DE112005003046T5

DE112005003046T5 - Grabenzieher-Führung via GPS

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Publication number: DE112005003046T5
Application number: DE112005003046T
Authority: DE
Inventors: Christopher D. Peoria Richardson; Vincent Lansing West Milton Lasher; Robert Marvin Oxford Beekman
Original assignee: Trimble Navigation Ltd
Current assignee: Trimble Inc
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2005-08-08
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2025-08-09
Also published as: US6954999B1; CN101194073A; WO2006065292A2; DE112005003856A5; DE112005003856B4; CN101194073B; DE112005003046B4; WO2006065292A3

Abstract

Verfahren zum Steuern der Positionierung und Orientierung einer dynamischen Schnittkante eines Grabwerkzeugs, das an einen Rahmen einer Grabenziehmaschine montiert ist und durch einen Stellmechanismus justierbar beweglich ist, um die Bearbeitung eines Erduntergrundes mit einem gewünschten Grabenprofil zu steuern, wobei das Verfahren aufweist:
Erzielen einer momentanen Position der Grabenziehmaschine mittels zumindest einem Empfänger eines globalen Navigationssystems;
Erzielen einer momentanen Messung des Grabwerkzeugs über einen ersten Sensor;
Erzielen einer momentanen räumlichen Orientierung der Grabenziehmaschine von einem zweiten Sensor;
Kombinieren der momentanen Position der Grabenziehmaschine, der momentanen räumlichen Orientierung der Grabenziehmaschine und der momentanen Messung des Grabwerkzeugs mit bekannten Maschinenabmessungen und Kalibrierungsinformationen, um eine momentane Position der Schnittkante vorzusehen;
Vergleichen der momentanen Position der Schnittkante mit digitaler Designinformation, um eine positionelle Differenz zwischen der momentanen Position der Schnittkante und einer gewünschten Position der Schnittkante, wie sie durch die digitale Designinformation entlang des gewünschten Grabenprofils angezeigt wird, zu bestimmen;...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Steuersysteme zum Steuern eines von einer Maschine mitgeführten Arbeitsgeräts bzw. Werkzeugs, und insbesondere, auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Grabwerkzeugs einer Grabenziehmaschine während des Aushebens eines Erduntergrundes für einen Graben.
Grabenziehmaschinen zum Ausheben von Gräben auf einer Baustelle unterhalb der Erdoberfläche enthalten typischerweise eine Antriebseinheit, die eine Art von Grabenziehgerät oder Grabwerkzeug tragen, wie etwa eine Grabkette oder einem Steinrad (rock wheel). Beim Bearbeiten des Erduntergrundes für beispielsweise eine Abschlussleitung, einen Abwasserkanal, Versorgungsleitungen, einer Kabelbahn oder dergleichen ist es typischerweise wünschenswert für den Verlauf oder den Gradienten des Untergrundes, der durch das Grabwerkzeug geformt wird, einer gewünschten fertigen Oberfläche so nah wie möglich anzupassen. Wie genau der Erduntergrund geformt wird, hängt sowohl davon ab, wie genau die Position einer Schneidkante des Grabwerkzeugs bestimmt und aufrechterhalten werden kann, ebenso davon, wie genau die Bewegungsrichtung des Grabwerkzeugs bestimmt werden kann.
Eine Reihe von Systemen des Stands der Technik steuern die Position eines Werkzeugs, das von einer Maschine mitgeführt wird, einschließlich eines Grabwerkzeugs eines Grabenziehers. Beispielsweise verwenden herkömmliche Steuersysteme einen Laser als eine Referenz zum Positionieren des Grabwerkzeugs in einem Graben. Um das Grabwerkzeug genau zu positionieren, ist es notwendig, einen Laserempfänger direkt über der Schneidkante des Grabelementes anzubringen. Jedoch verändert sich der Ort der Schneidkante des Grabwerkzeugs ständig während des Grabenziehvorgangs. Da sich die Schräge des Grabwerkzeugs mit der Grabtiefe verändert, ändert sich der Mastwinkel des Laserempfängers, der oberhalb der Schneidkante montiert ist, in ähnlicher Weise, wodurch ungenaue Messungen der Position der Schneidkante des Grabwerkzeugs verursacht werden. Eine im Stand der Technik bekannte Lösung für dieses Problem ist es, den den Laserempfänger tragenden Mast manuell in einer vertikalen Position mit der sich verändernden Schräge des Grabwerkzeugs neu zu justieren, um die Genauigkeit während des Betriebs aufrecht zu erhalten. Es ist jedoch zu beachten, dass die obige herkömmliche Lösung arbeitsintensiv ist und Verzögerungen bei den Grabenziehvorgängen verursacht, da das Grabwerkzeug für die Neujustierung des Mastes durch einen Techniker jedes Mal, wenn die Schräge des Grabelements sich ändert, gestoppt werden muss.
