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Gebiet der Technik
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf thermische Profile von Asphaltdecken, und insbesondere auf Verfahren und Systeme zur Bestätigung der Genauigkeit eines thermischen Profils einer Asphaltdecke.
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Stand der Technik
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Beim Aufbringen einer Asphaltdecke, beispielsweise durch einen Straßenfertiger, besteht der Wunsch, eine thermische Gleichmäßigkeit über die gesamte Decke aufzuweisen. Ohne eine solche thermische Gleichmäßigkeit wird die Asphaltdecke Bereiche mit thermischer Segregation aufweisen, die schließlich zur Bildung von Rissen und Schlaglöchern in der Decke führen können. Auf dieser Grundlage können Behörden oder andere Stellen, die für die Qualitätsüberwachung einer aufgebrachten Asphaltdecke zuständig sind, Decken mit hoher thermischer Qualität fordern oder anregen. Um dieses Problem zu lösen, können Straßenfertiger ein thermisches Profilierungssystem beinhalten, das die thermische Qualität einer aufgebrachten Asphaltdecke abbildet. Die Bestätigung der Genauigkeit des thermischen Profilierungssystems kann jedoch schwierig und zeitaufwendig sein. Ferner können solche Behörden oder Stellen verlangen, dass die Genauigkeit von thermischen Profilsystemen innerhalb bestimmter Spezifikationen in Bezug auf die Temperatur- und Positionsdaten des thermischen Profils liegt. Die Veröffentlichung der US-Patentanmeldung
2019/0078275A1 offenbart ein System und ein Verfahren zur Steuerung der Qualität eines Straßendeckenmaterials, das von einem Straßenfertiger entlang eines Straßendeckenbereichs verteilt wird. Das Verfahren beinhaltet die Verwendung einer Wärmebildkamera zur Erstellung eines Wärmeprofils eines Abschnitts des Straßendeckenbereichs, in dem das Straßendeckenmaterial verteilt ist. Das thermische Profil beinhaltet eine Vielzahl von Temperaturwerten, die jeweiligen Messpunkten zugeordnet sind. Das Verfahren beinhaltet ferner das Analysieren des thermischen Profils, um Segregationsstellen des Straßendeckenmaterials zu erkennen. Während das System der '275-Veröffentlichung ein thermisches Profil des verteilten Straßendeckenmaterials bereitstellt, beschreibt das System keine Schritte zum Verifizieren der Genauigkeit des thermischen Profils.
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Das Verfahren und das System zur Verifizierung des thermischen Profils einer Asphaltdecke der vorliegenden Offenbarung kann eines oder mehrere der vorstehend aufgeführten Probleme und/oder andere Probleme des Standes der Technik lösen. Der Umfang der aktuellen Offenbarung wird jedoch durch die beigefügten Ansprüche definiert, und nicht durch die Fähigkeit, irgendein spezifisches Problem zu lösen.
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Kurzdarstellung
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In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Straßenfertiger ein thermisches Erkennungssystem des Straßenfertigers, das thermische Daten eines Bereichs hinter dem Straßenfertiger erzeugt, ein Positionsbestimmungssystem, das die Position der thermischen Daten in den Positionskoordinaten identifiziert, und eine Anzeige, die die Position und Temperatur einer thermischen Schwellenwerteigenschaft der thermischen Daten anzeigt.
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In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Verifizieren von Temperaturwerten und Positionsdaten einer Asphaltdecke, die von einem Straßenfertiger erzeugt werden, das Identifizieren eines Positions- und Temperaturwertes einer thermischen Schwellenwerteigenschaft von thermischen Daten, die von dem Straßenfertiger erzeugt werden, und das Anzeigen des von dem Straßenfertiger erzeugten Positions- und Temperaturwertes der thermischen Schwellenwerteigenschaft auf einer Anzeige des Straßenfertigers. Das Verfahren beinhaltet ferner das Ermitteln eines Positions- und Temperaturwertes der thermischen Schwellenwerteigenschaft durch ein oder mehrere externe Systeme und das Vergleichen des extern ermittelten Positions- und Temperaturwertes mit dem vom Fertiger erzeugten Positions- und Temperaturwert.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Verifizieren von Temperaturwerten und Positionsdaten einer Asphaltdecke, die von einem Straßenfertiger erzeugt wurden, das Identifizieren eines Positions- und Temperaturwertes eines thermischen Objekts unter Verwendung eines thermischen Erkennungssystems und eines Positionsbestimmungssystems des Straßenfertigers, und das Anzeigen des von dem Straßenfertiger erzeugten Positions- und Temperaturwertes des thermischen Objekts auf einer Anzeige des Straßenfertigers. Das Verfahren beinhaltet ferner das Ermitteln eines Positions- und Temperaturwertes des thermischen Objekts durch ein oder mehrere externe Systeme und das Vergleichen des extern ermittelten Positions- und Temperaturwertes mit dem vom Fertiger erzeugten Positions- und Temperaturwert.
