DE102022115606A1 - Integration einer vogelperspektivkamera für einen asphaltverdichter - Google Patents

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John L. Marsolek
Matthew D. Chisholm
Kent A. Hoisington
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Caterpillar Paving Products Inc
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Abstract

Ein Verdichter (100) kann einen Maschinenrahmen (110); wenigstens eine zylindrische Trommelwalze (120), die drehbar mit dem Maschinenrahmen gekoppelt und um eine Trommelachse drehbar ist, die im Allgemeinen quer zu einer Fahrtrichtung des Verdichters ausgerichtet ist; eine Mehrzahl von Kameras (162), die an dem Maschinenrahmen montiert sind, um eine 360°-Vogelperspektive eines Bereichs um die Maschine herum bereitzustellen; eine Anzeige (164), die die 360°-Vogelperspektive zeigt; und eine Steuervorrichtung (160) beinhalten; wobei die Steuervorrichtung dazu konfiguriert ist, bestimmte Bedingungen bezüglich eines Verdichtungsvorgangs des Verdichters zu bestimmen, und die Steuervorrichtung ein Hervorhebungssymbol auf die 360°-Vogelperspektive auf der Anzeige überlagert, das einen Maschinenbediener über die bestimmten Bedingungen informiert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Offenbarung bezieht sich auf Straßenbauausrüstung und insbesondere auf einen Verdichter mit Trommelwalzen zum Fahren über eine Oberfläche, die verdichtet werden soll.
  • Stand der Technik
  • Verdichter sind Maschinen, die verwendet werden, um zunächst lose Materialien wie Asphalt, Erde, Schotter und dergleichen zu einer verdichteten und festeren Masse oder Oberfläche zu verdichten. Asphaltverdichter werden beispielsweise auf Baustellen genutzt, um eine frisch verlegte Asphaltmatte zu verdichten. Die meisten Asphaltverdichter beinhalten eine drehbare Trommelwalze, die über die Oberfläche gerollt werden kann, um das Material darunter zu verdichten. Zusätzlich zum Nutzen des Gewichts der Trommelwalze, um die Druckkräfte bereitzustellen, die das Material verdichten, sind einige Verdichter dazu konfiguriert, ebenso eine Vibrationskraft auf die Oberfläche zu induzieren.
  • Gegenwärtig ist der Verdichtungsvorgang sehr monoton und beruht darauf, dass der Bediener bei der jeweiligen Aufgabe gut aufpasst. Ein falscher Vorgang aufgrund von Unachtsamkeit des Bedieners kann zu schlechter Qualität und Maschinenschäden führen.
  • Das chinesische Patent CN 110983914 beschreibt eine Straßenwalze mit einem 360-Grad-Panoramakamerasystem und einer Anzeige.
  • Kurzdarstellung
  • In einem Beispiel gemäß dieser Offenbarung kann ein Verdichter einen Maschinenrahmen; wenigstens eine zylindrische Trommelwalze, die drehbar mit dem Maschinenrahmen gekoppelt und um eine Trommelachse drehbar ist, die im Allgemeinen quer zu einer Fahrtrichtung des Verdichters ausgerichtet ist; eine Mehrzahl von Kameras, die an dem Maschinenrahmen montiert sind, um eine 360°-Vogelperspektive eines Bereichs um die Maschine herum bereitzustellen; eine Anzeige, die die 360°-Vogelperspektive zeigt; und eine Steuervorrichtung beinhalten; wobei die Steuervorrichtung dazu konfiguriert ist, bestimmte Bedingungen bezüglich eines Verdichtungsvorgangs des Verdichters zu bestimmen, und die Steuervorrichtung ein Hervorhebungssymbol auf die 360°-Vogelperspektive auf der Anzeige überlagert, das einen Maschinenbediener über die bestimmten Bedingungen informiert.
