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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Maschinen zur Bearbeitung von Straßenoberflächen und insbesondere auf eine Kaltfräse oder Fräsmaschine für den Straßenbelag- oder die Straßenbelagersatzarbeiten.
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Hintergrund
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Fräsmaschinen, wie z. B. Kaltfräsen oder Bodenrecycler können konfiguriert sein, um Material von der Oberfläche von bituminösen, Beton-, Schmutz- oder Asphaltfahrbahnen und anderen Oberflächen mit einem drehbaren Werkzeug, das an einem Rahmen montiert ist, zu entfernen, zu mischen oder wiederzuerlangen. Das drehbare Werkzeug kann eine Planierwalze sein, die ein vorhandenes Fahrbahnmaterial schleifend bearbeitet, oder ein ähnliches Werkzeug, wie beispielsweise eine Bodenrecyclingwalze. In beiden Fällen ist das drehende Werkzeug an einem Rahmen der Maschine montiert und vertikal verstellbar, um eine Schnitttiefe in den Boden oder eine andere Oberfläche, auf der die Maschine arbeitet, zu regulieren. Je nach Maschinentyp kann sich der Rahmen unter Verwendung von Bodeneingriffsmitteln, wie z. B. Räder, Raupen und dergleichen entlang der Arbeitsfläche bewegen.
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In einer üblichen Anordnung ist das drehende Werkzeug in einem Gehäuse umschlossen, das auf seiner Unterseite offen ist, damit das drehende Werkzeug den Boden berühren kann, und das das drehende Werkzeug auf allen verbleibenden Seiten umschließt, um sowohl das gefräste Material zum Sammeln und/oder Mischen aufzunehmen, als auch zu verhindern, dass während des Betriebs Rückstände aus dem Werkzeug ausgestoßen werden. Außerdem ist ein Maschinenbediener in der Regel in typischen Maschinenkonfigurationen entweder über oder vor dem Werkzeuggehäuse positioniert. Die Bedienerposition zusammen mit dem Gehäuse des Werkzeugs erschweren es dem Bediener oftmals, genau zu wissen, wo ein Schnitt am Boden durchgeführt wird, insbesondere in Situationen, wo die Maschine während eines Schnitts eine Richtungsänderung erfordert.
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US-Patent 8,977,442 , das am 3. Oktober 2015 erteilt wurde, beschreibt ein System, das einen Verlauf einer Maschine in Abhängigkeit von der Position des vorderen und hinteren Laufwerks sowie in Abhängigkeit von Lenkwinkel und Lenkmodus bestimmt. Das in dieser Bezugnahme beschriebene System zeigt dem Bediener ferner ein Bild der Ansicht von der Rückseite der Maschine an, wobei der berechnete Verlauf überlagert ist, um das Manövrieren der Maschine zu erleichtern. Diese Darstellungen stellen dem Bediener jedoch keine visuellen Informationen in Bezug auf das Schneidwerkzeug der Maschine bereit.
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Zusammenfassung
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Die Offenbarung beschreibt in einem Aspekt eine Maschine. Die Maschine beinhaltet einen Rahmen und eine Vielzahl von Bodeneingriffselementen, die konfiguriert sind, um die Maschine mit einer Maschinengeschwindigkeit entlang einer Bodenoberfläche zu bewegen und die Maschine in Bezug auf die Bodenoberfläche mit einem Lenkwinkel zu steuern. Ein Maschinengeschwindigkeitssensor stellt ein Maschinengeschwindigkeitssignal bereit, das die Maschinengeschwindigkeit angibt, und ein Lenksensor stellt ein Lenksignal bereit, das den Lenkwinkel angibt. Ein Arbeitsgerät ist mit dem Rahmen verbunden und wird betrieben, um mindestens einen Teil der Bodenoberfläche zu schneiden, während sich die Maschine entlang der Bodenoberfläche bewegt. Mindestens eine Kamera ist mit dem Rahmen assoziiert und angeordnet, um ein Videobild eines Betrachtungsbereichs zu erfassen und um ein Videosignal in Bezug auf den Betrachtungsbereich bereitzustellen. Eine Videoanzeige ist mit einem Führerhaus der Maschine assoziiert. Eine elektronische Steuerung ist mit dem Rahmen assoziiert.
