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HINTERGRUND
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Diverse Arten von Arbeitsmaschinen sind für bestimmte Arbeitsanforderungen mit einem Planierschild oder einer Schaufel ausgestattet. Bagger verfügen beispielsweise über eine Schaufel, die zum Baggern bewegt oder auf sonstige Weise gedreht werden kann, um Material von einer Oberfläche zu entfernen (z. B. vom Boden). Gleichermaßen haben Planiermaschinen einen beweglichen Planierschild, dessen Höhe und Neigung verstellbar ist. Eine Raupe ist in der Regel ein Kettenfahrzeug mit einer Schaufel, die gehoben, gesenkt und gedreht werden kann. Dies sind einige einfache Beispiele für Maschinen mit Planierschilden oder Schaufeln, die für den jeweiligen Einsatz an Arbeitsstellen in bestimmtem Umfang relativ frei bewegt werden können.
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Da die Arbeitsmaschine mit Lasten unterschiedlicher Größe und Konsistenz konfrontiert wird, ist es nützlich, zu ermitteln, ob die Position der Schaufel oder des Planierschilds korrigiert werden muss. Hierfür können Arbeitsmaschinen, wie die vorstehend genannten, mit einer inertialen Messeinheit (Inertial Measurement Unit - IMU) ausgestattet sein, die die Neigung und Beschleunigung der Schaufel oder des Planierschilds erfasst und diese Messwerte für die Planiersteuerung verwendet. Die IMU ist ein Gerät, das verschiedene Kombinationen aus Beschleunigungsmessern, Gyroskopen und Magnetometern umfasst, um die relative Beschleunigung und Neigung des Planierschilds oder der Schaufel einer Arbeitsmaschine anzuzeigen.
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Für eine präzise Planiersteuerung müssen auch die IMU-Signale präzise sein. Demzufolge müssen IMUs kalibriert werden, damit bei den Messungen die Variierbarkeit der internen Komponenten sowie die Toleranzen bei der Montage der IMU am Rahmen der Arbeitsmaschine berücksichtigt werden. Derzeit ist diese Kalibrierung einer IMU für die Planiersteuerung an Arbeitsmaschinen relativ zeitaufwändig und birgt Potenzial für menschliche Fehler.
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Die obenstehende Erläuterung dient lediglich als allgemeine Hintergrundinformation und soll nicht als Hilfsmittel zur Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden.
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KURZDARSTELLUNG
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Beschreibung einer Methode zum Kalibrieren eines Planiersteuersystems. Bei dieser Methode wird ein Smartphone an einer definierten ersten Stelle der Arbeitsmaschine positioniert. Über das Smartphone wird die Neigung der definierten ersten Kalibrierungsstelle im Verhältnis zur Schwerkraft gemessen. Danach wird das Smartphone an einer definierten zweiten Kalibrierungsstelle der Arbeitsmaschine positioniert, um im Verhältnis zur Schwerkraft die Neigung dieser zweiten Kalibrierungsstelle zu messen. Die Neigungswerte der ersten und zweiten definierten Kalibrierungsstelle werden automatisch an das Planiersteuersystem übertragen und für die anschließende Planiersteuerung verwendet. Ein Mobilgerät sowie eine Arbeitsmaschine mit Planiersteuersystem werden ebenfalls bereitgestellt.
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Diese Zusammenfassung dient der Vorstellung einer Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form, die nachfolgend in dem Abschnitt der ausführlichen Beschreibung erläutert werden. Diese Zusammenfassung ist weder dazu bestimmt, wesentliche Merkmale oder grundlegende Funktionen des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch soll sie als Hilfe bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstandes verwendet werden. Der beanspruchte Gegenstand beschränkt sich nicht auf Implementierungen, die alle oder einzelne im Hintergrund festgestellte Nachteile lösen.
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Figurenliste
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- 1 ist die schematische Ansicht einer beispielhaften Raupenplaniermaschine mit einem Planiersteuersystem, für das die hier beschriebenen Ausführungsformen besonders nützlich sind.
- Die 2A - 2C veranschaulichen die IMU-Kalibrierung eines intelligenten Planiersteuersystems.
- 3 ist die schematische Ansicht einer Arbeitsmaschine (Raupenplaniermaschine) gemäß einer Ausführungsform.
- 4A ist die schematische Ansicht einer Halterung für ein Smartphone zum Kalibrieren der IMU eines Planierschilds gemäß einer Ausführungsform.
- 4B ist die schematische Ansicht eines in einer Halterung positionierten Smartphones zum Kalibrieren der IMU eines Planierschilds gemäß einer Ausführungsform.
- 5 ist die schematische Ansicht eines beispielhaften Smartphones, mit dem hier beschriebene Ausführungsformen nützlich sind.
- 6 ist die schematische Ansicht einer Smartphone-Bildschirmanzeige während der IMU-Kalibrierung gemäß einer Ausführungsform.
- 7 ist das Flussdiagramm einer Methode zum Kalibrieren eines Planiersteuersystems gemäß einer Ausführungsform.
- 8 ist das Blockdiagramm einer Computerumgebung, die dem gesamten oder einem Teil des intelligenten Planiersteuersystems einer Arbeitsmaschine zugrunde liegen kann.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1 ist die schematische Ansicht einer beispielhaften Raupenplaniermaschine 100 mit einem Planiersteuersystem 102. Wie in der Figur gezeigt, ist das Planiersteuersystem 102 kommunikativ sowohl mit der IMU 104 am Rahmen als auch mit der IMU 106 am Planierschild gekoppelt. Außerdem ist das Planiersteuersystem 102 mit einer Benutzerschnittstelle 108 verbunden, die sich in der Bedienerkabine 110 der Raupenplaniermaschine 100 befindet. Das Planiersteuersystem 102 kann beliebige Kombinationen aus Verarbeitungsschaltungen, logischen Schaltungen und Software umfassen, um Eingangssignale von der IMU 104 am Rahmen und der IMU 106 am Planierschild zu empfangen und entsprechende Ausgangssignale zur Einstellung des Planierschilds zu generieren, wie in Referenz 112 angegeben. Diese Ausgangssignale können an eine oder mehrere geeignete Hydraulikventil-Steuerungen übertragen werden, um eine Ausgleichsbewegung des Planierschilds 106 auszulösen. Da das Planiersteuersystem 102 die Bewegung des Planierschilds 114 im Verhältnis zum Rahmen 116 erfasst, kann die Raupenplaniermaschine 100 automatisch Bedingungen erkennen, unter denen automatische Anpassungen vorteilhaft sind. So kann das Planiersteuersystem 102 beispielsweise den Planierschild 114 automatisch heben und senken, wenn Abweichungen zwischen der Schildposition und der voreingestellten Neigung erfasst werden. Ferner wird davon ausgegangen, dass der Einsatz eines Planiersteuersystems 102 die Anzahl der für den Gesamtbetrieb erforderlichen Arbeitsschritte reduzieren oder auf sonstige Weise begrenzen kann, was wiederum einen geringeren Verschleiß des Fahrgestells der Raupenplaniermaschine 100 zur Folge hat.
