DE112009001610T5

DE112009001610T5 - Pflastersystem und Pflasterverfahren

Info

Publication number: DE112009001610T5
Application number: DE112009001610T
Authority: DE
Inventors: Katherine C. Dunlap Glee; Aaron Germantown Hills Donnelli
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: WO2009158608A3; WO2009158608A2; CN102076912A; CN102076912B; US7946787B2; US20090324331A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Pflasterfertigungssystems (10), welches folgende Schritte aufweist:
Empfangen von Glättbohlensteuerdaten, die ein unregelmäßiges Muster einer Glättbohlenposition relativ zu einer Referenzposition anzeigen, für eine Glättbohle (22) einer Pflasterfertigungsmaschine (11); und
Bestimmen eines Glättewertes ansprechend auf die Glättbohlensteuerdaten für einen Bereich einer Pflastermaterialdecke, welcher dem unregelmäßigen Muster der Glättbohlenposition entspricht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf das Gebiet des Pflasterns bzw. der Straßenfertigung, und sie bezieht sich insbesondere auf die Bestimmung eines Rauhigkeitswertes für einen Bereich einer Pflastermaterialdecke ansprechend auf Glättbohlensteuerdaten.
Hintergrund
Eine große Vielzahl von Pflaster- bzw. Straßenfertigungspraktiken und speziellen Maschinen ist über die Jahre entwickelt worden, und zwar in einem Versuch, die Pflasterqualität zu optimieren. Auftragnehmer von Pflasterarbeiten stehen oft vor der Aufgabe, gewisse Projektspezifikationen bezüglich der Pflasterqualität zu erfüllen. Wenn die Spezifikationen erfüllt oder übertroffen werden, kann der Auftragnehmer der Pflasterarbeiten Bonuszahlungen empfangen. Wenn die Spezifikationen nicht erfüllt werden, können im geringsten Fall die Bonuszahlungen verwirkt sein und in manchen Fällen können teure und lange Nacharbeiten auf einer Baustelle erforderlich sein. Darüber hinaus gab es in den letzten Jahren einen Trend dahingehend, die Verantwortlichkeit eines Auftragnehmers für die Langzeithaltbarkeit eines Pflasters zu vergrößern. Ein Faktor, der immer mehr als wichtig für die Haltbarkeit einer gepflasterten Oberfläche über viele Jahre erkannt wurde, ist die Glätte. Eine sorgfältige Vorbereitung der zu pflasternden Oberfläche vor dem Pflastern kann die Neigung ausgleichen und Unregelmäßigkeiten im Oberflächenprofil verringern. Das Ausgleichen von Neigungen und relativ regelmäßige Oberflächenprofile haben tendenziell eine verbesserte Glätte einer Decke aus Pflastermaterial zur Folge, die auf der Oberfläche angeordnet wird. Trotzdem gibt es Einschränkungen bezüglich des Ausmaßes, in dem die Auftragnehmer in der Praxis eine Oberfläche vor dem Pflastervorgang vorbereiten können. Es sind auch oft unterschiedliche Auftragnehmer für die Vorbereitung der zu pflasternden Oberfläche und für das tatsächliche Pflastern der Oberfläche verantwortlich, was tendenziell die Verantwortlichkeit unter nicht in Beziehung stehenden Parteien verteilt.
Einschränkungen bezüglich der Steuerbarkeit der Maschinen, die bei Pflaster- bzw. Straßenfertigungssystemen verwendet werden, können auch die erreichbare Glätte für ein gegebenes Pflasterprojekt beeinflussen.
Wie oben besprochen, kann die zu pflasternde Oberfläche in vielen Fällen ein unregelmäßiges Profil haben, auch nach einer Vorbereitung über ein oder mehrere Durchgänge mit einer Kaltfräse, mit einem Bodenrecycler, einem Recycler oder einer anderen Maschine. Zahlreiche Beispiele von Maschinenkomponenten und Steuerungen sind in der Technik bekannt, die versuchen, Unregelmäßigkeiten im Profil einer zu pflasternden Oberfläche zu kompensieren. Bei einer herkömmlichen Technik kann die relative Höhe einer Glättbohle einer Pflastermaschine bzw. eines Straßenfertigers variiert werden, um die Menge an Pflastermaterial zu steuern, die durch die Pflastermaschine abgelagert wird, wenn sie über eine Oberfläche fährt. Hügel, Vertiefungen und andere Unregelmäßigkeiten können unterfüllt, überfüllt und so weiter werden, um das Ausmaß zu verringern, in dem eine Decke aus Pflastermaterial die Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche widerspiegelt. Ein Instrument, welches als Mittelwertkufe bekannt ist, ist oft mit einer Pflastermaschine gekoppelt und liefert Daten an die Pflastermaschine, die die Anwesenheit von Veränderungen eines Profils auf der zu pflasternden Oberfläche anzeigt. Der Bediener oder ein Steuersystem der Pflastermaschine können die Glättbohlenhöhe ansprechend auf Daten von der Mittelwertkufe einstellen, um eine glattere Decke zu erreichen, als anderenfalls möglich wäre. Schallsensoren, Drahtlinien bzw. Messdrähte und andere Mechanismen zum Liefern von Daten, die bei der Steuerung und Überwachung der Glättbohle und anderer Aspekte eines Pflastersystems verwendet werden, sind auch wohl bekannt und werden mit zunehmender Häufigkeit in der Technik der Straßenfertigung bzw. Pflasterung verwendet.