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In einer Ausführungsform ist die elektronische Steuerung zu Folgendem programmiert und konfiguriert: Empfangen des Maschinengeschwindigkeitssignal, des Lenksignals und des Videosignals, Bestimmen einer aktuellen Position des Arbeitsgeräts in Bezug auf den Rahmen und in Bezug auf den Betrachtungsbereich in Echtzeit, Kompilieren einer visuellen Anzeige, in der die aktuelle Position und eine aktuelle Richtung des Arbeitsgeräts in Bezug auf den Betrachtungsbereich in Echtzeit angezeigt wird, Berechnen eines Verlaufs des Arbeitsgeräts basierend auf dem Maschinengeschwindigkeitssignal und dem Lenksignal, Kompilieren einer visuellen Verlaufsdarstellung des Verlaufs des Arbeitsgeräts in Bezug auf den Betrachtungsbereich, Kombinieren der visuellen Anzeige und der visuellen Darstellung.
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In einem weiteren Aspekt beschreibt die Offenbarung eine Kaltfräse. Die Kaltfräse beinhaltet einen Rahmen, eine Vielzahl von Bodeneingriffselementen, die konfiguriert sind, um die Kaltfräse entlang einer Arbeitsfläche mit einer Maschinengeschwindigkeit zu bewegen und die Kaltfräse in Bezug auf die Arbeitsfläche mit einem Lenkwinkel zu steuern. Die Kaltfräse beinhaltet ferner einen Maschinengeschwindigkeitssensor, der ein Maschinengeschwindigkeitssignal bereitstellt, das die Maschinengeschwindigkeit angibt, einen Lenksensor, der ein Lenksignal bereitstellt, das den Lenkwinkel angibt, eine Fräswalze, die drehbar an dem Rahmen gelagert ist, mindestens eine mit dem Rahmen assoziierte Kamera, wobei die mindestens eine Kamera angeordnet ist, um ein Videobild eines Betrachtungsbereichs zu erfassen und ein Videosignal in Bezug auf den Betrachtungsbereich bereitzustellen, ein Führerhaus, eine mit dem Führerhaus assoziierte Videoanzeige und eine mit dem Rahmen assoziierte elektronische Steuerung.
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In einer Ausführungsform ist die elektronische Steuerung zu Folgendem programmiert und konfiguriert: Empfangen des Maschinengeschwindigkeitssignal, des Lenksignals und des Videosignals, Bestimmen einer aktuellen Position der Fräswalze in Bezug auf den Rahmen und in Bezug auf den Betrachtungsbereich in Echtzeit, Kompilieren einer visuellen Anzeige, in der die aktuelle Position und eine aktuelle Richtung der Fräswalze in Bezug auf den Betrachtungsbereich in Echtzeit angezeigt wird, Berechnen eines Verlaufs der Fräswalze basierend auf dem Maschinengeschwindigkeitssignal und dem Lenksignal, Kompilieren einer visuellen Verlaufsdarstellung des Verlaufs der Fräswalze in Bezug auf den Betrachtungsbereich, Kombinieren der visuellen Anzeige und der visuellen Darstellung.
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In noch einem weiteren Aspekt beschreibt die Offenbarung ein Verfahren zum Betreiben einer Kaltfräse. Das Verfahren beinhaltet ein Bereitstellen eines Rahmens und einer Vielzahl von Bodeneingriffselementen, die konfiguriert sind, um die Kaltfräse entlang einer Bodenoberfläche mit einer Geschwindigkeit einer Kaltfräse zu bewegen und die Kaltfräse in Bezug auf die Bodenoberfläche mit einem Lenkwinkel zu steuern. Das Verfahren beinhaltet ferner ein Bereitstellen eines Kaltfräse-Geschwindigkeitssensors, der ein Kaltfräse-Geschwindigkeitssignal bereitstellt, das die Geschwindigkeit der Kaltfräse angibt, ein Bereitstellen eines Lenksignals, das den Lenkwinkel angibt, ein Bereitstellen eines mit dem Rahmen verbundenen Arbeitsgeräts, wobei das Arbeitsgerät betrieben wird, um mindestens einen Teil der Bodenoberfläche zu schneiden, während sich der Kaltfräse entlang der Bodenoberfläche bewegt, ein Bereitstellen mindestens einer mit dem Rahmen assoziierten Kamera, wobei die mindestens eine Kamera angeordnet ist, um ein Videobild eines Betrachtungsbereichs zu erfassen und ein Videosignal in Bezug auf den Betrachtungsbereich bereitzustellen, und ein Bereitstellen einer Videoanzeige, die mit einem Führerhaus der Kaltfräse assoziiert ist.
