DE102019204752A1

DE102019204752A1 - Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von insbesondere im Tagebau einsetzbaren Abraum- und Fördermaschinen

Info

Publication number: DE102019204752A1
Application number: DE102019204752.1A
Authority: DE
Inventors: Daniele Naro
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2020-03-26

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum kollisionsfreien Betrieb einer insbesondere im Tagebau einsetzbaren Abbau-/Förderanlage, welche wenigstens ein Abbaugerät (100) zum Erzeugen von Schüttgut und wenigstens ein erstes Fördergerät (105) zum Abtransportieren des abgebauten Schüttgutes umfasst, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass aktuelle Positions- und/oder Winkeldaten (203) für das wenigstens eine Abbaugerät (100) und das wenigstens eine erste Fördergerät (105) erfasst werden, dass die erfassten Positions- und/oder Winkeldaten (203) bevorzugt in eine Situationsklasse klassifiziert werden, und dass anhand des Klassifizierungsergebnisses eine möglicherweise bevorstehende, kollisionskritische Betriebssituation erkannt wird (205).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erkennen bzw. Vermeiden von Kollisionen bei vorwiegend im Tagebau einsetzbaren, mobilen und/oder stationären Abraum- und Fördermaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, ein maschinenlesbarer Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und eine Einrichtung, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.
Stand der Technik
Für mobile Arbeits- bzw. Baumaschinen, z.B. Bagger, existieren heutzutage visuelle Anzeigesysteme, die in der Fahrerkabine installiert sind und den Bediener bei seinen planungsgemäßen Arbeiten unterstützen, indem sie z.B. die momentane Position und Orientierung der Maschine anzeigen. Zudem wird insbesondere bei Baggern die Stellung eines Arbeitsarms, d.h. die Koordinaten eines entsprechenden Tool Center Points (TCP) des Arbeitsarms sowie die Stellung eines Werkzeugs angezeigt. Die meisten dieser Anzeigesysteme können durch Kombination mit einem Satellitennavigationssystem auch die globale Position der Maschine anzeigen. Hier betroffene Arbeitsmaschinen sind sehr groß und insbesondere bei Rangierfahrten für einen Bediener schwer einzusehen und/oder einzuschätzen. Gleichzeitig können auf einer Baustelle oder in einem Tagebau viele solche großen und unübersichtlichen Arbeitsmaschinen zum Einsatz kommen.
Darüber hinaus ist ein Datenaustausch zwischen ähnlichen Maschinen untereinander, z.B. im industriellen Umfeld unter der Bezeichnung „Machine-2-Machine“-Communication oder im Automobilbereich unter der Bezeichnung „Car-to-Car“-Communication (Car2Car, C2C) oder „Vehicle-to-Vehicle“-Communication (V2V) bekannt geworden.
So geht aus DE 10 2013 212 683 A1 ein Verfahren zum Erkennen bzw. Verhindern einer Kollision von Arbeitsmaschinen hervor, wobei das Verfahren einen Schritt des Einlesens eines Ego-Positionssignals und zumindest eines Positionssignals einer weiteren Arbeitsmaschine, einen Schritt des Bestimmens einer Kollisionswarnung unter Verwendung des Ego-Positionssignals und des Positionssignals sowie einen Schritt des Bereitstellens der Kollisionswarnung umfasst. Dabei repräsentiert das Ego-Positionssignal eine geografische Position der Arbeitsmaschine und das Positionssignal eine geografische Position der jeweils weiteren Arbeitsmaschine, wobei die Kollisionswarnung ein Signal mit einer Information über eine bevorstehende Kollision darstellt.
Eine solche Kollision kann einen Zusammenstoß zwischen zwei oder mehreren Arbeitsmaschinen oder einer oder mehrerer Arbeitsmaschinen z.B. mit einer Böschung, Materialansammlung, mit einem Findling, mit einer Rampe oder einem An- oder Abhang, mit einer oder mehreren Personen, mit einem oder mehreren Tieren oder mit größeren Anpflanzungen, z.B. Bäumen oder Baumgruppen, bedeuten. Bei einer Kollision kann eine Arbeitsmaschine mit einer weiteren stationären, semimobilen oder mobilen Arbeitsmaschine zusammenstoßen.
Aus DE 10 2014 221 803 A1 geht zudem ein Verfahren zum Bestimmen einer momentan vorliegenden Fahrsituation eines Fahrzeugs hervor auf einem vorgegebenen Fahrzeugumfeld basierende Umfelddaten erfasst werden, Merkmale aus den Umfelddaten mittels einer Mustererkennung extrahiert werden, eine Klassifikation der momentan vorliegenden Fahrsituation ausschließlich basierend auf den mittels der Mustererkennung extrahierten Merkmalen durchgeführt wird und das Ergebnis der Klassifikation bereitgestellt wird. Da die Klassifikation der momentan vorliegenden Fahrsituation ausschließlich basierend auf den mittels der Mustererkennung extrahierten Merkmalen beruht, ist eine darüber hinausgehende Musteranalyse nicht notwendig, um noch weitere Informationen aus dem erfassten Fahrzeugumfeld zu extrahieren. Das Verfahren führt somit unmittelbar auf einem vorhandenen Umfeldmodell beruhend eine Situationsklassifikation durch. Die Klassifikation kann dabei basierend auf einem Verfahren zur Szenenkategorisierung aus Bildern durchgeführt werden, wobei ein „Deep Learning“-Verfahren angewendet wird. Hierbei wird, basierend auf Sensordaten, ein Belegungsbild des Umfeldes ermittelt.
Ferner geht aus DE 10 2009 024 066 A1 ein Verfahren zur Situationserkennung bzw. Klassifizierung von bildtechnisch überwachten Szenen hervor. Die Situationserkennung dient zur Verkehrsüberwachung oder zur Überwachung von Produktionsprozessen in Fabrikanlagen, wobei auch die automatisierte Erkennung komplexer dynamischer Situationen ermöglicht wird. Dabei werden Bildpixel einer Bildfolge von Bildern zu Bildsegmenten zusammengefasst und optische Flüsse für mehrere Bildsegmente berechnet. Eine Klassifizierung der Bildfolge in eine Situationsklasse erfolgt in Abhängigkeit von einem zeitlichen Verlauf der berechneten optischen Flüsse. Die Klassifizierung erfolgt z.B. anhand eines „Hidden-Markov“-Modells (HMM), bei dem zur Situationserkennung Übergangswahrscheinlichkeiten von einem Zustand zum nächsten in einer Abfolge von Zuständen betrachtet werden. Dabei sind verborgene Zustände durch die Statistik der möglichen Kombinationen von optischen Flüssen der Bildsegmente beeinflusst. Falls Kombinationen von optischen Flüssen auftreten, die nicht in diese statistische Verteilung fallen, wird eine Warnmeldung ausgegeben. Um ein HMM zu erstellen oder zu trainieren, werden in Situationsklassen vorklassifizierte Sequenzen von optischen Flüssen der Bildsegmente verwendet.
