein, der in 4 als Eingabe/-Ausgabe-Port 504 dargestellt ist.
Unter einem Aspekt handelt es sich bei dem Prozessor 506 um eine Hardware-Vorrichtung wie einen Mikrochip, der so gefertigt ist, dass er verschiedene Merkmale und Funktionen der hier erläuterten Ausführungsformen umsetzt. Der Prozessor 506 kann beispielsweise unter Verwendung einer CMOS-Fertigungstechnologie (CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor) gefertigt sein. Bei einer Ausführungsform kann der Prozessor 506 als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC - Application-Specific Integrated Circuit), Field-Programmable Gate Array (FPGA), Ein-Chip-System (SOC - System-on-a-Chip) oder dergleichen umgesetzt sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Prozessor 506 Bestandteile wie Verkapselung, Eingangs- und Ausgangskontakte, Kühlkörper, Auswertschaltungen, Eingabevorrichtungen, Ausgabevorrichtungen, Prozessorspeicherkomponenten, Kühlsysteme, Stromsysteme und dergleichen aufweisen, die in 4 nicht gezeigt sind. Bei einer bestimmten Ausführungsform ist der Prozessor 506 so konfiguriert, dass er verschiedene Teile eines in den 5 und 6 dargestellten Verfahrens ausführt, indem er per Computer ausführbare Anweisungen 510 in dem Speicher 508 ausführt. Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei dem Prozessor 506 um mehrere Prozessoren handeln, die beispielsweise als Verarbeitungsfeld angeordnet sind.
Der Speicher 508 kann als nichtflüchtiges, computerlesbares Medium umgesetzt sein. Der Speicher 508 kann zum Beispiel ein Speicherbauelement auf Halbleiterbasis sein, wie beispielsweise Direktzugriffsspeicher (RAM - Random Access Memory), Nurlesespeicher (ROM - Read-only Memory), dynamischer RAM, programmierbarer ROM, elektrisch löschbarer programmierbarer ROM (EEPROM), statischer RAM, Flash-Speicher, Kombinationen davon oder andere Arten von Speicherbauelementen, die Durchschnittsfachleuten bekannt sind. Bei einer Ausführungsform ist der Speicher 508 über einen Kommunikations- und Signalbus direkt mit dem Prozessor 506 verbunden. Bei einer Ausführungsform kann der Speicher 508 aus einem nichtflüchtigen, computerlesbaren Speichermedium bestehen, auf dem die per Computer ausführbaren Anweisungen 510 angesiedelt sind, oder mithilfe eines solchen umgesetzt werden. Wenn die per Computer ausführbaren Anweisungen 510 von dem Prozessor 506 ausgeführt werden, veranlassen sie diesen dazu, die Merkmale und Funktionen der verschiedenen Aspekte dieser Offenbarung zu verwirklichen, wie beispielsweise die in Bezug auf die 5 bis 8 erläuterten. Ein solches nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium kann Halbleiterspeicher, optischen Speicher, magnetischen Speicher, mono- oder bistabile Schaltungen (Flip-Flops usw.) und dergleichen oder Kombinationen davon aufweisen. Ein solches nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium enthält keine transitorischen Signale.
Die per Computer ausführbaren Anweisungen 510 können von dem Prozessor 506 unter Verwendung von systemnahen oder höheren Compilern und Programmiersprachen (z.B C++) ausgeführt werden. Bei einer Ausführungsform können die per Computer ausführbaren Anweisungen 510 aus der Ferne von einer Basisistation ausgeführt und die Ergebnisse davon für den Prozessor 506 zum Steuern des Arbeitswerkzeug-Sichtsystems bereitgestellt werden. Es versteht sich in dieser Hinsicht, dass die spezifische Speicherstelle für die per Computer ausführbaren Anweisungen 510 im Speicher 508 nur als Beispiel genannt ist und keine Einschränkung darstellt.
Bei manchen Ausführungsformen enthält der Speicher 508 eine Datenbank (oder Datenstruktur) 512 oder ist damit verbunden. Die Datenbank 512 enthält Signal-Templates (oder Informationen zu Signalen) für verschiedene Gegenstände (unter und/oder über der Erde). Solche Signal-Templates sind als Bibliothek aus Dateien und computergestützten Modellen in der Datenbank 512 gespeichert. Solche Templates können radarbasierte Bilder oder Tabellen enthalten, die die codierten Daten in empfangenen Signalen mit verschiedenen Arten von Gegenständen verknüpfen. So kann das empfangene Signal beispielsweise über Amplituden- oder Frequenzmodulation einen Code angeben, der den Gegenstand mit dem Signal verknüpft. Genauer gesagt kann der Sensor ein Aktivierungssignal übertragen, das bewirkt, dass der unter der Erde befindliche Gegenstand als Reaktion auf das Aktivierungssignal ein Identifizierungssignal erzeugt, oder nach dem Übertragen durch den Sensor von dem Gegenstand reflektiert wird. In anderen Fällen kann die Art des unter der Erde befindlichen Gegenstands durch die Eigenschaften des reflektierten Radarsignals usw. angegeben werden, das mit einer Tabelle verglichen wird, welche die Art des reflektierten Signals mit den Eigenschaften des Gegenstands verknüpft. Aktivierungssignale können auch über direkte Kommunikation, Induktion oder andere Verfahren zu dem Gegenstand gesendet werden. Es kann beispielsweise an ein Leitungssystem oder eine öffentliche Leitung elektrischer Strom angelegt werden, der ein Magnetfeld oder elektrisches Feld erzeugt, das vom Sensor 160 empfangen werden kann.