Zusätzlich zum Variieren der Prozesse, der Steuerungen und der Komponenten, die beim Pflastervorgang verwendet werden, um die Glätte und andere Aspekte der Pflasterqualität zu optimieren, haben Ingenieure eine Vielzahl von Mitteln entwickelt, um die Glätte einer Oberfläche zu messen, sobald sie gepflastert worden ist. Glättemessungen können verwendet werden, um zu überprüfen, ob Projektspezifikationen erfüllt worden sind, und um Pflasterstrategien zu bewerten, die glatte Ergebnisse liefern sollen. Eine übliche Praxis ist es, einen relativ komplexen und teuren Ausrüstungsgegenstand zu verwenden, der als Trägheits- bzw. Inertialprofilmessgerät oder einfacher als California Profilograph bekannt ist. Die Vorrichtung wird typischerweise gezogen oder geschoben und weist einen oder mehrere Sensoren auf, um Veränderungen des Profils einer Oberfläche abzufühlen. Jegliche Art von Glättemessung kann während des Pflastervorgangs verwendet werden, um die Glätte zu messen, wenn der Pflastervorgang voranschreitet, und zwar durch den Auftragnehmer des Pflaster- bzw. Straßenfertigungsauftrags, durch Dritte, die unter Vertrag stehen, um Glättewerte zu messen, oder von Personal des Straßenbauamtes, um zu bewerten, ob ein spezielles Pflasterprojekt die Glättespezifikationen erfüllt oder überschritten hat. Während Profilographen sich als effektiv erwiesen haben, haben sie gewisse Nachteile, insbesondere die Kosten, und sie können unhandlich sein, wenn sie während des Pflastervorgangs verwendet werden oder unhandlich zu transportieren sein. Das US-Patent Nr. 5 549 412 von Malone ist ein Beispiel eines Pflastersystems, welches eine Profilmessvorrichtung in Verbindung mit der Pflastermaschine verwendet. Bei Malone wird eine Profilmesseinrichtung verwendet, um Daten bezüglich einer Basisoberfläche zu sammeln. Eine Asphaltpflastermaschine ist mit einer ähnlichen Profilmesseinrichtung versehen, die die Glätte einer frischen Asphaltdecke misst, die von der Pflastermaschine ausgelegt wurde. Bei Malone werden die Position der Profilmesseinrichtung und der Pflastermaschine via GPS bestimmt und die Glätte der Decke kann basierend auf Dateneingaben von den Profilmesseinrichtungen aufgezeichnet werden. Das System von Malone kann für seinen vorgesehenen Zweck geeignet sein, ist jedoch relativ komplex, teuer und unhandlich.
Zusammenfassung
Gemäß einem Aspekt weist ein Verfahren zum Betrieb eines Pflaster- bzw. Straßenfertigungssystems einen Schritt des Empfangens von Glättbohlensteuerdaten auf, die ein unregelmäßiges Muster einer Glättbohlenposition relativ zu einer Referenzposition anzeigen, und zwar für eine Glättbohle der Pflastermaschine. Das Verfahren weist noch weiterhin einen Schritt auf, ansprechend auf die Glättbohlensteuerdaten einen Glättewert für einen Bereich einer Decke aus Pflastermaterial zu bestimmen, der dem unregelmäßigen Muster der Glättbohlenposition entspricht.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist ein Pflasterfertigungssteuersystem einen Empfänger auf, der konfiguriert ist, um Glättbohlensteuerdaten zu empfangen, die eine Position einer höheneinstellbaren Glättbohle einer Pflastermaschine relativ zu einer Referenzposition anzeigen. Das Pflasterfertigungssteuersystem weist weiter einen computerlesbaren Speicher auf, der einen Steueralgorithmus speichert, der einen vom Computer ausführbaren Code aufweist, und eine elektronische Steuereinheit, die mit dem Empfänger und mit dem computerlesbaren Speicher gekoppelt ist. Die elektronische Steuereinheit ist durch Ausführung des Steueralgorithmus konfiguriert, um einen Glättewert für einen Bereich einer Materialdecke zu bestimmen, die einem unregelmäßigen Muster der Glättbohlenposition entspricht, und zwar ansprechend auf die Glättbohlensteuerdaten.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt weist ein Pflasterfertigungssystem eine Maschine mit einem Rahmen mit einer höhenverstellbaren Glättbohle auf, die mit dem Rahmen gekoppelt ist und einen Empfänger, der konfiguriert ist, um Glättbohlensteuerdaten zu empfangen, die ein unregelmäßiges Muster der Glättbohlenposition relativ zu einer Referenzposition anzeigen, und zwar für die höheneinstellbare Glättbohle. Das Pflasterfertigungssystem weist weiter eine elektronische Steuereinheit in Verbindung mit dem Empfänger auf, die konfiguriert ist, um die Glättbohlensteuerdaten während der Pflasterfertigung einer Oberfläche mit einer Materialdecke durch das Pflasterfertigungssystem zu empfangen. Die elektronische Steuereinheit ist weiter konfiguriert, um einen Glättewert für einen Bereich der Materialdecke zu bestimmen, der dem unregelmäßigen Muster der Glättbohlenposition entspricht, und zwar ansprechend auf die Glättbohlensteuerdaten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Seitenansicht eines Pflasterfertigungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 ist eine Kurvendarstellung, die beispielhafte Signalspuren veranschaulicht, die Glättbohlensteuerdaten in einem Pflasterfertigungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel entsprechen;
3 ist eine schematische Ansicht einer Anzeige für ein Pflasterfertigungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