Offenbarung der Erfindung
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke kann darin gesehen werden, zur Ermöglichung eines automatisierten Betriebs einer insbesondere im Tagebau einsetzbaren, aus wenigstens einem Abraumbagger und wenigstens einer Fördermaschine bestehenden Abbau- bzw. Abraumanlage, ein aktives und prädiktives Kollisionsschutzverfahren vorzusehen. Eine solche prädiktive Schutzfunktion soll insbesondere während des Betriebs entsprechender Gewinnungs- und Fördermaschinen sowie von im Tagebau eingesetzten Hilfsgeräten ggf. bestehende Schutzmaßnahmen dahingehend weiterzuentwickeln, um den autonomen Betrieb der jeweiligen Arbeitsmaschinen bzw. eine entsprechend automatisierte Abraum- bzw. Bahnplanung zu ermöglichen.
Die prädiktive Schutzfunktion kann auf einer zuverlässigen Hinderniserkennung beruhen. Dabei kann ein Hindernis geräteimmanent, d.h. durch mögliche Kollision von Gerätebestandteilen, anlagenimmanent, d.h. durch mögliche Kollision zwischen Einzelgeräten, oder gegenüber der Umgebung bestehen. Die Erfassung eines Hindernisses kann modellbasiert, d.h. indirekt abgeleitet werden oder direkt sensorisch erfolgen und dabei mittels einer geeigneten Nachbearbeitung („post processing“) der erfassten Sensordaten spezifiziert werden.
Im Gegensatz dazu ist bei dem im Stand der Technik bekannten manuellen Betrieb der Arbeitsmaschinen und entsprechenden Abraumanlagen im Tagebau das Einschätzungsvermögen und die Überwachung dem jeweiligen Geräteführer überlassen, diese Aspekte im Sinne einer Kollisionsvorbeugung bzw. -vermeidung bei der Steuerung der Geräte einzubeziehen.
Die so erfassten Sensordaten ermöglichen die informationsbasierte Unterstützung eines Maschinenführers oder Maschinenoperators dahingehend, dass möglicherweise drohende Kollisionen frühzeitig angezeigt werden und zusätzliche Empfehlungen an den Maschinenführer bzw. Operator und/oder Aktionen/Eingriffe in die Steuerung der jeweiligen Arbeitsmaschine erfolgen. So kann ein die Kollision verhinderndes Ausweichmanöver der jeweiligen Arbeitsmaschine bzw. einer Arbeitsausrüstung der Arbeitsmaschine empfohlen oder bereits automatisch durchgeführt werden, z.B. ein unbedingter Stopp der Gerätebewegung bei expliziter Kollisionsgefahr, bzw. eine geeignete Änderung der Bewegungsrichtung, oder eine geeignete Umstellung von Betriebsparametern der Arbeitsmaschine oder an der Szene beteiligter weiterer Maschinen oder Geräte zur Prävention etwa erkannter Kollisionsrisiken.
Es ist hierbei anzumerken, dass die genannten Empfehlungen oder Eingriffe gemäß der Erfindung auch unter Berücksichtigung von produktionsorientierten Optimierungszielen erfolgen können. Dabei kann der prädiktive bzw. präventive Kollisionsschutz unter Berücksichtigung einer weiteren Einsatzplanung und/oder Produktionsoptimierung erfolgen.
Das vorgeschlagene Verfahren zum kollisionsverhindernden Betrieb einer insbesondere im Tagebau einsetzbaren Abbau-/Förderanlage, welche wenigstens ein Abbaugerät zum Erzeugen von Schüttgut und wenigstens ein erstes Fördergerät zum Abtransportieren des abgebauten Schüttgutes umfasst, sieht insbesondere vor, dass aktuelle Positions- und/oder Winkeldaten für das wenigstens eine Abbaugerät und das wenigstens eine erste Fördergerät erfasst werden, dass die erfassten Positions- und/oder Winkeldaten klassifiziert werden, und dass anhand des Klassifizierungsergebnisses eine möglicherweise bevorstehende, kollisionskritische Betriebssituation erkannt wird.
Es ist hierbei hervorzuheben, dass das erste Fördergerät durch einen Förderbrückenwagen realisiert sein kann oder durch ein an dem Abbaugerät angeordneten Entladeausleger, mittels dessen z.B. ein Gerät oder Fahrzeug für den Abtransport des Schüttgutes beschickt werden kann. In dem zuletzt genannten Szenario ist somit kein Förderbrückenwagen erforderlich.
Es ist ferner hervorzuheben, dass die vorliegende Erfindung auch bei einer Abbau- bzw. Förderanlage anwendbar bzw. einsetzbar ist, bei welcher der Materialtransport in beiden Transportrichtungen möglich ist. So kann anstelle des Abbaugerätes ein „Absetzgerät“ zum Absetzen bzw. zum Abwerfen von schüttfähigem Material an der Abbaufront vorgesehen sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass anhand erfasster Positions- und/oder Winkeldaten eine Klassifizierung in eine Situationsklasse durchgeführt wird. Auf einer bereits erfolgten Klassifizierung beruhend können aktuell erfasste Positions- und/oder Winkeldaten mittels der entsprechend klassifizierten Situationsklassen klassiert werden und anhand des Klassierungsergebnisses auf eine bevorstehende, kollisionskritische Betriebssituation geschlossen werden.
Es ist hierbei anzumerken, dass der genannte Verfahrensschritt der „Klassierung“ mittels der Situationsklassen in dem vorliegenden Zusammenhang sowohl den Bereich des „Machine Learning“ mittels künstlicher Intelligenz, z.B. mittels eines künstlichen neuronalen Netzwerks, als auch einen generisch angelegten Entscheidungsfindungs- und Optimierungsalgorithmus umfassen kann, bei dem anhand von sensorisch erfassten Umgebungsdaten Entscheidungen für den weiteren Betrieb von hier betroffenen Geräten bzw. Maschinen getroffen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass Betriebsdaten erzeugt werden, mittels derer dass wenigstens eine Abbaugerät und das wenigstens eine erste Fördergerät kollisionsverhindernd angesteuert werden. Die kollisionsverhindernde Ansteuerung kann dadurch erfolgen, dass geeignete Ausweichmanöver und/oder eine Abschaltung wenigstens einer Aktorik eines der beteiligten Abbau-/Fördergeräte durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich können dazu kollisionsverhindernde Fahrbefehle und/oder Schwenkbewegungen des wenigstens einen Abbaugerätes sowie des wenigstens einen ersten Fördergerätes durchgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass bei der Klassifizierung oder Klassierung wenigstens folgende Betriebsdaten berücksichtigt werden:

- Die Position des wenigstens einen Abbaugerätes,
- der Drehwinkel eines Entladeauslegers des Abbaugerätes,
- die Position des wenigstens einen ersten Fördergerätes,
- der Drehwinkel des wenigstens einen ersten Fördergerätes.

Gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens kann auch vorgesehen sein, dass zur Kollisionsverhinderung zusätzlich die Position wenigstens eines zweiten Fördergerätes und/oder die Position eines Hindernisses berücksichtigt werden.
Das erfindungsgemäßen Verfahren bzw. die entsprechende Logik oder Algorithmus können regelungsbasiert sein, wobei das Steuerungsverhalten des gesamten Geräteverbunds in einer Regelungsstruktur abgebildet wird und somit nicht für alle Betriebssituationen der Förderanlage starr vorgegeben wird. Der entsprechende Regelungsalgorithmus kann zusätzlich generischer Natur sein und/oder selbstlernend ausgebildet sein, z.B. mittels eines künstlichen neuronalen Netzwerks (KNN).
Es ist anzumerken, dass mittels des vorgeschlagenen Verfahrens auch bestehende, bereits automatisierte Abraumanlagen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens nachträglich verbessert werden können, wobei z.B. zusätzlich eine genannte Prozesssimulation durchgeführt werden kann.
Die erfindungsgemäß ebenfalls vorgeschlagene Einrichtung ist eingerichtet, eine hier betroffene Abraumanlage, insbesondere die räumliche Bewegung und/oder räumliche Ausrichtung der jeweils beteiligten Abraum- und/oder Fördergeräte während des Abbau- bzw. Abraumprozesses, mittels des vorgeschlagenen Verfahrens automatisiert zu steuern.
Gemäß einem Aspekt der vorgeschlagenen Einrichtung werden die Arbeitsmaschinen und weiteren Geräte einer Abraumanlagen mit Sensoren zur Positions- und Umfelderfassung ausgestattet, um Rückschlüsse auf immanente sowie umgebungsbasierte Hindernisse ziehen zu können. Diese Sensorik kann direkt mittels einer Radarantenne, Laser-basiert („Li-Dar“), direkt mittels einer optischen IR-Kamera, oder mittels elektromagnetischer Sensorik (Transponder) realisiert werden.
Auch ein Einsatz weiterer Sensorik auf Basis alternativer physikalischer Effekte ist denkbar, soweit dieser Einsatz die Anreicherung eines Umfeld- und Situationsmodells bezüglich einer Kollisionsüberwachung mit Meta-Daten zusätzlich anreichern kann. Hierbei ist hervorzuheben, dass als Sensorik grundsätzlich jegliche im Stand der Technik bekannte Sensorik einsetzbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine dezentral arbeitende Sensorik, z.B. mit einem drohnenbasierten Überflug einer hier betroffenen Abraumanlage erfasste Kartierungsdaten, Berücksichtigung finden.
Alternativ oder zusätzlich kann indirekt eine modellbasierte Ermittlung der relevanten Positionen der beteiligten Maschine bzw. Geräte anhand geräteimmanenter Positions- und Betriebsdaten (GPS, Winkelencoder, externe optische Erkennung durch Bilderkennung) erfolgen.
Es ist anzumerken, dass eine umgebungsorientierte, automatisierte Kollisionserkennung bzw. -verhinderung eine möglichst lückenlose und insbesondere echtzeitbasierte Umfeld- bzw. Umgebungserfassung erfordert.
Zusätzlich kann durch Kombination von nach verschiedenen physikalischen Prinzipien arbeitenden Sensoren auch eine kontinuierliche Verifikation von erkannten möglichen Kollisionen sowie eine zusätzliche Sicherheit aufgrund von Redundanz bereitgestellt werden. So kann dabei eine kontinuierliche Prüfung der Datenkonsistenz durchgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorgeschlagenen Einrichtung kann eine Sensorik zur Erzeugung von Sensordaten, eine Datenverarbeitungseinheit zur Durchführung einer genannten Klassifizierung bzw. Klassierung zur Erzeugung von Betriebsdaten vorgesehen sein, wobei mittels den erzeugten Betriebsdaten das wenigstens eine Abbaugerät und das wenigstens eine erste Fördergerät kollisionsverhindernd durch eine Steuerung bzw. Steuereinheit angesteuert werden.
Die Erfindung kann insbesondere in einer im Übertagebau oder Untertagebau erfolgenden Erzgewinnung, Braunkohle- oder Steinkohlegewinnung, oder Steingewinnung, oder Gewinnung von für die Zementherstellung erforderlichen, schüttfähigen Materialien einsetzbaren Abbau- bzw. Abraumanlage zur Anwendung kommen. Zudem ist die Erfindung überall dort anwendbar, wo kontinuierliche Fördertechnik zum Transport von Schüttgut eingesetzt wird.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf eine Einrichtung bzw. ein entsprechendes elektronisches Steuergerät wird die erfindungsgemäße Einrichtung erhalten, welches eingerichtet ist, um eine hier betroffene Abraumanlage mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu betreiben.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. In den Zeichnungen sind übereinstimmende oder funktional gleichwirkende Elemente bzw. Merkmale mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine typische räumliche Anordnung eines Abraum- bzw. Schaufelradbaggers zusammen mit entsprechenden Fördergeräten an einer in einem Tagebau vorliegenden Abbau- bzw. Abraumkante, mit einem im Arbeitsbereich des Schaufelradbaggers angeordneten, beispielhaften Hindernis.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäße Verfahrens bzw. der Einrichtung anhand eines kombinierten Fluss-/Blockdiagramms.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen, modellbasierten Situationsklassierung zur Ermöglichung einer automatisierten Kollisionsüberwachung im Betrieb einer hier betroffenen Abraumanlage bzw. Minenanlage.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klassifizierung einer sensorisch erfassten Betriebssituation einer hier betroffenen Abraumanlage bzw. Minenanlage anhand eines Zustandsdiagramms.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer modellbasierten Simulation von möglichen Bewegungsabläufen von Geräten eines lokalen Fördergeräteverbunds einer hier betroffenen Abraumanlage bzw. Minenanlage, anhand der eine Vorhersage der Bewegung des lokalen Fördergeräteverbunds ermöglicht wird.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Das erfindungsgemäße Verfahren zum sicheren bzw. kollisionsverhindernden Betrieb einer hier betroffenen Abraumanlage sowie eine entsprechende Steuereinrichtung werden nachfolgend am Ausführungsbeispiel der Erzgewinnung an einer Minenanlage mittels eines Schaufelradbaggers beschrieben. Das Verfahren und die Einrichtung können allerdings auch bei anderweitig eingesetzten Abraumlagen, z.B. zur Stein-/Natursteingewinnung, zur Gewinnung von Braunkohle, oder zur Gewinnung von Rohstoffen für die Zementherstellung, entsprechend eingesetzt werden.