Die Datenbank kann weitere Informationen enthalten, wie beispielsweise verschiedene Reaktionen oder Maßnahmen, die zu treffen sind, wenn ein Gegenstand 142 (unter oder über der Erde, der das Arbeitswerkzeug 140 berühren und/oder beschädigen kann) erkannt wird. Wie in 2, 3 und 5 gezeigt ist, können verschiedene Variablen berücksichtigt werden, wenn die gewünschte oder geeignete Maßnahme festgelegt wird, wie beispielsweise der Abstand D142 des Arbeitswerkzeugs 140 zum Gegenstand 142, die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die Bewegung M des Arbeitswerkzeugs 140 und/oder die Geschwindigkeit V140, mit der das Arbeitswerkzeug 140 bewegt - beispielsweise in Bezug zum Boden 158 angehoben - werden kann, damit ein Berühren des Gegenstands 142 vermieden wird.
Der Prozessor 506 in 4 kann in der Lage sein, ein Bild von dem unter der Erde befindlichen Gegenstand zu erzeugen und das Bild zu einem Display (d.h. der Ausgabevorrichtung 146) zu senden. Alternativ dazu kann es sich bei der Ausgabevorrichtung 146 um eine Warneinrichtung, eine Blinkleuchte usw. handeln. Solche Bilder und Informationen können für den Prozessor 506 vor, bei und nach dem Erkennen des unter der Erde befindlichen Gegenstands 142 ständig verfügbar sein. Das kann dazu dienen, einen Fahrer oder ein Betriebssystem darauf hinzuweisen, dass ein bestimmter Bereich nicht zugänglich ist, bis das Vorhandensein eines unter der Erde befindlichen Gegenstands geklärt ist.
Es versteht sich, dass die Ausgabevorrichtung 146 ständig Einzelbild für Einzelbild ein Bild von dem unter der Erde befindlichen Gegenstand 142 anzeigen kann, das von dem Prozessor 506 für die Ausgabevorrichtung 146 auf der Grundlage der vom Prozessor 506 modifizierten Eingangssignale (einschließlich des Eingangssignals 518) aus dem Sensor 160 bereitgestellt wird. Unter einem Aspekt können die Bilder auf einem Display für einen externen Fahrer der Maschine 100 in einer (nicht gezeigten) entfernt gelegenen Basisstation als Echtzeitvideo von der Arbeitsumgebung bereitgestellt werden, in der die Maschine 100 und das Arbeitswerkzeug 140 eingesetzt werden. Bei anderen Anwendungen kann sich die Ausgabevorrichtung 146 wie in 2 gezeigt in der Kabine 120 der Maschine 100 befinden, wo der Fahrer sehen kann, wie sich das Arbeitswerkzeug 140 in Bezug auf den unter der Erde befindlichen Gegenstand 142 oder die Maschine 100 bewegt.
Über die Basisstation und/oder Satelliten können, wie hier bereits erwähnt, mehrere Maschinen 100 miteinander zu einem Netzwerk verbunden werden usw. So kann zum Beispiel eine Maschine einen Gegenstand 142 unter der Erde erkennen und Informationen zu dem erkannten Gegenstand 142 zu einer anderen Maschine 100' übertragen, so dass diese in die Lage versetzt und/oder dazu veranlasst wird, die Walze 126 entsprechend zu verstellen und/oder den Gegenstand 142 zu umfahren. In manchen Fällen kann ein zentrales Steuersystem in der Basisstation der anderen Maschine 100' in Bezug auf die Walzensteuerung und/oder Navigation auf der Grundlage der Informationen zu dem erkannten Gegenstand 142 direkt Befehle erteilen.
Wie in 5 dargestellt ist, kann der Sensor 160 in Form eines Sensorfelds 300 vorliegen, das zu einer Sensorleiste 302 gehört, bei der mehrere Sensoren 160 entlang der axialen Breite W einer rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 112 oder eines anderen Arbeitswerkzeugs 140 angeordnet sind. Bei einer sehr breiten rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 112 (z.B. 80 Zoll bis 88 Zoll oder 2,0 m bis 2,2 m für die axiale Breite W) können zum Beispiel fünfzehn Sensoren 160 oder Antennen 161 vorgesehen sein, die über die Breite W des Arbeitswerkzeugs 140 hinweg gleichmäßig beabstandet sind. Das Sensorfeld 300 kann eine Sensorfeldbreite W300 definieren, die größer gleich der Breite W des Arbeitswerkzeugs 140 sein kann. Es können drei digitale Signalprozessoren 304 (DSP) an der Sensorleiste 302 vorgesehen sein, die die Signale verarbeiten, die von fünf der Antennen 161 empfangen werden. Bei anderen Ausführungsformen können die digitalen Signalprozessoren 304 die Signale von mehr oder weniger Antennen 161 analysieren und für Arbeitswerkzeuge 140 von geringerer Breite W weniger Antennen 161 erforderlich sein. Bei manchen Ausführungsformen werden die Sensoren 160 oft in eine senkrecht zum Boden 158 verlaufende Richtung weisen. Dieser Winkel kann jedoch unter verschiedenen Umständen verstellt werden. So ist es zum Beispiel möglich, dass der Boden 158 bei manchen Anwendungen nicht eben ist. In einem solchen Fall kann der Winkel, den die Sensorleiste 302 zur vertikalen Richtung bildet, verstellt werden. Diese Verstellung kann manuell durch Verstellen der Sensorleiste 302 anhand eines Drehens der Sensorleiste 302 mithilfe einer Bolzen-Nut-Anordnung erfolgen. In anderen Fällen kann die Sensorleiste 302 mithilfe eines Motors oder von Hydraulikzylindern, die von dem elektronischen Steuergerät 164 gesteuert werden, gedreht oder anderweitig verstellt werden. In diesem Fall kann die Sensorleiste 302 von dem elektronischen Steuergerät 164, das die verschiedenen Umstände (z.B. dass der Boden 158 nicht eben ist) erkennt, automatisch verstellt werden.