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2A ist die schematische Ansicht einer Raupenplaniermaschine 100, an der eine Kalibrierung der IMU 106 erforderlich ist. Wie gezeigt, wird hierzu ein externes Neigungsmessgerät, wie in Referenz 120 angegeben, physisch mit dem Planierschild 114 gekoppelt. Das so gekoppelte externe Neigungsmessgerät 120 zeigt die Neigung des Planierschilds an der vordefinierten Stelle an, an der es befestigt ist. 2B ist die schematische Ansicht eines externen Neigungsmessgeräts 120, das die Neigung (181,32) der Oberfläche 122 anzeigt, auf der es liegt. Während der Kalibrierung empfängt das Planiersteuersystem 102 IMU-Signale von der IMU 104 am Rahmen und der IMU 106 am Planierschild. Ein Bediener muss den Anzeigewert des externen Geräts 120 dann an der Schnittstelle 108 eingeben. Wie in 2C gezeigt, hat der Benutzer die Ziffern 181,3 über die Benutzerschnittstelle 108 eingegeben. Voraussichtlich wird er anschließend noch die Ziffer „2“ eingeben, um die Dateneingabe abzuschließen. Fehlerhafte Eingaben des Benutzers können hier jedoch nicht ausgeschlossen werden. Um die Daten an der Benutzerschnittstelle 108 einzugeben, muss sich der Benutzer ferner in der Regel von der Position entfernen, aus der er die Digitalanzeige des externen Neigungsmessers 120 sehen kann, und in die Kabine 110 einsteigen, um die Benutzerschnittstelle 108 bedienen zu können. Nach Abschluss der Dateneingabe wird die Kalibrierung fortgesetzt, indem der Benutzer den externen Neigungsmesser 120 an einer anderen vordefinierten Stelle des Planierschilds 114 positioniert. Nach dieser Positionierung liest der Benutzer erneut den Neigungswert ab und muss sich diese Information merken, während er in die Kabine 110 der Raupenplaniermaschine 100 einsteigt, um dort den korrekten Wert an der Benutzerschnittstelle 108 einzugeben. Demzufolge ist die Kalibrierung der IMU 106 am Planierschild, die erforderlich ist, um die erheblichen Vorzüge eines automatischen Planiersteuersystems 102 nutzen zu können, ein relativ arbeitsintensiver Prozess mit Potenzial für menschliche Fehler.
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3 ist die schematische Ansicht einer Raupenplaniermaschine 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die hier beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich auf die IMU 106 am Planierschild, es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Kalibrierung der IMU 104 am Rahmen auf ähnliche Weise erfolgen kann. Die Raupenplaniermaschine 200 und die Raupenplaniermaschine 100 sind mit vielen identischen Elementen ausgestattet. Daher sind identische Komponenten identisch nummeriert. Der Hauptunterschied zwischen der Raupenplaniermaschine 200 und der Raupenplaniermaschine 100 besteht in einem zusätzlichen drahtlosen Kommunikationsmodul 130, das mit dem Planiersteuersystem 102 gekoppelt ist. Das drahtlose Kommunikationsmodul 130 ist mit der Antenne 132 gekoppelt, um Kommunikationssignale drahtlos zu senden und zu empfangen. Beispiele für geeignete Drahtloskommunikation sind Kommunikationen über das lizenzfreie 2,4-GHz-Band gemäß einer Bluetooth-Spezifikation (wie der Bluetooth-Kernspezifikation Version 5.0, die seit dem 2. Dezember 2016 verfügbar ist - sowie kompatibler Bluetooth-Spezifikationen), Kommunikationen bei 2,4 GHz über ein Wireless Fidelity-Kommunikationsprotokoll (WiFi, nach dem Standard IEEE 802.11b, IEEE 802.11g oder anderen), Kommunikationen mit 5,0 GHz über ein WiFi-Protokoll und andere. Das drahtlose Kommunikationsmodul 130 verwendet vorzugsweise Drahtloskommunikationstechniken, die eine direkte Kommunikation mit den Mobilgeräten von Benutzern ermöglichen. Aktuelle Mobiltelefone unterstützen Bluetooth- und/oder WiFi-Kommunikation weitestgehend. Es ist jedoch ausdrücklich zu berücksichtigen, dass das drahtlose Kommunikationsmodul 130 jede Drahtloskommunikationstechnik nutzen kann, um direkt oder indirekt (z. B. über das Internet) mit dem Mobiltelefon eines Benutzers zu kommunizieren. Wie in 3 gezeigt, wird ein Mobiltelefon 140 in einer Halterung 142 positioniert und an derselben vordefinierten Stelle montiert, wie das externe Anzeigegerät 120 (gezeigt in 2A). Bei dieser Konfiguration verwendet das Mobiltelefon 140 eine eigene interne IMU für die externe Anzeige der Neigung im Verhältnis zum Planierschild 114. Die Neigungsanzeige wird dann automatisch oder nach Benutzereingabe drahtlos an das drahtlose Kommunikationsmodul 130 übertragen, das den Neigungsmesswert an das Planiersteuersystem 102 sendet. Da das Planiersteuersystem 102 mit der IMU 106 des Planierschilds gekoppelt ist und einen externen Neigungsmesswert vom Mobiltelefon 140 empfangen hat, kann das Planiersteuersystem 102 entsprechende Ausgleichsparameter generieren, um die von der IMU 106 des Planierschilds empfangenen Informationen auszugleichen. Außerdem kann das Smartphone in der Halterung sehr effizient an einer anderen Stelle des Planierschilds 114 positioniert werden, da der Benutzer nicht erst in die Kabine 110 einsteigen muss, um die Informationen manuell an der Benutzerschnittstelle 108 einzugeben. Stattdessen kann der Benutzer direkt am Planierschild 114 bleiben und muss das Smartphone in der Halterung lediglich an der zweiten vordefinierten Kalibrierungsposition anbringen, um die Neigung an der zweiten vordefinierten Kalibrierungsposition zu messen. Das heißt, der Benutzer erreicht komfortabel mehrere vordefinierte Kalibrierungspositionen und kann von dort automatisch oder manuell die gemessenen Neigungswerte über das drahtlose Kommunikationsmodul 130 an das Planiersteuersystem 102 senden. Dadurch reduziert sich erheblich der Zeitaufwand für die Kalibrierung der IMU 106 am Planierschild. Gleichzeitig wird gewährleistet, dass die Daten korrekt an das Planiersteuersystem 102 übertragen werden, was das Potenzial menschlicher Fehler reduziert, da keine Daten manuell an der Benutzerschnittstelle 108 eingegeben werden müssen.