Eine hier betroffene Abraumanlage besteht meist aus einer Abraummaschine, z.B. einem Schaufelradbagger oder einem Schaufel- bzw. Hydraulikbagger, aus einer oder mehreren mobilen Brecheranlagen zum Zerkleinern von schüttfähigem Abraum, sowie in der Umgebung der Abraummaschine angeordneten mobilen Fördergeräten zum Abtransportieren von an der Abraumkante abgebautem Material, z.B. einem oder mehreren Förderbrückenwagen oder Radladern sowie weiteren mobilen Geräten wie z.B. Beladewagen oder Bandschleifenwagen zur Ableitung des Abraums von einem Förderband. Die räumliche Anordnung bzw. Ausrichtung der Abraummaschine und der Fördergeräte relativ zueinander wird während eines Abbauvorgangs fortwährend geändert. Bereits dadurch können sich mögliche Kollisionen zwischen den am Abbauvorgang beteiligten Arbeitsmaschinen ergeben.
Die 1 zeigt eine beispielhafte, an einer Abraumkante 130 eines Erzlagers befindlichen Geräteanordnung bzw. einen Geräteverbund aus einem Abbau- bzw. Abraumbagger („excavator“) 100, vorliegend einem Schaufelradbagger, einem Förderbrückenwagen („belt wagon“) 105 mit einem Zuladeausleger („receiving boom“) 110 und einem Entladeausleger („discharge boom“) 115, sowie einem in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einer Fahrschiene angeordneten Schüttgutwagen („hopper car“) 120. Zusätzlich ist schematisch ein in dem Arbeitsbereich des Schaufelradbaggers 100 angeordnetes, aus einer Baumgruppe gebildetes Hindernis 125 dargestellt. Es ist hierbei anzumerken, dass als Hindernis bzw. Hindernisse insbesondere auch weitere, zumindest vorübergehend im Bereich der Abraumkante befindliche Fahrzeuge oder auch Personen in Betracht kommen können.
Der Schaufelradbagger 100 weist in an sich bekannter Weise ein in der horizontalen Bodenebene (= Zeichenebene) sowie meist auch senkrecht dazu drehbar gelagertes Schaufelrad 135 auf. Durch eine Drehbewegung des Schaufelrads 135 insbesondere in der Bodenebene entsprechend einer ersten Pfeilrichtung 140 und einen sukzessiven Vorschub des Schaufelrades 135, bzw. entsprechend des Abraumbaggers 100, in einer zweiten Pfeilrichtung 145 an der Abraum- bzw. Abbaukante 130 wird schüttfähiges Material abgebaut bzw. abgeräumt.
Das von dem Schaufelradbagger 100 abgebaute Material bzw. Schüttgut wird von einem das Schaufelrad 135 tragenden Schaufelradausleger 150 über ein erstes Förderband 155 und über ein mit dem ersten Förderband 155 zusammenwirkendes, an einem Entladeausleger des Schaufelradbaggers 100 angeordnetes zweites Förderband 160 an einem ersten Übergabepunkt 165 an den Förderbrückenwagen 105 übergeben. Der erste Übergabepunkt 165 muss während des Abbau- bzw. Abraumbetriebs des Schaufelradbaggers 100, d.h. insbesondere bei seinem Vorschub in der zweiten Pfeilrichtung 145 bei einer gleichzeitigen Rotationsbewegung des Schaufelrads 135, fortwährend mit dem Zuladeausleger 110 des Förderbrückenwagens 105 in räumliche Übereinstimmung gebracht werden, damit bei der Übergabe kein Schüttgut von dem zweiten Förderband 160 und/oder dem Zuladeausleger 110 herunterfällt. Daher besteht hier ein nicht unerhebliches Kollisionsrisiko des Schaufelradbaggers 100 und des Förderbrückenwagens 105 bzw. von deren Auslegern 110 mit umgebenden Maschinen, Geräten, Personen oder dem beispielhaft gezeigten Hindernis 125.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt auch die Ausrichtung des Entladeauslegers 115 des Förderbrückenwagens 105 gegenüber dem Schüttgutwagen 120 einen ebenfalls nicht fixen, zweiten Übergabepunkt 170 dar, da der Schüttgutwagen 120 in der Vorschubrichtung 145 des Schaufelradbaggers 100 ebenfalls nachgeführt werden muss. Denn die jeweils freie Übergabe des Schüttguts an den beiden Übergabepunkten 165, 170 während des Vorschubs des Schaufelradbaggers 100 in der zweiten Pfeilrichtung 145 erfordert eine stetige Anpassung bzw. Nachjustierung der jeweiligen beiden Übergabepunkte 165, 170, und zwar zwischen dem Schaufelradbagger 100 und dem Förderbrückenwagen 105 einerseits und zwischen dem Förderbrückenwagen und dem Schüttgutwagen 120 andererseits. Daher kann es auch an dem zweiten Übergabepunkt 170 zu kritischen bzw. bedrohlichen Fahrzeug- oder Personenkollisionen kommen.
Es ist hierbei anzumerken, dass der Schüttgutwagen 120 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein schienengebundenes Transportfahrzeug, z.B. einen Güterwagen eines entsprechenden Schienentransportnetzes darstellt. Allerdings kann der Abtransport des Schüttgutes auch mittels Radladerfahrzeugen, z.B. Großmuldenkippern, erfolgen. Insbesondere auch durch solche Radladerfahrzeuge kann es zu kritischen bzw. bedrohlichen Fahrzeug- oder Personenkollisionen kommen.
