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Technisches Gebiet
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Diese Offenbarung bezieht sich auf Straßenbaugeräte und insbesondere auf einen Verdichtungsplan für eine Verdichtermaschine.
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Stand der Technik
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Verdichter sind Maschinen, mit denen ursprünglich lose Materialien wie Asphalt, Erde, Kies und dergleichen zu einer verdichteten und festeren Masse oder Fläche verdichtet werden. Beispielsweise werden Bodenverdichter zur Verdichtung des Bodens auf Baustellen und bei Landschaftsbauprojekten eingesetzt, um ein Fundament zu schaffen, auf dem andere Strukturen errichtet werden können. Die meisten Bodenverdichter beinhalten eine drehbare Walzentrommel, die zur Verdichtung des darunter liegenden Materials über die Oberfläche gerollt werden kann. Zusätzlich zur Nutzung des Gewichts der Walzentrommel, um die für die Verdichtung des Materials erforderlichen Druckkräfte bereitzustellen, sind einige Verdichter für die Aufbringung einer Vibrationskraft auf die Oberfläche ausgelegt.
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Herkömmliche Verfahren zur Verdichtung von Erdreich, Steinen und anderen mit der Arbeitsbereichoberfläche verbundenen Materialien beruhen auf dem Urteilsvermögen und der Wahrnehmung der Bedienperson, und solche Verfahren erfordern eine umfangreiche Schulung der Bedienperson sowie Vorbereitungszeit. Diese Ansätze bergen das Potenzial für menschliche Fehler und führen in der Regel zu verdichteten Arbeitsbereichoberflächen, die von uneinheitlicher Qualität sind.
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Dementsprechend werden im Voraus geplante Verdichtungsspezifikationen bereitgestellt, die auf historischen Kenntnissen über bestimmte Einbausituationen basieren. In einigen Beispielen wird basierend auf der Eingabe einer Verfahrensspezifikation ein automatisierter Verdichtungsplan entwickelt, der mit dem Ziel erstellt wird, die gewünschte Verdichtung im Arbeitsbereich zu erreichen.
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Das Patent
US 10,640,943 erläutert ein Verfahren zur Erstellung eines Verdichtungsplans und zur Steuerung des Betriebs einer Verdichtermaschine basierend auf dem Verdichtungsplan.
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Kurzdarstellung
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In einem Beispiel gemäß dieser Offenbarung kann ein Verfahren zur Steuerung einer Verdichtermaschine die Eingabe einer Verdichtungsspezifikation in eine Steuerung zum Verdichten eines Arbeitsbereich; die Eingabe eines Verdichtungssollwerts in die Steuerung; die Auswertung eines Ist-Verdichtungswerts während des Verdichtens; und, wenn der Ist-Verdichtungswert den Verdichtungssollwert erreicht, die Auslegung der Steuerung zum Abschalten eines Vibrationssystems der Verdichtermaschine umfassen, während die Verdichtermaschine alle weiteren Arbeitsgänge über den Arbeitsbereich gemäß der Verdichtungsspezifikation abschließt.
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In einem weiteren Beispiel kann ein System zur autonomen Verdichtung eine zum Empfang einer Verdichtungsspezifikation für die Verdichtung eines Arbeitsbereichs unter Verwendung einer Verdichtermaschine ausgelegte Steuerung beinhalten; wobei die Steuerung zum Empfang eines Verdichtungssollwerts ausgelegt ist; einen oder mehrere Sensoren zur Messung eines Ist-Verdichtungswerts eines Teils des Arbeitsbereichs beinhalten; wobei die Steuerung für den Vergleich des Ist-Verdichtungswertes mit dem Verdichtungssollwert ausgelegt ist, und wenn der Ist-Verdichtungswert den Verdichtungssollwert erreicht, die Steuerung zum Abschalten eines Vibrationssystems der Verdichtermaschine ausgelegt ist, während die Verdichtermaschine alle weiteren durch die Verdichtungsspezifikation spezifizierten Arbeitsgänge über den Arbeitsbereich abschließt.