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4A ist die schematische Ansicht einer Halterung 150, in die ein Smartphone eingesetzt werden kann, um die IMU am Planierschild gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu kalibrieren. Die Halterung 150 umfasst in der Regel eine Basis 152, die von mehreren Seitenwänden 154 umgeben ist. In der in 4A gezeigten Ausführungsform werden vier Seitenwände 154 verwendet. Eine oder mehrere der Seitenwände 154 können ferner beweglich konstruiert sein, um Smartphones verschiedener Größen aufzunehmen. Außerdem können die Innenflächen einer oder mehrerer Seitenwände 154 mit zusätzlichen Materialien wie Elastomerschaum oder anderen geeigneten Elastomeren beschichtet sein, um das eingesetzte Smartphone in Position zu halten. An der Halterung 150 können verschiedene bauliche Anpassungen vorgenommen werden, um das Befestigen und den Halt des Smartphones darin zu erleichtern, dabei ist jedoch zu gewährleisten, dass das Smartphone korrekt auf der Ebene der Basis 152 aufliegt. Dies ist wichtig, weil die IMU des Smartphones für die externe Neigungsmessung verwendet wird. Ferner, wie in 4A gezeigt, umfasst die Halterung 150 einen oder mehrere Bestandteile für die präzise Montage an einer vordefinierten Kalibrierungsposition am Planierschild der Arbeitsmaschine. In der dargestellten Ausführungsform hat der Basisteil 152 zwei Öffnungen 156 und 158, die auf entsprechende runde Ausbuchtungen an den vordefinierten Kalibrierungspositionen am Planierschild (nicht gezeigt) passen, damit die Halterung 150 bei jeder Kalibrierung exakt in derselben Position und Ausrichtung befestigt wird. Neben den hier gezeigten Öffnungen 156 und 158 können vielfältige weitere Verbindungselemente zwischen der Halterung 150 und dem Planierschild 114 vorgesehen werden, um die Halterung 150 im Verhältnis zum Planierschild zuverlässig und präzise auszurichten oder zu positionieren, wenn eine Kalibrierung erforderlich ist.
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4B ist die schematische Ansicht eines Smartphones 170, das zwischen den Seitenwänden 154 einer Halterung 150 gehalten wird. In der gezeigten Ausführungsform wird das Smartphone 170 außerdem in einer Ausrichtung gehalten, in der der Benutzer mit dem Bildschirm 172 des Smartphones 170 interagieren kann. Dies ist eine bevorzugte Ausführungsform, da die Bildschirmbedienung eines Smartphones in der Regel eine intuitivere Interaktion ermöglicht. Es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass auch Ausführungsformen gewählt werden können, in denen das Smartphone 170 per Sprachbefehl gesteuert wird und der Benutzer nicht zwingend den Bildschirm 172 bedienen muss, um die hier beschriebenen Kalibrierungen der IMU am Planierschild auszuführen.
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5 ist die schematische Ansicht eines beispielhaften Mobilgeräts, mit dem hier beschriebene Ausführungsformen nützlich sind. Wie in 5 gezeigt, umfasst das Gerät 16 alle Hardwarekomponenten, die für die Kalibrierung eines Planiersteuersystems benötigt werden. Am Gerät 16 ist eine Kommunikationsverbindung 13 vorgesehen, die die Kommunikation des Mobilgeräts mit anderen Verarbeitungsgeräten ermöglicht und die in einigen Ausführungsformen einen Kanal für den automatischen Empfang von Informationen, wie beispielsweise Scan-Ergebnissen, bereitstellt. Beispiele für die Kommunikationsverbindung 13 umfassen das Ermöglichen der Kommunikation durch ein oder mehrere Kommunikationsprotokolle, wie zum Beispiel drahtlose Dienste, die zum Bereitstellen eines zellularen Zugangs zu einem Netzwerk verwendet werden, sowie Protokolle, die lokale drahtlose Verbindungen zu Netzwerken bereitstellen. Beispiele für solche Kommunikationen umfassen die Kommunikation gemäß einer Bluetooth-Spezifikation und/oder die Kommunikation über ein WiFi-Kommunikationsprotokoll.
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In anderen Ausführungsformen können Anwendungen auf einer entfernbaren Secure Digital (SD) -Karte empfangen werden, die mit einer Schnittstelle 15 verbunden ist. Die Schnittstelle 15 und die Kommunikationsverbindungen 13 kommunizieren über einen Prozessor 17 und einen Datenbus 19, der zusätzlich mit einem Speicher 21, mit E/A-Komponenten 23 sowie mit einer Uhr 25 und einem Ortungssystem 27 verbunden ist.