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Figurenliste
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Die beigefügten Zeichnungen, die Bestandteil dieser Patentschrift sind, zeigen Beispiele der vorliegenden Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Offenbarung.
- 1 zeigt einen exemplarischen Straßenfertiger gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 2 zeigt ein exemplarisches Steuersystem des Straßenfertigers von 1;
- 3 stellt ein Verfahren zum Verifizieren von Temperaturwerten und Positionsdaten einer Asphaltdecke dar, die von dem Straßenfertiger von 1 erzeugt wurden;
- 4 zeigt eine Draufsicht auf den Straßenfertiger gemäß dem Verfahren von 3; und
- 5 zeigt eine exemplarische Bildschirmansicht/Seite des Straßenfertigers von 1.
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Detaillierte Beschreibung
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Sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung sind nur exemplarisch und erläuternd und schränken die Merkmale, wie beansprucht, nicht ein. Wie hierin verwendet, sollen die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweisend“, „beinhaltend“ oder andere Varianten davon einen nicht ausschließlichen Einschluss abdecken, sodass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, der/die/das eine Liste von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente beinhaltet, sondern auch andere Elemente beinhalten kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt oder für einen solchen Prozess, ein solches Verfahren, einen solchen Artikel oder eine solche Vorrichtung inhärent ist. Darüber hinaus werden in dieser Offenbarung relative Begriffe, wie z. B. „etwa“, „im Wesentlichen“ oder „ungefähr“ verwendet, um eine mögliche Abweichung von ±10 % beim angegebenen Wert anzugeben.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines Straßenfertigers 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der Straßenfertiger 10 kann jede herkömmliche Größe und Ausführung aufweisen und einen Rahmen 12, einen Trichter 14, eine Schnecke 16 und eine Bohle 18 beinhalten. Der Straßenfertiger 10 kann auch eine Bedienerstation 20 beinhalten, von der aus eine Bedienperson den Straßenfertiger 10 manövrieren und steuern kann. Die Bedienerstation 20 kann auch zumindest ein Bedienfeld 22 beinhalten, das zumindest eine Bedieneranzeige 24 enthält. Der Straßenfertiger 10 kann von einer Motoranordnung 26 angetrieben werden, um eine Antriebsanordnung mit einem oder mehreren Rädern 28 oder Ketten anzutreiben. Die Maschine 10 beinhaltet eine Fördereranordnung zum Transportieren von Straßendeckenmaterial vom Trichter 14 zur Schnecke 16 und zur Bohle 18.
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Der Straßenfertiger 10 kann auch eine Vielzahl von Sensor- und/oder Erfassungselementen beinhalten. Die Maschine 10 kann beispielsweise ein thermisches Erkennungssystem 30 beinhalten, das zum Beispiel eine Wärmebildkamera 32 aufweist; und sie kann ein Positionsbestimmungssystem 34 beinhalten, das zum Beispiel ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS) mit einer oder mehreren GPS-Antennen 30 aufweist. Die Wärmebildkamera 32 und die GPS-Antenne 36 können mit einer Steuerung 38 des Straßenfertigers 10 kommunizieren. Ferner kann die Steuerung 38 mit dem Bedienfeld 22 und der Bedieneranzeige 24 gekoppelt sein.