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In einem weiteren Beispiel gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Verdichtermaschine einen Rahmen; eine oder mehrere mit dem Rahmen gekoppelte Vibrationswalzen; eine Steuerung zum Steuern eines Vibrationssystems der einen oder mehreren Vibrationswalzen; und einen oder mehrere Sensoren zum Messen eines tatsächlichen Verdichtungswerts eines Teils eines Arbeitsbereichs umfassen; wobei die Steuerung zum Empfangen einer Verdichtungsspezifikation zum Verdichten eines Arbeitsbereichs ausgelegt ist; die Steuerung zum Empfangen eines Verdichtungssollwerts ausgelegt ist; und die Steuerung zum Vergleichen des Ist-Verdichtungswerts mit dem Verdichtungssollwert ausgelegt ist und, wenn der Ist-Verdichtungswert den Verdichtungssollwert erreicht, die Steuerung zum Abschalten des Vibrationssystems der einen oder mehreren Vibrationswalzen ausgelegt ist, während die Verdichtermaschine alle weiteren Arbeitsgänge über den Arbeitsbereich gemäß der Verdichtungsspezifikation abschließt.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstabgetreu gezeichnet sind, können gleiche Ziffern ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Ansichten beschreiben. Gleiche Ziffern mit unterschiedlichen Buchstabensuffixen können unterschiedliche Instanzen ähnlicher Komponenten darstellen. Die Zeichnungen veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen, die im vorliegenden Dokument allgemein und beispielhaft, jedoch nicht einschränkend, erörtert werden.
- 1 zeigt eine Seitenansicht einer Verdichtermaschine gemäß einer Ausführungsform.
- 2 zeigt ein Steuersystem für die Verdichtung gemäß einer Ausführungsform.
- 3 zeigt ein Verfahren zur Steuerung einer Verdichtermaschine gemäß einer Ausführungsform.
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Ausführliche Beschreibung
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1 stellt eine beispielhafte Verdichtermaschine 100 dar. Die Verdichtermaschine 100 kann beispielsweise für die Bodenverdichtung, den Straßenbau, den Bau von Autobahnen, den Bau von Parkplätzen und andere derartige Anwendungen im Straßenbau und/oder Bauwesen eingesetzt werden. Die Verdichtermaschine 100 kann einen oder mehrere Arbeitsgänge über eine Arbeitsbereichoberfläche 102 durchführen, um einen gewünschten Verdichtungsgrad bereitzustellen. Neben der Verdichtung von primär erdbasierten Materialien der Arbeitsbereichoberfläche 102 kann die Verdichtermaschine 100 in anderen Beispielen auch zur Verdichtung von frisch aufgebrachtem Asphalt oder anderen Materialien ausgelegt sein, die sich auf der Arbeitsbereichoberfläche 102 befinden und/oder mit ihr verbunden sind.
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Die Verdichtermaschine 100 kann einen Rahmen 104, eine erste Walze 106 und eine zweite Walze 108 beinhalten. Die erste und zweite Walze 106, 108 können im Wesentlichen zylindrische Walzen und/oder andere Verdichtungselemente der Verdichtermaschine 100 umfassen, und die erste und zweite Walze 106, 108 können zum Aufbringen von Vibrationen und/oder anderen Kräften auf die Arbeitsbereichoberfläche 102 ausgebildet sein, um die Verdichtung der Arbeitsbereichoberfläche 102 zu unterstützen. Die erste Walze 106 und die zweite Walze 108 können drehbar mit dem Rahmen 104 gekoppelt sein, sodass die erste Walze 106 und die zweite Walze 108 während der Fahrt der Verdichtermaschine 100 über die Arbeitsbereichoberfläche 102 rollen.
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Die erste Walze 106 kann eine erste Mittelachse definieren, um die sich die erste Walze 106 drehen kann, und in ähnlicher Weise kann die zweite Walze 108 eine zweite Mittelachse definieren, um die sich die zweite Walze 108 drehen kann. Die Verdichtermaschine 100 ist als erste und zweite Walzen 106, 108 aufweisend dargestellt. Es sind jedoch auch andere Arten von Verdichtermaschinen 100 für die Verwendung im Rahmen der vorliegenden Offenbarung geeignet. Hierin werden beispielsweise Bandverdichtungsmaschinen oder Verdichtungsmaschinen mit einer einzigen rotierenden Walze oder mehr als zwei Walzen in Betracht gezogen. Anstelle einer selbstfahrenden Verdichtermaschine 100, wie dargestellt, kann die Verdichtermaschine 100 auch eine gezogene oder geschobene Einheit sein, die zum Ankoppeln an eine Zugmaschine (nicht dargestellt) ausgebildet ist. Eine autonome Verdichtermaschine 100 wird hierin ebenfalls in Betracht gezogen.