4 ist ein Flussdiagramm, welches einen Steuervorgang gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung
Mit Bezug auf 1 ist dort ein Pflasterfertigungssystem 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Das Pflasterfertigungssystem 10 kann eine Pflasterfertigungsmaschine 11 mit einem Rahmen 12 mit einem Satz von mit dem Boden in Eingriff stehenden Elementen 16 aufweisen, wie beispielsweise mit Rädern oder Raupen, die mit dem Rahmen 12 gekoppelt sind. Die Pflasterfertigungsmaschine 11 kann weiter einen Fülltrichter 18 aufweisen, der geeignet ist, um Pflastermaterial zu speichern, und eine Fördervorrichtung 20, die konfiguriert ist, um Pflastermaterial vom Fülltrichter 18 durch die Pflasterfertigungsmaschine 11 zu bewegen, um das Pflastermaterial auf einer Oberfläche in herkömmlicher Weise abzulagern. Die Pflasterfertigungsmaschine 11 kann weiter eine Verteilungsschnecke 25 aufweisen, die Pflastermaterial aufnimmt, welches über die Fördervorrichtung 20 geliefert wird, und die das Pflastermaterial verteilt, und zwar ebenfalls in herkömmlicher Weise. Die Pflasterfertigungsmaschine 11 kann weiter eine Bedienerstation 30 aufweisen, und einen Zugarm 26, der die höheneinstellbare Glättbohle 22, die eine Glättbohlenplatte oder einen Glättbohlenschuh 24 besitzt, mit dem Rahmen 12 koppelt. Ein Satz von Glättbohlenbetätigungsvorrichtungen 28 kann vorgesehen sein, die das Anheben oder Absenken des Zugarms 26 steuern können, um zu gestatten, dass die Glättbohlenhöhe eingestellt wird. Die Pflasterfertigungsmaschine 11 kann konfiguriert sein, um eine Position der Glättbohle 22, insbesondere des Glättbohlenschuhs 24, relativ zu einer Referenzposition zu variieren, um eine Dicke des durch die Pflasterfertigungsmaschine 11 abgelagerten Pflastermaterials zu steuern. Die Referenzposition kann eine imaginäre Ebene ”B” sein, wie sie in 1 gezeigt ist. In einem Ausführungsbeispiel kann die Ebene B mit einer Drahtlinie bzw. einem Messdraht, einem Laser-Gradierungssystem bzw. Laser-Messsystem oder irgendeinem anderen geeigneten lokalen oder globalen Positionsbestimmungssystem assoziiert sein oder dadurch definiert werden.
In der Veranschaulichung der 1 ist die Pflasterfertigungsmaschine 11 gerade dabei, eine Schicht eines Materials M₂ auf eine weitere Schicht eines Materials M₁ zu pflastern, die über einem Unterbau ”S” liegt. Zusammen bilden die Schichten M₁ und M₂ eine Pflastermaterialdecke. Es sei bemerkt, dass der Unterbau S ein unregelmäßiges Profil aufweist, welches durch eine Reihe von Hügeln und Vertiefungen und so weiter darin definiert wird. Die Schicht M₁ hat auch ein unregelmäßiges Profil, welches ähnlich dem unregelmäßigen Profil des Unterbaus S ist, und zwar einschließlich von Hügeln und Vertiefungen und so weiter, die den Hügeln und Vertiefungen des Unterbaus S entsprechen. Die Unregelmäßigkeit des Profils der Schicht M₁ ist weniger schwerwiegend als die Unregelmäßigkeit des Profils des Unterbaus S. Anders gesagt, bei der Ablagerung der Schicht M₁ auf dem Unterbau S werden die Hügel, Vertiefungen und so weiter relativ zu den Hügeln, Vertiefungen und so weiter des Unterbaus S abgeschwächt. Durch Steuerung einer Position der Glättbohle 22 relativ zur Referenzebene B kann eine Dicke der Schicht M₁ variiert werden, um teilweise das unregelmäßige Profil des Unterbaus S zu kompensieren. Die Glättbohle 22 kann eingestellt werden, um Pflastermaterial der Schicht M₁ durch die Pflastermaschine 11 mit einer Dicke abzulagern, die umgekehrt zum unregelmäßigen Profil des Unterbaus S variiert. Anders gesagt, die Schicht M₁ kann mit einer vergleichsweise größeren Dicke über Vertiefungen, Nuten, Löchern und so weiter im Unterbau S abgelagert werden, und sie kann mit vergleichsweise geringerer Dicke über Hügeln, Erhöhungen und so weiter abgelagert werden. Diese allgemeine Technik des Variierens der Dicke der Schicht aus Pflastermaterial ermöglicht eine Abschwächung und in gewissem Ausmaß ein eliminieren von Unregelmäßigkeiten im Profil der Decke. Jede Materialschicht M₁, M₂ und möglicherweise zusätzliche Schichten werden typischerweise weniger Unregelmäßigkeiten im Unterbau S und weniger schwere Unregelmäßigkeiten widerspiegeln als die vorhergehende Schicht, wodurch daher inkrementell die Glätte der Decke aus Pflastermaterial mit jeder Schicht zunimmt. Somit wird die Schicht M₁ tendenziell glatter sein als der Unterbau S, die Schicht M₂ wird tendenziell glatter sein als die Schicht M₁ und so weiter. Der Unterbau S kann auch vor dem Pflastern vorbereitet werden, um das Profil des Unterbaus S so glatt wie möglich zu machen, obwohl, wie oben besprochen, es Einschränkungen bezüglich des Ausmaßes gibt, in dem der Unterbau S, zumindest praktisch, glatt gemacht werden kann. Auf jeden Fall wird es leicht offensichtlich sein, dass die Glättbohle 22 vertikal relativ zur Referenzebene B auf und ab bewegt werden wird, wenn der Pflastervorgang voranschreitet, wodurch ein unregelmäßiges Muster der Glättbohlenposition relativ zur Ebene B definiert wird. In einem Ausführungsbeispiel kann das unregelmäßige Muster der Glättbohlenposition invers zum Profil des Unterbaus S sein, da die Dicke der Schichten M₁ oder M₂ variiert wird, um das unregelmäßige Profil des Unterbaus S zu kompensieren.