  • In einem anderen Beispiel gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen für einen Bediener während des Betriebs eines Verdichters das Montieren einer Mehrzahl von Kameras, die dazu konfiguriert sind, eine 360°-Vogelperspektive eines Verdichters und eines den Verdichter umgebenden Bereichs bereitzustellen; das Anzeigen der 360°-Vogelperspektive auf einer Anzeige, die mit der Mehrzahl von Kameras betriebsfähig gekoppelt ist; und das Bestimmen bestimmter Bedingungen bezüglich eines Verdichtungsvorgangs und das Überlagern eines Hervorhebungssymbols auf der 360°-Vogelperspektive auf der Anzeige, die einen Maschinenbediener über die bestimmten Bedingungen informiert, beinhalten.
  • Figurenliste
  • In den Zeichnungen, die nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind, können gleiche Ziffern ähnliche Komponenten in verschiedenen Ansichten beschreiben. Gleiche Ziffern mit unterschiedlichen Buchstabensuffixen können verschiedene Instanzen ähnlicher Komponenten darstellen. Die Zeichnungen veranschaulichen allgemein, beispielhaft, jedoch nicht einschränkend, verschiedene Ausführungsformen, die in dem vorliegenden Dokument erläutert werden.
    • 1 zeigt eine Seitenansicht eines Verdichters gemäß einer Ausführungsform.
    • 2 zeigt die Ansicht einer Anzeige für den Verdichter gemäß einer Ausführungsform.
    • 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Anzeigesystems gemäß einer Ausführungsform.
    • 4 zeigt ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen für einen Bediener während des Betriebs eines Verdichters gemäß einer Ausführungsform.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 1 zeigt eine Seitenansicht eines Asphaltverdichters 100 gemäß einer Ausführungsform. Die Verdichter 100 beinhaltet im Allgemeinen einen Körper oder Maschinenrahmen 110, der die verschiedenen physischen und strukturellen Merkmale verbindet und zuordnet, die die Funktion des Verdichters 100 ermöglichen. Diese Merkmale können eine Fahrerkabine 150 beinhalten, die oben auf dem Maschinenrahmen 110 montiert ist und von der aus ein Bediener den Betrieb des Verdichters 100 steuern und leiten kann. Dementsprechend können sich ein Lenkmerkmal und ähnliche Bedienelemente in der Fahrerkabine 150 befinden. Um den Verdichter 100 über eine Oberfläche zu bewegen, kann ebenso ein Leistungssystem, wie ein Verbrennungsmotor, an dem Maschinenrahmen 110 montiert werden und kann die Leistung erzeugen, die umgewandelt wird, um die Maschine physisch zu bewegen.
  • Der Verdichter 100 kann wenigstens eine zylindrische Trommelwalze 120 beinhalten, die um eine Trommelachse drehbar ist, die im Allgemeinen quer zu einer Fahrtrichtung des Verdichters 100 ausgerichtet ist. Die Trommelwalzen 120 sind unter Verwendung von Trommelstützen 115 an dem Maschinenrahmen 110 angebracht. Der Verdichter 100 ist derart gelenkig angebracht, dass der hintere Bereich relativ zu dem vorderen Bereich gelenkig angebracht ist.
  • Wie vorstehend angemerkt, kann der Verdichtungsvorgang sehr monoton sein und beruht darauf, dass der Bediener bei der jeweiligen Aufgabe gut aufpasst. Dementsprechend kann der Verdichter 100 eine Mehrzahl von Kameras 162 beinhalten, die an dem Maschinenrahmen 110 montiert sind, um eine 360°-Vogelperspektive eines Bereichs um die Verdichter 100 herum bereitzustellen. Beispielsweise können vier Kameras 162 über dem Kabinendach 152 positioniert werden. Jede der Kameras 162 kann einen ausreichenden Erfassungsbereich bereitstellen, sodass eine Steuervorrichtung 160 die verschiedenen Ansichten zusammenfügen kann, um eine 360°-Vogelperspektive zu bilden.
  • In der Kabine 150 des Bedieners kann sich eine Anzeige 164 befinden, die dem Bediener die 360°-Vogelperspektive anzeigt. Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung 160 dazu konfiguriert werden, bestimmte Bedingungen in Bezug auf einen Verdichtungsvorgang zu bestimmen, und die Steuervorrichtung 160 kann ein Hervorhebungssymbol in der 360°-Vogelperspektive auf die Anzeige 164 überlagern, das einen Maschinenbediener über die bestimmten Bedingungen informiert.