Angesichts dieses Hintergrundes sieht die vorliegende Erfindung eine Reihe von Vorteilen und Fortschritten gegenüber dem Stand der Technik vor. Insbesondere sieht die vorliegende Erfindung ein Führungssteuersystem und ein Verfahren zum Steuern der Position einer Schneidkante des Grabwerkzeugs, das einen Erduntergrund zur gewünschten Form bearbeitet, vor.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Regulieren bzw. Steuern der Positionierung und Orientierung einer dynamischen Schnittkante eines Grabwerkzeugs, das an einem Rahmen einer Grabenziehmaschine montiert ist und durch einen Stellmechanismus einstellbar beweglich ist, um die Steuerung der Bearbeitung eines Erduntergrundes zu einem gewünschten Grabenprofil offenbart. Das Verfahren weist ein Erzielen einer momentanen Position der Grabenziehmaschine mittels einem Global-Navigation-System-Empfänger bzw. GNS-Empfänger; Erzielen einer momentanen Messung des Grabwerkzeugs mittels eines ersten Sensors; Erzielen einer momentanen räumlichen Orientierung der Grabenziehmaschine von einem zweiten Sensor; und Kombinieren der momentanen Position der Grabenziehmaschine, der momentanen räumlichen Orientierung der Grabenziehmaschine und der momentanen Messung des Grabwerkzeugs mit bekannten Maschinenabmessungen und Kalibrierungsinformation, um eine momentane Position der Schneidkante vorzusehen. Das Verfahren weist ferner ein Vergleichen der momentanen Position der Schneidkante mit digitaler Designinformation, um eine positionelle Differenz zwischen der momenta nen Position der Schneidkante und einer gewünschten Position der Schneidkante, wie sie durch die digitale Designinformation für eine gegebene Position entlang des gewünschten Grabenprofils angezeigt wird, zu bestimmen; und Einstellen von zumindest der Positionierung der dynamischen Schnittkante des Grabwerkzeugs, falls die positionelle Differenz größer als ein vorbestimmter Fehlergrad bzw. Fehlerwert ist, so dass der durch das Grabwerkzeug zu bearbeitende Untergrund so weit wie möglich dem gewünschten Grabenprofil angenähert wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird ein Führungssteuersystem zum Steuern der Position der Schnittkante eines Grabwerkzeugs, das am Rahmen einer Grabenziehmaschine montiert ist und durch einen Stellmechanismus einstellbar beweglich ist, um die Bearbeitung eines Erduntergrundes zu einem bestimmten Grabenprofil zu steuern, offenbart. Das Führungssteuersystem weist einen ersten Sensor auf, der zum Erzeugen eines ersten Signals in der Lage ist, dass eine Neigung oder Schräge des Grabwerkzeugs relativ zu dem Rahmen der Grabenziehmaschine anzeigt; einen zweiten Sensor, der zum Erzeugen eines zweiten Signals in der Lage ist, dass eine räumliche Orientierung der Grabenziehmaschine relativ zur Erde anzeigt; sowie zumindest einen Empfänger für ein globales Navigationssystem bzw. GPS-Empfänger, der zum Erzeugen eines dritten Signals in der Lage ist, dass eine globale Position der Grabenziehmaschine anzeigt. Das Führungssteuersystem weist ferner einen Prozessor auf, der mit einem Stellmechanismus und dem Sensorsystem elektrisch gekoppelt ist, und zum Steuern der Positionierung der Schnittkante des Grabwerkzeugs durch Steuern der Aktivierung des Stellmechanismus in Reaktion auf zumindest das erste Signal von dem ersten Sensor, zumindest dem zweiten Signal von dem zweiten Sensor und zumindest dem dritten Signal von dem zumindest einen GPS-Empfänger programmiert ist.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der Betrachtung der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
1 ist eine isometrische Ansicht eines kettenbetriebenen Grabenziehers (track trencher) in welchem die vorliegende Erfindung eingebaut ist;
2 ist eine schematische Wiedergabe eines Führungssteuersystems zum Steuern der Positionierung und Orientierung eines Grabwerkzeugs bei einem kettenbetriebenen Grabenzieher gemäß der vorliegenden Erfindung; und
3 ist ein schematisches Blockdiagramm für ein Führungssteuersystemprogramm zum Steuern der Positionierung und Orientierung des Grabwerkzeugs bei einem kettenbetriebenen Grabenzieher gemäß der vorliegenden Erfindung.
Obgleich hier die vorliegende Erfindung in Form einer dargestellten Ausführungsform beschrieben wird, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass zahlreiche Modifikationen, Neuanordnungen und Ersetzungen vorgenommen werden können, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
Das vorliegende Steuersystem wird insbesondere hierin mit Bezug auf die Bearbeitung eines Erduntergrundes mit einem Grabenzieher beispielsweise für eine bestimmte Form und Graduierung beschrieben. Dies dient jedoch lediglich beispielhaften Zwecken und die vorliegende Erfindung ist nicht dazu ausersehen, darauf beschränkt zu sein. Das vorliegende Steuersystem kann in jeder geeigneten Grabenziehmaschine und jedem geeigneten Grabenziehverfahren verwendet werden, um manuell oder automatisch die Positionierung der Schnittkante des Grabenelements zu steuern.
Gemäß den Figuren und insbesondere gemäß 1 wird eine Darstellung einer Ausführungsform eines kettenbetriebenen Grabenziehers 10 gezeigt, der für die Aufnahme eines neuen Führungssteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung gut geeignet ist. Der kettenbetriebene Grabenzieher 10 enthält typischerweise einen Motor 12 und bewegt sich entlang des Grundes 13 auf einem Paar von Ketten, welche auf jeder Seite des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 vorhanden sind, wobei in 1 die linke Kette 14 sichtbar ist. Der Motor 12 ist mit dem Kettenpaar 14 gekoppelt, welche zu sammen die Antriebseinheit 16 des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 bilden. Die Steuerung des Vortriebs und der Lenkung des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 erfolgt durch ein Hauptbenutzerinterface 18 des kettenbetriebenen Grabenziehers 10, wie es in der Praxis üblich ist.
Ein Aushubausleger 20 ist schwenkbar an dem Rahmen 17 der Antriebseinheit 16 montiert, welcher eine Auslegerhaltungsschwenkachse vorsieht, die die Steuerung der Aushubtiefe ermöglicht. Ein Grabwerkzeug 22 ist drehbar mit dem Ausleger 20 gekoppelt und wird durch die Antriebseinheit 16 angetrieben, und führt typischerweise eine bestimmte Art von Aushubvorgang durch.
Das Grabwerkzeug 22, beispielsweise eine Grabkette, ein Steinrad oder eine andere Aushubvorrichtung, wird oftmals zum Graben (oder Füllen) von Gräben unterschiedlicher Breite und Tiefe mit einer beachtlichen Geschwindigkeit verwendet. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Grabwerkzeug 22 eine Grabkette (digging chain); jedoch kann ein Steinrad (rock wheel) in ähnlicher Weise wie die Grabkette gesteuert werden. Das Grabwerkzeug 22 bleibt beim Manövrieren des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 über die Baustelle im allgemeinen in einer Transportkonfiguration 23 oberhalb des Bodens 13. Während des Aushubs wird das Grabwerkzeug 22 über den Ausleger 20 abgesenkt, dringt in den Boden ein, und hebt einen Graben 25 bis zu einer gewünschten Tiefe aus, während er sich in einer Grabenziehkonfiguration 24 befindet.
Gemäß 2 kann wie gezeigt das Grabwerkzeug 22 durch zumindest ein hydraulisches Stellglied oder Kolben 26 angehoben oder abgesenkt werden, der zwischen der Antriebseinheit 16 und dem Ausleger 20 befestigt ist. Ein zusätzliches hydraulisches Stellglied oder ein Kolben 27 ist vorgesehen, um das Grabwerkzeug 22 und/oder den Ausleger 20 um eine vertikale Achse in Bezug auf die Antriebseinheit 16 zu kippen. Ein weiterer Aktuator bzw. ein weiteres Stellglied (nicht gezeigt), sei es mechanisch oder hydraulisch, kann zum horizontalen Schwenken des Auslegers 20 relativ zu der Antriebseinheit 16 wie üblich vorgesehen sein. Darüber hinaus können weitere hydrauli sche Stellglieder oder Kolben (nicht gezeigt) vorgesehen werden, um dem Grabwerkzeug 22 eine zusätzliche Aushubkraft zu verleihen.