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Die Verdichtermaschine 100 kann ein Vibrationssystem beinhalten. Beispielsweise kann die erste Walze 106 einen ersten Vibrationsmechanismus 110 beinhalten und die zweite Walze 108 kann einen zweiten Vibrationsmechanismus 112 beinhalten. Während 1 die erste Walze 106 mit einem ersten Vibrationsmechanismus 110 und die zweite Walze 108 mit einem zweiten Vibrationsmechanismus 112 darstellt, kann in anderen Ausführungsformen nur eine der ersten und zweiten Walzen 106, 108 einen entsprechenden Vibrationsmechanismus 110, 112 beinhalten. Derartige Vibrationsmechanismen 110, 112 können innerhalb des Innenvolumens der ersten bzw. zweiten Walze 106, 108 angeordnet sein. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform können Vibrationsmechanismen 110, 112 ein oder mehrere Gewichte oder Massen beinhalten, die an einer Position außerhalb der jeweiligen Mittelachse angeordnet sind, um die sich die erste und zweite Walze 106, 108 drehen. Bei der Drehung der ersten und zweiten Walze 106, 108 werden durch die außermittige oder exzentrische Position der Massen oszillierende oder vibrierende Kräfte auf die erste und zweite Walze 106, 108 ausgeübt, die auf die Arbeitsbereichoberfläche 102 übertragen werden. Die Gewichte sind exzentrisch in Bezug auf die jeweilige Mittelachse positioniert, um die sich die erste und zweite Walze 106, 108 drehen, und solche Gewichte sind in der Regel relativ zueinander beweglich (z. B. um die jeweilige Mittelachse), um unterschiedliche Grade der Unwucht während der Drehung der ersten und zweiten Walze 106, 108 zu erzeugen.
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Die Amplitude der Schwingungen, die durch eine solche Anordnung von exzentrisch rotierenden Gewichten erzeugt werden, können durch Modifizierung und/oder anderweitige Steuerung der Position der exzentrischen Gewichte zueinander variiert werden, wodurch die durchschnittliche Verteilung der Masse (d. h. der Schwerpunkt) in Bezug auf die Drehachse der Gewichte variiert wird. Die Vibrationsamplitude in einem solchen System nimmt zu, wenn sich der Schwerpunkt von der Drehachse der Gewichte entfernt und nimmt gegen Null ab, wenn sich der Schwerpunkt auf die Drehachse zubewegt. Durch Variieren der Drehgeschwindigkeit der Gewichte um ihre gemeinsame Achse kann die Frequenz der durch eine solche Anordnung von rotierenden exzentrischen Gewichten erzeugten Schwingungen verändert werden. In einigen Anwendungen sind die exzentrisch positionierten Gewichte zur Drehung innerhalb der ersten und zweiten Walze 106, 108 unabhängig von der Drehung der ersten und zweiten Walze 106, 108 angeordnet. Gemäß anderen alternativen Ausführungsformen können die ersten und zweiten Vibrationsmechanismen 110, 112 durch beliebige andere Mechanismen ersetzt werden, die die Verdichtungsleistung der ersten Walze 106 oder der zweiten Walze 108 verändern. Insbesondere wird durch die Veränderung des Abstands der exzentrischen Gewichte von der Drehachse der Amplitudenanteil der Verdichtungsleistung verändert. Durch Änderung der Geschwindigkeit der exzentrischen Gewichte um die Drehachse wird der Frequenzanteil der Verdichtungsleistung verändert.
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Gemäß einer Ausführungsform kann ein Sensor 114 an der ersten Walze 106 angeordnet sein und/oder ein Sensor 116 an der zweiten Walze 108 angeordnet sein. In alternativen Ausführungsformen können mehrere Sensoren 114, 116 an der ersten Walze 106, der zweiten Walze 108, dem Rahmen 104 und/oder anderen Komponenten der Verdichtermaschine 100 angeordnet sein. In solchen Beispielen können die Sensoren 114, 116 Verdichtungssensoren, die zur Messung, Erfassung und/oder anderweitigen Ermittlung der Dichte, Steifigkeit, Verdichtung, Verdichtbarkeit und/oder anderer Eigenschaften der Arbeitsbereichoberfläche 102 ausgebildet sind, umfassen. Auf diese Weise kann der eine oder können die mehreren Sensoren 114, 116 einen Ist-Verdichtungswert eines Teils eines Arbeitsbereichs messen.