  • In diesem Beispiel kann der Verdichter 100 einen Temperatursensor 170 beinhalten, um die Temperatur einer Asphaltmatte in dem Maschinenweg vor dem Verdichter 100 zu bestimmen. In einem Beispiel kann der Temperatursensor 170 einen Infrarotsensor beinhalten, der positioniert ist, um auf die Asphaltmatte vor dem Verdichter 100 gerichtet zu werden.
  • So kann das vorliegende System eine 360°-Kameraansicht auf die Maschine 100 integrieren. In einer Ausführungsform kann das 360°-Kamerasystem vier oder mehr Kameras 162 enthalten, die auf dem Kabinendach 152 montiert sind und eine zusammengefügte 360°-Abdeckung um die Maschine 100 herum bereitstellen. Wie nachstehend noch näher erläutert wird, ermöglicht das Implementieren dieses Merkmals, dass das Anzeigesystem mit anderen Maschinensensoren integriert wird, sodass die Bedieneranzeige 164 die Visualisierung und Anzeige von Warnsymbolen für Objekte wie andere Maschinen, Schachtabdeckungen, Bordsteine, Personen, Stellen mit niedriger Temperatur usw. ermöglichen kann.
  • Beispielsweise zeigt 2 eine Ansicht der Anzeige 164 für den Verdichter 100 gemäß einer Ausführungsform.
  • Hier zeigt die Anzeige 164 die 360°-Vogelperspektive um die Maschine 100 herum. Die Anzeige 164 kann ferner einen Maschinenweg 200 des Verdichters 100 anzeigen, der auf einem Standort der Maschine 100, einer Geschwindigkeit der Maschine 100 und den Lenkwinkeln der Maschine 100 basiert. Die Steuervorrichtung 160 des Verdichters 100 kann all diese Informationen von verschiedenen Sensoren an dem Verdichter 100 empfangen und dazu konfiguriert werden, den voraussichtlichen Maschinenweg 200 auf Grundlage der Informationen zu bestimmen. Die Steuervorrichtung 160 überlagert dann den Maschinenweg 200 auf die 360°-Vogelperspektive.
  • Wie erwähnt, kann die Steuervorrichtung 160 dazu konfiguriert werden, bestimmte Bedingungen in Bezug auf einen Verdichtungsvorgang zu bestimmen, und die Steuervorrichtung 160 kann ein Hervorhebungssymbol in der 360°-Vogelperspektive auf die Anzeige 164 überlagern, das einen Maschinenbediener über die bestimmten Bedingungen informiert.
  • Bestimmte Bedingungen können beispielsweise ein oder mehrere Hindernisse in oder in der Nähe des Maschinenwegs 200 beinhalten, und die Steuervorrichtung 160 kann das eine oder die mehreren Hindernisse auf der Anzeige 164 hervorheben. In einigen Beispielen können die Kameras 162 intelligente Kameras sein, die in der Lage sind, Objekte auf dem Maschinenweg 200 zu klassifizieren. Somit können die Software und die Hardware der Kameras 162 als Teil der Steuervorrichtung 160 betrachtet werden. In anderen Beispielen klassifiziert die Steuervorrichtung 160 alle Anomalien, die es auf dem Maschinenweg 200 erkennt, um zu bestimmen, um welches Hindernis es sich handelt.
  • Das Hindernis kann beispielsweise eine andere Maschine oder eine Person 210 auf dem oder in der Nähe des Maschinenwegs 200 beinhalten. In einigen Beispielen kann die Steuervorrichtung 160 ein Hervorhebungssymbol 215 auf der Anzeige 164 anzeigen, um den Maschinenbediener somit zu warnen. In einigen Beispielen kann die Steuervorrichtung 160 die Maschine 100 automatisch anhalten, wenn sich ein bestimmtes Hindernis, wie die Person 210, auf dem Maschinenweg 200 befindet.