Bei jeder Anwendung wird die Anzahl der benutzten Sensoren 160 oder DSPs 304 so angepasst, dass die gewünschte Auflösung, Empfindlichkeit und Genauigkeit erzielt wird und kein Teil entlang der Breite W des Arbeitswerkzeugs 140 einen Gegenstand 142 unter der Erde berührt. Die DSPs kommunizieren mit dem Prozessor 506 des elektronischen Steuergeräts 164 oder können als Bestandteil des Prozessors 500 des elektronischen Steuergeräts 164 fungieren. Die DSPs können auf ähnliche Weise als Bestandteil des elektronischen Steuergeräts 164 betrachtet werden, mit dem sie kommunizieren. Zu diesem Zweck können die DSPs mit einem CAN-Bus-Chip 306 (Controller Area Network Bus) konfiguriert sein, so dass sie effektiv mit dem elektronischen Steuergerät 126 der Maschine 100 kommunizieren können. Es wird davon ausgegangen, dass bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung digitale oder analoge Radarsysteme eingesetzt werden können.
In 5 sind verschiedene räumliche Verhältnisse zwischen dem Arbeitswerkzeug 140 und dem Sensorfeld 300 gezeigt. Der Abstand D300 vom Sensorfeld 300 zum Arbeitswerkzeug 140 kann je nach Bedarf oder Wunsch in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren wie der Geschwindigkeit V der Maschine 100 und der Geschwindigkeit V140 zum Wegbewegen des Arbeitswerkzeugs 140 von dem Gegenstand 142 schwanken. Je höher zum Beispiel die Geschwindigkeit V der Maschine 100 und je geringer die Geschwindigkeit V140 des Aus-dem-Weg-Schaffens des Arbeitswerkzeugs 140, desto größer muss der Abstand D300 möglicherweise sein. Andererseits kann der Abstand D300 zum Vermeiden einer Kollision umso geringer sein, je geringer die maximale Geschwindigkeit V der Maschine 100 und je höher die maximale Geschwindigkeit V140 ist. Der Abstand D160 zwischen Sensoren 160 kann als Funktion des Abstands P zwischen Schneidwerkzeugmeißeln 128 ausgedrückt werden, wenn es sich bei dem Arbeitswerkzeug 140 um eine rotierende Schneidwalzenbaugruppe 112 handelt. So kann D160 zum Beispiel mindestens P oder der Hälfte von P entsprechen usw., so dass die erforderliche Auflösung vorhanden ist, die dazu beiträgt zu vermeiden, dass der Schneidwerkzeugmeißel 128 den Gegenstand 142 berührt. Wie bereits erwähnt wurde, kann das Kollisionsvermeidungssystem 200 dazu verwendet werden, je nach Bedarf oder Wunsch ein Berühren von Gegenständen über und unter der Erde zu vermeiden. Darüber hinaus können die Sensoren 160 auch zum Erkennen der Position des Arbeitswerkzeugs 140 in Bezug zum Boden sowie zum Erkennen von Gegenständen über oder unter der Erde verwendet werden, wenn die Sensoren 160 die vertikale Position des Arbeitswerkzeugs 140 in Bezug zum Boden, wie hier bereits beschrieben, nachverfolgen oder nachvollziehen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
In der Praxis kann ein Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem, ein elektronisches Steuergerät oder ein Verfahren nach einer hier beschriebenen, gezeigten oder erläuterten Ausführungsform veräußert, gekauft, gefertigt, neugefertigt, nachgerüstet, zusammengebaut oder anderweitig in einem Sekundärmarkt- oder Originalherstellerkontext (OEM - Original Equipment Manufacturer) erworben werden. Gleichermaßen kann eine Maschine, die ein solches Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem, ein elektronisches Steuergerät oder ein Verfahren nach einer der hier beschriebenen Ausführungsformen benutzt, bereitgestellt werden, wenn die Maschine neu ist oder mit einer dieser Ausführungsformen nachgerüstet wird.