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Solche Eigenschaften der Arbeitsbereichoberfläche 102 können auch auf dem Betrieb und/oder den Eigenschaften der ersten Walze 106 und/oder der zweiten Walze 108 basieren. Beispielsweise kann der mit der ersten Walze 106 gekoppelte Sensor 114 für die Erfassung, Messung und/oder anderweitige Ermittlung der Materialart, der Materialdichte, der Materialsteifigkeit und/oder anderer Eigenschaften der Arbeitsbereichoberfläche 102 in der Nähe der ersten Walze 106 ausgelegt sein. Zusätzlich kann der mit der ersten Walze 106 gekoppelte Sensor 114 Betriebseigenschaften der ersten Walze 106, die eine Vibrationsamplitude, eine Vibrationsfrequenz, eine Geschwindigkeit der mit der ersten Walze 106 assoziierten exzentrischen Gewichte, einen Abstand dieser exzentrischen Gewichte von der Drehachse, eine Geschwindigkeit der Drehung der ersten Walze 106 usw. beinhalten, messen, erfassen und/oder anderweitig ermitteln..
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Zusätzlich versteht es sich, dass der mit der zweiten Walze 108 gekoppelte Sensor 116 zur Ermittlung der Art des Materials, der Materialdichte, der Materialsteifigkeit und/oder anderer Eigenschaften der Arbeitsbereichoberfläche 102 in der Nähe der zweiten Walze 108 sowie einer Vibrationsamplitude, einer Vibrationsfrequenz, einer Geschwindigkeit der mit der zweiten Walze 108 assoziierten exzentrischen Gewichte, eines Abstands dieser exzentrischen Gewichte von der Drehachse, einer Drehgeschwindigkeit der zweiten Walze 108, usw., ausgelegt sein kann. Es ist nicht erforderlich, alle hierin aufgeführten Betriebseigenschaften der ersten Walze 106 oder der zweiten Walze 108 zu messen. Stattdessen werden die vorstehenden Eigenschaften zu beispielhaften Zwecken aufgeführt.
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Die Verdichtermaschine 100 kann ferner mit einer Vielzahl anderer Maschinensensoren ausgestattet sein, die (direkt oder indirekt) Daten zu verschiedenen Betriebsparametern der Maschine und/oder der Betriebsumgebung, in der die Maschine betrieben wird, bereitstellen können. Der Begriff „Sensor“ ist im weitesten Sinne zu verstehen und beinhaltet einen oder mehrere Sensoren und zugehörige Komponenten, die mit der Maschine 100 assoziiert sein und zusammenarbeiten können, um verschiedene Funktionen, Vorgänge und Betriebseigenschaften der Maschine und/oder Aspekte der Umgebung, in der die Maschine arbeitet, zu erfassen.
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Die Verdichtermaschine 100 kann auch einen Bedienerstand 118 umfassen. Der Bedienerstand 118 kann ein Lenksystem 120 beinhalten, das ein Lenkrad, Hebel und/oder andere Bedienelemente zum Lenken und/oder anderweitigen Betreiben der Verdichtermaschine 100 umfasst. In solchen Beispielen können die verschiedenen Komponenten des Lenksystems 120 mit einem oder mehreren Aktoren, einer Drossel der Verdichtermaschine 100, einem Antrieb der Verdichtungsmaschine, einer Bremsanordnung und/oder anderen solchen Komponenten der Verdichtungsmaschine verbunden sein, und das Lenksystem 120 kann von einer Bedienperson der Verdichtermaschine 100 zur Anpassung einer Geschwindigkeit, Fahrtrichtung und/oder anderer Aspekte der Verdichtermaschine 100 während des Betriebs verwendet werden. Der Bedienerstand 118 kann auch eine Steuerschnittstelle 122 zur Steuerung verschiedener Funktionen der Verdichtermaschine 100 beinhalten. Die Steuerschnittstelle 122 kann eine analoge, digitale und/oder Berührungsbildschirm-Anzeige umfassen, und die Steuerschnittstelle 122 kann zur Anzeige beispielsweise zumindest eines Teils einer Fahrstrecke und/oder zumindest eines Teils eines Verdichtungsplans der vorliegenden Offenbarung ausgelegt sein. Die Steuerschnittstelle 122 kann auch andere verwandte Funktionen unterstützen, einschließlich zum Beispiel der gemeinsamen Nutzung verschiedener Betriebsdaten mit einer oder mehreren anderen Maschinen (nicht dargestellt), die in Übereinstimmung mit der Verdichtermaschine 100 und/oder mit einem entfernten Server oder einer anderen elektronischen Vorrichtung arbeiten. Die Verdichtermaschine 100 kann ferner einen Ortungssensor 124 beinhalten, der an einer oder mehreren Positionen am Rahmen 104 verbunden ist. Der Ortungssensor 124 kann in der Lage sein, einen Standort der Verdichtermaschine 100 zu ermitteln und kann eine Komponente eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) beinhalten und/oder umfassen. Beispielsweise kann der Ortungssensor 124 einen GPS-Empfänger, -Sender, -Transceiver oder eine andere derartige Vorrichtung umfassen, und der Ortungssensor 124 kann mit einem oder mehreren GPS-Satelliten in Verbindung stehen, um kontinuierlich, im Wesentlichen kontinuierlich oder in verschiedenen Zeitintervallen einen Standort der Verdichtermaschine 100 zu ermitteln.
