DE112009001554T5

DE112009001554T5 - Vermeidungssystem für eine Baustelle

Info

Publication number: DE112009001554T5
Application number: DE112009001554T
Authority: DE
Inventors: Adam J. Chillicothe Gudat
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2011-05-12
Also published as: AU2009262021A1; WO2009158619A2; CN102076914B; US8527155B2; US20090326734A1; WO2009158619A3; AU2009262021B2; CN102076914A

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (38) auf einem Haufen (18) eines Materials (16) auf einer Baustelle (10), wobei das Material durch eine Öffnung (20) auf der Baustelle abgegeben wird und das Verfahren umfasst:
Erfassen einer Oberfläche (30) des Haufens (Schritt 102),
Identifizieren einer Störzone (32) auf der Oberfläche des Haufens, die durch die Abgabe des Materials (110) verursacht wird, basierend auf der erfassten Oberfläche und einer bekannten Position der Öffnung und
Übermitteln eines die Störzone angebenden Signals an das Fahrzeug (114).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Vermeidungssysteme und genauer auf ein Vermeidungssystem für eine Baustelle.
Hintergrund
Baustellen wie beispielsweise Minen, Deponien, Gruben, Aushubstätten usw. weisen üblicherweise Fahrzeuge auf, die auf den Oberflächen der Baustellen unter Ausführung einer Vielzahl von Aufgaben arbeiten. Beispielsweise wird an einer Aushubstätte die Oberfläche durch Aushubfahrzeuge und/oder andere Geräte verändert. Aufgrund der Natur der Baustellen können die Oberflächen von einer Vielzahl von Hindernissen behindert werden, wie beispielsweise unebenem Gelände, Geräten, Fahrzeugen, Arbeitern, der Baustelleninfrastruktur (z. B. Gebäude) und/oder anderen Gegenständen.
Die auf den Baustellen arbeitenden Fahrzeuge müssen solche Hindernisse zum Verhindern von Schäden an den Fahrzeugen, dem Betreten von unbefahrbarem Gelände, Verletzungen von Arbeitern und/oder anderen Problemen vermeiden. Das Vermeiden von Hindernissen kann jedoch unter bestimmten Umständen schwierig sein. Beispielsweise bieten einige Fahrzeuge eine schlechte Sicht auf die Baustelle. Andere Fahrzeuge können ferngesteuert sein und der Fahrzeugbediener kann beim Steuern des Fahrzeugs auf eine Videoanzeige der Baustelle angewiesen sein. Die Hindernisse können auf der Videoanzeige schwer zu erkennen und/oder insgesamt weggelassen sein. Noch andere Fahrzeuge sind autonom gesteuert (d. h. unbemannt) und ein Bediener zum Feststellen, ob ein besonderes Hindernis vermieden werden sollte, und/oder zum Steuern des Fahrzeugs zum Vermeiden des Hindernisses fehlen.
Ein System zum Erfassen eines Hindernisses wird von dem US-Patent Nr. 7,272,474 von Stentz et al. („das '474-Patent”) offenbart. Das System des '474-Patents unterteilt eine Geländeoberflächenkarte in mehrere Geländezellen. Das System bestimmt dann Fahrzeugssteuerungsdaten für die Geländezellen entlang eines geplanten allgemeinen Wegs eines unbemannten Fahrzeugs. Insbesondere werden lokale Wegsegmente entlang des allgemeinen Wegs zum Vermeiden bestimmt, dass das Fahrzeug in Geländezellen eindringt, in denen vorhergesagt wird, dass ein maximaler Nick- oder Rollwinkel überschritten wird; der minimale Bodenabstand für ein Fahrzeug nicht eingehalten werden kann; und vorhergesagt wird, dass die Federungsgrenzen des Fahrzeugs überschritten werden.
Während das System des '474 -Patents dazu beitragen kann, dass ein Fahrzeug manche Hindernisse vermeidet, kann seine Anwendbarkeit eingeschränkt sein. Manche Hindernisse können basierend auf lediglich der Geländeoberflächenkarte nicht erfassbar sein. Beispielsweise sollten einige Geländezellen, die nicht bewirken würden, dass das Fahrzeug einen maximalen Nick- oder Rollwinkel überschreiten würde, dennoch nicht betreten werden, wie beispielsweise in einem Fall, in dem ein Merkmal unterhalb der Oberfläche ein Hindernis erzeugt, das auf der Oberfläche nicht insgesamt ersichtlich ist.
Diese Offenbarung ist auf das Überwinden eines oder mehrerer der oben geschilderten Probleme gerichtet.
Zusammenfassung
Gemäß einem Aspekt ist die Offenbarung auf ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs auf einem Materialhaufen auf einer Baustelle gerichtet, wobei das Material durch eine Öffnung auf der Baustelle abgegeben wird. Das Verfahren kann das Erfassen einer Oberfläche des Haufens und basierend auf der erfassten Oberfläche und einer bekannten Position der Öffnung das Identifizieren einer Störzone auf der Oberfläche des Haufens, die durch die Abgabe von Material verursacht wird, umfassen. Das Verfahren kann das Übermitteln eines die Störzone angebenden Signals an das Fahrzeug umfassen.
Gemäß einem anderen Aspekt ist die Offenbarung auf ein Vermeidungssystem zum Betreiben eines Fahrzeugs auf einem Materialhaufen auf einer Baustelle gerichtet, wobei das Material durch eine Öffnung auf der Baustelle abgegeben wird und bewirkt, dass sich eine Störzone auf einer Oberfläche des Haufens bildet. Das System kann einen Sensor, der auf der Baustelle angeordnet und zum Erfassen der Oberfläche des Haufens ausgebildet ist, und einen Prozessor in Kommunikation mit dem Sensor und dem Fahrzeug aufweisen. Der Prozessor kann zum Identifizieren der Störzone basierend auf der erfassten Oberfläche und einer bekannten Position der Öffnung und zum Übertragen eines die Störzone angebenden Signals an das Fahrzeug ausgebildet sein.
Gemäß noch einem anderen Aspekt ist die Offenbarung auf ein computerlesbares Speichermedium gerichtet, das ein Computerprogramm speichert, das, wenn es von einem Computer ausgeführt wird, bewirkt, dass der Computer ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs auf einem Materialhaufen auf einer Baustelle ausführt, wobei das Material durch eine Öffnung auf der Baustelle abgegeben wird. Das Verfahren kann das Erfassen einer Oberfläche des Haufens und basierend auf der erfassten Oberfläche und einer bekannten Position der Öffnung das Identifizieren einer Störzone auf der Oberfläche des Haufens umfassen, die durch die Materialabgabe verursacht wird. Das Verfahren kann das Übermitteln eines sie Störzone angebenden Signals an das Fahrzeug umfassen.
Gemäß noch einem anderen Aspekt ist die Offenbarung auf ein auf einem Materialhaufen arbeitendes Fahrzeug auf einer Baustelle gerichtet, wobei das Material durch eine Öffnung auf der Baustelle abgegeben wird. Das Fahrzeug kann eine Kommunikationsvorrichtung, die zum Empfangen eines eine erfasste Oberfläche des Haufens angebenden Signals ausgebildet ist, eine Positionsbestimmungsvorrichtung, die zum Bestimmen des Fahrzeugs auf der Baustelle und zum Erzeugen eines Signals, das die Fahrzeugposition angibt, ausgebildet ist, und eine Steuerung in Kommunikation mit der Positionsbestimmungsvorrichtung und der Kommunikationsvorrichtung aufweisen. Die Steuerung kann zum Identifizieren basierend auf der erfassten Oberfläche und einer bekannten Position der Öffnung einer Störzone auf der Oberfläche des Haufens, die durch die Materialabgabe verursacht wird, und zum Feststellen, ob sich das Fahrzeug innerhalb eines Abstands zu der Zone befindet, ausgebildet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Darstellung einer Baustelle mit einem Materialarbeitshaufen auf dieser,
2 zeigt eine Darstellung eines Trichters, der sich innerhalb des Arbeitshaufens der 1 bilden kann,
3 zeigt eine Darstellung eines Vermeidungssystems für eine Baustelle zur Verwendung bei der Baustelle der 1,
4 zeigt ein beispielhaftes Koordinatensystem eines Sensors des Vermeidungssystems für eine Baustelle der 3,
5 zeigt ein beispielhaftes Koordinatensystem der Baustelle der 1,
6 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaft offenbartes Verfahren zum Identifizieren einer Störzone auf der Oberfläche des Arbeitshaufens in 1 zeigt,
7 ist eine Darstellung zum Erklären des Verfahrens der 6,
8 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeug, das auf der Baustelle der 1 arbeiten kann,
9 zeigt eine Darstellung einer beispielhaften Anzeige, die an der dem Fahrzeug der 8 zugeordneten Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, und
10 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen beispielhaften Betrieb des Vermeidungssystems für eine Baustelle der 1 darstellt.
Detaillierte Beschreibung
1 stellt eine beispielhaft offenbarte Baustelle 10 dar. Die Baustelle kann jede Materialsammelstätte darstellen, an der geförderte Materialien, wie beispielsweise Kohle, Sand, Fels, Kies und/oder anderes loses Material, für einen Transport zu einem Ziel, wie beispielsweise einem Händler, gesammelt wird. Beispielsweise kann Kohle aus einer Mine oder einer anderen Quelle 12 des Materials gewonnen und an der Baustelle 10 für einen Transport zu einem Händler gesammelt werden.