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In einer Ausführungsform sind die E/A-Komponenten 23 bereitgestellt, um Eingabe- und Ausgabevorgänge zu erleichtern. Die E/A-Komponenten 23 für verschiedene Ausführungsformen des Geräts 16 können Eingabekomponenten wie etwa Tasten, Berührungssensoren, optische Sensoren, Mikrofone, Touchscreens, Näherungssensoren, Beschleunigungsmesser, Ausrichtungssensoren und Ausgabekomponenten wie etwa ein Anzeigegerät, einen Lautsprecher und/oder einen Druckeranschluss umfassen. Es können auch andere E/A-Komponenten 23 verwendet werden. Beispielsweise kann die IMU 25 des Mobilgeräts 16 über E/A-Komponenten 23 funktionsfähig mit einem Prozessor 17 gekoppelt sein.
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Die Uhr 25 umfasst veranschaulichend eine Echtzeituhrkomponente, die eine Uhrzeit und ein Datum ausgibt. Diese kann auch, veranschaulichend, Timing-Funktionen für Prozessor 17 bereitstellen.
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Das Ortungssystem 27 beinhaltet veranschaulichend eine Komponente, die eine aktuelle geografische Position der Vorrichtung 16 ausgibt. Dies kann beispielsweise einen globalen Positionierungssystem-(GPS-)Empfänger, ein LORAN-System, ein Koppelnavigationssystem, ein zellulares Triangulationssystems oder ein anderes Positionierungssystems beinhalten. Es kann zum Beispiel auch eine Kartierungs- oder Navigationssoftware umfassen, die gewünschte Karten, Navigationsrouten und andere geografische Funktionen erzeugt.
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Speicher 21 speichert Betriebssystem 29, Netzwerkeinstellungen 31, Anwendungen 33, Anwendungskonfigurationseinstellungen 35, Datenspeicher 37, Kommunikationstreiber 39 und Kommunikationskonfigurationseinstellungen 41. Der Speicher 21 kann alle Arten von greifbaren flüchtigen und nichtflüchtigen computerlesbaren Speichervorrichtungen umfassen. Er kann auch Computerspeichermedien beinhalten (siehe unten). Der Speicher 21 speichert computerbasierte Anweisungen, die, wenn sie von Prozessor 17 ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, computerimplementierte Schritte oder Funktionen gemäß den Anweisungen auszuführen. Der Prozessor 17 kann von anderen Komponenten aktiviert werden, um auch deren Funktionalität zu verbessern. Anwendungen 33 umfassen eine auf dem Smartphone installierte Anwendung zur Kalibrierung der IMU 106 am Planierschild der Arbeitsmaschine 200. Wird diese Kalibrierungsanwendung aufgerufen oder auf sonstige Weise aktiviert, führt sie den Benutzer durch den Vorgang der IMU-Kalibrierung oder unterstützt ihn auf andere Weise.
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6 ist die schematische Ansicht eines Smartphone-Bildschirms während einer IMU-Kalibrierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auf dem Smartphone 170 wird eine Anwendung für die Kalibrierung einer IMU am Planierschild ausgeführt, wie vorstehend beschrieben und auf dem Bildschirm 172 angezeigt. Im hier dargestellten Beispiel zeigt die Kalibrierungsanwendung dem Benutzer eine oder mehrere Anweisungen 174 an. Beim Start der Kalibrierungsanwendung können diese Anweisungen zum Beispiel die Aufforderung an den Benutzer enthalten, in die Kabine 110 der Arbeitsmaschine einzusteigen und mit der Benutzerschnittstelle 108 zu interagieren, um das Planiersteuersystem in einen Kalibrierungsmodus zu schalten, in dem es drahtlos Neigungsdaten vom Smartphone 170 empfangen kann. Ferner können Anweisungen die Aufforderung an den Benutzer enthalten, das Smartphone in der Halterung an einer ersten vordefinierten Kalibrierungsposition des Planierschilds 114 zu positionieren. Solche Anweisungen können in Textform angezeigt werden, es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass sie auch als grafische Darstellungen der vordefinierten Kalibrierungspositionen des Planierschilds einer allgemeinen Raupenplaniermaschine oder des spezifischen Planierschilds der Raupenplaniermaschine angezeigt werden können.
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Wie in 6 gezeigt, kann die IMU-Kalibrierungsanwendung eine Anzeige 176 in Bezug auf ihre drahtlose Kommunikationsverbindung mit den drahtlosen Kommunikationsmodulen 130 eines Planiersteuersystems 102 bereitstellen. Die Beschreibung der Ausführungsformen bezieht sich hier in der Regel auf Informationen, die drahtlos an ein drahtloses Kommunikationsmodul 130 gesendet werden. Ist die Verbindung jedoch aus einem beliebigen Grund unterbrochen, können mit der Kalibrierungsanwendung auch die Neigungswerte an allen vordefinierten Kalibrierungspositionen gemessen und auf dem Smartphone 170 gespeichert werden. Ist die Verbindung noch immer unterbrochen, wenn der Benutzer in die Kabine 110 zurückkehrt, kann das Smartphone 170 über eine beliebige geeignete Kabelverbindung an das Planiersteuersystem 102 angeschlossen werden, um die gespeicherten Neigungswerte an das Planiersteuersystem 102 zu übertragen. Dies bedeutet, dass die Vorzüge in Bezug auf die Effizienz und die reduzierte Dateneingabe auch dann genutzt werden können, wenn keine Kommunikationsverbindung verfügbar ist. Die Kalibrierungsanwendung umfasst außerdem eine Anzeige der aktuell gemessenen Neigung 180. Die Neigungsanzeige 180 kann auch einen Fortschrittsbalken umfassen, der dem Benutzer anzeigt, dass aktuell mehrere Neigungswerte erfasst werden, sowie die Anzeige der Zeit, die in der Regel benötigt wird, um einen durchschnittlichen Neigungswert zu berechnen. Ferner enthält die Kalibrierungsanwendung für die Planiersteuerung in der Regel eine Schaltfläche „Weiter“ 182, bei deren Betätigung die gemessenen Neigungswerte drahtlos an das Planiersteuersystem 102 übertragen werden und der Kalibrierungsanwendung für das Planiersteuersystem signalisiert wird, dass der Benutzer bereit ist, das Smartphone in der Halterung zur nächsten vordefinierten Kalibrierungsposition am Planierschild zu bewegen. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die Neigung an allen vordefinierten Kalibrierungspositionen des Planierschilds 114 gemessen und die entsprechenden Neigungswerte über das Smartphone 170 an das Planiersteuersystem 102 übertragen wurden.