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Die Verdichtermaschine 100 kann zudem eine Kommunikationsvorrichtung 126 beinhalten, die ausgebildet ist, um der Verdichtermaschine 100 die Kommunikation mit einer oder mehreren anderen Maschinen und/oder mit einem oder mehreren entfernten Servern, Prozessoren oder Steuersystemen zu ermöglichen, die sich entfernt von dem Arbeitsbereich befinden, auf dem die Verdichtermaschine 100 eingesetzt wird. Eine solche Kommunikationsvorrichtung 126 kann auch ausgebildet sein, der Verdichtermaschine 100 die Kommunikation mit einer oder mehreren elektronischen Vorrichtungen zu ermöglichen, die sich in dem Arbeitsbereich befinden und/oder sich entfernt von dem Arbeitsbereich befinden. In einigen Beispielen kann die Kommunikationsvorrichtung 126 einen Empfänger, der für das Empfangen verschiedener elektronischer Signale ausgebildet ist, darunter Positionsdaten, Navigationsbefehle, Echtzeitinformationen und/oder projektspezifische Informationen, beinhalten. In einigen Beispielen kann die Kommunikationsvorrichtung 126 auch für das Empfangen von Signalen ausgebildet sein, die Informationen bezüglich der Verdichtungsspezifikationen für die Arbeitsbereichoberfläche 102 beinhalten.
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Derartige Verdichtungsspezifikationen können eine oder mehrere beinhalten von: einer Maschinengeschwindigkeit, einer Anzahl von Arbeitsgängen, einer Vibrationsamplitude, einer Vibrationsfrequenz, einer Überlappung zwischen den Arbeitsgängen, einer maximale Anzahl von Arbeitsgängen und der Anzahl der statischen Arbeitsgänge (Vibrationssystem aus), die nach Erreichen einer Soll-Verdichtung durchzuführen sind. Die Spezifikation ist darauf ausgelegt, die Verdichtung der Arbeitsbereichoberfläche 102 bis zu einer gewünschten Steifigkeit, Dichte und/oder Verdichtung der Arbeitsbereichoberfläche 102 abzuschließen.
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Die Verdichtermaschine 100 kann auch eine Steuerung 130 in Kommunikation mit dem Lenksystem 120, der Steuerschnittstelle 122, dem Ortungssensor 124, der Kommunikationsvorrichtung 126, den Sensoren 114, 116 und/oder anderen Komponenten der Verdichtermaschine 100 beinhalten. Die Steuerung 130 kann eine einzige Steuerung oder mehrere Steuerungen sein, die zur Durchführung einer Vielzahl von Aufgaben zusammenarbeiten.
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In einem Beispiel kann die Steuerung 130 zur Erzeugung eines Verdichtungsplans, einer oder mehrerer Fahrstrecken für die Verdichtermaschine 100 und/oder anderer Informationen ausgelegt sein, die für eine Bedienperson der Verdichtermaschine 100 nützlich sind. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 130 an der Verdichtermaschine 100 positioniert sein, während in anderen Ausführungsformen die Steuerung 130 an einem externen und/oder relativ zu der Verdichtermaschine 100 entfernten Ort positioniert sein kann. Die vorliegende Offenbarung beschränkt sich in keiner Weise auf die Art der Steuerung 130 oder die Positionierung der Steuerung 130 in Bezug auf die Verdichtermaschine 100.