Ein Förderer 14 und/oder ein anderes Materialtransportmittel auf der Baustelle 10 kann aus der Quelle 12 gewonnenes Material 16 auf einen Materialarbeitshaufen 18 auf der Baustelle 10 bewegen. Eine sich an dem Boden der Baustelle 10 unterhalb des Arbeitshaufens 18 befindende Öffnung 20 kann Material 16 von dem Arbeitshaufen 18 auf ein Transportfahrzeug, wie beispielsweise einen Zug, ein Nutzfahrzeug, abgeben (d. h. „abwerfen”). Alternativ oder zusätzlich kann ein Förderer, ein Schiff und/oder ein anderes Transportmittel verwendet werden.
Bei dem in 1 gezeigten Beispiel kann die Baustelle 10 Teil einer Materiallagereinrichtung (nicht gezeigt) sein und das Transportfahrzeug 20 kann sich in einem Tunnel 26 befinden, der unter der Baustelle 10 verläuft. Man beachte jedoch, dass die Baustelle 10 alternativ eine künstliche Struktur (nicht gezeigt) sein kann, wie beispielsweise ein Betonbecken oder dergleichen, das zum Sammeln großer Mengen an Material 16 geeignet ist.
Die Öffnung 20 kann bezüglich des Tunnels 26 angeordnet sein, um zu ermöglichen, dass Material 16 auf das Transportfahrzeug 22 abgegeben wird. Die Öffnung 20 kann beispielsweise ein Ventil (nicht gezeigt) aufweisen, das zum Abgeben gewünschter Mengen an Material 16 auf das Transportfahrzeug 22 wahlweise geöffnet und geschlossen werden kann. Man beachte jedoch, dass andere geeignete Konfigurationen für die Baustelle 10 eingebaut sein können.
Das Abwerfen des Materials 16 durch die Öffnung 20 kann bewirken, dass sich ein Absenktrichter 28, der sich vertikal durch den Arbeitshaufen 18 zwischen der Öffnung 20 und einer Arbeitshaufenoberfläche 30 des Arbeitshaufens 18 erstreckt, innerhalb des Arbeitshaufens 18 bildet. Material 16 innerhalb des Trichters 28 kann von der Schwerkraft in Richtung zu der Öffnung 20 angezogen werden, was eine Störzone 32 auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 erzeugt, in der Material 16 in den Trichter 28 gelangt. Das heißt, der Trichter 28 kann einen mobilen Bereich des Arbeitshaufens 18 definieren, in dem Material 16 in Richtung zu der Öffnung 20 fällt. Der Trichter 28 kann ein natürlich auftretendes Phänomen in dem Arbeitshaufen 18 sein, das durch die Abgabe des Materials 16 verursacht wird, anstelle dass es von einer Struktur oder dergleichen in dem Arbeitshaufen 18 verursacht wird.
2 zeigt eine detaillierte Ansicht des Trichters 28. Aufgrund der Natur des Materials 16 kann der Trichter 28 von einem Umfang 34 der Öffnung 20 in einem Reibungswinkel θ_R des Materials 16 bezüglich einer Bodenfläche 35 der Baustelle 10 ausgehen. Somit kann der Trichter 28 eine allgemein konische Form aufweisen. Falls somit der Arbeitshaufen 18 (1) für einen ausreichenden Zeitraum unbeaufsichtigt gelassen würde und ausreichend Material 16 durch die Öffnung 20 abgegeben werden würde, würde sich ein konusförmiger Hohlraum mit einer Neigung gleich dem Reibungswinkel θ_R des Materials 16 in dem Arbeitshaufen 18 bilden.
Der Reibungswinkel θ_R kann als der maximal stabile Winkel definiert sein, bei dem Material 16 auf einer horizontalen Oberfläche liegen kann (d. h. einer horizontalen Oberfläche, die von dem Boden 35 der Baustelle 10 definiert wird), ohne aufgrund der Anziehungskraft der Schwerkraft zu kollabieren. Der Reibungswinkel θ_R kann von dem Reibungskoeffizienten des Materials 16, der Haftkraft des Materials 16, der Partikelform des Materials 16, der Dichte des Materials 16, dem Feuchtigkeitsgehalt des Materials 16, der Temperatur des Materials 16, Umweltbedingungen (z. B. Luftfeuchtigkeit) und/oder anderen Faktoren abhängen. Bei einem Beispiel wurde herausgefunden, dass Kohle einen Reibungswinkel von ungefähr 60 Grad aufweist. Man beachte jedoch, dass der Reibungswinkel mit der Art des Materials und/oder irgendeinem der oben erwähnten Faktoren schwanken kann.
Wie von der 2 gezeigt, kann der Radius Rz der Zone 32 mit der Höhe h der Arbeitshaufenoberfläche 30 schwanken. Der Radius Rz der Zone 32 kann gleich einem Radius Ro der Öffnung 20 plus einem zusätzlichen radialen Abstand Rθ_R aufgrund des Reibungswinkels θ_R sein: R_Z = Rθ_R + Ro, (1) wobei Rz der Radius der Zone 32 ist, Rθ_R der radiale Abstand aufgrund des Reibungswinkels θ_R des Materials 16 ist und Ro der Radius der Öffnung 20 ist.
Somit kann der Radius Rz der Zone 32 definiert werden als:
wobei h die Höhe des Trichters 28 ist (d. h. die Höhe h der Arbeitshaufenoberfläche 30 oberhalb des Bodens 35), θ_R der Reibungswinkel des Materials 16 ist (d. h. der Winkel, bei dem der Trichter 28 von dem Umfang 34 der Öffnung 20 ausgeht), und Ro der Radius der Öffnung 20 ist. Man beachte, dass die Zone Rz (und die Größe) daher mit der Arbeitshaufenhöhe h schwanken kann. Demzufolge kann sich eine Stelle eines Zonenumfangs 36 mit der Zeit ändern, wenn sich die Arbeitshaufenhöhe h ändert. Da ferner die Arbeitshaufenhöhe h von Punkt zu Punkt auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 schwanken kann, können auch der Zonenradius Rz und somit die Stelle des Zonenumfangs 36 an verschiedenen Stellen auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 schwanken. Falls beispielsweise die Arbeitshaufenoberfläche 30 im Wesentlichen uneben ist, kann die Zone 32 eine Querschnittsform aufweisen, die sich von der der Öffnung 20 unterscheidet (z. B. nicht kreisförmig).
Die Zone 32 kann daher eine dynamische, sich ändernde Natur aufweisen und die Größe und Form der Zone 32 kann schwanken, wenn sich die Bedingungen auf der Baustelle 10 ändern. Beispielsweise kann sich die Größe und die Form der Zone 32 ändern, wenn zusätzliches Material 16 auf den Arbeitshaufen 18 gefördert wird und die Arbeitshaufenhöhe h zunimmt, wenn Material 16 auf das Transportfahrzeug 22 abgegeben wird und die Arbeitshaufenhöhe h abnimmt und/oder wenn Material 16 auf dem Arbeitshaufen 18 verschoben wird und sich die Arbeitshaufenhöhe h in oder in der Nähe der Zone 32 ändert (z. B. entlang dem Zonenumfang 36).
Während ferner die Öffnung 20 oben erläutert wurde, dass sie eine Kreisform aufweist (d. h., dass sie einen Radius aufweist), beachte man, dass die gleichen Prinzipien selbst dann gelten können, falls nicht kreisförmige Formen verwendet werden. Beispielsweise kann die Öffnung 20 alternativ eine rechteckige Form aufweisen. In einem solchen Fall kann auch die Zone 32 eine rechteckige Form aufweisen, wenn auch größer und abgerundet, und der Trichter 28 kann daher eine abgerundete, rechteckige, konische Form aufweisen. Die Stelle des Zonenumfangs 36 kann jedoch ähnlich basierend auf der Stelle des Umfangs 34 der Öffnung 20, des Reibungswinkels θ_R und der Arbeitshaufenhöhe h definiert werden.
Nun unter Rückkehr zu 1 können Fahrzeuge 38, wie beispielsweise Bagger und/oder andere Geräte, und Arbeiter (nicht gezeigt) kontinuierlich Material 16 im Bereich der Baustelle 10 und in die Zone 32 bewegen, wenn Material 16 durch die Öffnung 20 abgegeben wird, um effektiv Material 16 auf das Transportfahrzeug 22 zu laden. Aufgrund der mobilen Natur des Materials 16 innerhalb der Zone 32 (und innerhalb des Trichters 28) kann jedoch ein Halt und/oder eine Traktion innerhalb der Zone 32 schlecht sein. Das heißt, das Material 16 innerhalb der Zone 32 kann unstabil sein, was ein Überqueren der Zone 32 schwierig und/oder unsicher gestaltet. Somit kann es, obgleich es vorteilhaft sein kann, periodisch Material 16 in die Zone 32 zum Beibehalten eines ebenen Arbeitshaufens 18 und zum effektiven Beladen des Transportfahrzeugs 22 zu bewegen, auch erwünscht sein, gleichzeitig Fahrzeuge 38, Arbeiter und/oder andere Gegenstände außerhalb der Zone 32 zu halten (d. h. außerhalb des Zonenumfangs 36). Beispielsweise könnten aufgrund des unstabilen Halts innerhalb der Zone 32 Fahrzeuge 38 gefangen werden, falls die Fahrzeuge 38 die Zone 32 betreten.
Die Arbeiter und die Fahrzeugbediener können manchmal visuell Verschiebungen des Materials 16 in dem Arbeitshaufen 18 beobachten und dadurch die Zone 32 erfassen und vermeiden. Jedoch kann die Neigung der Arbeitshaufenoberfläche 30 innerhalb der Zone 32 manchmal relativ flach sein, was die Zone 32 unauffällig erscheinen lässt. Dies kann es den Arbeitern und den Fahrzeugbedienern erschweren, die Zone 32 visuell zu beobachten und zu vermeiden. Ferner kann in Abhängigkeit von der Art des Materials 16 die Arbeitshaufenoberfläche 30 vorübergehend verhärten oder „verkrusten”. Ein solches „Verkrusten” kann beispielsweise in Kohlelagerhaufen auftreten. Da sich außerdem die Arbeitshaufenhöhe h über die Zeit ändern kann und/oder sich von Stelle zu Stelle auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 ändern kann, kann die Form der Zone 32 dynamisch und/oder unregelmäßig sein. Diese Faktoren können unter anderem dazu führen, dass eine genaue visuelle Erfassung und Vermeidung der Zone 32 durch Arbeiter und Fahrzeugbediener schwierig wird.