Es ist ferner anzumerken, dass der Schaufelradbagger 100, gemäß einer alternativen Geräteanordnung bzw. gemäß einem alternativen Anwendungsszenario, den Schüttgutwagen 120 mittels eines an dem Schaufelradbagger 100 angeordneten Entladeauslegers auch direkt mit Schüttgut beschicken kann, wobei in diesem Szenario kein Förderbrückenwagen 105 dazwischen angeordnet sein muss. Ein solches Szenario kommt meist dann in Betracht, wenn der räumliche Abstand zwischen dem Schaufelradbagger 100 und dem Schüttgutwagen 120 im vorgesehenen Betrieb stets so gering ist, dass eine direkte Übergabe des von dem Schaufelradbagger 100 gelieferten Schüttgutes, d.h. auch ohne ein zwischengeschaltetes Fördergerät, möglich ist.
Die genannten Sicherheitsanforderungen beim Betrieb einer in 1 gezeigten Förderanlage können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Einrichtung mittels einer geeigneten Sensorik und durch automatisierte kollisionsverhindernde Anpassungen, z.B. an den genannten Übergabepunkten 165, 170, wirksam erfüllt werden. Als Sensorik werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der 3 gezeigte GPS-Sensoren 300 - 330 angenommen.
Die Zuverlässigkeit des hierin beschriebenen Verfahrens bzw. der Einrichtung wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein lernfähiges Verfahren, z.B. mittels eines künstlichen neuronalen Netzes (KNN), zusätzlich verbessert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden als Eingangsgrößen des KNN die folgenden, mittels einer genannten Sensorik 300 - 330 erfassten Betriebsgrößen der Abraumanlage berücksichtigt und auf deren Grundlage eine Klassifizierung oder Klassierung einer vorliegenden Betriebssituation vorgenommen:

- Die aktuelle Position des Schaufelradbaggers 100,
- der aktuelle Drehwinkel des Entladeauslegers 160 des Schaufelradbaggers 100,
- die aktuelle Position des Förderbrückenwagens 105,
- der aktuelle Drehwinkel des Förderbrückenwagens 105.

Es ist hierbei anzumerken, dass bevorzugt sowohl relative als auch absolute Positions- und/oder Winkeldaten erfasst und ausgewertet werden.
Bei der Klassifizierung des Anlagenzustandes auf der Grundlage der vorliegenden Betriebsgrößen bzw. Betriebsdaten, und zwar in Bezug auf mögliche Kollisionen von Anlagenteilen untereinander sowie von Anlagenteilen mit nicht zur Anlage gehörigen Objekten, wird für die aktuelle Betriebssituation eine entsprechende, momentane Situationsklasse erzeugt. Diese Situationsklasse lässt sich anhand der in 1 gezeigten Abraumanlage bzw. dort enthaltenen Förderkette veranschaulichen und betrifft somit den gesamten, in 1 gezeigten Geräteverbund.
Hierbei ist anzumerken, dass bei einer hier betroffenen Abraumanlage insbesondere das Erfordernis besteht, dass mehrere der genannten Betriebsgrößen bzw. der entsprechenden Messgrößen gleichzeitig geregelt werden müssen. Daher kann mit den aus der klassischen Automatisierungstechnik bekannten Methoden der linearen Regelungstechnik, z.B. eines Pl-Reglers, ein optimaler Betrieb einer solchen Anlage nicht sichergestellt werden.
Bei der Klassifizierung der Betriebssituation werden die Messwerte der genannten Betriebsgrößen, d.h. Positions- und/oder Winkeldaten, analysiert und klassifiziert 203 bzw. zu Klassen zusammengefasst. Anhand des Klassifizierungsergebnisses wird eine potenziell bevorstehende, kollisionskritische Betriebssituation erkannt 205. Die Klassifizierung kann z.B. anhand von an sich bekannten Clustermethoden, z.B. anhand des bekannten „k-mean“-Ansatzes, erfolgen. Eine jeweils so gebildete Klasse beschreibt dann eine spezifische Betriebssituation der Anlage mit einem bestimmten Kollisionsrisiko.
Nach der Klassifikation der Betriebssituation im Hinblick auf mögliche Kollisionen wird diese Betriebssituation in einen konkreten Anlagenzustand übergeführt. Diese Zustandsüberführung ist in der 4 illustriert. Der Anlagenzustand berücksichtigt dabei, neben der aktuellen Betriebssituation, zusätzlich vorangegangene Anlagenzustände. Dadurch lässt sich die Betriebssituation über einen längeren Zeitraum auswerten. Darüber hinaus erlaubt die Zustandsüberführung eine Synchronisation zwischen verschiedenen Anlagenteilen. Die technische Implementierung der Zustandsüberführung erfolgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in an sich bekannter Weise mittels entsprechender Zustandsmaschinen.
Das in 4 gezeigte Zustandsdiagramm geht aus von einem Ausgangszustand 400 (,S0') der Anlage. In einem durch einen ersten Zustandsübergang 420 (,Z1') hervorgerufenen Zwischenzustand 405 (,S1') ergeben sich in dem vorliegenden Beispiel zwei mögliche Folgezustände 410, 415 (,S2' und ,S3'). Anhand der Klassifikation einer vorliegenden Betriebssituation ergibt sich entweder anhand eines zweiten Zustandsübergangs 425 (,Z2') der erste Folgezustand 410 (,S2') oder anhand eines dritten Zustandsübergangs 430 (,Z3') der zweite Folgezustand 415 (,S3').
Es wird nun angenommen, dass einer der beiden möglichen Folgezustände 410 (,S2'), 415 (,S3') eine Kollisionssituation beinhaltet, z.B. der Folgezustand 415 (,S3'). Eine solche Kollisionssituation kann z.B. ein im weiteren Betrieb der Anlage wahrscheinlich bevorstehender Zusammenstoß zwischen dem in 1 gezeigten Entladeausleger 160 des Schaufelradbaggers 100 und dem Zuladeausleger 110 des Förderbrückenwagens 105 sein.
Nachdem der momentane Betriebszustand der Anlage und ein wahrscheinlicher Folgezustand der Anlage mit einer möglichen Kollision in der beschriebenen Weise bestimmt worden sind, erfolgt zunächst eine Auswahl von für den vorliegenden Anlagenzustand geeigneter Regelungsstrategien zur wirksamen Verhinderung einer solchen Kollision. Diese Auswahl kann z.B. durch die Auswahl von Sollwerten für die jeweiligen Regelungen der einzelnen Geräte, oder gemeinsam für sämtliche Geräte des Geräteverbunds der Abraumanlage, erfolgen.
Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Einrichtung anhand eines kombinierten Block-/Flussdiagramms.