Ein in 4 sowie 7 dargestelltes Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem 200 zum Überwachen auf ein Vorhandensein eines unter der Erde befindlichen Gegenstands kann folgendermaßen bereitgestellt werden. Das Arbeitswerkzeug-Sichtsystem 200 kann einen Sensor 160 und ein mit dem Sensor 160 verbundenes elektronisches Steuergerät 164 umfassen, wobei das elektronische Steuergerät 164 so konfiguriert ist, dass es den Sensor 160 dazu veranlasst, in einem ersten Zeitintervall ein Signal zu übertragen und ein in einem zweiten Zeitintervall von dem Empfänger 162 empfangenes Signal zu verarbeiten. Es kann zum Beispiel in dem ersten Zeitintervall ein Radarsignal gesendet oder übertragen und dann in dem zweiten Zeitintervall ein von einem unter der Erde befindlichen Gegenstand 142 zurückkehrendes reflektiertes Signal empfangen werden. Das elektronische Steuergerät 164 ist zudem so konfiguriert, dass es nach dem Verarbeiten des von dem Empfänger 162 empfangenen Signals die Bewegung des Arbeitswerkzeugs 140 oder der Maschine 100 ändert. Zum Ändern der Bewegung des Arbeitswerkzeugs 140 kann das Anheben des Arbeitswerkzeugs 140, das Anhalten des Drehens oder einer anderen Arbeitsbewegung des Arbeitswerkzeugs 140 usw. gehören. Das Anheben des Arbeitswerkzeugs 140 kann dadurch erfolgen, dass ein oder mehrere Füße der Maschine 100 über Hydraulikzylinder 108 angehoben werden oder das Arbeitswerkzeug 140 selbst angehoben wird. Auf ähnliche Weise kann zum Ändern der Bewegung der Maschine 100 das Anhalten der Bewegung der Maschine 100, das Ändern der Fahrtrichtung der Maschine 100 usw. gehören. Auf ähnliche Weise kann die Sensorleiste 302 an den Fahrzeugrahmen 156 der Maschine 100 montiert sein und gleichermaßen über die Zylinder 108 nach oben und unten bewegt werden. Bei manchen Ausführungsformen kann die Sensorleiste 302 an einen Querstabilisator montiert sein, der in Bezug zum Fahrzeugrahmen 156 der Maschine 100 beweglich ist. Wenn sich der Querstabilisator im Schwebemodus befindet, kann sich die Sensorleiste 302 unabhängig von der Bewegung der Hydraulikzylinder 108 bewegen. Bei anderen Ausführungsformen befindet sich der Querstabilisator nicht im Schwebemodus und bleibt stets unbeweglich.
Bei vielen Ausführungsformen kann das elektronische Steuergerät 164 ferner so konfiguriert sein, dass es eine Datenbank 512 mit einem Spektrum oder einer Reihe von Signalen speichert, die von dem Sensor 160 gesendet oder von dem Empfänger 162 empfangen werden können (siehe Block 702). Das elektronische Steuergerät 164 kann ferner so konfiguriert sein, dass es auf der Grundlage des vom Empfänger 162 empfangenen Signal-Templates bestimmt, ob sich ein Gegenstand 142 unter der Erde befindet (siehe Block 706). Bei bestimmten Ausführungsformen ist das elektronische Steuergerät 164 ferner so konfiguriert, dass es eine Datenbank 512 aus empfangenen Signal-Templates für verschiedene unter der Erde befindliche Gegenstände 142 speichert und das empfangene Signal von dem Gegenstand 142 unter der Erde mit einem oder mehreren empfangenen Signal-Templates vergleicht (siehe Block 704).
Bei manchen Ausführungsformen ist das elektronische Steuergerät 164 ferner so konfiguriert, dass es die Position des Arbeitswerkzeugs 140 in Bezug zur Maschine 100 oder zum Boden 158 ändert, wenn ein unter der Erde befindlicher Gegenstand 142 erkannt wird. Das Arbeitswerkzeug 140 kann zum Beispiel angehoben werden, damit es den unter der Erde befindlichen Gegenstand 142 nicht berührt. Das Arbeitswerkzeug-Sichtsystem 200 kann ferner eine Ausgabevorrichtung 132 umfassen, die mit dem elektronischen Steuergerät 164 kommuniziert (siehe 4), und das elektronische Steuergerät 164 kann ferner so konfiguriert sein, dass es ein Signal zu der Ausgabevorrichtung 146 sendet, die ein Bild von dem unter der Erde befindlichen Gegenstand 142 anzeigt.
Bei vielen Ausführungsformen ist das elektronische Steuergerät 164 ferner so konfiguriert, dass es über die Ausgabevorrichtung 146 die Art des erkannten Gegenstands 142 unter der Erde angibt.
Das Arbeitswerkzeug-Sichtsystem 200 kann ferner bei einer Ausführungsform eine Eingabevorrichtung 166 umfassen, die mit dem elektronischen Steuergerät 164 kommuniziert, und die Eingabevorrichtung 166 kann so konfiguriert sein, dass sie ein Signal zu dem elektronischen Steuergerät 164 sendet, um die Arbeitsweise des Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystems 200 zu beeinflussen. Dies wird hier später noch im Hinblick auf eine GUI ausführlicher beschrieben, die zum Eingeben oder Auswählen von Funktionsarten benutzt werden kann.