3 zeigt ein offenbartes Vermeidungssystem 40 für eine Baustelle. Das Vermeidungssystem 40 für eine Baustelle kann zum Identifizieren des Vorhandenseins, der Größe, der Form und/oder anderer Merkmale der Zone 32 die Arbeitshaufenoberfläche 30 dynamisch kartieren, während Fahrzeuge 38 und/oder Arbeiter Material im Bereich des Arbeitshaufens 16 bewegen. Das Vermeidungssystem 40 für eine Baustelle kann feststellen, ob die Fahrzeuge 38 innerhalb eines bestimmten Abstands zu der oder in die Zone 32 fahren, und ein Alarmsignal an die Fahrzeuge 38 senden. Das Vermeidungssystem 40 für eine Baustelle kann auch Signale, die Informationen über die Arbeitshaufenoberfläche 30 und/oder die Zone 32 enthalten, an die Fahrzeuge während des Fahrzeugbetriebs übermitteln. Diese Merkmale werden nachstehend ausführlicher erörtert.
Das Vermeidungssystem 40 für eine Baustelle kann Sensoren 42 und Fahrzeuge in Kommunikation mit einem Baustellencomputersystem 44 aufweisen. Das Baustellencomputersystem 44 kann beispielsweise zu einer Bergbaufirma, einem Grundstückseigentümer, einem Bauunternehmer, einem Gerätevermietungsgeschäft und/oder einer anderen Baustellenfirma gehören. Das Baustellencomputersystem 44 kann beispielsweise einen Servercomputer, einen Desktopcomputer, einen Laptopcomputer, einen Personal Digital Assistent (PDA), eine tragbare Vorrichtung (z. B. ein Pocket-PC oder ein Blackberry^®) oder eine andere im Stand der Technik bekannte geeignete Computervorrichtung aufweisen. Das Baustellencomputersystem 40 kann sich auf der oder in der Nähe der Baustelle 10 befinden, wie beispielsweise in einer Baustellenleitung (z. B. Baustellenanhänger) oder an einer fernen Stelle, wie beispielsweise in einer Firmenleitung.
Die Sensoren 42 können auf der Baustelleninfrastruktur angeordnet sein und/oder an dieser montiert sein (siehe 1), wie beispielsweise an dem Förderer 14, und zum Scannen der Arbeitshaufenoberfläche 30 ausgebildet sein. Die Sensoren 42 können alternativ oder zusätzlich auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 angeordnete Einzeleinheiten aufweisen. Die Sensoren 42 können LIDAR-(Lichtortungs- und abstandsmessungs-)-Vorrichtungen (z. B. einen Laserscanner), RADAR-(Radioortungs- und abstandsmessungs-)-Vorrichtungen, SONAR-(Schallnavigations- und abstandsmessungs-)-Vorrichtungen, Kameravorrichtungen und/oder andere Vorrichtungen, die Punkte auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 erfassen und den Abstand und die Richtung zu den erfassten Punkten bestimmen, aufweisen. Die Sensoren 42 können zum individuellen Erfassen der Punkte und/oder als Punktcluster (d. h. eine „Punktwolke”) die Arbeitshaufenoberfläche scannen.
Die Sensoren 42 können mit einer Zeitbestimmungsvorrichtung (nicht gezeigt) ausgestattet und/oder diesen zugeordnet sein und zum Bestimmen der Zeitpunkte, zu denen die Punkte gescannt werden, ausgebildet sein. Zusätzlich können die Sensoren 42 mit GPS und/oder anderen Positions- und Orientierungsbestimmungsvorrichtungen zum Bestimmen einer Position der Sensoren 42 auf der Baustelle 10 sowie eines Nickens, Rollens und/oder Gierens der Sensoren bezüglich der Baustelle 10 ausgebildet sein, d. h. zum Bestimmen der Position und der Orientierung der Sensoren 42 auf der Baustelle 10.
4 zeigt ein Koordinatensystem S, das von den Sensoren 42 zum Beschreiben der Position der gescannten Punkte auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 bezüglich der Positionen und Orientierungen der Sensoren auf der Baustelle 10 verwendet wird. Das heißt, das Koordinatensystem S kann die Position der gescannten Punkte auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 bezüglich der Bezugsrahmen der Sensoren 42 definieren (d. h. die Abstände und Richtungen von den Sensoren 42 zu den gescannten Punkten auf der Arbeitshaufenoberfläche 30). Das Koordinatensystem S kann ein rechtwinkliges, dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem mit Achsenvektoren X_S, Y_S und Z_S sein. Ein Punkt in dem Koordinatensystem S kann durch Koordinaten in der kartesischen Form X_S = [s₁ s₂ s₃] festgelegt werden, wobei von dem Ursprungspunkt O_S (der Position eines entsprechenden Sensors 42 auf der Baustelle 10) s₁ der Abstand entlang des Achsenvektors X_S ist, s₂ der Abstand entlang des Achsenvektors Y_S ist und s₃ der Abstand entlang des Achsenvektors Z_S ist. Ein Punkt in dem Koordinatensystem S kann alternativ oder zusätzlich durch Polarkoordinaten in der Form X_SP = [ρ θ ϕ] festgelegt werden, wobei ρ der Abstand von dem Punkt O_S ist, θ der Polarwinkel von dem Achsenvektor X_S ist und ϕ der Polarwinkel von dem Achsenwinkel Z_S ist.
Die Sensoren 42 können zum Messen des Abstands zwischen den Sensoren 42 und eines Punkts 62 auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 einen Strahlpuls 60 aussenden. Der Srahlpuls 60 kann von einem Punkt 62 reflektiert und von den Sensoren 42 empfangen werden. Die Sensoren 42 können den Abstand ρ zwischen den Sensoren 42 und dem Punkt 62 basierend auf einer gemessenen Zeit berechnen, die für den Strahlpuls 60 erforderlich ist, zu dem Punkt 62 zu gelangen, dort reflektiert zu werden und wieder zurückzukehren. Der Strahlpuls 60 kann in einem Winkel θ zu dem X_S-Achsenvektor entlang der X_S-Y_S-Ebene ausgesendet werden, der zwischen 0 Grad und 180 Grad schwankt, und in einem Winkel ϕ zu dem Z_S-Achsenvektor entlang der Z_S-Y_S-Ebene, der zwischen 0 Grad und 180 Grad schwankt. Die Sensoren 42 können mit dem Baustellencomputersystem 44 Signale kommunizieren, die Informationen über die Positionen des Punkts 62 enthalten. Beispielsweise können diese Signale die Positionen der Punkte 62 in dem Koordinatensystem S in der Form enthalten:
wobei jede Zeile einen Punkt 62 auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 in Polarkoordinaten bezüglich des Sensorkoordinatensystems S darstellt.
Die Signale können periodisch an das Baustellencomputersystem 44 kommuniziert werden, beispielsweise in Echtzeit, in Nahzeit, in naher Echtzeit und/oder in jedem anderen gewünschten Intervall. Man beachte jedoch, dass eine genaue Echtzeitdarstellung der Arbeitshaufenoberfläche 30 durch das Baustellencomputersystem 44 beibehalten werden kann, falls Signale, die die Position der Punkte 62 angeben, häufig von den Sensoren 42 kommuniziert werden. Die Postionen der gescannten Punkte 62 können von dem Baustellencomputersystem 44 in nachfolgenden Bestimmungen verwendet werden, die nachstehend erörtert werden. Die Sensoren 42 können auch Signale kommunizieren, die zusätzliche Informationen enthalten, wie beispielsweise Zeitpunkte, zu denen die Positionen gescannt wurden, ein Nicken, ein Rollen und/oder ein Gieren der Sensoren 42, eine Position der Sensoren (z. B. eine GPS-Position) und/oder andere Informationen.
Wie von 3 gezeigt, kann das Baustellencomputersystem 44 eine Geländekartendatenbank 46 und eine Baustellenaufbaudatenbank 48 in Kommunikation mit einer Steuerung 50 des Vermeidungssystems für eine Baustelle aufweisen. Die Sensoren 42 und die Fahrzeuge 38 können über eine Kommunikationsleitung 52 (z. B. ein drahtloses Funknetzwerk, ein Satellitennetzwerk, ein Kabelnetzwerk, ein optisches Fasernetzwerk, ein Zellnetzwerk, ein Ethernet, das Internet und/oder jede Kombination derselben) mit der Steuerung 50 kommunizieren.