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Die Verdichtermaschine 100 kann für einen autonomen, halbautonomen oder manuellen Betrieb ausgelegt sein. Bei teilautonomem oder manuellem Betrieb kann die Verdichtermaschine 100 über eine Fernsteuerung und/oder durch eine in dem Bedienerstand 118 anwesende Bedienperson bedient werden.
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Wie erläutert, kann ein Verdichtungsplan basierend auf der Eingabe einer Verfahrensspezifikation entwickelt werden, die mit dem Ziel erstellt wird, die gewünschte Verdichtung im Arbeitsbereich zu erreichen. Heutzutage gibt es jedoch fortschrittlichere Technologien zur Ermittlung des Verdichtungsgrads an der Maschine.
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Die Verdichtermaschine 100 kann beispielsweise ein Maschinenantriebsleistungssystem (Machine Drive Power, MDP-System) beinhalten. MDP ist ein energiebasiertes Messsystem, das die Verdichtung mit dem Rollwiderstand korreliert, um einen Hinweis bezüglich der Bodensteifigkeit bereitzustellen. Somit kann in dem MDP-System ein Verdichtungssollwert festgelegt werden. Eine andere Technik zur Verwendung des MDP-Systems besteht darin, eine prozentuale Veränderung des MDP von Arbeitsgang zu Arbeitsgang über einen Bereich zu vergleichen und die prozentuale Veränderung als Sollwert zu verwenden.
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In einem weiteren Beispiel kann die Verdichtermaschine 100 ein Verdichtungsmesswertsystem (Compaction Meter Value, CMV-System) beinhalten. CMV ist ein auf einem Beschleunigungssensor basierendes System, das einen Hinweis bezüglich der Materialsteifigkeit bereitstellt. CMV misst nur bei aktivem Vibrationssystem und stellt eine aus den aufgezeichneten Daten abgeleitete Berechnung eines einheitenlosen Wertes bereit, der die Verbundsteifigkeit angibt. Somit kann in dem CMV-System ein Verdichtungssollwert festgelegt werden. Ebenso kann das System auch eine prozentuale Veränderung des CMV von einem Arbeitsgang zum nächsten vergleichen und die prozentuale Veränderung als Sollwert verwenden.
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In einem weiteren Beispiel kann die Verdichtermaschine ein automatisch anpassbares Verdichtungssystem (Auto-Adjustable Compaction, AAC-System) beinhalten. AAC optimiert die Verdichtung durch Abgabe der höchstmöglichen Amplitude ohne Überverdichtung. Die Technologie beinhaltet sowohl die vordere Walze als auch die hintere Walze.
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Die MDP-, CMV- oder AAC-Systeme können zur Ausführung ihrer Funktionen jeden der Sensoren 114, 116 oder andere Sensoren verwenden.
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Dementsprechend, wie nachfolgend im Einzelnen erläutert wird, ermöglicht das vorliegende System der Bedienperson, einen Verdichtungssollwert (ein MDP/CMV-Soll) als Teil der Verdichtungseinstellungen für den Arbeitsbereich anzugeben. Sobald das gewählte Soll in einem Bereich oder einer Verdichtungsspur erreicht ist, kann das automatische System eine gewünschte Anzahl von statischen Arbeitsgängen in diesem Bereich bzw. dieser Spur durchführen und alle verbleibenden geplanten Arbeitsgänge mit aktiviertem Vibrationssystem überspringen. Mit anderen Worten: Basierend auf einem oder mehreren Soll-Verdichtungswerten verwendet das System die Vibrationseinheit der Verdichtermaschine, um eine gewünschte Anzahl von Vibrations- oder statischen Arbeitsgängen auf dem Verdichtungsbereich/der Verdichtungsspur durchzuführen oder zu überspringen. Zudem kann das System die Verdichtung in einer Verdichtungsspur oder einem kleineren Bereich innerhalb einer Verdichtungsspur anhalten, wenn die Soll-Kriterien in einem Teilbereich des gesamten Arbeitsbereichs erfüllt sind.
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Somit kann die Steuerung 130 für den Empfang einer Verdichtungsspezifikation für die Verdichtung eines Arbeitsbereichs ausgelegt sein; die Steuerung 130 kann für den Empfang eines Verdichtungssollwertes ausgelegt sein; und die Steuerung 130 kann für den Vergleich eines Ist-Verdichtungswerts mit dem Verdichtungssollwert ausgelegt sein, und, wenn der Ist-Verdichtungswert das Verdichtungssoll erreicht, kann die Steuerung 130 für das Abschalten des Vibrationssystems der einen oder mehreren Walzen 106, 108 ausgelegt sein, während die Verdichtermaschine alle weiteren Arbeitsgänge über den Arbeitsbereich gemäß der Verdichtungsspezifikation abschließt.