Bei manchen Ausführungsformen kann ein elektronisches Steuergerät 164, wie aus 4 und 8 hervorgeht, einen Speicher 508, der per Computer ausführbare Anweisungen 510 zum Erkennen eines unter der Erde befindlichen Gegenstands 142 enthält, und einen mit dem Speicher 508 verbundenen Prozessor 506 umfassen, der so konfiguriert ist, dass er die per Computer ausführbaren Anweisungen 510 ausführt, und wenn die per Computer ausführbaren Anweisungen 510 vom Prozessor 506 ausgeführt werden, veranlassen sie ihn zu Folgendem: Erfassen eines Signals, das das Vorliegen eines unter der Erde befindlichen Gegenstands 142 angibt, und Senden eines Steuersignals zu einem Maschinensteuersystem 152 oder einem Arbeitswerkzeugsteuersystem 154 zwecks Änderns der Bewegung der Maschine 100 oder des Arbeitswerkzeugs 140 (siehe Block 800 in 8). In vielen Fällen handelt es sich bei dem erfassten Signal um ein reflektiertes Bodenradarsignal, und das Steuersignal ist so konfiguriert, dass es die Bewegung der Maschine 100 oder des Arbeitswerkzeugs 140 anhält oder die Fahrtrichtung T der Maschine 100 oder die Position des Arbeitswerkzeugs 140 in Bezug zum Boden 158 ändert (siehe Block 802).
Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 kann nun nachfolgend das Verfahren 600 für ein Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem 200 beschrieben werden, das zum Überwachen auf ein Vorhandensein eines unter oder über der Erde befindlichen Gegenstands 142 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet wird. Das Verfahren 800 kann das Senden eines Signals von einem Sensor 160, der vor einem Arbeitswerkzeug 140 angeordnet ist (Schritt 602), das Überwachen auf Signale mithilfe des gleichen Sensors 160 oder eines separaten Empfängers 162 (Schritt 604) und das Empfangen eines Signals als Reaktion auf das von dem Sensor übertragene Signal (Schritt 606) umfassen. Bei manchen Ausführungsformen kann das von dem Gegenstand 142 unter der Erde empfangene Signal, sobald es empfangen wurde, zum Bestimmen der geeigneten Maßnahme oder Reaktion analysiert werden.
Bei manchen Ausführungsformen gehört zum Senden eines Signals das Senden von Bodenradarwellen. In einem solchen Fall kann es sich bei dem empfangenen Signal um ein reflektiertes Signal handeln.
Bei anderen Ausführungsformen wird durch das Senden des Signals der unter der Erde befindliche Gegenstand 142 dazu veranlasst, ein Antwortsignal zu senden, beispielsweise wenn Markierungskugeln verwendet werden usw.
Wird ein Signal empfangen, so kann das Verfahren ferner das Ändern der Bewegung des Arbeitswerkzeugs 140 (Schritt 608) oder das Ändern der Bewegung der Maschine 100 (Schritt 610) umfassen. Das Ändern der Bewegung des Arbeitswerkzeugs 140 kann automatisch erfolgen, beispielsweise wenn das Verfahren 600 unter Verwendung eines elektronischen Steuergeräts 164 ausgeführt wird, und das Ändern der Bewegung der Maschine 100 kann ebenfalls automatisch erfolgen, beispielsweise wenn das Verfahren 600 mithilfe eines elektronischen Steuergeräts 164 ausgeführt wird. In manchen Fällen kann das Ändern der Bewegung des Arbeitswerkzeugs 140 oder der Maschine 100 manuell erfolgen, nachdem eine Warnung zu einem Fahrer gesendet wurde. Es wird ferner davon ausgegangen, dass das Verfahren 600 bei anderen Ausführungsformen unter Verwendung anderer Systeme als eines elektronischen Steuergeräts 164 ausgeführt werden kann.
Das Ändern der Bewegung der Maschine 100 kann das Anhalten der Maschine 100 oder das Lenken oder Führen der Maschine 100 um den unter der Erde befindlichen Gegenstand 142 herum umfassen. Das Ändern der Bewegung des Arbeitswerkzeugs 140 kann das Anhalten der Bewegung des Arbeitswerkzeugs 140 oder das Ändern der Position des Arbeitswerkzeugs 140 in Bezug zum Boden 158 umfassen. Die Signale können verarbeitet werden, und auf der Grundlage der Bewegung des Arbeitswerkzeugs 140 oder der Maschine 100, auf der Grundlage des Abstands D142 und einer Geschwindigkeit V der Maschine 100 zum Gegenstand usw. kann die geeignete Maßnahme getroffen werden. Die geeignete Maßnahme kann ein Ändern der Richtung der Maschine 100 bei weiterlaufendem Rotor 112, ein Verzögern oder Anhalten der Maschine 100 bei laufendem Rotor 112, ein Verzögern der Maschine 100 mit Anheben des Rotors 112, ein Anhalten des Rotors 112 usw. umfassen. Das Verfahren 600 kann auch das Vergleichen eines Abstands D142 mit einem Grenzwert und das Ändern der Bewegung des Arbeitswerkzeugs 140 oder der Maschine 100 auf der Grundlage des Vergleichs des Abstands D142 mit dem Grenzwert umfassen. In dieser Hinsicht kann das elektronische Steuergerät 164 bei manchen Umsetzungen eine Verzögerungsrate auf einen Verzögerungsgrenzwert bestimmen und die Bewegung der Maschine und/oder des Arbeitswerkzeugs 140 ändern.