Die Geländekartendatenbank 46 kann Punkte enthalten, die die Arbeitshaufenoberfläche 30 definieren (z. B. aus einem Scannen der Arbeitshaufenoberfläche 30 durch die Sensoren 42). Unter Bezugnahme auf 5 können die Punkte in der Geländekartendatenbank 46 bezüglich eines Koordinatensystems G gespeichert werden, das beispielsweise der Baustelle 10 zugeordnet ist. Das Koordinatensystem G kann ein rechtwinkliges, dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem sein, das seinen Ursprung an dem Punkt O_G hat und Achsenvektoren X_G, Y_G und Z_G aufweist. Die Achsenvektoren X_G, Y_G und Z_G können auf den magnetischen Osten, den magnetischen Norden bzw. in Schwerkraftrichtung nach oben auf der Baustelle zeigen. Ein Punkt in denn Koordinatensystem G kann durch die Koordinaten in der Form X_G = [g₁ g₂ g₃] festgelegt werden, wobei von dem Ursprungspunkt O_G g₁ der Abstand entlang des Achsenvektors X_G ist, g₂ der Abstand entlang des Achsenvektors Y_G ist und g₃ der Abstand entlang des Achsenvektors Z_G ist. Die Geländekartendatenbank 46 kann von der Steuerung 50 periodisch mit von den Sensoren 42 empfangenen Informationen aktualisiert werden, um die Arbeitshaufenoberfläche 30 dynamisch wiederzugeben, wenn sie sich ändert. Beispielsweise kann die Geländekartendatenbank 46 eine Matrix der die Arbeitshaufenoberfläche 30 definierenden Punkte speichern, die periodisch von der Steuerung 50 aktualisiert werden kann.
Die Baustellenaufbaudatenbank 48 kann Informationen über den Aufbau der Baustelle 10 speichern. Beispielsweise kann die Baustellenaufbaudatenbank 48 eine Karte der Punkte aufweisen, die den geographischen Aufbau der Baustelle 10 ohne (d. h. ausgenommen) das Material 16, den Arbeitshaufen 18, die Fahrzeuge 38, die Arbeiter und/oder andere vorübergehende Gegenstände auf der Baustelle 10 definieren. Das heißt, die Baustellenaufbaudatenbank 48 kann den geographischen Aufbau von permanenten Merkmalen der Baustelle 10 definieren. Solche permanente Merkmale können die Baustelleninfrastruktur umfassen, wie beispielsweise den Förderer 14, die Öffnung 20, die Gebäude, die strukturellen Unterstützungen, den Boden 35 der Baustelle 10 (d. h., die Oberfläche, auf der der Arbeitshaufen 18 liegt), und/oder jeden anderen permanenten strukturellen Aspekt der Baustelle 10.
Die Baustellenaufbaudatenbank 48 kann basierend auf einem Scannen der Baustelle 10 erzeugt werden, wenn sie „leer” ist, d. h. wenn das Material 16, die Fahrzeuge 38, die Arbeiter und/oder andere Gegenstände auf der Baustelle 10 fehlen. Alternativ oder zusätzlich kann die Baustellenaufbaudatenbank 48 basierend auf einer Erfassung der Baustelle 10, Satelliten- oder Luftbildgebung der Baustelle 10, Zeichnungen und/oder anderen Quellen erzeugt werden.
Wie bei der Geländekartendatenbank 46 können in der Baustellenaufbaudatenbank 48 gespeicherte Punkte dem Baustellenkoordinatensystem G zugeordnet werden, wie oben erörtert ist. Zusätzlich können diese Punkte markiert werden, um den Gegenstand anzuzeigen, dem sie zugeordnet sind (z. B. dem Förderer 14, der Öffnung 20 usw.). Die Steuerung 50 kann auf die Geländekartendatenbank 46 und die Baustellenaufbaudatenbank 48 in Verbindung mit den nachstehend erörterten Bestimmungen zugreifen, vergleichen oder sonstwie diese wirksam einsetzen.
Die Steuerung 50 kann jedes Mittel zum Empfangen von Informationen, zum Überwachen, zum Aufzeichnen, zum Speichern, zum Indexieren, zum Verarbeiten und/oder zum Kommunizieren von Informationen bezüglich des Betriebs des Baustellenvermeidungssytems 40 aufweisen. Diese Mittel können Elemente aufweisen, wie beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Speicher, eine oder mehrere Datenspeichervorrichtungen und/oder jegliche andere verarbeitende Elemente, die zum Laufenlassen einer Anwendung verwendet werden. Handelsüblich erhältliche Mikroprozessoren (z. B. ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), eine feldprogrammierbare Gateanordnung (FPGA) und/oder eine andere integrierte Schaltkreisvorrichtung) können zum Ausführen der Funktionen der Steuerung 50 ausgebildet sein.
Außerdem werden, obwohl Aspekte der vorliegenden Offenbarung beschrieben sein können, dass sie allgemein in einem Speicher gespeichert werden, Fachleute erkennen, dass diese Aspekte auf verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichermedien, die der Steuerung 50 zugeordnet sind, gespeichert sein können und aus diesen ausgelesen werden können. Die computerlesbaren Speichermedien können beispielsweise einen optischen Speicher, magnetischen Speicher (z. B. eine Harddisk), Festkörperspeicher, eine CD-ROM, eine DVD-ROM, RAM, ROM, einen Flashdrive und/oder jegliche anderen geeigneten computerlesbaren Speichermedien umfassen.
Die Steuerung 50 kann gescannte Punkte 62 (4) in dem Sensorkoordinatensystem S auf ihre entsprechenden Positionen in dem Baustellenkoordinatensystem G beziehen, um zu ermöglichen, dass die nachstehend erörterten Prozesse ausgeführt werden. Insbesondere kann die Steuerung 50 gescannte Punkte 62 in dem Sensorkoordinatensystem S in Polarform auf ihre entsprechenden kartesischen Koordinaten in dem Sensorkoordinatensystem S beziehen. Die Beziehung zwischen den Polarkoordinaten (d. h. X_SP) und den kartesischen Koordinaten in dem Koordinatensystem S in kartesischer Form (d. h. X_S) kann wie folgt sein:
wobei jede Zeile einen Punkt 62 auf der Baustellenoberfläche 30 bezüglich des Sensorkoordinatensystems S in kartesischen Koordinaten darstellt.
Zusätzlich kann die Steuerung 50 einen translatorischen und einen rotatorischen Abstand zwischen dem Sensorkoordinatensystem S und dem Baustellenkoordinatensystem G berücksichtigen. Man beachte, dass die Sensoren 42 an jeglichen gewünschten Positionen und/oder Orientierungen auf der Baustelle 10 angeordnet sein können. Zusätzlich können die Sensoren 42 auf Fahrzeugen 38 und/oder anderen mobilen Gegenständen angeordnet sein. Ferner können autonome Sensoren 42 im Bereich der Baustelle 10 zeitweise bewegt werden, um die Scannleistung zu verbessern. Somit kann das Sensorkoordinatensystem S eine beliebige Position und/oder Orientierung bezüglich des Baustellenkoordinatensystems G aufweisen. Die Steuerung 50 kann daher erfordern, dass die Beziehung zwischen den Koordinatensystemen S und G Punkte X_S in dem Sensorkoordinatensystem S auf entsprechende Punkte X_G in dem Baustellenkoordinatensystem G bezieht. Auf diese Weise können sich die gescannten Punkte 62 als bedeutend erweisen und von der Steuerung 50 in Verbindung mit den hierin offenbarten Bestimmungen verwendet werden.
Die Position des Ursprungspunkts O_S und die Orientierung des Sensorkoordinatensystems S relativ zu dem Baustellenkoordinatensystem G kann in Abhängigkeit von der Konfiguration der Sensoren 42 fixiert sein, bekannt sein und/oder bestimmt werden. Die entsprechende Position des Ursprungspunkts O_S in dem Baustellenkoordinatensystem G, X_G (O_S), kann als [–b_S1 –b_S2 –b_S3] definiert sein, wobei b_S1, b_S2, und b_S3 translatorische Abstände der Sensoren 42 in dem Baustellenkoordinatensystem G entlang der Achsenvektoren X_G, Y_G bzw. Z_G sind. Das heißt, b_S1, b_S2 und b_S3 können kartesische Koordinaten sein, die die Position der Sensoren 42 in dem Koordinatensystem G definieren. Ferner kann der rotatorische Abstand des Sensorkoordinatensystems S bezüglich des Baustellenkoordinatensystems G, A_G(R_S), als [ps ys rs] definiert sein, wobei ps, ys und rs das Nicken, das Gieren bzw. das Rollen des Sensorkoordinatensystems S bezüglich des Baustellenkoordinatensystem G sind. Mit anderen Worten können ps, ys und rs das Nicken, das Gieren bzw. das Rollen der Sensoren 42 bezüglich der Baustelle 10 definieren oder die Richtung, in die die Sensoren 42 bezüglich der Baustelle 10 „zeigen”.
Bei einer Ausführungsform können die Werte für b_S1, b_S2 und b_S3 und ps, ys und rs vorbestimmt und fixiert sein. Beispielsweise kann ein Techniker die Sensoren 42 an gewünschten Positionen auf der Baustelle 10 in einer „permanenten” Weise (z. B. an dem Förderer 14 montiert) montieren oder sonstwie anordnen. Der Techniker kann dann die translatorischen Abstände b_S1, b_S2 und b_S3 sowie die rotatorischen Abstände ps, ys und rs messen. Diese gemessenen Abstände können dann dem Vermeidungssystem 40 für eine Baustelle für nachfolgende Bestimmungen (z. B. einer graphischen Bedienerschnittstellenanwendung oder dergleichen eingegeben werden) zur Verfügung gestellt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform können die Werte für b_S1, b_S2 und b_S3 und ps, ys und rs periodisch schwanken. Beispielsweise können die Sensoren 42 an den Fahrzeugen 38 und/oder an einem Dreibein montiert sein, die periodisch im Bereich der Baustelle 10 bewegt werden. In einem solchen Fall können die Sensoren 42 mit Postitionsbestimmungs- und/oder Orientierungsvorrichtungen ausgestattet sein, wie beispielsweise einem Global Positioning System (GPS), einer Trägheitsnavigationseinheit (IRU) und Wegstreckenzähl- oder Koppelnavigationsvorrichtungen, Laserlevelsensoren, Neigungssensoren, Steigungssensoren, Kreiselkompasse, Funkpeiler und/oder andere geeignete Vorrichtungen zum Bestimmen der Position und der Orientierung, die im Stand der Technik bekannt sind. Die Sensoren 42 können mit der Steuerung 50 Signale kommunizieren, die die bestimmten Positionen und/oder Orientierungen angeben, d. h. Signale, die die Werte für b_S1, b_S2 und b_S3 und ps, ys und rs enthalten.