Wenn der kettenbetriebene Grabenzieher 20 Erde bewegen soll, wird das Grabenelement 22 auf die Oberfläche des Bodens 13 abgesenkt und hierbei drückt das Grabwerkzeug Erde zur Seite, was einen relativ glatten Oberflächengraben 25 erzeugt. Das Grabwerkzeug 22 wird bis zu einer gewünschten Tiefe gesteuert und abgesenkt, optional von Seite zu Seite bewegt, um eine gewünschte Grabenbreite zu erzeugen, und mittels einer Vorwärtsbewegung des Kettenpaars 14 gezogen. Es ist dabei zu beachten, dass ein Führungssteuersystem 30 (2) der vorliegenden Erfindung die Positionierung einer dynamischen Schnittkante 32 des Grabwerkzeugs 22 steuert, so dass dieses präzise den digitalen Designinformationen 33 für ein gewünschtes Grabenprofil 28, das in das Führungssteuersystem 30 eingegeben worden ist, zu folgen. Es ist zu beachten, dass die dynamische Schnittkante 32 den tiefsten Schnittpunkt (Gradierungspunkt) des Grabwerkzeugs 22 darstellt.
Wenn der kettenbetriebene Grabenzieher 10 fortfährt sich über den Boden 13 der Baustelle zu bewegen, welche eine unebene und raue Oberfläche sein kann, oder wenn die Tiefe des Grabwerkzeugs 22 sich gemäß den digitalen Designinformationen 33 für ein gewünschtes Grabenprofil 28 verändert, verändert sich auch der Schwenkwinkel α (d. h. die Schräge des Auslegers 20) mit den Oberflächen- und Tiefenänderungen. Mit dem sich ändernden Schwenkwinkel α ändert sich auch die Beziehung der dynamischen Schnittkante 32 des Grabwerkzeugs 22 zur Erde, was Abweichungen bei dem sich ergebenden Graben 25 von dem gewünschten Grabenprofil 28 erzeugt, falls dies nicht überwacht und gesteuert wird. Mit anderen Worten, wenn der Ausleger 20 absichtlich oder unabsichtlich angehoben oder abgesenkt wird, bewegt sich die Position der dynamischen Schnittkante 32, wie beispielsweise in 1 dargestellt, von Punkt W zu Punkt W' bei dem Grabwerkzeug 22.
Der kettenbetriebene Grabenzieher 10 enthält ein Führungssteuersystem (GCS) 30, das die positionellen Veränderungen bei dem kettenbetriebenen Grabenzieher 10 bezüglich der Erde, der Tiefe des Grabwerkzeugs und der resultierenden positionellen Änderungen bei der dynamischen Schnittkante 32 kompensiert bzw. ausgleicht. Das GCS 30 weist einen ersten Sensor 34 auf, der an der Antriebseinheit 16 montiert ist und mit dem Grabwerkzeug 22 verbunden ist, um eine Verschiebung des Grabwerkzeugs 22 bezüglich der Antriebseinheit 16 zu erfassen. Bei einer Ausführungsform ist der erste Sensor 34 ein Linearkodierer (ein Kabelkodierer), der zum Messen einer linearen Verschiebung zwischen einem Punkt auf dem Ausleger 20 und/oder dem Grabwerkzeug 22 und einem Punkt auf der Antriebseinheit 16 zu messen, wenn das Grabwerkzeug relativ zu der Antriebseinheit durch den Ausleger 20 abgesenkt und angehoben wird. Bei einer anderen Ausführungsform kann der erste Sensor 34 ein Potentiometer sein, dessen Kontaktarm mechanisch verbunden ist, um sich zu bewegen, wenn das Grabwerkzeug 22 und der Ausleger 20 um die Schwenkhalterung zur Antriebseinheit 16 schwenken, wobei der Widerstand des Potentiometers als Funktion des Schwenkwinkels α des Grabelements 22 und des Auslegers 20 variiert. Der erste Sensor 34 ist elektrisch mit dem Eingang eines Computers 36 verbunden.
Der Computer 36 enthält einen Prozessor 35 und einen ansprechbaren Speicher 37 zum Speichern und Ausführen eines Steuerprogramms, das die vorliegenden Erfindung implementiert. Das Steuerprogramm wird allgemein mit dem Symbol 300 in 3 bezeichnet, welche in einem späteren Abschnitt hierin detaillierter erläutert wird. Der Computer 36 enthält geeignete Eingangs- und Ausgangsanschlüsse, um mit einer Vielzahl von anderen Untersystemen zu kommunizieren, die verschiedene Arten von Daten erfordern, um diese Daten verarbeiten und um über eine Schnittstelle mit einem Maschinen-Controller 38 des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 verbunden zu sein, um den Aushubvorgang zu überwachen und zu optimieren. Das Steuersystembenutzerinterface 40 ist vorzugsweise in der Nähe des Bedienersitzes 41 angeordnet, der in dem kettenbetriebenen Grabenzieher 10 montiert ist, wie in 1 gezeigt, und sieht Mittel zum Kommunizieren mit dem Computer 36 vor. Der Maschinen-Controller 38 kommuniziert mit dem Computer 36 und reagiert auf Bedienereingaben, die von dem Steuersystembedienerinterface 40 empfangen worden sind, um zusammenwirkend den Betrieb des Grabwerkzeugs 25 und des Auslegers 20 zu steuern.
Die Bewegung und Richtung des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 wird überwacht und, falls gewünscht, automatisch durch den Computer 36 gesteuert. Eine derartige Funktionalität wird durch das GCS 30 vorgesehen, das einen in dem kettenbetriebenen Grabenzieher 10 montierten Datentransceiver 42 und einen oder mehrere Empfänger für ein globales Navigationssystem (GNS) enthält, wie durch das Symbol 44 in 1 und Symbole 44a und 44b in 2 dargestellt, welche mit dem Computer 36 über eine Schnittstelle verbunden sind. Signale von einer Vielzahl von globalen Navigationssatelliten, die im Orbit kreisen, wie etwa GPS, GLONASS, GALILEO und Kombinationen davon, werden von jedem GNS-Receiver 44 empfangen, so dass die geographischen Positionsdaten, wie etwa Breitengrad, Längengrad, Höhendaten und Verschiebungs-(Richtungs-)Daten von einer oder mehreren Referenzorten von der dynamischen Schnittkante 32 mit einer Genauigkeit von Zentimetern durch den Computer 36 bestimmt werden können.