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In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren zusätzlich eine Verwendung einer elektronischen Steuerung, die zu Folgendem mit dem Rahmen assoziiert ist: Empfangen des Maschinengeschwindigkeitssignal, des Lenksignals und des Videosignals, Bestimmen einer aktuellen Position des Arbeitsgeräts in Bezug auf den Rahmen und in Bezug auf den Betrachtungsbereich in Echtzeit, Kompilieren einer visuellen Anzeige, in der die aktuelle Position und eine aktuelle Richtung des Arbeitsgeräts in Bezug auf den Betrachtungsbereich in Echtzeit angezeigt wird, Berechnen eines Verlaufs des Arbeitsgeräts basierend auf dem Kaltfräse-Geschwindigkeitssignal und dem Lenksignal, Kompilieren einer visuellen Verlaufsdarstellung des Verlaufs des Arbeitsgeräts in Bezug auf den Betrachtungsbereich, Kombinieren der visuellen Anzeige und der visuellen Darstellung.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Übersichtsansicht aus einer Seitenperspektive einer Kaltfräse gemäß der Offenbarung.
- 2 ist eine Übersichtsansicht aus einer oberen Perspektive einer Kaltfräse gemäß der Offenbarung.
- 3 ist eine schematische Ansicht von mit dem Boden zwischenwirkenden Elementen der Maschine von 1 und 2.
- 4 ist eine visuelle Anzeige zur Verwendung an einer Maschine gemäß der Offenbarung.
- 5 ist eine alternative Szene der visuellen Darstellung von 4.
- 6 ist ein Blockdiagramm für eine elektronische Steuerung gemäß der Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung
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Diese Offenbarung bezieht sich auf Oberflächenbearbeitungsmaschinen wie Kaltfräsen, Bodenrecycler, Schaber, Fräsen und dergleichen. Die hierin veranschaulichte und beschriebene exemplarische Maschinenausführungsform ist eine Kaltfräse, was eine Maschine ist, die sich entlang einer Straße oder einer anderen Oberfläche bewegt und die Oberfläche schleift oder planiert bearbeitet, um eine Materialschicht zu entfernen. Während diese exemplarische Ausführungsform die verschiedenen Aspekte der Offenbarung veranschaulicht, ist zu verstehen, dass jeder andere Maschinentyp oder jede andere Konfiguration, die ein in den Boden eindringendes Werkzeug beinhaltet, das in die Oberfläche eindringt, auf der die Maschine angeordnet ist, und einen Arbeitsbereich abdeckt, während die Maschine entlang der Oberfläche fährt, um einen Streifen einer bearbeiteten Oberfläche zu erzeugen, auf die verschiedenen hierin beschriebenen Systeme und Verfahren anwendbar ist und davon profitieren kann.
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Eine Übersichtsdarstellung aus der Seitenansicht einer Maschine 100 ist in 1 gezeigt. 2 zeigt eine Übersichtsdarstellung der Maschine 100 aus einer oberen Perspektive. In Bezug auf diese Fig. beinhaltet die Maschine 100 einen Rahmen 102. Den Rahmen tragen zwei Raupen 104, die in Bezug auf den Rahmen 102 höhenverstellbar sind, sodass der Rahmen 102 entlang einer Oberfläche 106 des Bodens 108 in einer selektiv einstellbaren Höhe fahren kann. Vom Rahmen 102 getragen wird eine Fräswalze 110, die in einem Gehäuse 112 eingeschlossen ist. Die Fräswalze 110 kann durch einen offenen Boden des Gehäuses 112 in den Boden 108 eingreifen. Der Eingriffsgrad der Fräswalze 110 mit dem Boden 108 und auch die Tiefe eines resultierenden Grabens 114 kann durch die Höhe des Rahmens 102 von dem Boden 108 und/oder einen Mechanismus (nicht gezeigt) zum Einstellen des Abstands zwischen dem Rahmen 102 und der Fräswalze 110 reguliert werden. Der während des Fräsvorgangs innerhalb des Gehäuses 112 verursachte Schutt wird gesammelt und von einem Förderband 113 entfernt, das entlang eines Auslegers 115 angeordnet ist, um auf bekannte Weise in einen LKW (nicht gezeigt) entladen zu werden.
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Die Maschine 100 beinhaltet ferner ein Fördersystem 116, das Schutt aus einem Bereich innerhalb des Gehäuses sammelt und den Schutt über einen Ausleger 118 auf bekannte Weise abtransportiert. Die Maschine 100 kann von einem Motor 120 angetrieben und von einem Bediener gesteuert werden, der sich in dem Führerhaus 122 befindet. Das Führerhaus 122, das ein Dach 124 beinhalten kann, beinhaltet Bedienelemente und Anzeigen 126, die der Bediener verwenden kann, um die Maschine 100 zu steuern und er kann auch Rückmeldungen über verschiedene Betriebsparameter der Maschine 100 erhalten. Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, ist das Führerhaus 122 über dem Gehäuse 112 angeordnet, das die Fräswalze 110 aufnimmt, sodass es für einen Bediener, der sich in dem Führerhaus 122 befindet, während des Betriebs nicht möglich ist, die Fräswalze 110 visuell zu überwachen und festzustellen, wo ein Schnitt durchgeführt wird. Diese Bedingung, die von vielen verschiedenen Maschinentypen und Maschinenkonfigurationen geteilt wird, wurde bisher nicht zufrieden stellend behandelt.