Unter Verwendung dieser Werte des translatorischen und des rotatorischen Abstands kann die Steuerung 50 weiter Punkte 62 in dem Sensorkoordinatensystem S in kartesischer Form auf ihre entsprechenden Positionen in dem Baustellenkoordinatensystem G in kartesischer Form beziehen:
wobei X_S1 die erste Reihe von X_S ist, X_S2 die zweite Reihe von X_S ist und X_Sn die n-te Reihe von X_S ist, A_S = A_ysA_psA_rs ist und die rotatorische Tranformation von dem Sensorkoordinatensystem S in kartesischer Form in das Baustellenkoordinatensystem G ist, und
und
und die translatorische Transformation von dem Sensorkoordinatensystem S in kartesischer Form in das Baustellenkoordinatensystem G darstellt. Zusätzlich kann die Steuerung 50 zum Entfernen von irrelevanten Punkten, die der Arbeitshaufenoberfläche 30 nicht zugeordnet sind, ein Filtern gemäß den im Stand der Technik bekannten Verfahren ausführen.
Die Steuerung 50 kann Punkte auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 identifizieren, die auf den Zonenumfang 36 fallen. Mit anderen Worten kann die Steuerung 50 feststellen, wo der Trichter 28 die Arbeitshaufenoberfläche 30 „schneidet”. 6 zeigt ein beispielhaft offenbartes Verfahren 70 zum Bestimmen von Punkten auf der Arbeitshaufenoberfläche 30, die den Zonenumfang 36 definieren, der von der Steuerung 50 implementiert sein kann (und dadurch die Störzone 32 identifizieren).
Zu Beginn kann die Steuerung 50 die theoretisch Spitze (X_f0, Y_f0, Z_f0) des Trichters 28 in dem Baustellenkoordinatensystem G bestimmen (Schritt 72). Beispielsweise kann die Steuerung 50 den Spitzenpunkt aus der Baustellenaufbaudatenbank 48 abrufen oder den Spitzenpunkt basierend auf der bekannten Position der Öffnung 20 und dem Reibungswinkel θ_R des Materials 16 berechnen. Der Spitzenpunkt des Trichters 28 kann den Punkt darstellen, an dem der Trichter 28 einen Radius von Null hätte (d. h., der Bodenpunkt des Trichters 28).
Die Steuerung 50 kann dann Z_f0 (d. h., die Z-Koordinate der Trichterspitze (X_f0, Y_f0, Z_f0)) auf eine aktuelle Z-Koordinate des Trichters 28 wie folgt festlegen (Schritt 74): Z_fi = Z_fo, (10) wobei Z_fi die aktuelle Z-Koordinate des Trichters 28 ist.
Als Nächstes kann die Steuerung 50 Z_fi um ein vorbestimmtes Inkrement vergrößern (Schritt 76). Das heißt, die Steuerung 50 kann von der Trichterspitze (X_f0, Y_f0, Z_f0) in Richtung zu der Arbeitshaufenoberfläche 30 vertikal (d. h., nach oben) wie folgt inkrementieren: Z_fi = Z_fi + ΔZ, (11) wobei ΔZ ein vorbestimmtes vertikales Inkrement ist (z. B. 0,25 Meter). Das Inkrement ΔZ kann basierend auf einer gewünschten Auflösung, mit der Punkte auf dem Trichter 28 und somit eine Genauigkeit, mit der Punkte den Zonenumfang 36 definieren, berechnet werden, ausgewählt oder bestimmt werden.
Die Steuerung 50 kann dann einen Radius des Trichters 28 bei Z_fi berechnen (Schritt 78). Das heißt, die Steuerung 50 kann den Radius des Trichters 28 bei einer Z_fi entsprechenden Höhe h berechnen. Der Radius kann wie folgt berechnet werden: R_i = Z_fisin(90 – θ_R), (12) wobei Z_fi die aktuelle Z-Koordinate des Trichters 28 ist und θ_R der Reibungswinkel des Materials 16 ist.
Die Steuerung 50 kann dann einen aktuellen Trichterwinkel θ_f auf Null festlegen (Schritt 80) und kann eine entsprechende X-Koordinate auf dem Trichter 28 für die aktuelle Z-Koordinate Z_fi auf dem Trichter 28 und den aktuellen Reibungswinkel θf wie folgt berechnen (Schritt 82): X_fi = X_f0 + R_icosθ_f, (13) wobei X_f0 die X-Koordinate der Trichterspitze (X_f0, Y_f0, Z_f0) ist, R_i der Radius des Trichters 28 bei Z_fi ist und θ_f der aktuelle Trichterwinkel ist. Unter Bezugnahme auf 7 beachte man, dass der aktuelle Trichterwinkel θ_f einer radialen Position 100 auf einer horizontalen Querschnitts-„Scheibe” 102 (7) des Trichters 28 bei der aktuellen Z-Koordinate Z_fi entsprechen kann.
Ähnlich kann die Steuerung 50 eine entsprechende Y-Koordinate auf dem Trichter 28 für die aktuelle Z-Koordinate Z_fi und den aktuellen Trichterwinkel θ_f wie folgt berechnen (Schritt 84): Y_fi = Y_f0 + R_isinθ_f, (14) wobei Y_f0 die Y-Koordinate der Trichterspitze (X_f0, Y_f0, Z_f0) ist, R_i der Radius des Trichters 28 bei Z_fi ist und θ_f der aktuelle Trichterwinkel ist.
Die Steuerung 50 kann dann feststellen, ob sich der aktuelle Punkt (X_fi, Y_fi, Z_fi) auf dem Trichter 28 auf einer Arbeitshaufenoberfläche 30 befindet (Schritt 86). Man beachte, dass ein aktueller Punkt (X_fi, Y_fi, Z_fi) auf dem Trichter 28, der auch auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 ist, ein den Zonenumfang 36 definierender Punkt sein kann. Die Steuerung 50 kann durch Feststellen, ob (X_fi, Y_fi, Z_fi) = (X_Gi, Y_Gi, Z_Gi), (15) feststellen, ob der aktuelle Punkt (X_fi, Y_fi, Z_fi) auf dem Trichter 28 auf einer Arbeitshaufenoberfläche 30 ist, wobei (X_Gi, Y_Gi, Z_Gi) irgendeiner der Punkte X_G ist, der die Arbeitshaufenoberfläche 30 definiert. Die Steuerung 50 kann feststellen, dass (X_fi, Y_fi, Z_fi) = (X_Gi, Y_Gi, Z_Gi) ist, wenn beispielsweise die Werte der entsprechenden Koordinaten innerhalb einer bestimmten Toleranz (z. B. +/–0,5 Meter) sind und/oder ein Abstand zwischen (X_fi, Y_fi, Z_fi) und (X_Gi, Y_Gi, Z_Gi) innerhalb einer bestimmten Toleranz ist. Mit anderen Worten kann die Steuerung 50 in dem Schritt 86 feststellen, ob der aktuelle Punkt (X_fi, Y_fi, Z_fi) auf dem Trichter 28 in der Matrix der die Arbeitshaufenoberfläche 30 definierenden Punkte X_G enthalten ist.
Falls die Steuerung 50 in Schritt 86 feststellt, dass der aktuelle Punkt (X_fi, Y_fi, Z_fi) auf dem Trichter 28 auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 ist, kann die Steuerung 50 den aktuellen Punkt (X_fi, Y_fi, Z_fi) in dem Speicher als einen den Zonenumfang 36 definierenden Punkt speichern (Schritt 88):
wobei jede Zeile einen aktuellen Punkt (X_fi, Y_fi, Z_fi) auf dem Trichter 28 darstellt, von dem in dem Schritt 86 festgestellt wurde, dass er bezüglich des Baustellenkoordinatensystems G auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 liegt (d. h., auf dem Zonenumfang 36).
Falls die Steuerung 50 in dem Schritt 86 feststellt, dass der aktuelle Punkt (X_fi, Y_fi, Z_fi) auf dem Trichter 28 nicht auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 liegt (d. h. nicht auf dem Zonenumfang 36) oder nach Beendigung des Schritts 88, kann die Steuerung 50 feststellen, ob der aktuelle Trichterwinkel θ_f weniger als 360 Grad beträgt (Schritt 90). Mit anderen Worten kann die Steuerung 50 in dem Schritt 90 feststellen, ob die X- und Y-Koordinaten für jede radiale Position 100 auf der Querschnitts-„Scheibe” 102 (7) des Trichters 28 für die aktuelle Z-Koordinate Z_fi berechnet und mit den die Arbeitshaufenoberfläche 30 definierenden Punkten X_G verglichen wurden.
Falls die Steuerung 50 in dem Schritt 90 feststellt, dass der aktuelle Trichterwinkel θ_f weniger als 360 Grad ist, kann die Steuerung 50 den aktuellen Trichterwinkel θ_f um ein vorbestimmtes Inkrement (Schritt 92) gemäß: θ_f = θ_f + Δθ_f, (17) erhöhen, wobei Δθ_f ein vorbestimmtes Inkrement ist (z. B. 1 Grad). Das Inkrement Δθ_f kann basierend auf einer gewünschten Auflösung, mit der den Zonenumfang 36 definierende Punkte auf der Baustellenoberfläche 30 berechnet werden können, ausgewählt oder bestimmt werden. Man beachte, dass das Inkrement Δθ_f einen Winkelabstand zwischen radialen Positionen 100 auf der Querschnittscheibe 102 definieren kann. Nach Beendigung des Schritts 92 kann die Steuerung 50 zu dem Schritt 82 zurückkehren.