Das elektronische Steuergerät 164 kann auch die Position eines unter der Erde befindlichen Gegenstands 142 in Bezug zu dem Arbeitswerkzeug 140 im Speicher 508 aufzeichnen (Verlaufsprotokoll). Wenn der unter der Erde befindliche Gegenstand 142 erkannt wird, kann das elektronische Steuergerät 164 dessen Tiefe und/oder den Abstand D142 von dem unter der Erde befindlichen Gegenstand 142 zum Rotor in Fahrtrichtung T der Maschine 100 berechnen. Da sich die Maschine 100 oft mit einer Geschwindigkeit von 100 Metern pro Minute bewegt, kann der Abstand D300, in dem die Sensorleiste 302 vor oder hinter dem Arbeitswerkzeug 140 angeordnet ist, zwischen ein und zwei Metern variieren. Die Sensorleiste 302 kann auch ein oder zwei Fuß über dem Boden 158 angeordnet sein. Diese Maße gewährleisten die erforderliche Empfindlichkeit und Reaktionszeit, so dass das ECU 164 und die Maschine 100 die Bewegung des Arbeitswerkzeugs 140 und/oder der Maschine 100 anpassen können. Bei vielen Anwendungen kann der Abstand D142 von dem unter der Erde befindlichen Gegenstand 142 zum Arbeitswerkzeug 140 in Fahrtrichtung T berechnet und dann bei einer Berechnung zum Minimieren der Verzögerung oder einer anderen Bewegung der Maschine 100 und/oder der Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitswerkzeugs 140 verwendet werden, die zum Vermeiden einer Kollision erforderlich ist. Dies kann dazu dienen, die Sicherheit des Systems 200 zu verbessern, so dass es weniger warscheinlich ist, dass Teile der Maschine 100 oder des Arbeitswerkzeugs 140 an andere Gegenstände stoßen usw.
Die 9 bis 15 stellen eine GUI dar, die mit dem Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem 200 verwendet werden kann und es dem Fahrer ermöglicht, das System zu steuern und zu benutzen. Die GUI 400, die in 9 durch ein Foto von einem Bildschirmdisplay mit Berührungsbildschirm-Schnittstellenfunktionen dargestellt ist, weist auf ihrer rechten Seite einen oberen Anzeigeausschnitt 402 mit fünfzehn nebeneinander angeordneten Sensorkästchen 404 auf, die das Sensorfeld 300 aus 5 darstellen, das sich in Fahrtrichtung T vor und hinter der rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 406 wiederholt, so dass der Benutzer etwas sehen kann, wenn vor oder hinter der rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 406 Gegenstände 142 unter der Erde erkannt werden. Es kann insbesondere der Abstand in Fahrtrichtung T angegeben und auch die axiale Position des Gegenstands 142 in Bezug auf die Schneidwalzenbaugruppe 406 erkannt werden.
Auf dem linken Abschnitt der GUI 400 ist gleichermaßen ein seitlicher Anzeigeausschnitt 408 gezeigt, der die Tiefe des unter der Erde befindlichen Gegenstands in Bezug zur rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 406 angibt. Die obere Reihe der Sensorkästchen 404 gibt insbesondere die Schneidtiefe an, während die untere Sensorkästchenreihe eine Tiefe unterhalb der Schneidtiefe angibt, in die die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 406 wahrscheinlich nicht vordringt. Über dem seitlichen Anzeigeausschnitt 408 kann ein Sensorzustandssymbol 410 vorgesehen sein, das farbcodiert ist und so anzeigt, ob das System ordnungsgemäß funktioniert (die grüne Farbe dieses Symbols kann dies anzeigen). Es sind auch zwei Schiebetasten vorgesehen, so dass der Benutzer entscheiden kann, in welchem Modus das System arbeiten soll. Die obere Taste 412 ist nach rechts verschoben, was angibt, dass sich das System im automatischen Anhaltemodus befindet, was bedeutet, dass die Maschine 100 oder das Arbeitswerkzeug 140 automatisch ihre Bewegung ändern werden, um eine Kollision mit einem unter der Erde befindlichen Gegenstand 142 zu vermeiden. Die untere Taste 414 ist ebenfalls nach rechts verschoben, so dass die Maschine 100 oder das System 200 den Benutzer auf optischem, akustischem oder anderem Wege davor warnt, dass möglicherweise eine Kollision bevorsteht.
In 10 sind die axiale und die Tiefenposition eines vom System 200 erkannten unter der Erde befindlichen Gegenstands 142 durch die gefüllten Sensorkästchen 404 angezeigt. Der Benutzer kann nun bei einem Blick auf die GUI 400 feststellen, dass sich die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 406 den unter der Erde befindlichen Gegenständen 142 nähert, diese jedoch wahrscheinlich nicht berühren wird, da sie für eine solche Kollision zu tief liegen.