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7 ist das Flussdiagramm einer Methode zum Kalibrieren eines Planiersteuersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Methode 300 beginnt in Block 302, wo ein Smartphone in eine Kalibrierungshalterung eingesetzt wird. Anschließend wird in Block 304 die IMU-Kalibrierung gestartet. In einem Beispiel wird die IMU-Kalibrierung über eine Benutzerschnittstelle 108 gestartet, die sich in der Kabine 110 der Arbeitsmaschine befindet, oder durch den Aufruf oder die sonstige Aktivierung einer IMU-Kalibrierungsanwendung auf dem Smartphone. Es können jedoch auch Ausführungsformen realisiert werden, in denen die Kalibrierungsanwendung nach ihrem Start automatisch mit einem drahtlosen Kommunikationsmodul 130 des Planiersteuersystems 102 kommuniziert und an das Planiersteuersystem den Befehl sendet, in den Kalibrierungsmodus umzuschalten. Entsprechend können Ausführungsformen realisiert werden, in denen der Benutzer direkt mit der Benutzerschnittstelle 108 interagiert, um das Planiersteuersystem 102 in den Kalibrierungsmodus umzuschalten. Unabhängig davon wird in Block 306 das Smartphone in der Halterung zu einer ersten Kalibrierungsposition am Planierschild der Arbeitsmaschine bewegt. Nach der Positionierung wird der Vorgang von Methode 300 mit Block 308 fortgesetzt, wo das Smartphone die Neigung an der ersten vordefinierten Kalibrierungsposition am Planierschild erfasst. Anschließend wird in Block 310 der gemessene Neigungswert, vorzugsweise drahtlos, an das Planiersteuersystem 102 übertragen. Bei Block 310 oder zu einem anderen Zeitpunkt während der Kalibrierung empfängt das Planiersteuersystem 102 außerdem die IMU-Daten von IMU 106 am Planierschild. Das Planiersteuersystem vergleicht die von der IMU am Planierschild empfangenen Daten mit dem vom Smartphone übertragenen Neigungswert und generiert Korrekturparameter zur Anpassung der von der IMU am Planierschild empfangenen Daten an den extern gemessenen und über das Smartphone übertragenen Neigungswert. Am Entscheidungspunkt 312 wird bei Methode 300 bestimmt, ob zusätzliche vordefinierte Kalibrierungspositionen erforderlich sind. Diese Bestimmung kann über die am Smartphone des Benutzers ausgeführte Anwendung oder per Drahtloskommunikation mit dem Planiersteuersystem 102 über das drahtlose Kommunikationsmodul 130 erfolgen.
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Sind zusätzliche vordefinierte Kalibrierungspositionen erforderlich, wird der Vorgang bei Methode 300 mit Block 314 fortgesetzt, wo die Anwendung dem Benutzer anzeigt, dass das Smartphone in der Halterung zur nächsten vordefinierten Kalibrierungsposition bewegt werden muss. Wie oben beschrieben, kann dies in Textform angezeigt werden und/oder eine grafische Anzeige der nächsten vordefinierten Kalibrierungsposition am Planierschild umfassen. Nachdem das Smartphone an der nächsten vordefinierten Kalibrierungsposition angebracht wurde, kann der Benutzer dies am Smartphone-Bildschirm oder über eine andere geeignete Eingabemethode bestätigen. Anschließend kehrt der Ablauf von Methode 300 zu Block 308 zurück, wo die Neigung an der nächsten vordefinierten Kalibrierungsposition gemessen wird. Auf diese Weise wiederholt sich der Ablauf von Methode 300 an allen vordefinierten Kalibrierungspositionen. Hierbei ist von Vorteil, dass der Benutzer während des gesamten Kalibrierungsverfahrens der IMU des Planierschilds in der Nähe des Planierschilds 114 bleiben kann. Außerdem werden alle gemessenen Neigungswerte vom Smartphone 170 an das Planiersteuersystem 102 übertragen, wobei der Benutzer keinerlei gemessene Neigungsdaten eingeben muss. Dadurch wird das Potenzial für menschliche Fehler reduziert. Wird am Entscheidungspunkt 312 ermittelt, dass keine zusätzlichen vordefinierten Kalibrierungspositionen vorhanden sind, wird der Ablauf von Methode 300 bei Block 316 fortgesetzt, wo die gemessenen Neigungswerte vom Planiersteuersystem 102 gespeichert und für die Aktualisierung der Planiersteuerung verwendet werden.
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In der vorliegenden Diskussion wurden Prozessoren und Server erwähnt. In einer Ausführungsform umfassen die Prozessoren und Server Computerprozessoren mit zugehörigem Speicher und Zeitsteuerungsschaltungen, die nicht separat gezeigt sind. Sie sind funktionale Teile der Systeme oder Vorrichtungen, zu denen sie gehören, werden von diesen aktiviert und ermöglichen die Funktionalität der anderen Komponenten oder Elemente in diesen Systemen.