Man beachte, dass die Schritte 82–92 beschrieben werden können, dass sie eine horizontale Querschnittsscheibe 102 (7) des Trichters 28 nehmen und einen Umfang der Querschnittsscheibe 102 definierende Punkte mit die Arbeitshaufenoberfläche 30 definierenden Punkten X_G vergleichen. Alle Punkte, die die Querschnittsscheibe 102 definieren, die im Wesentlichen gleich jedem der Punkte X_G sind, die die Arbeitshaufenoberfläche 30 definieren, können den Zonenumfang 36 definieren.
Falls die Steuerung 50 in dem Schritt 90 feststellt, dass der aktuelle Trichterwinkel θ_f nicht weniger als 360 Grad beträgt, kann die Steuerung 50 feststellen, ob die momentane Z-Koordinate Z_fi auf dem Trichter 28 weniger als ein vorbestimmtes Maximum Z_fm beträgt (das einem maximalen Trichterradius R_m entspricht) (Schritt 94). Falls ja, kann die Steuerung 50 zu dem Schritt 76 zurückkehren. Das heißt, die Steuerung 50 kann eine andere horizontale Querschnittsscheibe 102 des Trichters 28 nehmen, die einer größeren Arbeitshaufenhöhe h entspricht, und die Schritte 78–94 wiederholen. Ansonsten kann die Steuerung 50 den Prozess 70 beenden.
Die Steuerung 50 kann über die Kommunikationsleitung 52 Echzeitaktualisierungen der Positionen und/oder der Orientierungen der Fahrzeuge 38 auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 empfangen. Beispielsweise kann die Steuerung 50 von den Fahrzeugen 38 Informationen über die Position und/oder den Kurs empfangen (d. h., das Nicken, das Gieren und/oder das Rollen). Die Steuerung 50 kann die Positionen der Fahrzeuge 38 in entsprechende Koordinaten in dem Baustellenkoordinatensystem G umwandeln. Die Koordinaten der Fahrzeuge 38 können in dem Speicher in Form einer Matrix gespeichert werden:
wobei jede Zeile einen Punkt darstellt, der die Echtzeitposition eines Fahrzeugs 38 auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 bezüglich des Baustellenkoordinatensystems G definiert.
Man beachte, dass die Steuerung 50 den Prozess 70 wiederholt, um die Punkte X_zp periodisch, in Echtzeit und/oder in naher Echtzeit zu aktualisieren, um eine genaue Definition des Zonenumfangs 36 beizubehalten (d. h., wenn zusätzliche Daten der Steuerung 50 von den Sensoren 42 zugeführt werden).
Die Steuerung 50 kann die Abstände zwischen den Fahrzeugen 38 und dem Zonenumfang 36 periodisch oder kontinuierlich berechnen. Insbesondere kann die Steuerung 50 eine Abstandsberechnung zwischen den Zonenumfang 36 definierenden Punkten X_zp und die Echtzeitposition der Fahrzeuge 38 auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 definierenden Punkte X_V gemäß:
durchführen, wobei d_n der Abstand zwischen dem Fahrzeug 38 und einem den Zonenumfang 36 definierenden Punkt ist.
Falls die Steuerung 50 feststellt, dass der berechnete Abstand d_n geringer als ein Schwellwert (z. B. 5 Fuß) ist, kann die Steuerung 50 ein Alarmsignal an die Fahrzeuge 38 übermitteln, das heißt, wenn ein Fahrzeug 38 zu dicht an die oder in die Zone 32 fährt. Die Steuerung 50 kann ein oder mehrere Puffergebiete (nicht gezeigt) einrichten, die die Zone 32 umgeben, und ähnlich ein Alarmsignal an das Fahrzeug 38 übermitteln, das zu dicht an die oder in die Puffergebiete fährt. In einem solchen Fall beachte man, dass ein Schärfegrad des Alarmsignals auf der Nähe der Fahrzeuge zu der Zone 32 basieren kann.
Zusätzlich kann die Steuerung 50 Signale an die Fahrzeuge 38 übermitteln, die die Arbeitshaufenoberfläche 30 definierende Punkte X_G und den Zonenumfang 36 definierende Punkte X_zp enthalten, so dass die Fahrzeuge 38 den Fahrzeugbedienern den Arbeitshaufen 18 und/oder die Zone 32 anzeigen können. Auf diese Weise können die Fahrzeugbediener manuell Vorsichtsmaßnahmen ergreifen, um die Zone 32 zu vermeiden, während sie die Fahrzeuge 38 auf dem Arbeitshaufen 18 bedienen. Ähnlich können autonome (d. h. unbemannte) Fahrzeuge 38 die Zone 32 vermeiden.
8 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeug 38, das auf dem Arbeitshaufen 18 arbeiten kann. Das Fahrzeug 38 kann von einem Bediener an Bord gesteuert werden, von einem außerhalb befindlichen Bediener ferngesteuert werden und/oder autonom gesteuert werden. Im Fall der autonomen Steuerung kann das Fahrzeug 38 beispielsweise programmiert werden, dass es wiederholt Material 16 von einer oder mehreren Stellen auf dem Arbeitshaufen 18 entlang eins vorgeschriebenen Wegs in die Zone 32 bewegt.
Das Fahrzeug 38 kann ein Onboard-System 110 zum Steuern verschiedener Betriebe des Fahrzeugs 38 aufweisen. Das Onboard-System 110 kann eine visuelle Alarmvorrichtung 112, eine akustische Alarmvorrichtung 114, eine Fahrzeuganhaltevorrichtung 116, eine Bedieneranzeigevorrichtung 118, eine Positionsbestimmungsvorrichtung 120 und eine Kommunikationsvorrichtung 122 in Kommunikation mit einer Fahrzeugsteuerung 124 aufweisen. Bei einer ein autonomes Fahrzeug 38 verwendenden Ausführungsform können jedoch die visuelle Alarmvorrichtung 112, die akustische Alarmvorrichtung 114, die Bedieneranzeigevorrichtung 118 und/oder andere Vorrichtungen entfallen.
Die visuelle Alarmvorrichtung 112 kann eine Lampe, eine LED oder eine andere zum Beleuchten entsprechend eines Signals von der Fahrzeugsteuerung 124 ausgebildete Vorrichtung aufweisen. Die akustische Alarmvorrichtung 114 kann einen Lautsprecher oder einen anderen akustischen Wandler aufweisen, der zum Erzeugen eines akustischen Signals entsprechend eines von der Fahrzeugsteuerung 124 gelieferten Signals ausgebildet ist.
Die Fahrzeuganhaltevorrichtung 116 kann Fahrzeugbremsen, Schalter, Ventile, Motoren und/oder andere zum Anhalten des Betriebs des Fahrzeugs 38 (z. B. Anhalten, Verlangsamen, Bremsen, usw.) entsprechend eines Signals von der Fahrzeugsteuerung 124 ausgebildete Mittel (nicht gezeigt) aufweisen.
Die Bedieneranzeigevorrichtung 118 kann eine CRT-Vorrichtung, eine LCD-Vorrichtung, eine Plasmavorrichtung, eine Projezierungsanzeigevorrichtung (z. B. ein HUD) und/oder jede andere im Stand der Technik bekannte Anzeigevorrichtung aufweisen. Die Bedieneranzeigevorrichtung 118 kann entsprechend von der Fahrzeugsteuerung 124 gelieferten Signalen Bilder anzeigen.
Die Positionsbestimmungsvorrichtung 120 kann ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS), eine Trägheitsnavigationseinheit (IRU), eine Wegstrecken- oder Koppelnavigationsvorrichtung, einen Laserlevelsensor, einen Neigungssensor, einen Steigungsmesser, einen Kreiselkompass, einen Funkpeiler, einen Geschwindigkeitssensor, einen Beschleunigungssensor und/oder andere zum Liefern von Signalen ausgebildete Vorrichtungen aufweisen, die die Position, das Nicken, das Rollen, die Neigung, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung und/oder andere zum Liefern von Informationen bezüglich der Bewegung des Fahrzeugs 38 an die Fahrzeugsteuerung 124 ausgebildete Vorrichtungen aufweisen.
Die Kommunikationsvorrichtung 122 kann jede Vorrichtung aufweisen, die zum Ermöglichen von Kommunikation zwischen dem Fahrzeug 38 und dem Baustellencomputersystem 44 ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Kommunikationsvorrichtung 122 eine Antenne, einen Sender, einen Empfänger und/oder jede andere Vorrichtung aufweisen, die dem Fahrzeug ermöglicht, Informationen über die Kommunikationsleitung 52 mit dem Baustellencomputersystem 44 drahtlos auszutauschen.
Die Fahrzeugsteuerung 124 kann jedes Mittel zum Empfangen von Informationen und/oder zum Überwachen, Aufzeichnen, Speicher, Indexieren, Verarbeiten und/oder Kommunizieren von Informationen bezüglich des Betriebs des Fahrzeugs 38 aufweisen. Diese Mittel können Elemente aufweisen, wie beispielsweise eine Zentraleinheit (CPU), einen Speicher, eine oder mehrere Datenspeichervorrichtungen und/oder jedes andere verarbeitende Element, das zum Laufenlassen einer Anmeldung verwendet wird. Handelsüblich erhältliche Mikroprozessoren (z. B. ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), eine feldprogrammierbare Gateanordnung (FPGA) und/oder eine andere integrierte Schaltkreisvorrichtung) kann zum Ausführen der Funktionen der Fahrzeugsteuerung 124 ausgebildet sein. Verschiedene andere bekannte Schaltkreise können der Fahrzeugsteuerung 124 zugeordnet sein, wie beispielsweise ein Energiezufuhrschaltkreis, ein Signaleingabeschaltkreis, ein Solenoidantreiberschaltkreis, ein Kommunikationsschaltkreis und jeder andere geeignete Schaltkreis.