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Beispielsweise haben Maschinenbediener in der Vergangenheit paarweise oder in Teams gearbeitet, sodass Bediener entlang der Maschine 100 gehen und einem anderen Bediener, der die Maschine 100 von dem Führerhaus 122 aus steuert, Feedback geben. Während eine solche konzertierte Anstrengung akzeptabel sein kann, um zu bestimmen, wo ein Schnitt durchgeführt wird, wenn die Maschine 100 in gerader Linie betrieben wird, ist die Position des Schnittes, wenn die Maschine dreht, um z. B. ein Hindernis im Fräsbetrieb, wie z. B. einen Kanaldeckel oder einen Bordstein zu umgehen, auch für erfahrene Bediener schwieriger zu bestimmen. Außerdem erhöht die Notwendigkeit, mehr als einen Bediener einzusetzen, um sicherzustellen, dass ein präziser Schnitt durchgeführt wird, die Kosten und Komplexität eines Schneid- oder Planiervorgangs.
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Eine schematische Darstellung der Maschine 100 ist in 3 zur Veranschaulichung gezeigt. In Bezug auf diese Fig., in der zur Vereinfachung vorher eingeführte Strukturen mit der gleichen Nummer gekennzeichnet sind, wie sie zuvor verwendet wurden, beinhaltet die Maschine 100 den Rahmen 102, der die Fräswalze 110 drehbar trägt, die von einem oder mehreren Motoren 126 gedreht wird und von Stellantrieben (nicht gezeigt) auf bekannte Weise angehoben oder abgesenkt werden kann. Der Rahmen 102 beinhaltet die vier Raupen 104, die von Motoren (nicht gezeigt) angetrieben werden, um die Maschine entlang des Bodens vorwärts zu bewegen. Die Fräswalze 110 beinhaltet eine Vielzahl von Fräswerkzeugen 128, die in die Bodenoberfläche eingreifen und diese schleifen, während sich die Fräswalze 110 dreht und die Maschine während eines Planiervorgangs in Bezug auf den Boden vorwärts fährt. Wie es bei Maschinen dieses Typs üblich ist, können zwei oder mehrere der Raupen 104 in Bezug auf den Rahmen 102 geschwenkt werden, sodass die Maschine 100 in jede gewünschte Richtung lenken kann.
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Die einzigartige Lenkfähigkeit der Maschine 100 ist vorteilhaft für die Art des Betriebs der Maschine, insbesondere beim Durchführen von Planiervorgängen um Hindernisse herum oder in engen Bereichen, sie kann aber auch die Bedienung der Maschine durch den Bediener, insbesondere weniger erfahrene Bediener, erschweren, da das Lenken der Maschine an einer oder beiden Achsen 130 des Rahmens 102 erfolgen kann. Wenn die Maschine 100 beispielsweise in gerader Richtung S fährt, was durch die Strich-Punkt-Strich-Pfeile bezeichnet ist, alle vier Raupen 104 gerade ausgerichtet sein. Wenn zwei 104 um einen Winkel α, wie es in 3 gezeigt ist, in einer Drehrichtung, T, bezeichnet mit gestrichelten Linienpfeilen, gedreht werden, nimmt die Maschine einen drehenden, gekrümmten Verlauf C an, der durch die ausgefüllten Pfeile gekennzeichnet ist.
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Die Form und der Radius der Kurve C ändern sich in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Raupen 104 an jeder Achse 130, was für die Maschine 100 über bekannte Wendekreise von drehenden Fahrzeugen, wie z. B. Lastkraftwagen oder Autos mit Wenderädern an einer oder zwei Achsen recht einzigartig ist. Denn während bei solchen Fahrzeugen ein Verhältnis des Drehwinkels vordefiniert ist und von dem Fahrer nicht verändert werden kann, kann das Verhältnis der Raupen 104 an den Achsen 130 vom Bediener frei gewählt und eingestellt werden. Zusätzlich ist für den Bediener der Maschine 100 der Verlauf der Fräswalze 110 von Interesse und nicht der Verlauf der Maschine 100 oder der Raupen 104 im Allgemeinen. Die Bestimmung des Verlaufs der Fräswalze 110 wird zusätzlich dadurch erschwert, dass die Breite W1 des Gehäuses 112 größer als eine Spurbreite W2 und auch größer als eine Fräswalzenbreite W3 ist, wie es in 3 gezeigt ist, sodass visuelle Hinweise des Bedieners in Bezug auf sichtbare Maschinenkomponenten bei der Bestimmung des tatsächlichen Verlaufs der Fräswalze 110 in Echtzeit während des Betriebs verwirrend und irreführend sein können.