Die Pflasterfertigungsmaschine 11 kann weiter eine Vielzahl von Steuerkomponenten und Hardware bzw. Komponenten aufweisen, um die obige Glättbohlensteuertechnik auszuführen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Pflasterfertigungsmaschine 11 eine Mittelwertkufe 32 aufweisen, die mit dem Rahmen 12 gekoppelt ist und eine Vielzahl von bewegbaren Kufenelementen 34 aufweist. Ein Satz von Sensoren kann mit der Mittelwertkufe 32 assoziiert sein, der beispielsweise eine Vielzahl von Sensoren 36 aufweist, die mit jedem der bewegbaren Kufenelemente 34 gekoppelt sind. Ein zweiter Satz von Sensoren kann mit dem Glättbohlenzugarm 26 assoziiert sein, der beispielsweise eine Vielzahl von Glättbohlenzugarmsensoren 27 aufweist. Die Sensoren 27 und die Sensoren 36 können Komponenten eines Pflasterfertigungssteuersystems 40 sein, welches unter Anderem konfiguriert ist, um die Glättbohle 22 zu steuern. Das Steuersystem 40 kann auch eine Anzeige 52 aufweisen, die von einer Bedienerstation 30 aus sichtbar ist, und/oder eine andere Anzeige 53, die bei einer (nicht gezeichneten) Glättbohlensteuerstation der Pflasterfertigungsmaschine 11 sichtbar ist, wobei die Wichtigkeit davon aus der folgenden Beschreibung offensichtlich wird. Eine oder beide der Anzeigen 52 und 53 können bei der Steuerung oder Überwachung von Pflasterfertigungsaktivitäten des Pflasterfertigungssystems 10 verwendet werden, wie hier beschrieben. Ein Empfänger 50 kann am Rahmen 12 befestigt sein, der konfiguriert ist, um Daten zu empfangen, wie beispielsweise globale oder lokale Positionsbestimmungsdaten, Steuerbefehle für die Pflasterfertigungsmaschine 11 und so weiter. Sowohl die Anzeige 52 als auch der Empfänger 50 als auch die Sensoren 36 und 27 können in Verbindung mit einer elektronischen Steuereinheit 42 des Steuersystems 40 sein. Die elektronische Steuereinheit 42 kann einen Datenprozessor 44 und eine Speicherschreibvorrichtung 46 aufweisen und kann mit einem computerlesbaren und computerbeschreibbaren Speicher 48 gekoppelt sein. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegt das Steuersystem 40 in der Pflasterfertigungsmaschine 11, es sei jedoch bemerkt, dass die Pflasterfertigungssystembetriebs- und -steuerstrategien gemäß der vorliegenden Offenbarung praktisch durch Sammeln, Speichern und Verarbeiten von Daten über Sensoren, Computer und so weiter ausgeführt werden können, die nicht in der Pflasterfertigungsmaschine 11 liegen, wie beispielsweise in einem Baustellenbüro oder Ähnlichem.
Während des Betriebs des Pflasterfertigungssystems 10 kann die elektronische Steuereinheit 42 Signale von den Mittelwertkufensensoren 36 empfangen, die ein Oberflächenprofil des Unterbaus S, der Schicht M₁ oder der Schicht M₂ anzeigen, und zwar abhängig davon, auf welcher Oberfläche die Pflasterfertigungsmaschine 11 fährt oder welches sie pflastert. Da die Mittelwertkufe 32 eine Vielzahl von bewegbaren Kufenelementen 34 aufweisen kann, können Veränderungen des Profils der zu pflasternden Oberfläche ungefähr über eine Länge der Mittelwertkufe 32 ausgeglichen bzw. gemittelt werden. Positionen der bewegbaren Kufenelemente 34 relativ zu einer Referenzposition, wie beispielsweise zu einer anderen Referenzebene ”A”, können überwacht werden. Die elektronische Steuereinheit 42 kann elektronische Eingangsdaten von den Mittelwertkufensensoren 36 empfangen und kann Glättbohlensteuerbefehle basierend darauf berechnen oder in anderer Weise bestimmen. Somit kann die elektronische Steuereinheit 42 einen Empfänger aufweisen, wie beispielsweise den Datenprozessor 44, der konfiguriert ist, um Eingangsdaten zur Bestimmung der Glättbohlensteuerbefehle zu empfangen. In anderen Ausführungsbeispielen können Eingangsdaten zur Bestimmung von Glättbohlensteuerbefehlen über ein anderes System als eine Mittelwertkufe gesammelt werden, wie beispielswiese mittels eines Scanners bzw. einer Abtastvorrichtung, die an der Pflasterfertigungsmaschine 11 montiert ist, oder über eine Profilmesseinrichtung oder eine andere Maschine, die über die zu pflasternde Oberfläche vor der Pflasterfertigungsmaschine 11 bewegt wird, welche Profildaten für den Unterbau S, die Schicht M₁ oder M₂ und so weiter sammelt. In noch anderen Ausführungsbeispielen könnte eine Kaltfräse, ein Bodenrecycler und so weiter Daten aufzeichnen, die mit dem Profil des Unterbaus S, der Schicht M₁, M₂ und so weiter assoziiert sind. Die elektronische Steuereinheit 42 oder eine elektronische Steuereinheit, die nicht in der Pflasterfertigungsmaschine 11 vorhanden ist, könnten die elektronischen Daten von der Kaltfräse, dem Bodenrecycler und so weiter empfangen und die elektronischen Daten bei der Bestimmung der Glättbohlensteuerbefehle verwenden. Die elektronische Steuereinheit 42 kann durch die Speicherschreibvorrichtung 46 die Glättbohlensteuerdaten auf dem computerlesbaren Speicher 48 speichern. Das Bestimmen der Glättbohlensteuerbefehle könnte beispielsweise durch Bestimmen einer durchschnittlichen Höhe eines gegebenen Segmentes der zu pflasternden Oberfläche relativ zu einer Referenzhöhe stattfinden, dann durch Bestimmen einer geeigneten Höhe für die Glättbohle 22 relativ zu einer Referenzhöhe, wenn das gegebene Segment der zu pflasternden Oberfläche gepflastert wird. Ungeachtet dessen, ob die zur Steuerung der Glättbohle verwendeten Eingangsdaten von den Sensoren 32, von Sensoren an einer anderen Maschine oder über gewisse andere Mittel empfangen werden, kann die elektronische Steuereinheit 42 Glättbohlensteuerbefehle ansprechend auf die Eingangsdaten ausgeben. Diese Glättbohlensteuerbefehle können über die elektronische Steuereinheit 42 an die Betätigungsvorrichtung(en) 28 ausgegeben werden, um die Glättbohle 22 entsprechend einzustellen. Das Einstellen einer vertikalen Position der Glättbohle 22 kann angewiesen werden, bevor die Glättbohle 22 tatsächlich das fragliche Segment der Oberfläche erreicht, um Zeit vorzusehen, damit die Steuerbefehle einen Effekt haben können.