Das gezeigte Verfahren basiert in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu Vereinfachungszwecken auf einer Sensorik 200 nur zur Erfassung von relevanten Ortsdaten, z.B. von Ortsdaten der an den in 1 gezeigten Übergabepunkten 165, 170 beteiligten Abbau- bzw. Fördergeräte 100, 105, 120 sowie von in der Umgebung des Schaufelradbaggers 100 sich möglicherweise befindlichen weiteren Hindernissen (z.B. das in 1 gezeigte Hindernis 125).
Die Sensorik 200 umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wenigstens zwei Transponder und/oder ein „LiDar“-Radarsystem, welche z.B. in den Bereichen der Übergabepunkte 165, 170 der jeweils beteiligten Fördergeräte 100, 105, 120 angeordnet sind (siehe 1). Alternativ können die Positionen bzw. Ausrichtungen der an den Übergabepunkten 165, 170 beteiligten Fördergeräte 100, 105, 120 auch mittels satellitenbasierter GPS-Daten oder optisch ermittelt werden.
Mittels der von der Sensorik 200 gelieferten Sensor- bzw. Ortsdaten 203 des Schaufelradbaggers 100 und des Förderbrückenwagens 105 bezüglich des in 1 gezeigten ersten Übergabepunktes 165 einerseits, sowie bezüglich des zweiten Übergabepunktes 170 Ortsdaten des Förderbrückenwagens 105 einerseits und des Schüttgutwagens 120 andererseits, erfolgt eine prädiktive Planung des Abbauprozesses bzw. der entsprechend erforderlichen Nachführung der gesamten Fördergerätekette mittels eines an sich bekannten, insbesondere echtzeitfähigen Industrie-PCs (IPC) 205. Anhand der Sensordaten 203 werden in Echtzeit zur Kollisionsverhinderung geeignete Betriebsdaten für die beteiligten Fördergeräte 100, 105, 120 generiert.
Dabei erfolgt eine modellbasierte Situationsklassierung bzw. -klassifizierung in der vorbeschriebenen Weise, wobei mögliche Freiheitsgrade bei der Bewegung der beteiligten Fördergeräte 100, 105, 120 berücksichtigt werden.
Auf der Grundlage der so berechneten Klassifizierung werden dann die genannten Betriebsdaten für die beteiligten Fördergeräte 100, 105, 120 erzeugt.
Bei der prädiktiven Planung der Bewegung des gesamten Geräteverbundes werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch mögliche Zeitabläufe bei der Bewegung des Abraumbaggers bzw. seines Schaufelrades sowie bei der Bewegung des Förderbrückenwagens und den Schüttgutwagens berechnet.
Auf der Grundlage der von dem IPC 205 bereitgestellten Betriebsdaten 207 wird der gesamte Geräteverbund 100, 105, 120 mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung (PLC) 210 so angesteuert, dass mögliche Kollisionen durch geeignete Ausweichmanöver und/oder durch eine Abschaltung einer betroffenen Aktorik eines der beteiligten Geräte 100, 105, 120 wirksam verhindert werden. Die Ansteuerung erfolgt dabei z.B. anhand entsprechender Fahrbefehle bzw. entsprechender Schwenkbewegungen des Schaufelrades 135 des Schaufelradbaggers 100 sowie der beweglichen Förderbrücke 110, 115 des Förderbrückenwagens 105.
Das Verfahren zur Verhinderung von Kollisionen kann alternativ oder zusätzlich auf einer berechneten Modellsimulation eines in der 1 gezeigten (lokalen) Fördergeräteverbunds beruhen. Die genannte Modellrechnung kann zum einen eine modellbasierte Simulation der möglichen Bewegungsabläufe (Kinematik) und damit entsprechende Vorhersage (Prädiktion) der Bewegung des lokalen Fördergeräteverbunds umfassen. Die Vorhersage betrifft dabei insbesondere der bei möglichen Bewegungsabläufen erforderliche Positionen und/oder entsprechende räumliche Ausrichtungen der beteiligten Fördergeräte 100, 105, 120.
Ein Ausführungsbeispiel einer modellbasierten Simulation ist in der 5 schematisch dargestellt. In diesem Beispielszenario geht es um eine mögliche Kollision deines Schaufelradbaggers 500 mit einem im Bereich einer Abbaukante angeordneten bzw. angenommenen Hindernis 530. Der Bagger 500 weist modellgemäß vereinfachend lediglich einen Kettenantrieb 505 sowie ein an einem Ausleger 510 angeordnetes Schaufelrad 515 auf. Das Schaufelrad 515 ist in der gezeigten Pfeilrichtung 520 schwenkbar, um durch den Schwenkbetrieb an der Abraumkante Material abbauen bzw. abtragen zu können.
Gemäß einer vorliegenden Betriebsplanung bzw. eines geplanten Geräteeinsatzes für den Abbaubetrieb der gezeigten Anlage erfolgt der Vorschub des Baggers 500 in der gezeigten Pfeilrichtung 525. In der gezeigten rechten Endposition 522 des Schaufelrads 515 würde es bei einer weiteren Vorschubbewegung des Baggers in der Pfeilrichtung 525 zu einem Zusammenstoß zwischen dem Schaufelrad 515 und dem Hindernis 530 kommen. Zur wirksamen Verhinderung einer Kollision des Schaufelrads 515 mit dem Hindernis 530 ergeben sich vorliegend drei alternative Betriebs- bzw. Vorschubweisen bzw. Umgehungspfade des Baggers 500.
Gemäß einem ersten, möglichen Umgehungspfad 535 führt der Bagger 500 eine nach links ausladende Bewegung aus, wodurch das Schaufelrad 515 in seiner rechten Endposition 522 links an dem Hindernis 530 vorbeigeführt wird und damit nicht mehr mit dem Hindernis 530 kollidieren kann. Vorteilhaft an diesem Umgehungspfad 535 ist, dass keine Ausfallzeit („downtime“) der Anlage bzw. des Betriebs des Baggers 500 erforderlich ist. Er hat allerdings den Nachteil, dass es zu einem erheblichen räumlichen und zeitlichen Eingriff in den geplanten Abbauprozess kommt, wobei zudem die Abbaugeometrie an der in 1 schematisch gezeigten Abbaukante 130 erheblich verändert wird und somit der Abbauprozess entsprechend angepasst werden muss.