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Es wurde auch eine Reihe von Anzeigen der Benutzerschnittstelle diskutiert. Sie können mehrere verschiedene Formen annehmen und können mehrere verschiedene benutzergesteuerte Eingabemechanismen darauf aufweisen. Beispielsweise können die vom Benutzer aktivierbaren Eingabemechanismen Textfelder, Kontrollkästchen, Symbole, Links, Dropdown-Menüs, Suchfelder usw. sein. Sie können auch auf unterschiedlichste Weise betätigt werden. Sie können beispielsweise mit einer Punkt- und Klickvorrichtung (z. B. Trackball oder Maus) betätigt werden. Sie können über Hardwaretasten, Schalter, einen Joystick oder eine Tastatur, Daumenschalter oder Daumenpads usw. betätigt werden. Sie können auch über eine virtuelle Tastatur oder andere virtuelle Stellglieder betätigt werden. Wenn der Bildschirm, auf dem sie angezeigt werden, ein berührungsempfindlicher Bildschirm ist, können sie außerdem mit Berührungsgesten betätigt werden. Wenn das Gerät, das sie anzeigt, Spracherkennungskomponenten aufweist, können sie auch mit Sprachbefehlen betätigt werden.
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8 zeigt die Ausführungsform einer Computerumgebung, in der Elemente des intelligenten Planiersteuersystems 102 eingesetzt werden können. Mit Bezug auf 8 beinhaltet ein beispielhaftes System zum Implementieren einiger Ausführungsformen eine Universalrechenvorrichtung in Form eines Computers 810. Komponenten des Computers 810 können, ohne darauf beschränkt zu sein, eine Verarbeitungseinheit 820 (die Prozessor 108 umfassen kann), einen Systemspeicher 830 und einen Systembus 821 beinhalten, der verschiedene Systemkomponenten, einschließlich des Systemspeichers, mit der Verarbeitungseinheit 820 koppelt. Der Systembus 821 kann eine von mehreren Arten von Busstrukturen sein, einschließlich eines Speicherbusses oder einer Speichersteuerung, eines Peripheriebusses und eines lokalen Busses mit einer Vielzahl von Busarchitekturen.
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Der Computer 810 enthält typischerweise eine Vielzahl von computerlesbaren Medien. Computerlesbare Medien können beliebige verfügbare Medien sein, auf die der Computer 810 zugreifen kann, und umfassen sowohl flüchtige als auch nichtflüchtige Medien, entfernbare und nicht entfernbare Medien. Computerlesbare Medien können beispielsweise Computerspeichermedien und Kommunikationsmedien umfassen. Computerspeichermedien unterscheiden sich von einem modulierten Datensignal oder einer Trägerwelle und beinhalten diese nicht. Dazu gehören Hardware-Speichermedien mit flüchtigen und nicht-flüchtigen, entfernbaren und nicht entfernbaren Medien, die in einem beliebigen Verfahren oder einer Technologie für die Speicherung von Informationen, wie etwa computerlesbaren Befehlen, Datenstrukturen, Programmmodulen oder anderen Daten, implementiert sind. Rechenspeichermedien umfassen, aber sie sind nicht beschränkt auf RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher oder andere Speichertechnologie, CD-ROM, Digitalversatile-Disks (DVD) oder andere optische Plattenspeicher, Magnetkassetten, -bänder, -plattenspeicher oder andere magnetische Speichergeräte oder jedes andere Medium, das verwendet werden kann, um die gewünschte Information zu speichern, auf die über den Rechner 810 zugegriffen werden kann. Kommunikationsmedien können computerlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten in einem Transportmechanismus enthalten und umfassen alle Informationslieferungsmedien. Der Begriff „angepasstes Datensignal“ bezeichnet ein Signal, für das ein oder mehrere seiner Merkmale so festgelegt oder geändert sind, dass Informationen in dem Signal codiert sind.
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Der Systemspeicher 830 beinhaltet Computerspeichermedien in Form eines flüchtigen und/oder nichtflüchtigen Speichers, wie z. B. Festwertspeicher (ROM) 831 und Direktzugriffsspeicher (RAM) 832. Ein grundlegendes Eingabe- bzw. Ausgabesystem 833 (Basic Input Output System, kurz BIOS), das die grundlegenden Routinen enthält, die helfen, Informationen zwischen Elementen innerhalb des Computers 810, zum Beispiel während des Starts, zu übertragen, wird typischerweise im ROM 831 gespeichert. RAM 832 enthält typischerweise Daten- und/oder Programmmodule, die für die Verarbeitungseinheit 820 unmittelbar zugänglich sind und/oder derzeit betrieben werden. Beispielhaft und nicht beschränkt darauf zeigt 8 ein Betriebssystem 834, Anwendungsprogramme 835, weitere Programmmodule 836 sowie Programmdaten 837.
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Der Computer 810 kann auch andere entfernbare/nicht-entfernbare, flüchtige/nichtflüchtige Computerspeichermedien beinhalten. 8 zeigt beispielhaft ein Festplattenlaufwerk 841, das ein nicht entfernbares, nichtflüchtiges magnetisches Medium, ein magnetisches Plattenlaufwerk 851, eine nichtflüchtige magnetische Speicherplatte 852, ein optisches Plattenlaufwerk 855 und eine nichtflüchtige optische Speicherplatte 856 liest oder darauf schreibt. Das Festplattenlaufwerk 841 ist typischerweise über eine nicht entfernbare Speicherschnittstelle wie die Schnittstelle 840 mit dem Systembus 821 verbunden, und das optische Plattenlaufwerk 855 ist typischerweise über eine entfernbare Speicherschnittstelle wie die Schnittstelle 850 mit dem Systembus 821 verbunden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die hier beschriebene Funktionalität zumindest teilweise von einer oder mehreren Logikkomponenten der Hardware ausgeführt werden. Zu den veranschaulichenden Arten von Hardware-Logikkomponenten, die verwendet werden können, gehören beispielsweise feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), programmspezifische integrierte Schaltungen (z. B. ASICs), programmspezifische Standardprodukte (z. B. ASSPs), System-on-a-chip-Systeme (SOCs), Complex Programmable Logic Devices (CPLDs) und andere.
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Die oben genannten und in 8 gezeigten Laufwerke und zugehörigen Speichermedien stellen den Speicherplatz für computerlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule und andere Daten für den Computer 810 bereit. In 8 ist zum Beispiel das Festplattenlaufwerk 841 als Speicher für das Betriebssystem 844, die Anwendungsprogramme 845, andere Programmmodule 846 und die Programmdaten 847 veranschaulicht. Es sei angemerkt, dass diese Komponenten entweder gleich oder verschieden von dem Betriebssystem 834, den Anwendungsprogrammen 835, den anderen Programmmodulen 836 und den Programmdaten 837 sein können.