Bei einer Ausführungsform ermöglicht die Verwendung von zwei seitlich angebrachten Antennen des Paars von GNS-Empfängern 44a und 44b, die an dem kettenbetriebenen Grabenzieher 10 angebracht sind, dass der Computer 36 die Position, die Richtung und das Rollen der Antriebseinheit 16 überwachen kann. Ein zweiter Sensor 46, der ebenso mit dem Computer 36 elektrisch verbunden ist, ist an der Antriebseinheit 16 montiert, um die räumliche Orientierung des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 relativ zur Erde zu dem Computer 36 vorzusehen. Bei einer Ausführungsform überwacht der zweite Sensor 46 zumindest die Schräge bzw. Neigung der Antriebseinheit 16 des kettenbetriebenen Grabenziehers 10. Bei einer anderen Ausführungsform überwacht der zweite Sensor 46 zusätzlich zur Neigung ebenso die Rolllage der Antriebssteuereinheit 16. Bei einer spezifischen Ausführungsform ist der zweite Sensor 46 ein Neigungsmessgerät und bei anderen Ausführungsformen kann es irgendein geeigneter schwerkraftbasierter Sensor zum Erfassen von Veränderungen in der Neigung und, falls gewünscht, der Rolllage, wie etwa ein Neigungssensor, ein Beschleunigungsmessgerät oder ein Pendelsensor sein. Es ist zu beachten, dass die Information, die von dem GNS-Empfängern 44a und 44b und dem zweiten Sensor 46 zu dem Computer 36 vorge sehen werden, den Computer 36 in die Lage versetzen, den Ort des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 auf der Baustelle zu verfolgen, und ferner Kompensationen für die Orientierung und Positionierung des Grabwerkzeugs 22, und somit auch für die dynamische Schneidkante 32, basierend auf der Richtung, dem Ort und dem Grad der Neigung und der Rolllage der Antriebseinheit 16, während der Bewegung vorzusehen.
Eine Reihe von Eingaben 48 sind von den Steuerungen des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 vorgesehen, wie sie auf dem Hauptbedienerinterface 18 vorgesehen sind, welche den Bediener in die Lage versetzen, einen Stellmechanismus 49 manuell zu bedienen, der das Grabwerkzeug 22 positioniert und betreibt. Eine Steuerleitung 50 von dem Computer 36 zu dem Maschinencontroller 38 aktiviert bzw. deaktiviert magnetspulenbetriebene Hydrauliksteuerventilkomponenten 52 und 54 des Stellmechanismus 49, wie unter Bezugnahme auf 3 detaillierter erläutert wird.
Der Controller 38 des Stellmechanismus 49 sieht jeweilige Ausgänge 39 und 41 vor, die mit den ersten und zweiten Steuerventilkomponenten 52 bzw. 54 gekoppelt sind. Die zwei Steuerventilkomponenten 52 und 54 können beliebige kommerziell erhältliche Typen sein. Jede Steuerventilkomponente 52 und 54 weist ein Paar von Arbeitsanschlüssen 61 und 63 auf, die mit den oberen und unteren Kammern der jeweiligen Kolben 26 und 27 verbunden sind, um den jeweiligen Kolben auszufahren bzw. einzufahren. Bei einer Ausführungsform wird ein Paar von Solenoiden bzw. Magnetspulen (nicht gezeigt) auf jedem der Steuerventilkomponenten 52 und 54 elektrisch durch Kompensationssignale von dem Controller 38 über die Ausgänge 39 und 41 betrieben.
Bei jedem der Steuerventilkomponenten 52 oder 54 bewirkt die Aktivierung eines der Magnetspulen, dass eine Pumpe (nicht gezeigt) ein Hydraulikfluid zu einer ersten Zylinderkammer vorsieht und das Hydraulikfluid von einer zweiten Zylinderkammer zu einem Tank abführt, wodurch ein jeweiliger Kolben ausgefahren wird. Die Aktivierung der anderen Magnetspule für das Steuerventil 52 oder 54 bewirkt, dass eine Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe zu der zweiten Zylinderkammer vorgesehen wird und das Hydraulikfluid von der ersten Zylinderkammer abgeführt wird, wodurch der jeweilige Kolben zurückgezogen wird. Somit kann durch selektives Betätigen von einem der jeweiligen Magnetspulen (Solenoide), der Kolben 26 das Grabelement 22 und den Ausleger 20 anheben oder absenken kann, und der Zylinder 27 kann das Grabwerkzeug 22 um seine vertikale Achse kippen. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass jede der Steuerventilkomponenten 52 und 54 über die Eingänge 48 unabhängig voneinander manuell durch den Bediener des Kettengrabenziehers gesteuert werden kann.
Wenn die digitale Designinformation 33 für das vorbestimmte gewünschte Grabenprofil 28 erst einmal in den Computer 36 entweder über den Datentransceiver 42, der die digitale Designinformation elektronisch von einem entfernten System 65 empfangen worden ist, oder manuell über das Steuersystembedienerinterface 40 eingegeben worden ist, befiehlt der Bediener den Computer 36 das Steuerprogramm 300 auszufahren. Es ist zu beachten, dass Aktualisierungen der Position des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 und der digitalen Designinformation 33 für das gewünschte Grabenprofil 28 dem Computer 36 ebenso über den Datentransceiver 42 vorgesehen werden können. Das Steuerprogramm 300 erzeugt mittels dem Computer 36 ein Justierungssignal auf der Steuerleitung 50, welches den Controller 38 veranlasst, Justierungen bei der Position und Orientierung der Schneidkante 32 des Grabwerkzeugs 22 vorzunehmen, die der digitalen Designinformation 33 für das gewünschte Grabenprofil 28 folgen. Die Positionierung des Grabwerkzeugs 22 an einer sorgfältig ausgewählten Startposition stellt sicher, dass der kettenbetriebene Grabenzieher 10 und der sich ergebende Graben 25 richtig angeordnet wird und das gewünschte Grabenprofil 28 bestmöglich angenähert wird, so dass während des Grabenvorgangs keine weiteren externen Messungen von der Position und der Tiefe der dynamischen Schnittkante 32 erforderlich sind.
Bei der Verwendung des Führungssteuersystems 30 reagiert der Computer 36 auf das Signal von dem ersten Sensor 34, welcher eine Drehbewegung oder Schräge des Grabwerkzeugs 22 und des Auslegers 20 relativ zu der Antriebseinheit 16 anzeigt. Der Computer 36 verarbeitet das elektrische Signal von dem ersten Sensor 34 und, bei einer Ausführungsform, verwendet er eine Nachschlagtabelle 67, die in einem Speicher gespeichert ist, um die Koordinatenposition (x, y, z) der dynamischen Schneidkante 32 relativ zu einer bekannten Position auf der Antriebseinheit 16 zu bestimmen, wenn das Grabenwerkzeug 22 und der Ausleger 20 sich in den Boden 13 absenken. Es ist zu beachten, dass die Nachschlagtabelle 67 eine vorbestimmte lineare Beziehung zwischen der Höhe des Auslegers 20 und der Position der dynamischen Schneidkante 32 wiedergibt. Bei einer Ausführungsform wird die Nachschlagtabelle 67 durch ein Abbilden (mapping) der Bewegung des Auslegers 20 bestimmt, während die entsprechende Position der Schnittkante 32 um den Radius des Grabwerkzeugs 22 herum beim Absenken oder Abheben des Auslegers abgebildet wurde.