  • In einigen Beispielen kann das Hindernis eine Schachtabdeckung 212 beinhalten, und die Steuervorrichtung kann ein Hervorhebungssymbol 225 auf die Anzeige 164 überlagern, um den Bediener zu warnen.
  • In einigen Beispielen können die von der Steuervorrichtung 160 bestimmten bestimmten Bedingungen einen Punkt 214 mit hoher oder niedriger Temperatur auf der Asphaltmatte 205 beinhalten, der auf der Anzeige 164 mit einem Hervorhebungssymbol 235 hervorgehoben wird. Wenn die Anzeige 164 dem Bediener beispielsweise eine hohe Temperatur für einen Bereich der Asphaltmatte 205 anzeigt, kann der Bediener warten, bis die Temperatur der Asphaltmatte in dem richtigen Bereich für die Verdichtung liegt.
  • In einigen Beispielen können die bestimmten Bedingungen, auf die der Verdichter 100 trifft, einen Bordstein 216 beinhalten, der auf der Anzeige 164 angezeigt wird, und die Steuervorrichtung kann ebenso ein Hervorhebungssymbol anzeigen, um den Bediener über den Bordstein 216 zu informieren. In anderen Beispielen kann die Steuervorrichtung 160 einen gewünschten Maschinenweg bestimmen und Richtlinien auf der Anzeige 164 anzeigen, die dem Bediener den gewünschten Fahrweg zusammen mit dem tatsächlichen Maschinenweg 200 zeigen.
  • In einigen Beispielen können der Straßenplan und bekannte Merkmale und Standorte entlang eines vorbestimmten Maschinenwegs vor dem Betrieb in die Steuervorrichtung 160 geladen werden. Wenn beispielsweise eine Straße geplant wird, wird ein detaillierter Straßenplan ausgebildet, der die Lage der Details und Merkmale entlang der neuen Straße zeigt. Einige dieser Informationen können vorab in die Steuervorrichtung 160 geladen werden, sodass die Steuervorrichtung durch Verwenden eines Standortes der Maschine 100 von einem GPS-Empfängers in der Steuervorrichtung 160 den Standort bestimmen und alle Details und Merkmale kennen kann, die entlang des Maschinenwegs 200 auftauchen.
  • Wie erwähnt, kann die Steuervorrichtung 160 ferner Standortinformationen unter Verwendung eines GPS-Signals beinhalten, und die Steuervorrichtung 160 kann alle bekannten Merkmale und Hindernisse auf der Anzeige hervorheben, die auf dem vorgeladenen Maschinenweg und bekannten Merkmalen entlang des Maschinenwegs und dem GPS-Standort basieren.
  • In einigen Beispielen kann sich die Anzeige 164 außerhalb des Verdichters 100 befinden, sodass ein Aufsichtspersonal den Verdichtungsvorgang weiter beobachten kann.
  • 3 zeigt eine schematische Ansicht des vorliegenden Anzeigesystems gemäß einer Ausführungsform. Das Anzeigesystem beinhaltet die Steuervorrichtung 160, die Informationen und Daten aus verschiedenen Quellen empfängt, wie von der Kamera 162, verschiedenen Sensoren an der Maschine 100 und anderen Eingängen.
  • Die Eingaben in die Steuervorrichtung 160 können beispielsweise den GPS-Standort der Maschine 100, einen vorgeladenen detaillierten Straßenplan, der alle Details einer vorgeschlagenen Straße einschließlich aller Merkmale und Orientierungspunkte enthält, und andere mit GPS-Standorten verknüpfte Informationen beinhalten. Die Steuervorrichtung kann ferner die Asphalttemperatureingabe von Temperatursensoren, die in er Maschine 100 verkörpert sind, beinhalten. Hindernisse auf dem Maschinenweg können in die Steuervorrichtung eingegeben werden, auf Grundlage des zuvor geladenen detaillierten Straßenplans oder von Sensoren an der Maschine 100 oder davon, dass die Steuervorrichtung Objekte in den Ansichten klassifiziert, die von den Kameras 162 empfangen werden. Weitere Eingaben können Lenkwinkel der Maschine und Informationen von anderen Maschinensensoren wie die Maschinengeschwindigkeit beinhalten. Anhand dieser Informationen kann die Steuervorrichtung 160 einen voraussichtlichen Fahrweg der Maschine 100 bestimmen.