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Zur Unterstützung des Bedieners beim präzisen Bestimmen des Verlaufs der Fräswalze 110 durch visuelle Informationen ist eine Vielzahl von Kameras oder anderen optischen Messwertgebervorrichtungen um die Maschine 100 und mindestens in Richtung der vorderen Fahrtrichtung der Maschine 100 angeordnet und konfiguriert, sodass sie ein Signal mit visuellen Informationen an eine Steuerung 132 bereitstellen (2), die in Echtzeit einen Verlauf der Fräswalze 110 basierend auf der Geschwindigkeit und dem Drehwinkel aller Raupen 104 während des Maschinenbetriebs kompiliert und anzeigt.
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Spezifischer kann die Maschine 100 mindestens eine Kamera 134 beinhalten, die an dem Maschinenrahmen 102 oder einer anderen Maschinenstruktur montiert ist und betrieben wird, um ein visuelles oder Videosignal an die Steuerung 132 drahtlos oder über eine Kommunikationsleitung 136 bereitzustellen. In der veranschaulichten Ausführungsform sind sechs mögliche Positionen für Kameras 134 um die Maschine gezeigt, wobei zwei Kameras jeweils Betrachtungsbereiche an der Vorder-, Hinter- und Rückseite der Maschine sind, wobei jedoch zu beachten ist, dass nur eine Kamera 134, die einen Bereich vor der Maschine betrachtet, verwendet werden kann. Jede Kamera 134 ist angeordnet, um einen Betrachtungsbereich 138 abzudecken, der sich innerhalb eines zwischen zwei Blickwinkellinien 140 definierten Blickwinkels bis zum Boden erstreckt. In einer Ausführungsform wie die in 2 gezeigte Ausführungsform, wo mehrere Kameras 134 verwendet werden, können sich die Blickwinkellinien 140 kreuzen, sodass sich die Betrachtungsbereiche 138 von benachbarten Kameras 134 mindestens teilweise überlappen, um eine volle Betrachtungsabdeckung zu gewährleisten. In dieser Ausführungsform können die verschiedenen Videosignale, die an die Steuerung 132 bereitgestellt werden, von der Steuerung in den Überlappungsbereichen zusammengefügt werden, um dem Bediener über eine in dem Führerhaus 122 angeordnete visuelle Anzeige 144 eine umfassende Sicht auf jeden Betrachtungsaspekt in Bezug auf die Maschine zu ermöglichen, einschließlich einer Draufsicht.
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Die visuelle Anzeige 144 ist mit der Steuerung 132 verbunden und konfiguriert, um Informationen davon zu empfangen, die eine oder mehrere Ansichten der Kameras 134 anzeigen, die von der Steuerung 132 zusammengefügt, kompiliert oder anderweitig verarbeitet und an die visuellen Anzeige bereitgestellt werden. Eine mögliche Ausführungsform der visuellen Anzeige 144 und exemplarische Informationen, die darauf angezeigt werden können, sind in zwei Betriebskonfigurationen in den 4 und 5 gezeigt. In Bezug auf diese Fig. kann die visuelle Anzeige 144 eine elektronische Videoanzeige, wie z. B. eine Flüssigkristallanzeige (liquid crystal display, LCD) oder eine ähnliche Betrachtungsvorrichtung sein und einen elektronischen Anzeigebildschirm 202 beinhalten, der von einem Rahmen 204 umgeben ist. Der elektronische Anzeigebildschirm 202 kann eine einfache Anzeige oder alternativ ein Touchscreen sein, der es dem Benutzer ermöglicht, Eingabegesten auf der Anzeige bereitzustellen, die an die Steuerung übermittelt werden, wie z. B. Auswahl von Ansichten, Zoomen und dergleichen.