Der Ausdruck ”Glättbohlensteuerdaten” wie er hier verwendet wird, sollte so verstanden werden, dass er eine Vielzahl von Arten von elektronischen Daten mit einschließt, einschließlich der Eingangsdaten zur Verwendung bei der Bestimmung von Glättbohlensteuerbefehlen, wie oben beschrieben. Zusätzlich kann die elektronische Steuereinheit 42 Antwortdaten empfangen, die eine Antwort bzw. ein Ansprechen der Glättbohle 22 auf die Glättbohlensteuerbefehle anzeigen und somit auch eine Form von Glättbohlensteuerdaten sind. In einem Ausführungsbeispiel können die Zugarmsensoren 27 Antwortdaten ausgeben, die eine Position der Glättbohle 22 relativ zu einer Referenzposition anzeigen. Weiterhin können die Glättbohlensteuerbefehle selbst oder entsprechende Signalwerte als Glättbohlensteuerdaten verstanden werden, wie sie hier beschrieben werden. Es sei daran erinnert, dass die Glättbohle 22 während der Pflasterfertigung ein unregelmäßiges Positionsmuster relativ zu einer Referenzposition haben kann, wie beispielsweise zur Referenzebene B. Die Eingangsdaten, die Antwortdaten und die Glättbohlensteuerbefehle sind daher Beispiele von Glättbohlensteuerdaten, die das unregelmäßige Muster der Glättbohlenposition relativ zur Referenzposition anzeigen.
Ebenfalls mit Bezug auf 2 ist dort eine Kurvendarstellung gezeigt, die beispielhafte Signalkurven entsprechend Glättbohlensteuerdaten aufweisen, die Eingangsdaten, Linie Y, und Glättbohlensteuerdaten aufweisen, welche Antwortdaten aufweisen, Linie Z. Insbesondere ist in 2 die Position auf der Y-Achse aufgezeichnet, und zwar über eine Vielzahl von Zeitschritten, t₀-t₁, t₁–t₂, t₂–t₃, t₃–t₄, t₄–t₅ und t₅–t₆, die auf der X-Achse gezeigt sind. Die Linie Y stellt Eingangsdaten von den Sensoren 36 dar, die eine durchschnittliche Position der bewegbare Kufenelemente 34 relativ zu einer Referenzposition anzeigen, wie beispielsweise zur Referenzebene A. Die Linie Z stellt Antwortdaten von den Sensoren 27 dar, die eine Position der Glättbohle 22 relativ zu einer Referenzposition anzeigen, wie beispielsweise zur Referenzebene B. Während des Betriebs des Pflasterfertigungssystems 10 kann die elektronische Steuereinheit 42 die Eingangsdaten entsprechend der Linie Y empfangen und darauf ansprechend die Glättbohlensteuerbefehle berechnen. Die elektronische Steuereinheit 42 kann weiter Antwortdaten entsprechend der Linie Z empfangen. Die Antwortdaten können über eine Steuerung (Closed Loop) bei der Positionierung der Glättbohle 22 wie erwünscht verwendet werden, und können auch verwendet werden, um eine tatsächliche Glättbohlenposition bzw. Ist-Glättbohlenposition zu bestimmen, die als ein Anfangspunkt zur Anweisung der Glättbohleneinstellung dient. Anders gesagt, die Ansprechdaten können verwendet werden, um zu bestimmen, wo die Glättbohle 22 ist, so dass die elektronische Steuereinheit 42 bestimmen kann, um wie viel die Glättbohle 22 eingestellt werden sollte, um eine erwünschte Position bzw. Soll-Position zu erreichen. Es ist in 2 zu sehen, dass die Linie Z ungefähr invers zur Linie Y ist, jedoch außer Phase mit der Linie Y und bezüglich der Amplitude verringert. Während eines Pflasterfertigungsvorgangs, wie in 1 dargestellt, zeigen Daten von den Mittelwertkufensensoren 36 im Allgemeinen ein Profil der Schicht M₁.