  • Das Anzeigesystem veranlasst die Steuervorrichtung 160 dann alle Informationen in die Anzeige 164 zu filtern und weitere Informationen wie der Hervorhebung von Hindernissen, der Hervorhebung von Temperaturwarnungen und das Zeigen des Fahrwegs und der Fahrrichtlinien auf die 360°-Vogelperspektive der Kameras 162 zu überlagern, sofern diese vorhanden sind.
  • So integriert das vorliegende System eine 360°-Kameraansicht auf die Maschinenanzeige. Das Anzeigesystem kann mit anderen Maschinensensoren integriert werden, sodass die Bedieneranzeige 164 die Visualisierung und Warnung vor Objekten wie anderen Maschinen, Schachtabdeckungen, Bordsteinen, Personen, niedrigen Temperaturen usw. ermöglicht. Durch die Integration mit anderen Maschinensensoren, wie Lenkwinkel und Maschinengeschwindigkeit, können Richtlinien für die Projektion des Maschinenwegs in die Maschinenanzeige 164 integriert werden. Objekte wie Bordsteine und Hindernisse wie Personen und Schächte könnten von der Steuervorrichtung 160 klassifiziert und mit hervorgehobenen Warnsymbolen angezeigt werden. Bekannte Objekte könnten in der Maschinensoftware klassifiziert werden oder es könnte ein detaillierter Plan für den zu erledigenden Auftrag durch Nutzung von GPS geladen werden.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Das vorliegende System ist in vielen Situationen im Straßenbau anwendbar, insbesondere bei Asphaltverdichtern.
  • Beispielsweise, und unter Bezugnahme auf den Verdichter 100 und die 1-3, stellt 4 ein Verfahren 300 zum Bereitstellen von Informationen für einen Bediener während des Betriebs eines Verdichters gemäß einer Ausführungsform dar.
  • Das Verfahren 300 kann das Montieren einer Mehrzahl von Kameras (310), die dazu konfiguriert sind, eine 360°-Vogelperspektive eines Verdichters und eines den Verdichter umgebenden Bereichs bereitzustellen; das Anzeigen der 360°-Vogelperspektive (320) auf einer Anzeige, die mit der Mehrzahl von Kameras betriebsfähig gekoppelt ist; und das Bestimmen bestimmter Bedingungen (330) bezüglich eines Verdichtungsvorgangs und das Überlagern eines Hervorhebungssymbols auf der 360°-Vogelperspektive auf der Anzeige, die einen Maschinenbediener über die bestimmten Bedingungen informiert, beinhalten.
  • In verschiedenen Beispielen kann das Verfahren 300 ferner die Anzeige veranlassen, einen voraussichtlichen Maschinenweg des Verdichters auf Grundlage eines Standorts der Maschine, der Geschwindigkeit der Maschine und der Lenkwinkel der Maschine zu zeigen.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen können die bestimmten Bedingungen, auf die die Maschine 100 trifft, von der Steuervorrichtung klassifiziert werden und können ein oder mehrere Hindernisse auf dem oder in der Nähe des Maschinenwegs beinhalten, und die Steuervorrichtung hebt das eine oder die mehreren Hindernisse auf der Anzeige hervor. In einigen Beispielen können der Maschinenweg und bekannte Merkmale entlang des Maschinenwegs vor dem Betrieb in die Steuervorrichtung geladen werden. Die Steuervorrichtung kann ferner Standortinformationen unter Verwendung eines GPS-Signals beinhalten, und die Steuervorrichtung kann die bekannten Merkmale und Hindernisse auf der Anzeige hervorheben, die auf dem vorgeladenen Maschinenweg und bekannten Merkmalen entlang des Maschinenwegs und dem GPS-Standort basieren.
  • In einem Beispiel kann der Verdichter einen Temperatursensor beinhalten, um die Temperatur einer Asphaltmatte auf dem Maschinenweg zu bestimmen, und die bestimmten Bedingungen beinhalten eine Warnung vor zu hoher oder zu niedriger Temperatur, die auf der Anzeige hervorgehoben wird.