In 11 ist die untere Taste 414 nach rechts verschoben, so dass eine automatische Warnung an den Fahrer ausgegeben wird, dass die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 406 die unter der Erde befindlichen Gegenstände wahrscheinlich berühren wird, was durch die gefüllten Sensorkästchen 404 angezeigt wird (können rot gefüllt sein und so auf ein bestehendes Problem hinweisen). Die Sensorkästchen 404' können andererseits grau schraffiert sein, wenn eine Kollision mit den Gegenständen unwahrscheinlich ist, weil sie beispielsweise wie gezeigt zu tief liegen.
12 zeigt die gleiche Situation wie 11, nur ist die untere Taste 414 nach links verschoben, so dass der Fahrer nicht automatisch davor gewarnt wird, dass die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 406 die unter der Erde befindlichen Gegenstände wahrscheinlich berühren wird.
13 zeigt, was geschieht, wenn sich das System im Betriebsmodus von 11 befindet und sich die Maschine 100 und die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 406 den unter der Erde befindlichen Gegenständen 142 so weit genähert haben, dass von dem System 200 automatisch ein Warnhinweis oder eine Warnung 416 erzeugt wird. Der optische Aspekt des Warnhinweises oder der Warnung 416 kann zu diesem Zeitpunkt gelb farbcodiert sein, da die Kollision noch nicht unmittelbar bevorsteht.
14 zeigt die Situation von 13, wenn die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 406 durch Verfahren der Maschine 100 noch näher an die Gegenstände 142 unter der Erde herangekommen ist, was bedeutet, dass eine Kollion bevorsteht. Der optische Aspekt des Warnhinweises oder der Warnung 416 kann rot farbcodiert sein. Die Maschine 100 und/oder die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 406 können ihre Bewegung geändert haben. Die Maschine 100 und/oder die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 406 können beispielsweise angehalten haben, um die Kollision zu vermeiden.
Alternativ dazu kann die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 406, wie in 15 gezeigt, in Bezug zum Boden 158 angehoben werden, was als Sprung 418 dargestellt ist, so dass die Kollision der rotierenden Schneidwalzenbaugruppe 406 mit dem unter der Erde befindlichen Gegenstand 142 vermieden wird. Der Sensor 160, der wie die rotierende Schneidwalzenbaugruppe 406 an der Maschine 100 montiert ist, kann wie gezeigt ebenfalls angehoben werden, so dass er sich nicht mehr in der Nähe des Bodens 158 befindet. So kann das Sensorzustandssymbol 410 gelb farbcodiert sein (Sensorfehler), was angibt, dass der Sensor 160 nicht so angeordnet ist, dass er tatsächlich ordnungsgemäß andere Gegenstände unter der Erde erkennen kann oder anderweitig nicht ordnungsgemäß funktioniert (Selbstdiagnose bei vielen Ausführungsformen). Anders ausgedrückt führt das Ändern der Bewegung des Arbeitswerkzeugs 140 dazu, dass der Sensor 160 zum Erkennen eines Gegenstands 142 zu weit weg angeordnet ist und der Fahrer auf diese Situation aufmerksam gemacht wird.
Andere Bildschirmanzeigen können Pfeile zum Erhöhen oder Verringern der Verstärkung des Systems, Anpassen usw. aufweisen.
Es versteht sich, dass die obige Beschreibung Beispiele für die offenbarte Baugruppe und die offenbarte Technik nennt. Es wurden Beispiele für das Erkennen von Gegenständen sowohl über als auch unter der Erde genannt. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass sich andere Umsetzungen der Offenlegung in Einzelheiten von den obigen Beispielen unterscheiden können. Sämtliche Verweise auf die Offenlegung oder Beispiele dafür sind so zu verstehen, dass sie das an der jeweiligen Stelle erläuterte Beispiel betreffen und allgemein keine Einschränkung des Schutzumfangs der Offenlegung darstellen. Unterscheidende und einschränkende Worte hinsichtlich bestimmter Merkmale sollen darauf hinweisen, dass diese zwar nicht bevorzugt werden, jedoch, sofern nichts anderes angegeben ist, nicht völlig vom Schutzumfang der Offenlegung ausgeschlossen sind.
Hier genannte Wertebereiche sollen, sofern hier nichts anderes angegeben ist, lediglich allgemein für alle einzelnen separaten Werte stehen, die in den Bereich fallen, und jeder einzelne Wert gehört zur Spezifikation, so als wenn er hier speziell genannt worden wäre.
Fachleuten wird klar sein, dass an den hier erläuterten Ausführungsformen der Vorrichtungen und Verfahren zum Zusammenbauen verschiedene Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne dass vom Schutzumfang oder Gedanken der Erfindung(en) abgewichen wird. Weitere Ausführungsformen dieser Offenbarung werden für Fachleute nach eingehender Prüfung der Beschreibung und Anwendung der verschiedenen hier offenbarten Ausführungsformen ersichtlich sein. Ein Teil der Ausrüstung kann zum Beispiel anders aufgebaut sein und funktionieren, als dies hier beschrieben ist, und bestimmte Schritte eines beliebigen Verfahrens können weggelassen, in einer anderen Reihenfolge als der speziell genannten oder in manchen Fällen gleichzeitig oder in Teilschritten ausgeführt werden. Darüber hinaus können zwecks Schaffens weiterer Ausführungsformen und Merkmale Veränderungen oder Modifikationen an bestimmten Aspekten oder Merkmalen verschiedener Ausführungsformen vorgenommen werden, und es können Aspekte verschiedener Ausführungsformen hinzugefügt oder durch andere Merkmale oder Aspekte anderer Ausführungsformen ersetzt werden, so dass noch weitere Ausführungsformen entstehen.