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 kann die Wärmebildkamera 32 des thermischen Erkennungssystems 30 über dem Straßenfertiger 10 montiert, beispielsweise an einem vertikalen Mast 40, und so positioniert sein, dass sie ein Sichtfeld 42 hinter dem Straßenfertiger 10 aufweist, um einen Bereich der kürzlich von dem Straßenfertiger 10 aufgebrachten Asphaltdecke 44 zu betrachten. Während das thermische Erkennungssystem 30 als eine Wärmebildkamera 32 beinhaltend beschrieben wird, versteht es sich, dass alle geeigneten thermischen Erfassungskomponenten im thermisches Erkennungssystem 30 verwendet werden können. Auch wenn das Positionsbestimmungssystem 34 hierin als ein GPS-System beinhaltend beschrieben wird, versteht es sich, dass jedes geeignete Positionsbestimmungssystem implementiert werden kann (z. B. globales Navigationssatellitensystem (GNSS) und Trilateration/Triangulation von Mobilfunknetzen oder Wi-Fi-Netzwerken usw.).
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Die Steuerung 38 kann zur Ausführung der in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren, einschließlich des Verfahrens von 3, jede geeignete Hardware, Software, Firmware usw. beinhalten. Die Steuerung 38 kann einen oder mehrere Prozessoren, Speicher, Kommunikationssysteme und/oder andere geeignete Hardware beinhalten. Die Prozessoren können z. B. ein Ein- oder Mehrkernprozessor, ein digitaler Signalprozessor, ein Mikrocontroller, eine Universal-Zentraleinheit (CPU) und/oder ein anderer konventioneller Prozessor oder eine Verarbeitungs-/Steuerungsschaltung oder Steuerung sein. Der Speicher kann beispielsweise einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Flash-Speicher oder einen anderen Wechselspeicher oder einen anderen geeigneten und konventionellen Speicher beinhalten. Wie vorstehend erörtert und in 2 dargestellt, kann die Steuerung 38 Daten zwischen der Wärmebildkamera 32 (z. B. Wärmedaten), der GPS-Antenne 36 und der Anzeige 24 senden/empfangen. Eine solche Kommunikation von Daten kann alle herkömmlichen drahtgebundenen und/oder drahtlosen Kommunikationssysteme, wie Ethernet, Bluetooth und/oder drahtlose lokale Netzwerk (WLAN)-Systeme beinhalten.
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Die Steuerung 38 ist für die Verwendung sowohl des thermischen Erkennungssystems 30 als auch des Positionsbestimmungssystems 34 ausgebildet, um ein thermisches Profil der von dem Straßenfertiger 10 aufgebrachten neuen Asphaltdecke 44 zu erzeugen. Das thermische Profil kann Temperaturwerte über die Asphaltdecke 44 und Positionskoordinaten der Temperaturwerte über die Asphaltdecke 44 bereitstellen, wie es in der Technik bekannt ist. Das thermische Profil kann von der Steuerung 38 an ein beliebiges externes oder bordeigenes Ziel ausgegeben werden, wie z. B. an die Anzeige 24 des Straßenfertigers 10. Wie vorstehend erwähnt, kann das thermische Profil der Asphaltdecke 44 zum Ermitteln einer thermischen Gleichförmigkeit der Asphaltdecke 44 verwendet werden, die ein Hinweis auf die Qualität der Asphaltdecke 44 ist. Die Steuerung 38 kann auch zur Überprüfung der Genauigkeit des thermischen Profils ausgebildet sein, wie im Zusammenhang mit dem Verfahren von 3 erläutert. Zum Beispiel kann die Steuerung 38 ein Verfahren 300 zum Verifizieren der von dem Straßenfertiger 10 erzeugten Temperaturwerte und der Positionsdaten der Asphaltdecke bereitstellen, das die folgenden Schritte umfasst: Identifizieren eines Positions- und Temperaturwerts einer thermischen Schwellenwerteigenschaft von thermischen Daten, die von dem Straßenfertiger 10 erzeugt wurden (Schritt 302); Anzeigen der vom Fertiger erzeugten Position und Temperatur der thermischen Schwellenwerteigenschaft auf der Anzeige 24 des Straßenfertigers (Schritt 304); Ermitteln einer Position und Temperatur der thermischen Schwellenwerteigenschaft der Asphaltdecke durch ein oder mehrere externe Systeme (Schritt 306); und Vergleichen der extern ermittelten Position und Temperatur mit der vom Fertiger erzeugten Position und Temperatur (308).