  • Dementsprechend ermöglicht das vorliegende System, dass eine Anzeige dem Bediener den Bereich um den Verdichter zeigt und ein oder mehrere Merkmale oder Hindernisse um den Verdichter hervorhebt, um den Bediener zu warnen.
  • Verschiedene Beispiele sind in den Figuren und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht. Ein oder mehrere Merkmale aus einem oder mehreren dieser Beispiele können kombiniert werden, um andere Beispiele zu kombinieren.
  • Die vorstehende detaillierte Beschreibung dient der Veranschaulichung und ist nicht einschränkend. Der Umfang der Offenbarung sollte daher unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche bestimmt werden, zusammen mit dem vollen Umfang der Äquivalente, zu denen diese Ansprüche berechtigt sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 110983914 [0004]

Claims (10)

  1. Verdichter (100), umfassend: einen Maschinenrahmen (110); wenigstens eine zylindrische Trommelwalze (120), die drehbar mit dem Maschinenrahmen gekoppelt ist und um eine Trommelachse drehbar ist, die im Allgemeinen quer zu einer Fahrtrichtung des Verdichters ausgerichtet ist; eine Mehrzahl von Kameras (162), die an dem Maschinenrahmen montiert sind, um eine 360°-Vogelperspektive eines Bereichs um die Maschine herum bereitzustellen; eine Anzeige (164), die die 360°-Vogelperspektive zeigt; und eine Steuervorrichtung (160); wobei die Steuervorrichtung dazu konfiguriert ist, bestimmte Bedingungen in Bezug auf einen Verdichtungsvorgang des Verdichters zu bestimmen, und die Steuervorrichtung ein Hervorhebungssymbol in der 360°-Vogelperspektive auf die Anzeige überlagert, das einen Maschinenbediener über die bestimmten Bedingungen informiert.
  2. Verdichter nach Anspruch 1, wobei die Anzeige ferner einen Maschinenweg (200) des Verdichters auf Grundlage eines Standorts der Maschine, einer Geschwindigkeit des Verdichters und Lenkwinkeln des Verdichters anzeigt.
  3. Verdichter nach Anspruch 2, wobei die bestimmten Bedingungen ein oder mehrere Hindernisse auf dem oder in der Nähe des Maschinenwegs beinhalten und die Steuervorrichtung das eine oder die mehreren Hindernisse auf der Anzeige hervorhebt.
  4. Verdichter nach Anspruch 3, wobei die Hindernisse eine andere Maschine oder eine Person (210) beinhalten können.
  5. Verdichter nach Anspruch 3, wobei das Hindernis eine Schachtabdeckung (212) beinhalten kann.
  6. Verdichter nach Anspruch 2, wobei bekannte Merkmale entlang des Maschinenwegs vor dem Betrieb in die Steuervorrichtung vorab geladen werden können.
  7. Verdichter nach Anspruch 6, wobei die Steuervorrichtung ferner Standortinformationen unter Verwendung eines GPS-Signals beinhalten kann und die Steuervorrichtung die bekannten Merkmale auf der Anzeige auf Grundlage der vorab geladenen bekannten Merkmale entlang des Maschinenwegs und des GPS-Standorts hervorheben kann.
  8. Verdichter nach Anspruch 1, wobei der Verdichter einen Temperatursensor (170) beinhaltet, um die Temperatur einer Asphaltmatte (205) zu bestimmen, und die bestimmten Bedingungen eine Warnung (235) für eine hohe oder niedrige Temperatur der Asphaltmatte beinhalten, die auf der Anzeige hervorgehoben wird.
  9. Verdichter nach Anspruch 8, wobei der Temperatursensor einen Infrarotsensor beinhaltet, der auf die Asphaltmatte vor dem Verdichter gerichtet ist.
  10. Verdichter nach Anspruch 2, wobei die bestimmten Bedingungen einen Bordstein (216) beinhalten und die Anzeige ein Hervorhebungssymbol an dem Bordstein auf dem Maschinenweg zeigt.
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