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In der veranschaulichten Ausführungsform kann die visuelle Anzeige 144 verwendet werden, um dem Bediener Arbeitsparameterdarstellungen aus verschiedenen Perspektiven zu zeigen. So ist beispielsweise in 4 eine Frontansicht der Maschine 100 und in 5 eine Linksansicht der Maschine 100 gezeigt. Insbesondere die Frontansicht der Maschine 100 während eines Betriebs, wie gezeigt in 4, kann von der Steuerung 132 zusammengefügt werden, um den Ausleger 115 auszublenden oder zu verbergen und dem Bediener eine freie Sicht auf den Bereich vor der Maschine 100 bereitzustellen, während die Maschine während eines Planiervorgangs und auch während der Fahrt der Maschine zu oder von einer Baustelle fährt. Das Ausblenden des Auslegers 115, was optional ist, kann durch die überlappenden Betrachtungsbereiche 138 an der Vorderseite der Maschine 100 erreicht werden, wenn mehr als eine Kamera 134 verwendet wird. Wie zu erkennen ist, können je nach Anzahl der Kameras 134 und deren Platzierung an der Maschine 100 zusätzliche Ansichten zu den in den 4 und 5 gezeigten erstellt und dem Bediener verfügbar gemacht werden.
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Insbesondere, exemplarische Ausführungsformen sind in den 4 und 5 veranschaulicht, beinhaltet jede Ansicht ein Videobild des Arbeitsbereichs 206 der Maschine 100 im Vordergrund sowie der Umgebung oder des Hintergrunds 208 um den Arbeitsbereich 206. Basierend auf geometrischen Informationen der Maschine, wie z. B. der Lage des Führerhauses 122 in Bezug auf die Raupen 104, die Fräswalze 110, die eine oder die mehreren Kameras 134 und andere, sowie Betriebsparametern der Maschine, wie z. B. Fahrgeschwindigkeit und Drehwinkel der Raupen 104 in Bezug auf den Rahmen 102, die alle an die Steuerung 132 bereitgestellt werden, ist die Steuerung 132 programmiert und konfiguriert, um den Verlauf C (3) der Fräswalze, während sich die Maschine 100 bewegt, entweder geradlinig oder durch Ausführen einer einfachen oder zusammengesetzten Drehung, zu interpolieren, zu berechnen oder auf andere Weise zu bestimmen. Diese Bestimmung in der Steuerung kann basierend auf bekannten oder vordefinierten Effekten von Geschwindigkeit, Wendekreis, Schnitttiefe und dergleichen in Echtzeit durchgeführt werden, basierend auf den auf diese Weise in der Steuerung empfangenen und verarbeiteten Informationen.
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Das Resultat der Verlaufsbestimmung in der Steuerung kann in der visuellen Anzeige 144 visuell als eine Linie oder Kurve 210 angezeigt werden, die dem Arbeitsbereich 206 auf der visuellen Anzeige 202 hinzugefügt oder ist oder diesen überlagert, und angeordnet ist, um auf dem Bild mit einer tatsächlichen Kante eines Schnitts übereinzustimmen, den die Fräswalze ausführen wird, wenn die Maschine weiterhin mit dem aktuellen Satz aus Geschwindigkeits- oder Dreheingaben oder -parametern fährt. Die Kurve 210 stellt einen erwarteten Rand oder eine erwartete Kante der Fräswalze 110 dar, die auf dem Boden an der Stelle des Bodens resultiert, die in Echtzeit an der visuellen Anzeige 144 dargestellt ist. Die Kurve 210 ist in einem gestrichelten Pfeil in den 4 und 5 dargestellt. In diesen Fig. ist in einem durchgezogenen Pfeil auch eine Linie 212 dargestellt, die die tatsächlichen Kanten der Fräswalze in Bezug auf das gezeigte Bild darstellt. Die Linien 212 zeigen in eine Richtung, die eine normale Projektion entsprechender Vektoren darstellt, die koplanar und senkrecht zu einer Drehachse der Fräswalze sind. Die Linien 212 können eine Größe aufweisen, die qualitativ eine Geschwindigkeit der Maschine darstellt und den Bediener unterstützt, die Richtung zu bestimmen, in der der Schneidevorgang zu einem bestimmten Zeitpunkt erfolgt. In dieser Live-Anzeige, die an den Bediener bereitgestellt wird, schneiden sich die Linien 212 und Kurven 210 an einem Punkt 214, der die tatsächliche Kante der Fräswalze 110 auf dem Boden darstellt.
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In einer Ausführungsform, z. B. wenn die Maschine 100 verwendet wird, um aufeinanderfolgende Schnitte über den gleichen Bereich durchzuführen, können die Linien 212 so gewählt werden, dass sie mit einer Schnittlinie übereinstimmen, die während eines ersten Schnitts gemacht wurde, sodass nachfolgende Schnitte mit früheren Schnitten ausgerichtet werden können. In dieser Ausführungsform können die Bilder der Kameras 134 beispielsweise in Verbindung mit einem globalen Positionierungssystem (GPS) verwendet werden, um Linien zu veranschaulichen, die eine vorherige Schnittlinie markieren, sodass der Bediener der Maschine 100 die Maschine steuern kann, indem er die Linien 212 und/oder Punkte oder die Punkte 214 verwendet, um den vorherigen Schnittlinien zu folgen.