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Beispielsweise zeigt 2 ein Steuersystem für die Verdichtung gemäß einer Ausführungsform. Hier beinhaltet das Steuersystem die Steuerung 130, um eine Verdichtungsspezifikation 210 für die Verdichtung eines Arbeitsbereichs mit einer Verdichtermaschine 100 zu empfangen. Die Steuerung 130 kann zum Empfangen eines Verdichtungssollwerts 220 und eines oder mehrerer Sensoren 114, 116 zur Messung eines Ist-Verdichtungswert eines Teils des Arbeitsbereichs ausgelegt sein. Die Steuerung 130 kann für den Vergleich des Ist-Verdichtungswerts von den Sensoren 114, 116 mit dem Verdichtungssollwert 220 ausgelegt sein, und wenn der Ist-Verdichtungswert den Verdichtungssollwert erreicht, kann die Steuerung 130 für das Abschalten eines Vibrationssystems der Verdichtermaschine 100 ausgelegt sein, während die Verdichtermaschine alle weiteren statischen Arbeitsgänge über den Arbeitsbereich gemäß der Verdichtungsspezifikation abschließt.
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In einem Beispiel kann das Empfangen der Verdichtungsspezifikation 210 beinhalten, dass die Steuerung 130 eine oder mehrere empfängt von: einer Maschinengeschwindigkeit, einer Anzahl von Arbeitsgängen, einer Vibrationsamplitude, einer Vibrationsfrequenz, einer Überlappung zwischen Arbeitsgängen, einer maximalen Anzahl von Arbeitsgängen und einer Anzahl von statischen Arbeitsgängen, die nach Erreichen eines Verdichtungssolls durchzuführen sind.
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Das Empfangen des Verdichtungssollwertes 220 beinhaltet das Empfangen eines gewünschten Verdichtungsgrades. Der Sollwert kann beispielsweise beinhalten, dass die Bedienperson ein bestimmtes MDP/CMV-Soll angibt.
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So kann der Benutzer ein CMV-Soll in die Steuerung 130 eingeben, und wenn das CMV-Soll erreicht ist, wird das Vibrationssystem bei allen weiteren statischen Arbeitsgängen der Verdichtermaschine 100 abgeschaltet. In einigen Beispielen kann das System die RTK-(Real-Time Kinetic)-Ebenengenauigkeit nutzen, um die höchste Ebene der GNSS-Positionsbestimmung (Global Navigation Satellite System) bereitzustellen, und ist in der Lage, Verdichtungs-, Frequenz- und Arbeitsgangdaten mit einem bestimmten Standort zu korrelieren. In einem Beispiel kann die Eingabe ein MDP-Soll sein.
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In einem Beispiel kann die Messung des Ist-Verdichtungswertes eine direkte oder indirekte Messung der Dichte einer Oberfläche des Arbeitsbereiches beinhalten oder die Messung eines anderen Wertes, der den Grad der Verdichtung der Oberfläche angibt, entweder unter Verwendung der Sensoren 114, 116 oder anderer Sensoren als Teil der MDP-, CMV- oder ACC-Systeme.
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Nach dem Abschalten des Vibrationssystems kann die Steuerung 130 den aktuellen Verdichtungsgrad weiter überwachen und die Steuerung 130 kann das Vibrationssystem in einem anderen Bereich des Arbeitsbereichs wieder einschalten, wenn sich der Ist-Verdichtungswert ändert. Somit kann jeder Bereich oder jede Spur je nach Eingabe an die Steuerung 130 mehr oder weniger vibriert werden. Das vorliegende System ermöglicht ein dynamisches Verdichtungssystem, bei dem Änderungen in Echtzeit vorgenommen werden können.
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Das System kann eine Entprellungstechnik zum Abschalten des Vibrationssystems beinhalten. Beispielsweise kann die Steuerung die Zeit oder den Abstand ermitteln, der bei der Soll-Verdichtung zurückgelegt wurde, bevor das Vibrationssystem abgeschaltet wird. Wird eine bestimmte Zeit oder ein bestimmter Abstand zurückgelegt, ohne dass das Verdichtungssoll erreicht wird, kann das Vibrationssystem wieder eingeschaltet werden. Dadurch wird ein ständiger An- und Ausschaltzyklus begrenzt.