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Ein Benutzer kann Befehle und Informationen in den Computer 810 über Eingabevorrichtungen, wie etwa eine Tastatur 862, ein Mikrofon 863 und eine Zeigevorrichtung 861, wie etwa eine Maus, einen Trackball oder ein Touchpad, eingeben. Andere Eingabevorrichtungen (nicht dargestellt) können einen Joystick, ein Gamepad, eine Satellitenschüssel, einen Scanner oder dergleichen beinhalten. Diese und andere Eingabevorrichtungen sind oft über eine Benutzereingabeschnittstelle 860 mit der Verarbeitungseinheit 820 verbunden, die mit dem Systembus gekoppelt ist, aber auch über andere Schnittstellen- und Busstrukturen verbunden sein kann. Eine optische Anzeige 891 oder eine andere Art von Anzeigevorrichtung ist ebenfalls über eine Schnittstelle, wie etwa eine Videoschnittstelle 890, mit dem Systembus 821 verbunden. Zusätzlich zum Monitor können Computer auch andere periphere Ausgabevorrichtungen, wie etwa die Lautsprecher 897 und den Drucker 896 beinhalten, die über eine Ausgabeperipherieschnittstelle 895 verbunden werden können.
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Der Computer 810 wird in einer Netzwerkumgebung über logische Verbindungen (wie etwa LAN oder WAN) zu einem oder mehreren entfernten Computern, wie etwa einem entfernten Computer 880, betrieben.
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Wenn der Computer 810 in einer LAN-Netzwerkumgebung verwendet wird, ist er über eine Netzwerkschnittstelle oder einen Adapter 870 mit dem LAN 871 verbunden. Bei Verwendung in einer WAN-Netzwerkumgebung oder bei Ausführungsformen, in denen der Computer 810 drahtlos kommuniziert, wird der Adapter 870 für die Kommunikation über ein Protokoll für Drahtloskommunikation wie das WiFi-Kommunikationsprotokoll konfiguriert. Außerdem können mehrere Adapter 870 verwendet werden, damit der Computer 810 entsprechend auch über andere Protokolle für Drahtloskommunikation, wie Bluetooth oder sonstige, kommunizieren kann. In einer vernetzten Umgebung können Programmmodule in einer entfernten Speichervorrichtung gespeichert sein. 8 veranschaulicht beispielsweise, dass sich entfernte Anwendungsprogramme 885 auf dem entfernten Computer 880 befinden können.
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Es sei auch darauf hingewiesen, dass die verschiedenen hier beschriebenen Beispiele auf unterschiedliche Weise kombiniert werden können. Das heißt, Teile einer oder mehrerer Ausführungsformen können mit Teilen einer oder mehrerer anderer Ausführungsformen kombiniert werden. All dies wird hierin betrachtet.
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Beispiel 1 ist eine Methode zur Kalibrierung eines Planiersteuersystems, die folgende Vorgänge umfasst:
- Positionierung eines Smartphones an einer ersten definierten Stelle einer Arbeitsmaschine;
- Erfassung der Neigung an der ersten definierten Kalibrierungsposition im Verhältnis zur Schwerkraft mithilfe des Smartphones;
- Positionierung des Smartphones an einer zweiten definierten Kalibrierungsposition der Planiermaschine;
- Erfassung der Neigung an der zweiten definierten Kalibrierungsposition im Verhältnis zur Schwerkraft mithilfe des Smartphones;
- automatische Kommunikation der Neigungswerte der ersten und zweiten definierten Kalibrierungsposition an das Planiersteuersystem; und
- Verwendung der Neigungswerte der ersten und zweiten definierten Kalibrierungsposition für die anschließende Planiersteuerung.
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Beispiel 2 ist eine Methode zur Kalibrierung eines Planiersteuersystems wie in beliebigen oder allen vorstehend beschriebenen Beispielen, wobei die Neigungswerte der ersten und zweiten definierten Kalibrierungsposition per Drahtloskommunikation automatisch übermittelt werden.
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Beispiel 3 ist eine Methode zur Kalibrierung eines Planiersteuersystems wie in beliebigen oder allen vorstehend beschriebenen Beispielen, wobei die Drahtloskommunikation mit einer Frequenz von rund 2,4 GHz erfolgt.
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Beispiel 4 ist eine Methode zur Kalibrierung eines Planiersteuersystems wie in beliebigen oder allen vorstehend beschriebenen Beispielen, wobei die Drahtloskommunikation gemäß einer Bluetooth-Spezifikation erfolgt.
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Beispiel 5 ist eine Methode zur Kalibrierung eines Planiersteuersystems wie in beliebigen oder allen vorstehend beschriebenen Beispielen, wobei die Drahtloskommunikation gemäß einer Wireless Fidelity-Spezifikation (WiFi) erfolgt.
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Beispiel 6 ist eine Methode zur Kalibrierung eines Planiersteuersystems wie in beliebigen oder allen vorstehend beschriebenen Beispielen, wobei die WiFi-Spezifikation IEEE 802.11 verwendet wird.