Dementsprechend umfasst diese Offenlegung gemäß der geltenden Gesetzgebung alle Modifikationen und Äquivalente des in den beigefügten Ansprüchen genannten Gegenstands. Darüber hinaus schließt die Offenlegung alle Kombinationen der oben beschriebenen Elemente in allen möglichen Varianten davon ein, es sei denn, hier ist etwas anderes angegeben oder es widerspricht eindeutig dem Kontext.

Claims

Verfahren (600) zum Vermeiden von Gegenständen (142), das Folgendes umfasst: Übertragen eines Signals mithilfe eines Sensors einer Maschine (602), wobei der Sensor (160) vor einem Arbeitswerkzeug (140) der Maschine (100) und in einer Fahrtrichtung (T) des Arbeitswerkzeugs (140) oder der Maschine (100) angeordnet ist, wobei die Maschine (100) einen Weg auf einer Bodenoberfläche (158) zurücklegt und sich das Arbeitswerkzeug (140) bewegt, wobei der Sensor (160) zur Bodenoberfläche (158) hin weist, Überwachen von Signalen als Reaktion auf das mithilfe des Sensors (604) übertragene Signal, wobei die Signale mithilfe des Sensors (160) oder eines von dem Sensor getrennten Empfängers (160) überwacht werden, Verarbeiten eines oder mehrerer der Signale zwecks Erkennens eines Gegenstands (142) auf dem Weg, Vergleichen eines Abstands (D142) zwischen dem Gegenstand (142) und dem Arbeitswerkzeug (140) mit einem Grenzwert und Ändern einer Bewegung des Arbeitswerkzeugs (608) auf der Grundlage des Vergleichen des Abstands (D142) mit dem Grenzwert oder/und Ändern einer Bewegung der Maschine (610) auf der Grundlage des Vergleichens des Abstands (D142) mit dem Grenzwert.
Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Gegenstand (142) um einen unter der Erde befindlichen Gegenstand handelt und wobei das Überwachen der Signale das Empfangen eines von dem unter der Erde befindlichen Gegenstand (142) reflektierten Signals als Reaktion auf das mithilfe des Sensors (160) übertragene Signal umfasst.
Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Ändern der Bewegung des Arbeitswerkzeugs (140) oder der Bewegung der Maschine (100) auf einer oder mehreren der folgenden Variablen beruht: einem Abstand (D142) der Maschine (100) zu dem Gegenstand (142), einer Verzögerungsrate der Maschine (100) oder einer Verzögerungsrate des Arbeitswerkzeugs (140).
Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Ändern der Bewegung der Maschine (100) oder der Bewegung des Arbeitswerkzeugs (140) automatisch erfolgt.
Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Ändern der Bewegung des Arbeitswerkzeugs (140) das Anhalten der Bewegung des Arbeitswerkzeugs (140) oder das Ändern der Position des Arbeitswerkzeugs (140) in Bezug zum Boden (158) umfasst und das Ändern der Bewegung der Maschine (100) das Anhalten der Bewegung der Maschine (100) umfasst.
Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Ändern der Bewegung des Arbeitswerkzeugs (140) dazu führt, dass der Sensor (160) zum Erkennen eines Gegenstands (142) zu weit weg angeordnet ist, und wobei das Verfahren ferner das Bereitstellen einer Warnung für den Fahrer umfasst, die eine Position des Sensors (160) angibt.
Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Übertragen des Signals das Übertragen von Bodenradarwellen umfasst.
Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Gegenstand (142) um einen unter der Erde befindlichen Gegenstand handelt und wobei das Verfahren ferner das Empfangen eines von dem Gegenstand unter der Erde reflektierten Signals auf der Grundlage eines Sendens des Signals umfasst.
Verfahren (600) nach Anspruch 8, das ferner das Analysieren des von einem unter der Erde befindlichen Gegenstand (142) empfangenen reflektierten Signals mithilfe eines oder mehrerer Signal-Templates zum Bestimmen einer geeigneten Maßnahme im Hinblick auf die Maschine (100) oder/und das Arbeitswerkzeug (140) umfasst.
Arbeitswerkzeug-Kollisionsvermeidungssystem (200) für eine Maschine (100) mit einem Arbeitswerkzeug (140), wobei das System (200) Folgendes umfasst: einen Sensor (160), einen Empfänger (162) und ein elektronisches Steuergerät (164), das mit dem Sensor (160) und dem Empfänger (162) verbunden ist, wobei das elektronische Steuergerät (164) so konfiguriert ist, dass es: den Sensor (160) dazu veranlasst, in einem ersten Zeitintervall ein Signal zu übertragen, ein in einem zweiten Zeitintervall von dem Empfänger (162) empfangenes Signal verarbeitet und nach dem Verarbeiten des von dem Empfänger (162) empfangenen Signals die Bewegung des Arbeitswerkzeugs (140) oder der Maschine (100) ändert.