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Bezüglich Schritt 302 (Identifizierung einer Position und Temperatur einer thermischen Schwellenwerteigenschaft der von dem Straßenfertiger 10 erzeugten thermischen Daten) wird auf 4 verwiesen, die eine Draufsicht auf den Straßenfertiger 10 zeigt, bei der ein oder mehrere thermische Objekte 50 im Sichtfeld 42 der Wärmebildkamera 32 platziert wurden, wenn der Straßenfertiger 10 keinen Deckeneinbauvorgang durchführt. Das thermische Objekt 50 kann ein heißes Objekt sein, wie eine Sterno™-Wärmequelle in Dosenform oder eine Schaufel mit heißem Asphalt, oder ein kaltes Objekt. Das thermische Objekt 50 sollte eine Temperatur aufweisen, die einen spürbaren Temperaturunterschied zum Boden oder Asphalt, auf dem das thermische Objekt steht, bietet. In einem Beispiel wird das thermische Objekt 50 auf alten oder abgekühlten Asphalt platziert. Wie hierin verwendet, beinhaltet ein thermisches Objekt 50 jedes Element oder Material, das eine messbare Temperaturabweichung von einer umgebenden Fläche aufweist, auf der es sich befindet. Somit sorgen das eine oder die mehreren thermischen Objekte 50 für eine Schwellenwert- oder identifizierbare thermische Eigenschaft im Vergleich zur Umgebung. Bei der Analyse durch die Wärmekamera 32 und der Verarbeitung durch die Steuerung 38 kann das thermische Objekt 50 identifiziert werden (z. B. durch einen Vergleich angrenzender thermischer Pixel der thermischen Daten, die eine Delta-Temperatur über einem Schwellenwert aufweisen), und ein Temperaturwert des Objekts 50 kann registriert werden. Die Steuerung 38 kann ferner zur Verwendung des Positionsbestimmungssystems 34 ausgebildet sein, um die Position des thermischen Objekts 50 (thermische Schwellenwerteigenschaft der thermischen Daten) in Positionskoordinaten zu identifizieren.
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In Bezug auf Schritt 304 von 3 (Anzeigen der vom Fertiger erzeugten Position und Temperatur der thermischen Schwellenwerteigenschaft auf der Anzeige 24 des Straßenfertigers) wird auf 5 verwiesen, die zeigt, wie die Anzeige 24 des Straßenfertigers 10 eine Verifizierungsseite/einen Verifizierungsbildschirm 500 bereitstellt, der die thermischen Objekte 50 (als Abschnitte A und B des Sichtfelds 42 der Wärmebildkamera 32) zusammen mit Temperaturlisten 502 der thermischen Objekte 50 und einer Positionsliste 504 der thermischen Objekte identifiziert. Wie in 5 dargestellt, können die Temperaturlisten 502 in Celsius und Fahrenheit und die Positionsliste 504 in geografischen kartesischen Koordinaten angegeben werden. Es versteht sich, dass zusätzlich oder alternativ andere Konventionen auf der Seite/dem Bildschirm 500 der Anzeige 24 vorgesehen werden können und dass die Anordnung der Informationen variiert werden kann. Wie in 5 dargestellt, zeigt die Seite/der Bildschirm 500 nur die Temperatur- und Positionsinformationen für die thermischen Objekte 50 an (die thermische Schwellenwerteigenschaft der thermischen Daten), sodass keine anderen Temperatur- oder Positionsinformationen auf der Seite angezeigt werden. Während weiter beschrieben wird, dass die Seite/der Bildschirm 500 auf der Anzeige 24 erzeugt wird, versteht es sich, dass die Seite/der Bildschirm auch an anderer Stelle erzeugt werden kann, wie beispielsweise auf einer von dem Straßenfertiger 10 entfernten Anzeige.