Bei einer anderen Ausführungsform kann der Computer 36 die Position der dynamischen Schnittkante 32 unter Verwendung des Signals von dem ersten Sensor 34 als eine Anzeige einer Winkelverschiebung ableiten. Genauer gesagt, speichert der Computer 36, wenn die automatische Steuerung aktiviert ist, das Signal von dem ersten Sensor 34 als eine „Heimat" oder Referenzschwenkpunkt des Grabwerkzeugs 22. In Reaktion darauf berechnet der Controller den Winkel α von dem elektrischen Signal des Sensors. Der Wert von α wird anschließend verwendet, um die Veränderung in der Position der dynamischen Schnittkante 32 abzuleiten, die durch das Absenken oder Anheben des Grabwerkzeugs 22 und des Auslegers 20 verursacht wird.
Bei einer anderen Ausführungsform speichert der Computer die positionellen Signale von den GNS-Empfängern 44a und 44b als eine „Heimat" oder als Referenzkoordinatenposition. Danach wird eine Rückmeldung über die Position der dynamischen Schnittkante 32 des Grabwerkzeugs 22 an den Computer 36 über den ersten Sensor 34 vorgesehen. Eine absolute Position der dynamischen Schnittkante 32 wird anschließend durch den Computer 36 in Reaktion auf die Signale von den GNS-Empfängern 44a und 44b erstellt. Der Computer 36 interpretiert die Veränderungen in der Höhe zwischen den GNS-Empfängern 44a und 44b als Kippung des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 bezüglich der Erde. Der zweite Sensor 36 sieht die tatsächliche Neigung der Maschine zu dem Computer 36 vor.
Der Computer 36 verwendet anschließend die durch die Sensoren 34 und 46 und den GNS-Empfängern 44a und 44b vorgesehen Signale, um den Controller 38 anzuweisen, wie die Kolben 26 und 27 zu betreiben sind, um die Schnittkante 32 des Grabwerkzeugs 22 der digitalen Designinformation 33 für das gewünschte Grabenprofil folgen zu lassen und um die Bewegung des kettenbetriebenen Grabenziehers 10, die durch die Neigung und Kippung bezüglich des Bodens 13 von dem kettenbetriebenen Grabenzieher 10 erzeugt wird, zu kompensieren.
Bei wieder einer anderen Ausführungsform wird ebenso der Ort bzw. die Position des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 durch ein externes Lasersteuersystem (nicht gezeigt) vorgesehen. Das Lasersteuersystem enthält einen Lasersender (nicht gezeigt), welcher einen rotierenden Strahl aus Laserlicht sendet, welcher die Referenzebene definiert. Der Lasersender wird an einer bekannten Position auf der Baustelle positioniert. Ein Laserdetektor 56 ist auf der Antriebseinheit 16 des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 positioniert. Der Laserstrahl von dem Lasersender streicht über den Laserdetektor 56. Ein Signal wird von dem Laserdetektor 56 zu dem Computer 36 gesendet, das eine relative Position des Laserstrahls auf dem Detektor anzeigt. Der Computer 36 ist programmiert, um die relative Position und Höhe des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 auf der Grundlage des Signals von dem Laserdetektor zu bestimmen, und somit die relative vertikale Position des Grabwerkzeugs 22 relativ zu der Oberfläche der Erde, die durch das Grabwerkzeug zu bearbeiten ist. Demgemäß wird die dynamische Schnittkante 32 an der gewünschten Höhe (elevation) auf der Baustelle richtig positioniert.
Die gewünschte Spur des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 kann ebenso in den Computer 36 als Teil der digitalen Designinformation 33 programmiert sein. Der GCS 30 überwacht ebenso die aktuelle Spur des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 während der Computer 36 bestimmt, ob der kettenbetriebene Grabenzieher 10 von der gewünschten Spur abweicht. Demgemäß kann der Computer 36 verwendet werden, um ebenso die Steuereingaben des Controllers 28 vorzugeben, um die von der digitalen De signinformation 33 vorgegebene gewünschte Spur beizubehalten, wodurch die Notwendigkeit eines zweiten Führungssystems beseitigt wird.
3 ist ein schematisches Blockdiagramm des Führungssteuersystemprogramms 300 zum Regulieren der Positionierung und Orientierung der dynamischen Schnittkante 32 des Grabwerkzeugs 22 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei Schritt 310 wird das Führungssteuersystem 30 derart programmiert, dass die momentane Position (Ort) und Richtung über die GNS-Empfänger 44a und 44b erzielt werden kann. Bei Schritt 320 ist das Führungssteuersystem 30 so programmiert, dass die momentane räumliche Orientierung der Maschine von dem zweiten Sensor 46 erhalten wird. Bei einer Ausführungsform ist die räumliche Orientierung zumindest die Neigung bzw. Nicklage (pitch) des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 relativ zur Erde. Bei anderen Ausführungsformen ist die räumliche Orientierung die Neigung bzw. Nicklage (pitch) und die Rolllage (roll) relativ zur Erde. Es ist jedoch zu beachten, dass der Computer 36 bei einer Ausführungsform derart programmiert sein kann, um entweder die Neigung oder die Rolllage oder beides aus den Unterschieden bei den Koordinatenpositionen, die von den GNS-Empfängern 44a und 44b vorgesehen werden, zu bestimmen, sollte eine Eingabe für den Sensor 46 nicht verfügbar sein.
Als nächstes wird im Schritt 330 der Computer 36 eine momentane Messung des Auslegers 20 über den ersten Sensor 34 (Messung „a" in 2) erhalten. Wie beider in 2 gezeigten Ausführungsform ersichtlich, betrifft die Messung „a" den linearen Weg des Auslegers 20 relativ zu der Antriebseinheit des kettenbetriebenen Grabenziehers 10. Der Computer 36 kombiniert anschließend die momentane Position und Richtung, die momentane räumliche Orientierung des kettenbetriebenen Grabenziehers 10 und die momentane Messung des Grabwerkzeugs mit den bekannten Maschinenabmessung und Kalibrierungsinformationen, um die momentane Position der Schneidkante 32 bei Schritt 340 vorzusehen. Bei einer Ausführungsform wird die momentane Position der Schnittkante 32 mit drei Koordinatenwerten (X, Y und Z) oder (Nord, Ost, Höhenlage) vorgesehen und bei anderen Ausführungsformen kann der Längengrad, der Breitengrad und die Höhenlage vorgesehen werden.