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Die visuelle Anzeige 144 kann ferner andere Merkmale und Strukturen beinhalten. Die veranschaulichte Ausführungsform beinhaltet beispielsweise eine Reihe von Wählschaltern 216, die der Bediener verwenden kann, um verschiedene Perspektiven oder Ansichten in Bezug auf die Maschine zu durchlaufen oder auszuwählen. So ist beispielsweise in 5 eine Frontansicht in 4 und eine vergrößerte perspektivische Ansicht von der linken Seite gezeigt.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Offenbarung ist anwendbar auf Maschinen, die auf einer Bodenoberfläche arbeiten, wie z. B. eine Planiermaschine, und bezieht sich auf Oberflächenbearbeitungsmaschinen, wie z. B. Kaltfräsen, Bodenrecycler, Schaber, Fräsen und dergleichen. Die hierin veranschaulichte und beschriebene exemplarische Maschinenausführungsform ist eine Kaltfräse, was eine Maschine ist, die sich entlang einer Straße oder einer anderen Oberfläche bewegt und die Oberfläche schleift oder planiert bearbeitet, um eine Materialschicht zu entfernen. Während diese exemplarische Ausführungsform die verschiedenen Aspekte der Offenbarung veranschaulicht, ist zu verstehen, dass jeder andere Maschinentyp oder jede andere Konfiguration, die ein in den Boden eindringendes Werkzeug beinhaltet, das in die Oberfläche eindringt, auf der die Maschine angeordnet ist, und einen Arbeitsbereich abdeckt, während die Maschine entlang der Oberfläche fährt, um einen Streifen einer bearbeiteten Oberfläche zu erzeugen, auf die verschiedenen hierin beschriebenen Systeme und Verfahren anwendbar ist und davon profitieren kann.
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Ein Blockdiagramm für eine elektronische Steuerung 300 gemäß der Offenbarung ist in 6 gezeigt. Die elektronische Steuerung 300 kann eine einzelne Steuerung sein oder mehr als eine Steuerung beinhalten, die zum Steuern verschiedener Funktionen und/oder Merkmale einer Maschine angeordnet ist. So kann beispielsweise eine Mastersteuerung, die zur Steuerung des gesamten Betriebs und der Funktion der Maschine verwendet wird, gemeinsam mit einer Steuerung implementiert werden, die zur Steuerung der visuellen Anzeige 202 verwendet wird. In dieser Ausführungsform soll der Begriff „Steuerung“ eine, zwei oder mehrere Steuerungen beinhalten, die mit der Maschine 100 assoziiert sein können und die bei der Steuerung verschiedener Funktionen und Vorgänge der Maschine 100 kooperieren können (1). Die Funktion der Steuerung, die in 6 nur zu veranschaulichenden Zwecken konzeptuell so gezeigt ist, dass sie verschiedene separate Funktionen beinhaltet, kann in Hard- und/oder Software implementiert werden, ungeachtet der gezeigten separaten Funktion. Dementsprechend sind verschiedene Schnittstellen der Steuerung in Bezug auf Komponenten des Antriebssystems beschrieben, die in dem Blockschaltbild von 6 gezeigt sind. Solche Schnittstellen sind nicht dazu bestimmt, die Art und Anzahl der verbundenen Komponenten oder die Anzahl beschriebener Steuerungen zu begrenzen.
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Die elektronische Steuerung 300 ist konfiguriert, um verschiedene Eingaben von verschiedenen Systemen und Sensoren der Maschine 100 zu empfangen und visuelle Darstellungen zu kompilieren, die bereitgestellt werden, um den Bediener während eines Planiervorgangs zu unterstützen. In der gezeigten besonderen und exemplarischen Ausführungsform und unter weiterer Bezugnahme auf den in 3 gezeigten Schaltplan der Maschine in 3 kann die elektronische Steuerung 300 ein Maschinengeschwindigkeitssignal 302 empfangen, das von einem Geschwindigkeitssensor 301 (3) bereitgestellt wird, der mit einer Raupe 104 assoziiert ist oder der anderweitig konfiguriert ist, um das Geschwindigkeitssignal 302 bereitzustellen, das die Geschwindigkeit der Maschine 100 in Bezug auf den Boden angibt. Die elektronische Steuerung 300 kann ferner ein Drehsignal 304 empfangen, das von Drehsensoren 303 bereitgestellt wird, die mit jeder der Achsen 130 der Maschine 100 assoziiert sind. Das/die Drehsignal(e) 304 sind eine Angabe des Drehgrads jeder Achse 130. Die elektronische Steuerung 300 kann ferner ein Fräswalzensignal 306 empfangen, das einen oder mehrere Betriebsparameter der Fräswalze 110 angibt, einschließlich z. B., ob sich die Walze dreht, der Drehgeschwindigkeit der Walze, der Schnitttiefe der Walze, er Drehrichtung der Walze und/oder anderer Parameter. Informationen über die Fräswalze können von einem oder mehreren Sensoren, die in 3 zur Veranschaulichung mit 305 bezeichnet werden, an die elektronische Steuerung 300 bereitgestellt werden.