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In Bezug auf Schritt 306 von 3 (Ermitteln einer Position und Temperatur einer thermischen Schwellenwerteigenschaft der Asphaltdecke durch ein oder mehrere externe Systeme) können die Temperatur und die Position von thermischen Objekten durch andere Systeme oder Instrumente als das thermische Erkennungssystem 30 und das Positionsbestimmungssystem 34 des Straßenfertigers 10 ermittelt oder gemessen werden. Solche Systeme oder Instrumente werden hierin als „externe“ Systeme oder Instrumente identifiziert. Beispielsweise kann, wie in 4 dargestellt, die Temperatur der thermischen Objekte 50 durch einen externen thermischen Sensor, wie eine handgehaltene Infrarot-Messvorrichtung 52 außerhalb des Straßenfertigers 10, und die Position der thermischen Objekte 50 durch eine externe Ortungsvorrichtung, wie einen GPS-Vermessungsrover 54 außerhalb des Straßenfertigers 10, ermittelt werden. Es versteht sich, dass andere externe Messinstrumente oder -systeme verwendet werden können, um die Temperatur und die Position der thermischen Objekte zu ermitteln.
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In Bezug auf Schritt 308 von 3 (Vergleichen der extern ermittelten Position und Temperatur mit der vom Fertiger erzeugten Position und Temperatur) kann der Temperaturwert und die Position des/der thermischen Objekte(s) 50, die von dem Straßenfertiger 10 auf dem Bildschirm/der Seite 500 bereitgestellt werden, mit dem Temperaturwert und der Position verglichen werden, die basierend auf den externen Messvorrichtungen und Systemen 52, 54 ermittelt wurden. Dieser Vergleich kann die Genauigkeit der von dem Straßenfertiger erzeugten Temperatur- und Positionswerte verifizieren und somit eine bessere Gewähr für die Richtigkeit des thermischen Profils der Asphaltdecke 44 bieten. Ferner kann die Bedienperson, wenn die Messungen der externen Vorrichtungen 52, 54 eine bedeutsame Abweichung vom Temperatur- oder Positionswert des Bildschirms/der Seite 500 anzeigen, korrigierende Maßnahmen ergreifen, wie beispielsweise eine Neukalibrierung des Systems. Es versteht sich, dass dieser Vergleich / diese Verifizierung manuell erfolgen kann, indem lediglich die Temperatur- und Positionswerte verglichen werden, oder alternativ können die extern ermittelten Positions- und Temperaturwerte in den Straßenfertiger 10 eingegeben werden, um die Unterschiede zu den vom Fertiger erzeugten Positions- und Temperaturwerten zu berechnen und/oder zu protokollieren.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das Verfahren und das System der vorliegenden Offenbarung können in jedem Straßenfertiger 10 verwendet werden, der ein thermisches Erkennungssystem 30 aufweist. Ferner weisen die hierin beschriebenen Verfahren und Systeme eine Anwendbarkeit zur Vereinfachung der Herstellung von hochwertigen Asphaltdecken 44 auf.
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Wie oben beschrieben, wird die Erstellung von thermischen Profilen von Asphaltdecken immer üblicher, um die Qualität einer neu gebildeten Asphaltdecke zu messen und zu gewährleisten. Solche thermischen Profile können jedoch Ungenauigkeiten unterliegen. Die vorliegende Offenbarung bietet ein einfaches, zuverlässiges und schnelles Verfahren und System zum Verifizieren der Genauigkeit des von dem Straßenfertiger erzeugten thermischen Profils. Insbesondere stellt die vorliegende Offenbarung einen einzelnen Anzeigebildschirm/eine einzelne Seite 500 bereit, der/die die Temperatur und Position der bezeichneten thermischen Objekte leicht identifiziert und somit eine Überprüfung der erzeugten Informationen durch externe Systeme vereinfacht. Ferner kann mit dem Verfahren und dem System auf einfache und unkomplizierte Weise ermittelt werden, ob das von dem Straßenfertiger bereitgestellte thermische Profil gewartet oder neu kalibriert werden muss.
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Während Prinzipien der vorliegenden Offenbarung hierin unter Bezugnahme auf veranschaulichende Beispiele für bestimmte Anwendungen beschrieben werden, versteht es sich, dass die Offenbarung nicht darauf beschränkt ist. Personen mit Fachkenntnissen und Zugang zu den hierin enthaltenen Lehren werden erkennen, dass zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und die Substitution von Äquivalenten alle in den Anwendungsbereich der hierin beschriebenen Beispiele fallen. Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die vorangehende Beschreibung eingeschränkt zu betrachten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2019/0078275 A1 [0002]