Es ist zu beachten, dass die Kalibrierungsinformation zum Zeitpunkt der Installation des Führungssteuersystems 30 auf dem kettenbetriebenen Grabenzieher 10 bestimmt wird, und Informationen enthält, wie den Radius oder Durchmesser 69 (1) des Grabwerkzeugs 22 am Ende des Auslegers 20 (Messung „b" in 2), den Abstand von der Mittelachse, um welche das Grabwerkzeug 22 am Ende des Auslegers 20 rotiert, zu dem Kodiererverbindungspunkt des Auslegers (Messung „c" in 2) und die Montagepositionen der zweiten und dritten Sensoren und GNS-Empfänger relativ zu einer Position auf dem kettenbetriebenen Grabenzieher, wie etwa die Montageposition des ersten Sensors 34 des kettenbetriebenen Grabenziehers.
Bei einer Ausführungsform nimmt der Computer 36 die von dem ersten Sensor 34 vorgesehene Messung „a" auf, um die momentane Position der Schnittkante 32 vorzusehen, und findet anschließend eine entsprechende Messung „d" (2) in der Nachschlagtabelle 67, die in dem Speicher des Computers 36 vorgesehen ist. Bei einer derartigen Ausführungsform ist zu beachten, dass Werte in der Nachschlagtabelle 67 für jede Messung „d" per Hand durch Messen von „d" für jeden Wert von „a" vorab erstellt worden sind. Bei anderen Ausführungsformen kann der Computer eine Winkel- oder Vektorbeziehung zwischen den Messungen „a", „b" und „c" verwenden, um „d" zu berechnen, wenn der Ausleger 20 sich anhebt oder absenkt.
Bei Schritt 350 vergleicht der Computer 36 die momentane Position der Schnittkante 32 mit der digitalen Designinformation 33, die in dem Speicher des Computers 36 gespeichert ist, um eine positionelle Differenz zwischen der momentanen Position der Schnittkante und der gewünschten Position der Schnittkante 32, wie sie durch die digitale Designinformation für eine vorgegebene Position entlang der gewünschten Spur 28 (path) angezeigt wird, zu bestimmen.
Wenn die positionelle Differenz bestimmt ist, überprüft der Computer 36 bei Schritt 360, ob die positionelle Differenz größer als ein vorbestimmter akzeptabler Fehlerwert ist. Der Fehlerwert wird so eingestellt, dass sichergestellt ist, dass lediglich Justiersignale, die aufgrund der Neigungsänderungen zum Aufrechterhalten der Schnittkante 32 des Grabwerkzeugs 22 auf dem gewünschten Grabenprofil 28 notwendig sind, und nicht aufgrund von Sensorsignalrauschen, als ein Steuersignal zu dem Computer gesendet werden. Sollte die positionelle Differenz größer als der Fehlerwert sein, sendet der Computer 36 bei Schritt 370 anschließend ein geeignetes Justiersignal über die Steuerleitung 50 zu dem Controller 38, um die positionelle Differenz zu kompensieren bzw. auszugleichen. Der Controller 38 verwendet das von dem Computer 36 gesendete Justiersignal, um die Positionen der Kolben 26 und 27 zu justieren. Auf diese Art und Wiese wird die Kontur oder Graduierung des Untergrunds, der durch das Grabwerkzeug geformt werden soll, so nah wie möglich an das gewünschte Grabenprofil 28 angenähert.
Es ist zu beachten, dass der Computer 36 ebenso eine visuelle Anzeige auf dem Steuersystembedienerinterface 40 vorsehen kann, wenn die Schnittkante 32 des Grabwerkzeugs 22 falsch positioniert ist und ebenso, wenn sie in der gewünschten Position ist.
Es ist ebenso zu beachten, dass die Verwendung eines linearen Kodierers 32, von GNS-Empfängern 44a und 44b und einem räumlichen Orientierungssensor 46, der auf der Antriebssteuereinheit 16 vorgesehen ist, für ein Führungssteuersystem 30 sorgen, das nicht durch die Tiefe und den Winkel des Auslegers 20 beeinflusst wird. Ein anderer Vorteil ist, dass die Position der Gerätschaft des Systems besser geschützt ist, und daher die Ausfallwahrscheinlichkeit verringert ist.
Obwohl die Erfindung detailliert anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, dass Modifikationen und Abwandlungen möglich sind, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
Zusammenfassung
Ein Führungssteuersystem ist derart konfiguriert, dass es die Positionierung und räumliche Orientierung eines Grabwerkzeugs, das auf einem Rahmen einer Grabenziehmaschine montiert ist, zum Bearbeiten eines Erduntergrundes mit einem gewünschten Grabenprofil steuert. Die Position einer dynamischen Schnittkante des Grabwerkzeugs wird überwacht und anschließend kontrolliert, so dass die gemessene dynamische Schnittkantenposition im Wesentlichen gleich der berechneten dynamischen Schnittkantenposition ist. Das Führungssteuersystem enthält Sensoren, einen Prozessor und einen ansprechbaren Speicher, in dem die digitale Designinformation bezüglich des gewünschten Grabenprofils vorgesehen ist.