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Beispiel 7 ist ein Mobilgerät, umfassend:
- einen Prozessor;
- eine Anzeige, die mit dem Prozessor gekoppelt und für die Darstellung einer Datenausgabe konfiguriert ist;
- ein drahtloses Sende-Empfangsgerät, das mit dem Prozessor gekoppelt und für die Drahtloskommunikation mit einem Planiersteuersystem konfiguriert ist;
- einen Neigungs-/Steigungssensor, der funktionsfähig mit dem Prozessor gekoppelt und für die Erfassung der Neigung des Mobilgeräts im Verhältnis zur Schwerkraft konfiguriert ist;
- einen Speicher, der mit dem Prozessor gekoppelt ist und Anweisungen speichert, die bei Ausführung über den Prozessor von einer Kalibrierungsanwendung für die Neigung bereitgestellt werden;
- eine Kalibrierungsanwendung für die Neigung, die für Folgendes konfiguriert ist:
- Empfang von Benutzereingaben zur Bestätigung, dass das Mobilgerät an einer ersten definierten Kalibrierungsstelle positioniert wurde;
- nach Bestätigung des Benutzers, dass das Mobilgerät an der ersten definierten Kalibrierungsstelle positioniert wurde, Erfassung der Neigung an der ersten definierten Kalibrierungsposition mithilfe des Neigungs-/Steigungssensors;
- Empfang von Benutzereingaben zur Bestätigung, dass das Mobilgerät an einer zweiten definierten Kalibrierungsstelle positioniert wurde;
- nach Bestätigung des Benutzers, dass das Mobilgerät an der zweiten definierten Kalibrierungsstelle positioniert wurde, Erfassung der Neigung an der zweiten definierten Kalibrierungsstelle mithilfe des Neigungs-/Steigungssensors; und
- automatische Kommunikation der an der ersten und zweiten definierten Kalibrierungsstelle erfassten Neigungswerte über das drahtlose Sende-Empfangsgerät an das Planiersteuersystem.
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Beispiel 8 ist das Mobilgerät gemäß einem oder allen vorstehenden Beispielen, das außerdem einen Bildschirm umfasst, der mit dem Prozessor gekoppelt und für die Ausgabe einer Bildschirmanzeige konfiguriert ist. Die Kalibrierungsanwendung für die Neigung ist dabei für die Anzeige einer Bildschirmausgabe konfiguriert, mit der der Benutzer aufgefordert wird, das Mobilgerät zur zweiten definierten Kalibrierungsposition zu bewegen.
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Beispiel 9 ist das Mobilgerät gemäß einem oder allen vorstehenden Beispielen, wobei das drahtlose Sende-Empfangsgerät für die Kommunikation mit dem Planiersteuersystem über Mobilfunkdatendienste konfiguriert ist.
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Beispiel 10 ist das Mobilgerät gemäß einem oder allen vorstehenden Beispielen, wobei das drahtlose Sende-Empfangsgerät für die Kommunikation mit dem Planiersteuersystem mit einer Frequenz von rund 2,4 GHz konfiguriert ist.
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Beispiel 11 ist das Mobilgerät gemäß einem oder allen vorstehenden Beispielen, wobei das drahtlose Sende-Empfangsgerät für die Kommunikation mit dem Planiersteuersystem über eine Bluetooth-Spezifikation konfiguriert ist.
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Beispiel 12 ist das Mobilgerät gemäß einem oder allen vorstehenden Beispielen, wobei das drahtlose Sende-Empfangsgerät für die Kommunikation mit dem Planiersteuersystem über eine Wireless Fidelity-Spezifikation (WiFi) konfiguriert ist.
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Beispiel 13 ist das Mobilgerät gemäß einem oder allen vorstehenden Beispielen, wobei die Kalibrierungsanwendung für die Neigung zusätzlich für Folgendes konfiguriert ist:
- Empfang von Benutzereingaben zur Bestätigung, dass das Mobilgerät an einer dritten definierten Kalibrierungsstelle positioniert wurde;
- nach Bestätigung des Benutzers, dass das Mobilgerät an der dritten definierten Kalibrierungsstelle positioniert wurde, Erfassung der Neigung an der dritten definierten Kalibrierungsposition mithilfe des Neigungs-/Steigungssensors; und
- automatische Kommunikation der an der dritten definierten Kalibrierungsstelle erfassten Neigungswerte über das drahtlose Sende-Empfangsgerät an das Planiersteuersystem.
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Beispiel 14 ist eine Arbeitsmaschine, umfassend:
- ein Arbeitsschild zum Planieren einer Bodenfläche, wobei die Neigung des Arbeitsschilds steuerbar ist;
- ein Planiersteuersystem mit einer inertialen Messeinheit, wobei das Planiersteuersystem funktionsfähig mit dem Arbeitsschild gekoppelt ist, um die steuerbare Neigung des Arbeitsschilds zu steuern; und
- ein drahtloses Kommunikationsmodul, das dazu konfiguriert ist, die im Verhältnis zu mehreren definierten Kalibrierungspositionen am Arbeitsschild erfassten Neigungswerte zu empfangen und die inertiale Messeinheit auf der Grundlage der empfangenen Neigungswerte zu kalibrieren.
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Beispiel 15 ist die Arbeitsmaschine gemäß einem oder allen vorstehenden Beispielen, wobei das drahtlose Kommunikationsmodul für den Empfang der erfassten Neigungswerte von einem Smartphone konfiguriert ist.
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Beispiel 16 ist die Arbeitsmaschine gemäß einem oder allen vorstehenden Beispielen, wobei jede definierte Kalibrierungsposition am Arbeitsschild Eigenschaften hat, die die Befestigung einer Halterung für ein Smartphone ermöglichen.
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Beispiel 17 ist die Arbeitsmaschine gemäß einem oder allen vorstehenden Beispielen, wobei die Halterung eine rechteckige Form hat und für eine geeignete Aufnahme des Smartphones zur Anbringung an der Arbeitsmaschine konfiguriert ist.
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Beispiel 18 ist die Arbeitsmaschine gemäß einem oder allen vorstehenden Beispielen, wobei die Vielzahl der definierten Kalibrierungspositionen drei Kalibrierungspositionen umfasst.
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Beispiel 19 ist die Arbeitsmaschine gemäß einem oder allen vorstehenden Beispielen, wobei das drahtlose Kommunikationsmodul für die Kommunikation mit rund 2,4 GHz konfiguriert ist.
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Obwohl der Gegenstand in einer Sprache beschrieben wurde, die für strukturelle Merkmale und/oder methodische Handlungen spezifisch ist, versteht es sich, dass der Gegenstand, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, nicht notwendigerweise auf die spezifischen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist, die oben beschrieben sind. Vielmehr werden die vorstehend beschriebenen Besonderheiten und Handlungen als exemplarische Formen der Umsetzung der Ansprüche offengelegt.