Gemäß einem zweiten, möglichen Umgehungspfad 540 führt der Bagger 500 eine nach rechts abzweigende Bewegung aus, wodurch das Schaufelrad 515 insbesondere in seiner linken Endposition 524 rechts an dem Hindernis 530 vorbeigeführt wird und damit nicht mehr mit dem Hindernis 530 kollidieren kann. Es ist hierbei allerdings anzumerken, dass das Vorbeiführen des Baggers 500 vor dem Hindernis 530 im Ergebnis zu einer zumindest zeitweiligen Ausfallzeit („downtime“) der Anlage führt, das der Bagger 500 die Abbaukante 130 im besten Fall verzögert erreicht und erst danach den Abbaubetrieb wieder aufnehmen kann.
Gemäß einer dritten Betriebsweise 545 führt der Bagger 500 rechtzeitig vor Erreichen des Hindernisses 530 einen ,NOT-Stopp‘, d.h. eine genannte Ausfallzeit („downtime“) der Anlage, durch. Auch dadurch kann eine genannte Kollision mit dem Hindernis 530 wirksam verhindert werden. Gegenüber dieser dritten Alternative sind die ersten beiden Alternativen zu bevorzugen, da diese den weiteren Betrieb des Baggers bzw. der Anlage ermöglichen bzw. gewährleisten. Denn eine genannte Ausfallzeit der gesamten Anlage ist möglichst zu verhindern.
Ein mögliches Kollisionspotenzial kann durch einen Vergleich der von dem Schaufelrad während der Auslenkbewegung überschrittenen Fläche A_Planung, bzw. der entsprechenden Einhüllenden, mit der vom dem Hindernis 530 überdeckten Fläche A_Hindernis ermittelt werden. Eine Kollision wird dabei prädiziert, wenn die Bedingung A_Hindernis € A_Planung erfüllt ist. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, wird keine Kollision prädiziert.
Zusätzlich kann an dem Abraumbagger 100 eine fotografisch oder ebenfalls sensorisch ermittelte Umfeld- bzw. Umgebungserkennung zur räumlichen Überwachung der Abraumkante und insbesondere möglicher Hindernisse, z.B. im Wege stehende geologische Objekte oder die geologische Beschaffenheit an der Abbaufront, z.B. Findlinge, relativ große, nicht abbaubare und/oder mittels der vorliegenden Fördertechnik förderbare bzw. verarbeitbare Gesteinsvorkommen, oder im Abbau- bzw. Förderbereich befindliche Personen, vorgesehen sein, um eine kollisionsverhindernde Planung des gesamten Abbau- bzw. Abraumprozesses im Voraus durchführen zu können.
Die Umfeld- bzw. Umgebungserfassung erfolgt durch ein (Ab-)Scannen der Umgebung mittels an sich bekannter Sensorik, insbesondere mittels auf unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien beruhenden Sensoren. Dabei kann alternativ oder zusätzlich eine lokale Kartierung, z.B. mittels optischer Triangulation, erfolgen. Auf den Ergebnissen dieser Umgebungserfassung basierend wird eine statische Abbauplanung (sog. „Minenplan“) erstellt, welche systematisch und prozessimmanent keine Kollisionen (mehr) aufweist. Aufgrund der Dynamik einer solchen Planung aufgrund von kontinuierlichen Veränderungen von Randbedingungen im Betrieb der Anlage ist es erforderlich, das Kollisionspotential fortwährend zu überwachen und ggf. weitere kollisionsverhindernde Maßnahmen durchzuführen.
In der 3 ist die anhand der 2 beschriebene, prädiktive Berechnungsmethode anhand einer mögliche Kollisionen betreffenden Situationsklassierung in größerem Detail dargestellt.
Dabei wird die in der 1 gezeigte, aus einem Abraumbagger, einem Förderbrückenwagen und einem Schüttgutwagen bestehende Fördergerätekette bzw. Förderanlage vereinfacht dargestellt. Dabei wird das Vorhandensein einer gemäß der 2 beschriebenen Sensorik angenommen, welche in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sieben GPS-Positionssensoren aufweist. So sind an dem Schaufelradbagger 100 selbst ein erster Sensor 300 sowie an dem Ende des an dem Schaufelradbaggers 100 vorgesehenen Förderbandes 160 ein zweiter Sensor 305 sowie im Bereich des Schaufelrades 135 ein dritter Sensor 310 angeordnet. Weiter sind an dem Förderbrückenwagen 105 selbst ein vierter Sensor 315, am Ende des Zuladeauslegers 110 ein fünfter Sensor 320 sowie am Ende des Entladeauslegers 115 ein sechster Sensor 325 angeordnet. Zusätzlich ist an dem Schüttgutwagen 120 selbst ein siebter Sensor 330 angeordnet.
Es ist anzumerken, dass aus den von der Sensorik 300 - 330 gelieferten Ortsdaten mittels üblicher Trigonometrie auch aktuelle Winkeldaten berechnet werden können. Die Winkeldaten umfassen insbesondere einen ersten Winkel 335 zwischen der Vorschubrichtung 145 des Schaufelradbaggers und der Ausrichtung des Förderbandes 160, einen zweiten Winkel 340 zwischen der Vorschubrichtung 145 und dem Schaufelradausleger 150, sowie einen dritten Winkel 345 zwischen der Vorschubrichtung 350 des Förderbrückenwagens 105 und der Ausrichtung seines Zuladeauslegers 110 bzw. Entladeauslegers 115.
Bei dem in 3 gezeigten Abbauszenario ist auch das in 1 bereits gezeigte Hindernis 125 eingezeichnet, welches eine Baumgruppe, eine oder mehrere Personen, ein unzulässig abgestelltes Fahrzeug, oder dergleichen sein kann.
Es ist zudem anzumerken, dass die genannte Sensorik, anstatt mit einzelnen GPS-Sensoren 300 - 330, auch mittels eines Kamerasystems, eines Radarsystems oder mittels eines licht- bzw. laserbasierten Systems (z.B. „LiDar“) sowie entsprechender Auswertung von dabei erfassten Bilddaten realisiert werden kann.
Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ferner anzumerken, dass bei Geräteanordnungen mit zwei oder mehreren Förderbrückenwagen entsprechend weitere Übergabepunkte zu berücksichtigen sind, z.B. im Falle von zwei Förderbrückenwagen drei Übergabepunkte mit einem zusätzlichen (hier nicht gezeigten) Übergabepunkt.
Aufgrund der fixen Anordnung des Zuladeauslegers 110 gegenüber dem Entladeausleger 115 des Förderbrückenwagens 105 sind bei der prädiktiven Ermittlung bzw. Planung der Bewegung der gesamten Förderkette 100, 105, 120 jeweils korrekte Übergabepunkte 165, 170 zu berücksichtigen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Endbereiche der beteiligten Fördergeräte 100, 105, 120 an den jeweiligen Übergabepunkten 165, 170 zu jedem Zeitpunkt des Abbauprozesses in vertikaler Richtung so angeordnet sind, z.B. möglichst übereinander, damit unterwegs kein Schüttgut verloren geht.