Claims

Verfahren zum Steuern der Positionierung und Orientierung einer dynamischen Schnittkante eines Grabwerkzeugs, das an einen Rahmen einer Grabenziehmaschine montiert ist und durch einen Stellmechanismus justierbar beweglich ist, um die Bearbeitung eines Erduntergrundes mit einem gewünschten Grabenprofil zu steuern, wobei das Verfahren aufweist: Erzielen einer momentanen Position der Grabenziehmaschine mittels zumindest einem Empfänger eines globalen Navigationssystems; Erzielen einer momentanen Messung des Grabwerkzeugs über einen ersten Sensor; Erzielen einer momentanen räumlichen Orientierung der Grabenziehmaschine von einem zweiten Sensor; Kombinieren der momentanen Position der Grabenziehmaschine, der momentanen räumlichen Orientierung der Grabenziehmaschine und der momentanen Messung des Grabwerkzeugs mit bekannten Maschinenabmessungen und Kalibrierungsinformationen, um eine momentane Position der Schnittkante vorzusehen; Vergleichen der momentanen Position der Schnittkante mit digitaler Designinformation, um eine positionelle Differenz zwischen der momentanen Position der Schnittkante und einer gewünschten Position der Schnittkante, wie sie durch die digitale Designinformation entlang des gewünschten Grabenprofils angezeigt wird, zu bestimmen; und Justieren von zumindest der Positionierung der dynamischen Schnittkante des Grabwerkzeugs falls die positionelle Differenz größer als ein vorbestimmter Feh lerwert ist, wobei der durch das Grabenwerkzeug zu bearbeitende Untergrund so weit wie möglich dem gewünschten Grabenprofil angenähert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Senden eines geeigneten Justierungssignals zu einem Controller der Grabenziehmaschine zum Justieren der Positionierung der dynamischen Schnittkante des Grabelements aufweist, falls die positionelle Differenz größer als der vorbestimmte Fehlerwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren als ein Führungssteuersystemprogramm ausgeführt wird, das einen Prozessor in die Lage versetzt, die Positionierung und Orientierung einer dynamischen Schnittkante eines Grabwerkzeugs zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Erzielen einer momentanen Richtung der Grabenziehmaschine mittels des zumindest einem Empfänger eines globalen Navigationssystems aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren als ein Führungssteuersystemprogramm ausgeführt wird, das einen Prozessor in die Lage versetzt, die Positionierung und Orientierung der dynamischen Schnittkante des Grabwerkzeugs zu steuern, und wobei die digitale Designinformation in einem für den Prozessor ansprechbaren Speicher vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die räumliche Orientierung zumindest die Neigung der Grabenziehmaschine relativ zur Erde ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die räumliche Orientierung die Neigung und Rolllage der Grabenziehmaschine bezüglich der Erde ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Empfänger eines globalen Navigationssystems ein Paar von Empfängern für ein globales Navigationssystem ist und wobei das Verfahren ferner ein Bestimmen von zumindest der Rolllage aus Unterschieden in den Koordinatenpositionen, die von dem Paar von Empfängern für ein globales Navigationssystem vorgesehen werden, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die momentane Messung ein linearer Weg des Grabwerkzeugs relativ zu einem Rahmen der Grabenziehmaschine ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die momentane Position der Schnittkante mit mindestens drei Koordinatenabmessungen vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die momentane Position der Schnittkante durch mindestens drei Koordinatendimensionen aus der Auswahl von kartesischen (x, y und z), Geländekoordinaten (Nord, Ost, Höhenlage) und geographischen Koordinaten (Längengrad, Breitengrad und Höhenlage) vorgesehen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kalibrierungsinformation einen Radius des Grabwerkzeugs um seine Drehachse, einen Abstand der Mitte der Drehachse zu dem ersten Sensor, und Montageorten der ersten und zweiten Sensoren und des mindestens einen Empfängers für ein globales Navigationssystem bezüglich einer Position der Grabenziehmaschine enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die momentane Position der Schnittkante teilweise durch Auffinden einer entsprechenden Messung in einer Nachschlagtabelle für die durch den ersten Sensor vorgesehene momentane Messung vorsieht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die momentane Position der Schnittkante teilweise durch Verwendung einer Beziehung zwischen einem Radius des Grabwerkzeugs um eine Drehachse, dem Abstand einer Mitte der Drehachse zu dem ersten Sensor, und Montagepositionen der ersten und zweiten Sensoren und dem zumindest einen Empfänger eines globalen Navigationssystems relativ zu einer Position auf der Grabenziehmaschine vorgesehen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ein Senden eines geeigneten Justiersignals zu einem Controller der Grabenziehmaschine zum Justieren der Positionierung der dynamischen Schnittkante des Grabelements aufweist, falls die positionelle Differenz größer als ein vorbestimmter Fehlerwert ist, wobei der Controller das Justiersignal zum Justieren der Positionierung von zumindest einem Kolben verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Vorsehen einer ersten visuellen Anzeige auf einem Steuersystembedienerinterface aufweist, wenn die Schnittkante des Grabwerkzeugs falsch positioniert ist, sowie eine zweite visuelle Anzeige, wenn die Schnittkante des Grabwerkzeugs gemäß dem gewünschten Grabenprofil positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Fern-Empfangen von digitaler Information aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren das Ausführen eines Führungssteuersystemprogramms beinhaltet, das einen Prozessor in die Lage versetzt, die Positionierung und Orientierung der dynamischen Schnittkante des Grabwerkzeugs zu steuern, und wobei die digitale Designinformation in einem für den Prozessor ansprechbaren Speicher vorgesehen wird, und das Verfahren ferner ein Empfangen der digitalen Designinformation in diesem Speicher aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Erfassen einer Laserreferenz mit einem Laserempfänger aufweist, der auf der Grabenziehmaschine montiert ist, jedoch nicht auf dem Grabwerkzeug, um zusätzliche Information bezüglich des Ortes und der Höhe der Grabenziehmaschine vorzusehen.
Führungssteuersystem zum Steuern der Positionierung einer Schnittkante eines Grabwerkzeugs, das an einem Rahmen einer Grabenziehmaschine montiert ist und durch einen Stellmechanismus justierbar beweglich ist, um die Bearbeitung eines Erduntergrundes mit einem gewünschten Grabenprofil zu steuern, wobei das Führungssteuersystem aufweist: einen ersten Sensor, der zum Erzeugen eines ersten Signals in der Lage ist, dass eine Neigung des Grabwerkzeugs relativ zu dem Rahmen der Grabenziehmaschine anzeigt; einen zweiten Sensor, der zum Erzeugen eines zweiten Signals in der Lage ist, dass eine räumliche Orientierung der Grabenziehmaschine relativ zu der Erde anzeigt; mindestens einen Empfänger eines globalen Navigationssystems, der zum Erzeugen eines dritten Signals in der Lage, dass eine globale Position der Grabenziehmaschine anzeigt; und einen Prozessor, der mit dem Stellmechanismus und dem Sensorsystem elektrisch gekoppelt ist und so programmiert ist, dass die Positionierung der Schnittkante des Grabwerkzeugs durch Steuern der Aktivierung des Stellmechanismus in Reaktion auf zumindest das erste Signal von dem ersten Sensor, zumindest dem zweiten Signal von dem zweiten Sensor und zumindest dem dritten Signal von dem zumindest einen Empfänger eines globalen Navigationssystems gesteuert wird.
Steuersystem nach Anspruch 20, wobei der erste Sensor einen Kodierer aufweist.
Steuersystem nach Anspruch 20, wobei der erste Sensor einen Kodierer aufweist, der aus der Gruppe bestehend aus linearen Kodierer und Widerstandspotentiometer ausgewählt ist.
Steuersystem nach Anspruch 20, wobei der zweite Sensor einen schwerkraftbasierten Sensor aufweist.