Die Fahrzeugsteuerung 124 kann von dem Baustellencomputersystem 44 über die Kommunikationsleitung 52 in die Arbeitshaufenoberfläche 30 definierende Punkte X_G und den Zonenumfang 36 definierende Punkte X_zp periodisch empfangen (z. B. in Echtzeit, in naher Echtzeit und/oder in jedem anderen gewünschten Intervall). Die Fahrzeugsteuerung 124 kann ferner von dem Baustellencomputersystem 44 übermittelte Alarmsignale empfangen. Die Fahrzeugsteuerung 124 kann die Position, das Nicken, das Rollen, die Neigung, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung und/oder andere Informationen bezüglich der Bewegung des Fahrzeugs 38, die von der Positionsbestimmungsvorrichtung 120 empfangen wurden, an das Baustellencomputersystem 44 kommunizieren.
9 zeigt eine beispielhafte Anzeige 130 der Baustelle 10, die von der Fahrzeugsteuerung 124 an die Bedieneranzeigevorrichtung 118 zugeführt werden kann. Die Fahrzeugsteuerung 124 kann die Anzeige 130 unter Verwendung von die Arbeitshaufenoberfläche 30 definierenden Punkten X_G, den Zonenumfang 36 definierenden Punkten X_zp, von der Positionierungsvorrichtung 120 erhaltenen Fahrzeugpositionsdaten und/oder anderen Informationen darstellen. Die Anzeige 130 kann eine Draufsicht 132 der Baustelle 10 aufweisen, die die Arbeitshaufenoberfläche 30, die Zone 32, den Zonenumfang 36 und/oder die relative Position des Fahrzeugs auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 bezüglich der Zone 32 zeigt. Die Anzeige 130 kann ferner eine Seitenansicht 134 der Baustelle 10 aufweisen. Die Seitenansicht 13 kann einen vertikalen Querschnitt des Arbeitshaufens 18 und die relative Position des Fahrzeugs 38 auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 bezüglich der Zone 32 zeigen. Die Seitenansicht 134 kann auch eine Legende 136 aufweisen, die die Höhe des Arbeitshaufens 18 über der Bodenfläche 35 der Baustelle 10 anzeigt.
Die Anzeige 130 kann periodisch oder kontinuierlich aktualisiert werden, wenn sich die Position und/oder die Orientierung des Fahrzeugs 38 ändert und/oder wenn neue die Arbeitshaufenoberfläche 30 definierende Punkte X_G und den Zonenumfang 36 definierende Punkte X_zp empfangen werden. Wie in 9 gezeigt, kann die Zone 32 und/oder der Zonenumfang 36 visuell auf der Bedieneranzeigevorrichtung 118 abgegrenzt sein, wie beispielsweise durch Färben, Schattieren, Blinken usw. Ferner können um die Zone 32 eingerichtete Puffergebiete (nicht gezeigt) auch auf der Bedieneranzeigevorrichtung 118 gezeigt werden. Somit kann dem Fahrzeugbediener das Vorhandensein, die Position, die Größe und/oder die Form der Zone 32 sowie die Position des Fahrzeugs auf der Baustelle 10 bezüglich der Zone 32 zur Kenntnis gebracht werden.
Die Fahrzeugsteuerung 124 kann auch eine oder mehrere Aktionen als Antwort auf das Empfangen eines Arbeitssignals von der Steuerung 50 des Vermeidungssystems für eine Baustelle durchführen (d. h., wenn das Fahrzeug 38 innerhalb eines bestimmten Abstands zu dem oder in den Zonenumfang 36 fährt). Beispielsweise kann die Fahrzeugsteuerung 124 ein Signal zum Bewirken senden, dass die visuelle Alarmvorrichtung 112 leuchtet, blinkt, usw., und dadurch den Fahrzeugbediener alarmieren, dass das Fahrzeug 38 zu nahe an die oder in die Zone 32 gefahren ist.
Die Fahrzeugsteuerung 124 kann alternativ oder zusätzlich ein Signal zum Bewirken übersenden, dass die Fahrzeuganhaltevorrichtung 116 den Betrieb des Fahrzeugs 38 anhält. Beispielsweise kann die Fahrzeuganhaltevorrichtung 116 das Fahrzeug 38 abbremsen, die Fahrzeugbremsen betätigen, den Fahrzeugantrieb entkoppeln, die Motordrehzahl reduzieren und/oder sonstwie verhindern, dass das Fahrzeug 38 in die Zone 32 eindringt oder in diese fährt. Man beachte, dass ein Fahrzeugbediener in der Lage sein kann, das Anhalten des Fahrzeugs 38 zu übersteuern, falls erwünscht.
Die Fahrzeugsteuerung 124 kann alternativ oder zusätzlich ein Signal zum Bewirken senden, dass die akustische Alarmvorrichtung 114 den Fahrzeugbediener akustisch alarmiert, dass das Fahrzeug 38 zu dicht an die oder in die Zone 32 gefahren ist. Beispielsweise kann die akustische Alarmvorrichtung 114 einen unangenehmen Lärm (z. B. eine Sirene) erzeugen oder eine Nachricht verkünden (z. B. „Dieses Fahrzeug hat ein gesperrtes Gebiet auf der Baustelle betreten. Bitte verlassen Sie dieses sofort”).
Bei einem anderen Beispiel kann die Fahrzeugsteuerung 124 bewirken, dass eine ähnliche Nachricht auf der Bedieneranzeigevorrichtung 118 angezeigt wird. Diese Nachricht kann beispielsweise durch Aufblinken der Zone 32 und/oder des Zonenumfangs 36 auf dem auf der Bedieneranzeigevorrichtung 118 gezeigten Bild 90 und/oder einem anderen graphischen Alarm, der auf der Bedieneranzeigevorrichtung 118 bereitgestellt wird, verstärkt werden.
In einem Fall, in dem das Fahrzeug 38 autonom oder unbemannt ist und zum Beenden einer programmierten Aufgabe gesteuert wird, kann die Fahrzeugsteuerung 124 die Betriebe des Fahrzeugs 38 derart steuern, dass die Zone 32 vermieden wird. Beispielsweise kann die Fahrzeugsteuerung 124 das Fahrzeug 38 derart steuern, dass wenigstens ein minimaler Abstand zwischen der Fahrzeugposition und den Zonenumfang 36 definierenden Punkten X_zp eingehalten wird.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das offenbarte Geländekartier- und Vermeidungssystem kann bei jeder Situation anwendbar sein, bei der Fahrzeuge oder andere Gegenstände auf einem Materialarbeitshaufen betrieben werden, der auf einer Baustelle liegt. Das offenbarte System kann insbesondere nützlich sein, wo Material in dem Arbeitshaufen durch eine Öffnung auf der Baustelle abgegeben wird (z. B. zum Sammeln), was bewirkt, dass sich eine dynamische Störzone auf der Oberfläche des Arbeitshaufens bildet.
Der Betrieb des Vermeidungssystems 40 für eine Baustelle wird nun unter Bezugnahme auf das in 10 gezeigte Ablaufdiagramm 150 erläutert. Während die Fahrzeuge 38 auf dem Arbeitshaufen 18 betrieben werden, können die Sensoren 42 die Arbeitshaufenoberfläche 30 scannen (Schritt 152). Insbesondere können die Sensoren 42 Strahlpulse 60 aussenden und die Position X_sp der Punkte 62 auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 bezüglich des Sensorkoordinatensystems S wie oben erläutert berechnen. Die Sensoren 42 können dann die Punkte X_SP enthaltende Signale über die Kommunikationsleitung 52 an die Steuerung 50 übermitteln (Schritt 154).
Die Steuerung 50 kann die von den Sensoren 42 übermittelten Punkte X_SP auf ihre entsprechenden Koordinaten X_G in dem Baustellenkoordinatensystem G wie oben erläutert beziehen (Schritt 156). Diese Punkte X_G können in einer Matrixform in dem Speicher gespeichert werden.
Die Steuerung 50 kann dann die Punkte X_zp auf der Arbeitshaufenoberfläche 30 identifizieren, die auf den Zonenumfang 36 fallen, wie oben bezüglich 6 ausführlich erläutert ist (Schritt 158).
Die Steuerung 50 kann dann feststellen, ob irgendwelche Fahrzeuge 38 innerhalb eines bestimmten Abstands zu (oder innerhalb) der Zone 32 sind, wie oben erläutert ist (Schritt 160). Falls herausgefunden wird, dass Fahrzeuge 38 innerhalb des bestimmten Abstands zu (oder innerhalb) der Zone 32 sind, kann die Steuerung 50 ein Alarmsignal an diese Fahrzeuge übermitteln (Schritt 162). Falls herausgefunden wird, dass keine Fahrzeuge 38 zu dicht an die (oder innerhalb der) Zone 32 sind, kann die Steuerung 50 zu dem Schritt 152 zurückkehren.
Als Antwort auf das Empfangen eines Alarmsignals kann die Fahrzeugsteuerung 124 eine oder mehrere der oben erläuterten Aktionen ausführen. Beispielsweise kann die Fahrzeugsteuerung 124 einen visuellen und/oder akustischen Alarm an den Fahrzeugbediener mittels der visuellen Alarmvorrichtung 112 und/oder der akustischen Alarmvorrichtung 124 liefern und/oder den Betrieb des Fahrzeugs 38 mittels der Fahrzeuganhaltevorrichtung 116 anhalten.