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In einem Beispiel kann in dem Vibrationssystem auch eine maximale Amplitude konfiguriert sein. Dies kann beispielsweise das Starten bei einer konfigurierten maximalen Amplitude (beispielsweise eine hohe, mittlere oder niedrige Amplitude) und das automatische Verringern der Amplitude beinhalten, wenn eine Entkopplung für eine bestimmte Schwellenzeitdauer erkannt wird. Die gleiche Technik wird anschließend bei jeder Schwingungsamplitudenstufe angewendet.
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Dies ermöglicht dem System die Anzeige von Metriken darüber, wie sich die Verdichtung mit jedem Arbeitsgang dem Soll nähert, die Schätzung der verbleibenden Zeit basierend darauf, wie sich die Verdichtung entwickelt, und die Identifizierung von Bereichen, die zusätzliche Aufmerksamkeit erfordern. Erreicht beispielsweise ein Bereich den Sollwert wesentlich schneller oder erreicht das Soll nicht innerhalb der maximalen Anzahl von Arbeitsgängen, kann das System die Bedienperson warnen oder in einem externen System anzeigen und mögliche Maßnahmen vorschlagen. Beispielsweise können die Bodeneigenschaften von den erwarteten Werten (Feuchtigkeit, Materialzusammensetzung usw.) abweichen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das vorliegende System ist in vielen Situationen des Straßenbaus anwendbar. Beispielsweise kann das vorliegende System für Bodenverdichter und Asphaltverdichter verwendet werden.
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3 zeigt ein Verfahren (300) zur Steuerung einer Verdichtermaschine gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren (300) kann die Eingabe einer Verdichtungsspezifikation (310) in eine Steuerung zum Verdichten eines Arbeitsbereich; die Eingabe eines Verdichtungssollwerts (320) in die Steuerung; die Auswertung eines Ist-Verdichtungswerts (330) während des Verdichtens; und, wenn der Ist-Verdichtungswert den Verdichtungssollwert (340) erreicht, die Auslegung der Steuerung zum Abschalten eines Vibrationssystems (350) der Verdichtermaschine umfassen, während die Verdichtermaschine alle weiteren statischen Arbeitsgänge über den Arbeitsbereich gemäß der Verdichtungsspezifikation abschließt.
In einem Beispiel beinhaltet das Eingeben der Verdichtungsspezifikation die Eingabe einer oder mehrerer von: einer Anzahl von Arbeitsgängen, einer Vibrationsamplitude, einer Vibrationsfrequenz und einer Überlappung zwischen Arbeitsspuren.
Das Eingeben eines Verdichtungssollwertes kann das Eingeben eines gewünschten Verdichtungsgrades umfassen. In einem Beispiel kann ein MDP-Soll verwendet werden. In einem Beispiel kann der gewünschte Verdichtungsgrad ein CMV-Soll beinhalten.
Die Auswertung des Ist-Verdichtungswertes kann die Verwendung eines oder mehrerer Sensoren an der Maschine zur Messung einer Dichte einer Oberfläche umfassen.
Bei diesem Verfahren kann die Steuerung nach dem Abschalten des Vibrationssystems das Vibrationssystem in einem anderen Bereich des Arbeitsbereichs wieder einschalten, wenn sich der Ist-Verdichtungswert ändert. Auf diese Weise kann die Steuerung das Vibrationssystem im gesamten Arbeitsbereich abhängig von den Rückmeldungen der verschiedenen Sensoren und des verwendeten Systems aus- und einschalten. Die GPS-Ortung ermöglicht der Steuerung, die Standorte und die relative Verdichtung jedes Bereichs des Arbeitsbereichs zu kennen. Dies ermöglicht einen dynamischen Verdichtungsplan, der sich in Echtzeit ändern kann. Verschiedene Beispiele sind in den Figuren und der vorstehenden Beschreibung veranschaulicht. Ein oder mehrere Merkmale aus einem oder mehreren dieser Beispiele können kombiniert werden, um andere Beispiele zu bilden.
Die obige ausführliche Beschreibung ist als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung vorgesehen. Der Umfang der Offenbarung sollte daher in Bezug auf die angehängten Ansprüche zusammen mit dem vollen Umfang der Äquivalente, die durch die Ansprüche beansprucht werden, ermittelt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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