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Die elektronische Steuerung 300, die als die Steuerung 132 betrieben werden kann oder als solche verkörpert sein kann (2), ist auch konfiguriert, um ein oder mehrere Videosignale 308 von verschiedenen Kameras zu empfangen, wie z. B. den Kameras 134, die an der Maschine 100 angeordnet sind und während des Betriebs verschiedene Bereiche um die Maschine betrachten, wie es vorher in Bezug auf 2 beschrieben ist. Die Videosignale 308 werden an ein Videomodul 312 bereitgestellt, das die verschiedenen Signale kombiniert und perspektivische Ansichten um die Maschine zusammenfügt. Diese perspektivischen Ansichten 314 werden an einen Schnittpositionsrechner 310 bereitgestellt, der die anderen Betriebsparameter der Maschine kombiniert, einschließlich, aber nicht beschränkt auf das Maschinengeschwindigkeitssignal 302, die Drehsignale 304, das Fräswalzensignal 306 und/oder andere, um die Schnittposition und den Verlauf der Fräswalze wie vorstehend beschrieben zu berechnen. Der Schnittpositionsrechner 310 kann somit die Kurven und Linien 210 und 212 erzeugen und ein Videoüberlagerungssignal erzeugen, das zurück an das Videomodul 312 bereitgestellt wird. Das Videomodul 312 kann dann eine Videozuführung 316 zu einer Anzeige bereitstellen, wie z. B. die visuelle Anzeige 202, die eine perspektivische Ansicht um die Maschine mit aktuellen und vorgesehenen Verlaufsinformationen in Bezug auf die Fräswalze beinhaltet, wie es in den 4 und 5 gezeigt ist. Die visuelle Anzeige kann ferner Maschinenbetriebsinformationen angeben, wie z. B. einen Maschinenkurs, Schnittparameter wie z. B. Schnitttiefe, Fahrgeschwindigkeit, Fräsergeschwindigkeit und andere Parameter, wie sie in den exemplarischen Abbildungen der 4 und 5 gezeigt sind.
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Es ist zu erkennen, dass die vorstehende Beschreibung Beispiele für das offenbarte System und die offenbarte Technik bereitstellt. Es ist jedoch vorgesehen, dass andere Implementierungen der Offenbarung im Detail von den vorstehenden Beispielen abweichen können. Alle Bezugnahmen auf die Offenbarung oder Beispiele davon sollen auf das an dieser Stelle besondere Beispiel beziehen und sollen keine Einschränkung auf den Geltungsbereich der Offenbarung im Allgemeinen bedeuten. Jede Unterscheidung und Herabsetzung in Bezug auf bestimmte Merkmale soll einen fehlenden Vorzug für diese Merkmale angeben, soll diese aber nicht vollständig aus dem Geltungsbereich der Offenbarung ausschließen, sofern dies nicht anders angegeben wird.
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Die Angabe von Wertebereichen hierin soll lediglich als Kurzform für eine individuelle Bezugnahme auf jeden einzelnen Wert dienen, der in den Bereich fällt, sofern dies nicht anders angegeben wird, und jeder einzelne Wert wird in die Spezifikation aufgenommen, als ob er hierin einzeln aufgeführt wäre. Alle hierin beschriebenen Verfahren können in jeder geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden, sofern hierin nichts anderes angegeben wird oder der Kontext eindeutig widerspricht.
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Dementsprechend umfasst diese Offenbarung alle Änderungen und Entsprechungen des Gegenstands, die in den angehängten Ansprüchen aufgeführt sind, soweit dies nach geltendem Recht zulässig ist. Darüber hinaus ist jede Kombination der oben beschriebenen Elemente in allen möglichen Variationen davon von der Offenbarung umschlossen, sofern hierin nichts anderes angegeben wird oder der Kontext eindeutig widerspricht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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