Daten von den Zugarmsensoren 27 zeigen im Allgemeinen ein Profil der Schicht M₂ vor der Verdichtung mit einer Verdichtungsmaschine bzw. Walze an. Die Dicke von irgendeiner gegebenen Schicht, wie beispielsweise der Schicht M₂, zumindest vor der Verdichtung durch eine Verdichtungsmaschine, wird typischerweise invers zum Profil des darunter liegenden Substrates variieren, daher sind die Linien Y und Z ungefähr invers relativ zueinander. Die Linien Y und Z sind außer Phase zueinander, da die Glättbohle 22 zeitlich später auf einen gegebenen geographischen Bereich trifft als die Mittelwertkufe 32 und weil die Glättbohle 22 typischerweise eine angewiesene Position nicht sofort erreichen wird, sondern stattdessen in vielen Ausführungsbeispielen um ungefähr fünf Zugarmlängen verzögert sein wird. Anders gesagt, wenn eine Veränderung der vertikalen Position der Glättbohle 22 angewiesen wird, kann die Glättbohle 22 nicht tatsächlich die angewiesene Position erreichen, bis die Pflasterfertigungsmaschine 11 eine Distanz vorangefahren ist, die ungefähr fünfmal der Länge des Zugarms 26 ist. Bei anderen Konstruktionen von Pflasterfertigungsmaschinen kann die Distanz, die erforderlich ist, damit eine Glättbohle auf Befehle basierend auf Daten von einer Mittelwertkufe anspricht, von fünf Zugarmlängen abweichen. Dieses Phänomen wird dem Fachmann für Pflasterfertigung bekannt sein. Wie oben besprochen, kompensiert die variierende Dicke der Schicht M₂ teilweise das unregelmäßige Profil der Schicht M₁, daher kommt die verringerte Amplitude der Linie Z relativ zur Linie Y. Es sei bemerkt, dass die Glättbohlensteuerdaten und die Signalamplituden, die Phasenanordnung und so weiter, die in 2 dargestellt werden, rein veranschaulichend sind und hier nur gezeigt sind, um gewisse Arten von Glättbohlensteuerdaten darzustellen, die verwendet werden können, wie hier beschrieben.
Es ist entdeckt worden, dass die Glättbohlensteuerdaten, wie sie hier beschrieben werden, verwendet werden können, um eine Glätte einer Decke aus Pflastermaterial in Echtzeit zu bestimmen oder abzuschätzen, welche durch die Pflastermaschine 11 abgelagert wird. Anstatt sich auf teure und unhandliche Profilographen und so weiter zu verlassen, kann ein Bediener oder Baustellenmanager mit Mitteln versehen werden, um die Glätte während der Pflasterfertigung zu bewerten, so dass der Betrieb des Pflasterfertigungssystems 10 eingestellt oder beibehalten werden kann, um die Pflasterfertigungsqualität zu optimieren. Eine Abschätzung der Glätte in Echtzeit kann auch gestatten, dass der Bediener oder der Baustellenmanager im Voraus eine Vorstellung über die erwartete Glätte für ein spezielles Projekt oder einen Teil eines Projekts vor der Fertigstellung hat. Abschätzungen oder Berechnungen der Glätte können auch aufgezeichnet werden, um zu überprüfen, ob die Spezifikationen für ein spezielles Projekt erfüllt worden sind, oder für zukünftige forensische Zwecke bzw. Untersuchungszwecke und Forschungszwecke. Wie weiter aus der folgenden Beschreibung offensichtlich wird, können Glättewerte entsprechend einer gegenwärtigen Glätte bzw. Ist-Glätte entsprechend einer Glätte nach der Verdichtung oder auch einer vorhergesagten Glätte an einem gewissen Punkt in der Zukunft, nachdem die Decke, Verkehr, Zeit und Witterung unterworfen wurde, jeweils über die elektronische Steuereinheit 42 oder einen anderen Computer über die Verarbeitung der Glättbohlensteuerdaten bestimmt werden, wie hier beschrieben. Somit sollte der Ausdruck ”Glättewert” breit aufgefasst werden, so dass er jeglichen quantitativen oder qualitativen Wert bedeutet, der eine gegenwärtige oder zukünftige Glätte einer Decke aus Pflastermaterial darstellt. Der Glättewert könnte in einem Ausführungsbeispiel eine Abschätzung des internationalen Rauhigkeitsindex (international roughness index) sein oder damit in Beziehung stehen oder er könnte ein Wert einer anderen Größe oder einer anderen quantitativen oder qualitativen Skala sein.
Zu diesem Zweck kann der computerlesbare Speicher 48 einen Steueralgorithmus speichern, der einen computerlesbaren Code aufweist, der über die elektronische Steuereinheit 42 ausgeführt wird, um einen Deckenglättewert für einen Bereich einer Materialdecke zu bestimmen, die einem unregelmäßigen Muster der Glättbohlenposition relativ zu einer Referenzposition entspricht. ”Entspricht” sollte so verstanden werden, dass dies bedeutet, dass der Glättewert geographisch mit einem Bereich einer Decke aus Pflastermaterial assoziiert ist oder geographisch damit assoziiert werden kann. Die Region der Decke kann eine Unterregion sein oder kann eine gesamte Decke sein. Wie ebenfalls oben besprochen, kann die elektronische Steuereinheit 42 einen Empfänger aufweisen, der Glättbohlensteuerdaten empfängt, die eine Position der Glättbohle 22 relativ zu einer Referenzposition anzeigen, wie beispielsweise relativ zur Referenzebene B und zwar von mindestens einem der Sensoren 27 und der Sensoren 36. Wie oben besprochen, können Signale von den Mittelwertkufensensoren 36 als Eingangsdaten verwendet werden, die bei der Bestimmung von Glättbohlensteuerbefehlen über die elektronische Steuereinheit 42 zur Steuerung der Glättbohle 22 verwendet werden. Signale von den Sensoren 27 können als Antwortdaten verstanden werden, die ein Ansprechen bzw. eine Antwort der Glättebohle 22 auf die Glättbohlensteuerbefehle anzeigen. Die Eingangsdaten und/oder die Antwortdaten genauso wie die Glättbohlensteuerbefehle selbst können gewichtet werden, um eine Berechnung oder Abschätzung der Glätte der Decke vorzusehen, und zwar entsprechend einem Glättewert der Decke, wie oben erwähnt, während die Pflasterfertigung voranschreitet.