Steuersystem nach Anspruch 20, wobei der zweite Sensor aus der Gruppe bestehend aus einem Neigungssensor, einem Neigungsmessgerät, einem Beschleunigungsmessgerät und einem Pendelsensor ausgewählt ist.
Steuersystem nach Anspruch 20, wobei der zumindest eine Empfänger eines globalen Navigationssystems ein Paar von seitlich beabstandeten Empfängern eines globalen Navigationssystems aufweist.
Steuersystem nach Anspruch 20, wobei der zumindest eine Empfänger eines globalen Navigationssystems ein Paar von lateral beabstandeten Empfängern für ein globales Navigationssystem aufweist, und der Prozessor in der Lage ist, zumindest die Rolllage aus Unterschieden in den Koordinatenpositionen, die von dem Paar von Empfängern für ein globales Navigationssystem mittels des dritten Signals vorgesehen werden, zu bestimmen.
Steuersystem nach Anspruch 20, wobei das Sensorsystem ferner einen dritten Sensor aufweist, der auf der Grabenziehmaschine, aber nicht auf dem Grabwerkzeug installiert ist, der ein viertes Signal erzeugt, das die relative Höhe der Grabenziehmaschine anzeigt, und wobei der Prozessor derart programmiert ist, dass er die Positionierung der Schnittkante des Grabwerkzeugs durch Steuern der Aktivierung des Stellmechanismus in Reaktion auf das erste Signal von dem ersten Sensor, dem zweiten Signal von dem zweiten Sensor, dem dritten Signal von dem zumindest einem Empfänger eines globalen Navigationssystems, und dem vierten Signal von dem dritten Sensor steuert.
Steuersystem nach Anspruch 20, wobei das Grabwerkzeug eine Grabkette ist.
Steuersystem nach Anspruch 20, wobei die Grabenziehmaschine eine kettenbetriebene Grabenziehmaschine ist.
Steuersystem nach Anspruch 20, wobei das Führungssteuersystem ferner einen Datentransceiver aufweist, so dass das Führungssteuersystem in der Lage ist, digitale Informationen, die das gewünschte Grabenprofil vorsehen, mittels des Datenreceivers zu empfangen.
Grabenziehmaschine aufweisend: ein Fahrzeug mit einem Rahmen; ein Grabwerkzeug, das mit dem Rahmen gekoppelt ist und bezüglich des Rahmens durch einen Stellmechanismus justierbar beweglich ist; und ein Führungssteuersystem, das zum Steuern einer Positionierung und Orientierung des Grabwerkzeugs angeordnet ist, um die Bearbeitung eines Erduntergrundes mit einem gewünschten Grabenprofil zu steuern, wobei das Führungssteuersystem aufweist: einen ersten Sensor, der zum Erzeugen eines ersten Signals in der Lage ist, dass die Neigung des Grabwerkzeugs relativ zu dem Rahmen der Grabenziehmaschine anzeigt; einen zweiten Sensor, der zum Erzeugen eines zweiten Signals in der Lage ist, dass eine räumliche Orientierung der Grabenziehmaschine bezüglich der Erde anzeigt; zumindest einen Empfänger eines globalen Navigationssystems, das zum Erzeugen eines dritten Signals in der Lage ist, dass eine globale Position der Grabenziehmaschine anzeigt; und einen Prozessor, der mit dem Stellmechanismus und dem Sensorsystem elektrisch gekoppelt ist, und zum Steuern der Positionierung der Schnittkante des Grabwerkzeugs durch ein Steuern der Aktivierung des Stellmechanismus in Reaktion auf das zumindest erste Signal von dem ersten Sensor, zumindest dem zweiten Signal von dem zweiten Sensor und zumindest dem dritten Signal von zumindest dem einen Empfänger eines globalen Navigationssystems programmiert ist.
Grabenziehmaschine nach Anspruch 31, wobei der erste Sensor einen Kodierer aufweist.
Grabenziehmaschine nach Anspruch 31, wobei der erste Sensor einen Kodierer aufweist, der aus der Gruppe bestehend aus linearen Kodierer und Widerstandspotentiometer ausgewählt ist.
Grabenziehmaschine nach Anspruch 31, wobei der zweite Sensor einen schwerkraftbasierten Sensor aufweist.
Grabenziehmaschine nach Anspruch 31, wobei der zweite Sensor aus der Gruppe bestehend aus einem Neigungssensor, einem Neigungsmessgerät, einem Beschleunigungsmessgerät und einem Pendelsensor ausgewählt ist.
Grabenziehmaschine nach Anspruch 31, wobei der zumindest eine Empfänger eines globalen Navigationssystems ein Paar von seitlich beabstandeten Empfängern eines globalen Navigationssystems aufweist.
Grabenziehmaschine nach Anspruch 31, wobei der zumindest eine Empfänger eines globalen Navigationssystems ein Paar von seitlich beabstandeten Empfängern des globalen Navigationssystems aufweist, und der Prozessor zum Bestimmen von zumindest der Rolllage aus den Unterschieden bei den Koordinatenpositionen, die durch das Paar von Empfängern des globalen Navigationssystems mittels des dritten Signals vorgesehen werden, in der Lage ist.
Grabenziehmaschine nach Anspruch 31, wobei das Sensorsystem ferner einen dritten Sensor aufweist, der auf der Grabenziehmaschine, nicht jedoch auf dem Grabwerkzeug montiert ist, der ein viertes Signal erzeugt, das die relative Höhe der Grabenziehmaschine anzeigt, und wobei der Prozessor zum Steuern der Positionierung der Schnittkante des Grabwerkzeugs durch Steuern der Aktivierung des Stellmechanismus in Reaktion auf das erste Signal von dem ersten Sensor, dem zweiten Signal von dem zweiten Sensor, dem dritten Signal von dem zumindest einem Empfänger eines globalen Navigationssystems, und dem vierten Signal von dem dritten Sensor programmiert ist.
Grabenziehmaschine nach Anspruch 31, wobei das Grabwerkzeug eine Grabkette ist.
Grabenziehmaschine nach Anspruch 31, wobei die Grabenziehmaschine eine kettenbetriebene Grabenziehmaschine ist.
Grabenziehmaschine nach Anspruch 31, wobei das Führungssteuersystem ferner einen Datentransceiver aufweist, und wobei das Führungssteuersystem in der Lage ist, digitale Information, die das gewünschte Grabenprofil vorsieht, mittels des Datenreceivers zu empfangen.
Grabenziehmaschine nach Anspruch 31, wobei das Führungssteuersystem zum automatischen Aufrechterhalten des Grabwerkzeugs, das in Übereinstimmung mit dem gewünschten Grabenprofil positioniert ist, in der Lage ist.