Die Prädiktion bzw. Planung des Abbauprozesses erfolgt dabei durch geeignete Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit in der Bewegungsrichtung 145 des Abraumbaggers 100 in Richtung der Abraumkante 130. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Einrichtung wird die Prozessplanung so durchgeführt, dass Kollisionen einer hier betroffenen Abbau- bzw. Fördergerätekette wirksam verhindert werden.
Als weitere bei der Prozessplanung zu berücksichtigende Einflussgröße wird vorliegend die Vorschubgeschwindigkeit in der Richtung 350 und der Ausrichtung des Förderbrückenwagens 105 in Bezug auf den Entladeausleger 160 des Abraumbaggers 100 sowie die Position des Schüttgutwagens 120 herangezogen.
Dadurch ergeben sich bei der Planung bzw. Prädiktion des in 3 veranschaulichten Abbauprozesses insgesamt die folgenden Variablen bzw. für die Kollisionsverhinderung relevanten Betriebsdaten:

- Die Position des Abraumbaggers 100,
- der Drehwinkel des Entladeauslegers 160 des Abraumbaggers 100,
- die Position des Förderbrückenwagens 105,
- der Drehwinkel der Förderbrücke 110, 115 des Förderbrückenwagens 105,
- die Position des Schüttgutwagens 120, sowie ggf. zusätzlich
- die Position eines ggf. sensorisch erfassten Hindernisses 125.

Anhand der so gewonnenen Betriebsdaten erfolgt eine Klassierung einer aktuell vorliegenden Betriebssituation einer hier betroffenen Abbau- bzw. Fördergerätekette mittels entweder eines automatisierten Klassifizierungsverfahrens oder eines automatisierten Klassierungsverfahrens.
Das Klassifizierungsverfahren kann bekanntermaßen analytisch, numerisch, mittels eines Entscheidungsbaums, oder durch Mustererkennung z.B. mittels eines neuronalen Netzes ausgeführt werden. Mittels des Klassifikationsverfahrens erfolgt dann im vorliegenden Fall in an sich bekannter Weise eine Einteilung (Klassierung) von Betriebssituationen in Klassen mittels eines sog. „Klassifikators“ bzw. eines entsprechenden Algorithmus'.
Im Gegensatz dazu werden bei einem Klassierungsverfahren Betriebssituationen in bereits existierende Klassen eingeordnet.
Bei dem Klassierungsverfahren werden genannte, aktuelle Positions- und/oder Winkeldaten der beteiligten Fördergeräte 100, 105, 120 erfasst die so erfassten Positions- und/oder Winkeldaten in der vorbeschriebenen Weise in eine im Vorfeld empirisch ermittelte Situationsklasse klassifiziert. Anhand des Klassifizierungsergebnisses wird dann auf eine bevorstehende, kollisionskritische Betriebssituation geschlossen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013212683 A1 [0004]
DE 102014221803 A1 [0006]
DE 102009024066 A1 [0007]

Claims

Verfahren zum kollisionsverhindernden Betrieb einer insbesondere im Tagebau einsetzbaren Abbau-/Förderanlage, welche wenigstens ein mobiles und bewegliches Abbaugerät (100) zum Erzeugen von Schüttgut und wenigstens ein erstes Fördergerät (105) zum Abtransportieren des abgebauten Schüttgutes umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass aktuelle Positions- und/oder Winkeldaten (203) für das wenigstens eine Abbaugerät (100) und das wenigstens eine erste Fördergerät (105) erfasst werden und dass anhand der so erfassten Positions- bzw. Winkeldaten (203) eine möglicherweise bevorstehende, kollisionskritische Betriebssituation erkannt wird (205).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der erfassten Positions- und/oder Winkeldaten (203) eine Klassifizierung in eine Situationsklasse durchgeführt wird (205) und dass anhand des Klassifizierungsergebnisses eine möglicherweise bevorstehende, kollisionskritische Betriebssituation erkannt wird (205).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aktuell erfasste Positions- und/oder Winkeldaten (203) mittels der klassifizierten Situationsklassen klassiert werden und anhand des Klassierungsergebnisses auf eine bevorstehende, kollisionskritische Betriebssituation geschlossen wird (205).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Betriebsdaten (207) erzeugt werden, mittels derer dass wenigstens eine Abbaugerät (100) und das wenigstens eine erste Fördergerät (105) kollisionsverhindernd angesteuert werden (210).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung (210) deterministisch oder mittels einer Regelung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ansteuerung (210) geeignete Ausweichmanöver und/oder eine Abschaltung wenigstens einer Aktorik eines der beteiligten Abbau-/Fördergeräte (100, 105) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass kollisionsverhindernde Fahrbefehle und/oder Schwenk- und Hubbewegungen des wenigstens einen Abbaugerätes (100) sowie des wenigstens einen ersten Fördergerätes (105) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Klassifizierung oder Klassierung wenigstens folgende Betriebsdaten berücksichtigt werden: - Die Position des wenigstens einen Abbaugerätes (100), - der Drehwinkel eines Entladeauslegers (160) des Abbaugerätes (100), - die Position des wenigstens einen ersten Fördergerätes (105), - der Drehwinkel (110, 115) des wenigstens einen ersten Fördergerätes (105).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kollisionsverhinderung zusätzlich die Position wenigstens eines zweiten Fördergerätes (120) und/oder die Position eines Hindernisses (125) berücksichtigt werden.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
Maschinenlesbarer Datenträger, auf welchem ein Computerprogramm gemäß Anspruch 10 gespeichert ist.
Einrichtung, welche eingerichtet ist, eine insbesondere im Tagebau einsetzbare Abbau-/Förderanlage, welche wenigstens ein Abbaugerät (100) zum Erzeugen von Schüttgut und wenigstens ein erstes Fördergerät (105) zum Abtransportieren des abgebauten Schüttgutes umfasst, mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zu steuern.
Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Sensorik (200) zur Erzeugung von Sensordaten (203), eine Datenverarbeitungseinheit (205) zur Durchführung einer Klassifizierung bzw. Klassierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 7 bis 8 und zur Erzeugung von Betriebsdaten (207), mittels derer dass wenigstens eine Abbaugerät (100) und das wenigstens eine erste Fördergerät (105) mittels einer Steuereinheit (210) kollisionsverhindernd angesteuert werden.