Der Glättewert kann somit weiter so verstanden werden, dass er ansprechend auf Glättbohlensteuerdaten bestimmt wird, die das unregelmäßige Muster der Glättbohlenposition anzeigen. Es sei daran erinnert, dass der Empfänger 50 verwendet werden kann, um Positionsdaten zu empfangen, die eine Position der Pflasterfertigungsmaschine 11 anzeigen. Durch das Einbeziehen von Positionsdaten, die über den Empfänger 50 empfangen werden, kann die elektronische Steuereinheit 42 weiter konfiguriert sein, um einen Glättewert einem gegebenen Bereich einer Oberfläche zuzuordnen, die gepflastert wird, um ein Glättezuordnungssignal auszugeben. Das Glättezuordnungssignal oder ein entsprechender Signalwert können für zukünftige Bezugnahmen gespeichert werden oder können an die Anzeige 52 oder an die Anzeige 53 gesendet werden, um es einem Bediener zu gestatten, die Ergebnisse der voranschreitenden Pflasterfertigung anzusehen. Ausführungsbeispiele werden in Betracht gezogen, in denen Deckenglättewerte im Wesentlichen kontinuierlich bestimmt und aktualisiert werden, genauso wie Ausführungsbeispiele, in denen Deckenglättewerte periodisch basierend auf der verstrichenen Pflasterfertigungszeit oder basierend auf einer von der Pflasterfertigungsmaschine 11 gefahrenen Distanz bestimmt werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel könnte eine Vielzahl von Glättewerten, wie beispielsweise ein erster Wert, der eine durchschnittliche Glätte für das gesamte Pflasterfertigungsprojekt darstellt, ein zweiter Wert, der eine Glätte über beispielsweise die letzten fünfzig Meter darstellt, und noch weitere Werte, berechnet oder in anderer Weise bestimmt werden und im Speicher 48 aufgezeichnet werden oder an einen Bediener übermittelt werden oder beides. Die Glätteinformationen könnten auch an einen nicht auf dem Gelände liegenden Datenbereich zur Interpretation oder Analyse übermittelt werden oder sie könnten archiviert werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Steueralgorithmus, der in dem computerlesbaren Speicher 48 aufgezeichnet ist, einen Glättbohleneinstellalgorithmus aufweisen, und die elektronische Steuereinheit 42 kann über die Ausführung des Glättbohleneinstellalgorithmus konfiguriert werden, um eine Höhe der Glättbohle 22 zu steuern, und zwar ansprechend auf Glättbohlensteuerdaten, wie sie hier beschrieben werden. Der Glättbohleneinstellalgorithmus kann parallel zu einem Glätteabschätzungsalgorithmus oder als eine Unterroutine davon ausgeführt werden, der verwendet werden kann, um den Glättewert zu bestimmen. In noch anderen Ausführungsbeispielen könnte die Position der Glättbohle 22 manuell eingestellt werden, beispielsweise über Bedienerbefehle an die Betätigungsvorrichtung 28 und die Bedienerbefehle, die als die Glättbohlensteuerdaten für sowohl die Steuerung einer Position der Glättbohle 22 als auch für die Berechnung oder anderweitige Bestimmung des Glättewertes verwendet werden.
Wie oben erwähnt, kann der Glättewert auch teilweise basierend auf einer erwarteten Glätte einer Materialdecke bestimmt werden, die folgend auf die Verdichtung erreicht werden kann. Anders gesagt, der Glättewert kann teilweise auf einem erwarteten Ansprechen einer Materialdecke auf eine Gegenwirkung einer Verdichtungsmaschine damit basieren. Der von der elektronischen Steuereinheit 42 ausgeführte Steueralgorithmus kann somit in einem Ausführungsbeispiel einen erwarteten Antwortausdruck aufweisen, der einer erwarteten Antwort einer Materialdecke auf eine Gegenwirkung einer Verdichtungsmaschine damit entspricht, und die elektronische Steuereinheit 42 kann weiter mittels der Ausführung des Glätteabschätzungsalgorithmus konfiguriert sein, um den Glättewert für die Materialdecke teilweise basierend auf dem erwarteten Antwortausdruck auszuführen. Der erwartete Antwortausdruck kann empirisch bestimmt werden. Eine Pflastermaterialdecke von gegebener Art könnte durch eine Pflasterfertigungsmaschine unter einem gegebenen Satz von Bedingungen abgelagert werden, wie beispielsweise einer Pflastermaterialtemperatur, einer durchschnittlichen Pflasterschichtdicke und so weiter auf einem Unterbau. Eine Glätte der Decke könnte dann unter Verwendung einer Profilmesseinrichtung oder Ähnlichem bewertet werden, oder die Glätte könnte basierend auf einer bekannten Glätte der Unterschicht abgeschätzt werden. Dann könnte eine Verdichtungsmaschine mit gegebenem Gewicht, mit konstanter Geschwindigkeit, mit konstanter Trommelschwingungsfrequenz, mit konstanter Richtung und so weiter über die Pflastermaterialdecke gefahren werden, und ihre Glätte könnte wieder unter Verwendung einer Profilmesseinrichtung oder Ähnlichem bewertet werden. Das Verfahren könnte wiederholt werden, falls nötig, bis eine Steigerung der Glätte, ansprechend auf die Verdichtung mit der Verdichtungsmaschine bezüglich ihrer Größe festgestellt werden kann. Beispielsweise könnte ein Multiplikator entsprechend einem Prozentsatz einer Verbesserung der Glätte für jeden Durchgang mit der Verdichtungsmaschine unter einem gegebenen Satz von Betriebsbedingungen der Verdichtungsmaschine empirisch bestimmt werden und als der erwartete Antwortausdruck verwendet werden.