Zusätzlich kann die Steuerung 50 während jedem der oben erläuterten Schritte 152–162 kontinuierlich oder periodisch Signale an die Fahrzeuge 38 übermitteln, die die den Zonenumfang 36 definierenden Punkte X_zp und die Arbeitshaufenoberfläche 30 definierenden Punkte X_G enthalten. Somit kann die Fahrzeugsteuerung 124 den Fahrzeugbediener mit der Anzeige 130 der Baustelle 10, die oben beschrieben ist, versorgen. Ferner kann in einem autonomen Fahrzeug 38 die Fahrzeugsteuerung 124 die Fahrt des Fahrzeugs 38 auf der Baustelle 10 derart steuern, dass die Zone 32 vermieden wird.
Das offenbarte Geländekartierungs- und Vermeidungssystem kann helfen, dass auf einem Arbeitshaufen arbeitende Fahrzeuge eine dynamische Störzone vermeiden, die sich aufgrund des Abgebens von Material durch eine Öffnung auf der Baustelle auf der Arbeitshaufenoberfläche bilden. Durch Scannen der Arbeitshaufenoberfläche kann eine aktuelle Definition der Zone beibehalten werden, wenn sich die Arbeitshaufenhöhe aufgrund der Materialzunahme, -abnahme und/oder -bewegung im Bereich der Baustelle ändert. Zusätzlich können die Fahrzeuge kontinuierlich über die Zone in Kenntnis gesetzt werden und/oder alarmiert werden, wenn sie zu dicht an die oder in die Zone fahren. Somit kann verhindert werden, dass sich die Fahrzeuge zu dicht an die oder in die Zone bewegen.
Ferner kann das offenbarte Geländekartierungs- und Vermeidungssystem die Zone in Situationen identifizieren, in denen die Zone nicht leicht anhand einer Überprüfung der Arbeitshaufenoberfläche allein erfasst werden kann, wie beispielsweise, wenn die Neigung der Arbeitshaufenoberfläche in oder in der Nähe der Zone relativ horizontal ist (d. h., wenn die Zone unauffällig ist). Durch Verwenden des Reibungswinkels des Materials, der bekannten Position der Öffnung und der die gescannte Arbeitsoberfläche definierenden Punkte kann die Zone identifiziert werden, ohne dass die Konturen der Arbeitshaufenoberfläche analysiert werden.
Fachleute werden erkennen, dass die in dieser Beschreibung dargestellten Verfahren ein oder mehrere Computerprogramme verkörpern können. die auf computerlesbaren Speichermedien gespeichert sind und/oder aus diesen ausgelesen werden. Beispielsweise können das Baustellencomputersystem 44 und/oder das Onboard-System 110 ein computerlesbares Speichermedium mit darauf gespeicherten computerausführbaren Anweisungen aufweisen, die bewirken, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, dass der Computer unter anderem die hierin offenbarten Verfahren ausführt. Beispielhafte computerlesbare Medien können sekundäre Speichervorrichtungen wie Hard Disks, Floppy Disks, CD-ROM, DVD-ROM, Flash Drives, optische Speichervorrichtungen, Festkörperspeichervorrichtungen und/oder andere Formen von computerlesbaren Speichermedien umfassen.
Fachleute werden erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem Verfahren und dem System der vorliegenden Offenbarung gemacht werden können. Beispielsweise kann bei anderen Ausführungsformen die Fahrzeugsteuerung 124 ein oder mehrere der oben erläuterten Verfahren ausführen, dass sie von der Steuerung 50 des Vermeidungssystems für eine Baustelle ausgeführt werden und umgekehrt.
Beispielsweise kann das Onboard-System 110 des Fahrzeugs 38 alternativ oder zusätzlich die Funktionen des Baustellencomputersystems 44 ausführen. Signale von den Sensoren 42 können direkt an die Fahrzeugsteuerung 124 kommuniziert werden (anstelle oder zusätzlich zu der Steuerung 50 des Vermeidungssystems für eine Baustelle) und die Fahrzeugsteuerung 124 kann ein oder mehrere der oben erläuterten Verfahren ausführen, dass sie von der Steuerung 50 des Vermeidungssystems für eine Baustelle wie oben ausgeführt werden. Auf diese Weise kann die Fahrzeugsteuerung 124 unabhängig die Zone 32 identifizieren, und eine oder mehrere der oben erläuterten Aktionen als Antwort darauf ausführen.
Andere Ausführungsformen der offenbarten Verfahren und Systeme werden Fachleute durch Studium der Beschreibung und der Umsetzung der Offenbarung erkennen. Die Beschreibung soll lediglich als beispielhaft betrachtet werden, wobei ein wahrer Schutzumfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente angegeben ist.
Zusammenfassung
VERMEIDUNGSSYSTEM FÜR EINE BAUSTELLE
Ein Vermeidungssystem (40) zum Betreiben eines Fahrzeugs (18) auf einem Haufen (18) eines Materials (16) auf einer Baustelle (10), wobei das Material (16) durch eine Öffnung (20) auf der Baustelle (10) abgegeben wird und bewirkt, dass sich eine Störzone (32) auf einer Oberfläche (30) des Haufens (18) bildet, wird offenbart. Das System (40) weist einen an der Baustelle (10) angeordneten und zum Erfassen der Oberfläche (30) des Haufens (18) ausgebildeten Sensor (42) und einen Prozessor (50) in Kommunikation mit dem Sensor (42) und dem Fahrzeug (38) auf. Der Prozessor (50) ist zum Identifizieren der Störzone (32) basierend auf der erfassten Oberfläche und einer bekannten Position der Öffnung (20) und zum Übermitteln eines die Störzone (32) angebenden Signals an das Fahrzeug (38) ausgebildet.
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

US 7272474 [0004, 0005]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (38) auf einem Haufen (18) eines Materials (16) auf einer Baustelle (10), wobei das Material durch eine Öffnung (20) auf der Baustelle abgegeben wird und das Verfahren umfasst: Erfassen einer Oberfläche (30) des Haufens (Schritt 102), Identifizieren einer Störzone (32) auf der Oberfläche des Haufens, die durch die Abgabe des Materials (110) verursacht wird, basierend auf der erfassten Oberfläche und einer bekannten Position der Öffnung und Übermitteln eines die Störzone angebenden Signals an das Fahrzeug (114).
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen einer Höhe des Haufens basierend auf der erfassten Oberfläche (Schritte 108 und 110), wobei das Identifizieren der Störzone das Bestimmen eines Umfangs (36) der Störzone basierend auf der Position der Öffnung, eines Reibungswinkels des Materials und der Höhe des Haufens umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Empfangen einer Position des Fahrzeugs (Schritt 112), und Feststellen, ob sich das Fahrzeug innerhalb eines Abstands zu der Störzone (Schritt 112) befindet, wobei das Signal übermittelt wird, wenn festgestellt wurde, dass sich das Fahrzeug innerhalb des Abstands zu der oder innerhalb der Störzone befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend wenigstens einen Schritt aus der Gruppe bestehend aus: Anhalten des Betriebs des Fahrzeugs als Antwort auf das Signal, Alarmieren eines Bedieners des Fahrzeugs als Antwort auf das Signal, Anzeigen des Haufens und der Störzone gegenüber dem Bediener des Fahrzeugs basierend auf dem Signal, und Steuern des Fahrzeugs zum Vermeiden der Störzone basierend auf dem Signal.
Computerlesbares Speichermedium, das ein Computerprogramm speichert, das bewirkt, dass der Computer das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausführt, wenn es von einem Computer ausgeführt wird.
Vermeidungssystem (40) zum Betreiben eines Fahrzeugs (38) auf einem Haufen (18) eines Materials (16) auf einer Baustelle (10), wobei das Material durch eine Öffnung (20) auf der Baustelle abgegeben wird und bewirkt, dass sich eine Störzone (32) auf einer Oberfläche (30) des Haufens bildet, wobei das System aufweist: einen Sensor (42), der an der Baustelle angeordnet ist und zum Erfassen der Oberfläche des Haufens ausgebildet ist, und einen Prozessor (50) in Kommunikation mit dem Sensor und dem Fahrzeug, wobei der Prozessor ausgebildet ist zum Identifizieren der Störzone (32) basierend auf der erfassten Oberfläche und einer bekannten Position der Öffnung, und zum Übermitteln eines die Störzone angebenden Signals an das Fahrzeug.
System nach Anspruch 6, bei dem der Prozessor ferner zum Bestimmen einer Höhe des Haufens basierend auf der erfassten Oberfläche ausgebildet ist, wobei das Identifizieren der Störzone das Bestimmen eines Umfangs (36) der Störzone basierend auf der Position der Öffnung, eines Reibungswinkels des Materials und der Höhe des Haufens umfasst.
System nach Anspruch 6, bei dem der Prozessor ferner ausgebildet ist zum Empfangen einer Position des Fahrzeugs, und zum Feststellen, ob sich das Fahrzeug innerhalb eines Abstands zu der Störzone befindet, wobei der Prozessor zum Übermitteln des Signals ausgebildet ist, wenn festgestellt wurde, dass sich das Fahrzeug innerhalb des Abstands zu der oder innerhalb der Störzone befindet.
System nach Anspruch 6, bei dem das Fahrzeug eine Steuerung (84) aufweist, die ausgebildet ist zum Anhalten des Betriebs des Fahrzeugs oder Alarmieren eines Fahrzeugbedieners als Antwort auf das Signal, zum Anzeigen des Haufens und der Störzone auf einer Anzeigevorrichtung basierend auf dem Signal, oder zum Steuern des Fahrzeugs zum Vermeiden der Störzone basierend auf dem Signal.
System nach Anspruch 6, bei dem der Sensor einen Laserscanner aufweist.