Es sei daran erinnert, dass der Glättewert (die Glättewerte) für einen Bereich einer Pflastermaterialdecke oder andere Informationen bezüglich der Glättewerte zu einem Bediener der Pflasterfertigungsmaschine 11 übermittelt werden können. Nun mit Bezug auf 3 ist dort eine beispielhafte graphische Anzeige eines Anzeigeschirms 54 der Anzeige 52 gezeigt. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei unterschiedliche Grafiken 56, 58 und 60 gezeigt. Jede der Grafiken 56, 58 und 60 entspricht unterschiedlichen, jedoch nicht ausschließlichen Wegen, auf denen Glättedaten oder Glättewerte für einen Bereich einer Materialdecke oder für eine Dauer der Pflasterfertigungszeit einem Bediener, einem Vorarbeiter und so weiter dargestellt werden können. In einem Ausführungsbeispiel könnten die Grafiken 56, 58 und 60 gleichzeitig auf dem Anzeigeschirm 54 angezeigt werden. Da mehrere Anzeigen, wie beispielsweise beide Anzeigen 52 und 53, verwendet werden können, um gleichzeitig Daten oder Anweisungen an Mitglieder einer Pflasterfertigungseinsatztruppe zu übermitteln, sollten Beschreibungen der Anzeige 52 hier so verstanden werden, dass sie sich zusätzlich oder alternativ auf die Anzeige 53 beziehen. Eine Skala 62, auf der Glättewerte ”s” von s = 1 bis s = 5 gezeigt sind, wobei s = 1 am glattesten ist und s = 5 am wenigsten glatt ist, kann auf dem Anzeigeschirm 54 angezeigt werden. Jede Grafik 56, 58, 60 kann derart angesehen werden, dass sie den gleichen Bereich oder das gleiche Segment einer Materialdecke darstellt. In der Grafik 56 wird eine durchschnittliche Glätte von s = 3 für die gesamte Decke dargestellt. Die Grafik 56 stellt somit eine Glättebewertung dar, wobei ein durchschnittlicher Glättewert für einen Gesamtbereich der Decke berechnet wird. Die Grafik 58 ist in Segmente eingeteilt, um unterschiedliche Glättewerte für unterschiedliche Bereiche der Decke anzuzeigen, was einen Glättewert s = 3 für den am weitesten links liegenden Bereich, einen Glättewert s = 5 für einen Bereich links in der Mitte, einen Glättewert s = 4 für einen Bereich rechts in der Mitte, und einen Glättewert s = 1 für den am weitesten rechts liegenden Bereich mit einschließt. Die Grafik 58 weicht von der Grafik 56 dahingehend ab, dass die Glättewerte auf spezielle Regionen einer Decke in der Grafik 58 zugeordnet sind, während in der Grafik 56 ein durchschnittlicher Glättewert für die gesamte Decke berechnet wird.
Die Grafik 60 stellt noch einen weiteren Weg zur Verarbeitung und Anzeige von Glättedaten dar. In der Grafik 60 werden Glättewerte für eine Vielzahl von unterschiedlichen Bereichen der Decke basierend auf einem erwarteten Ansprechen auf eine Gegenwirkung einer Verdichtungsmaschine bzw. Walze mit der Decke bestimmt. Insbesondere kann der erwartete Antwortausdruck, der oben beschrieben wurde, verwendet werden, um zu bestimmen, welche Zunahme der Glätte nach der Verdichtung der Decke mit einer Verdichtungsmaschine erwartet werden kann. Es ist aus der Grafik 60 erkenntlich, dass die Decke erwartungsgemäß einen Glättewert hat, der nicht größer als s = 3 ist, und der vorherrschend auf einem Niveau ist, welches s = 1 ist. In anderen Ausführungsbeispielen könnte ein Bediener, ein Baustellenmanager und so weiter eine Grafik zur Verfügung haben, die ein tatsächliches Profil bzw. Ist-Profil einer Decke vor der Verdichtung im Vergleich zu beispielsweise einem abgeschätzten Profil nach der Verdichtung anzeigt. Anstatt grafisch die Glättewerte bezüglich einer Position anzuzeigen, könnten Glättewerte grafisch relativ zur verstrichenen Pflasterfertigungszeit angezeigt werden. In noch anderen Ausführungsbeispielen könnten Glättewerte für eine erste Materialschicht grafisch im Vergleich zu Glättewerten für eine zweite Materialschicht angezeigt werden. Die elektronische Steuereinheit 42 könnte weiter konfiguriert sein, um die Glättewerte für zwei unterschiedliche Materialschichten in einem gegebenen Bereich zu vergleichen und ein Glättefortschrittssignal ansprechend auf den Vergleich der Glättewerte auszugeben. Das Glättefortschrittssignal kann ein Signal sein, welches mit einer arithmetischen Differenz zwischen den Glättewerten assoziiert ist, mit einer prozentualen Zunahme des Glättewertes oder mit einem anderen quantitativen oder qualitativen Faktor, der zur Veränderung der Glätte von einer Schicht einer Decke zur nächsten in Beziehung steht.
Eine Vielzahl von Strategien zur Bestimmung des Glättewertes basierend auf Glättbohlensteuerdaten wird hier in Betracht gezogen. Die Sensoren 36 und die Sensoren 27 können Positionssensoren sein, und daher können die entsprechenden Eingangsdaten und Antwortdaten jeweils Positionsdaten sein. Aus diesen Positionsdaten können Geschwindigkeit und Beschleunigung der bewegbaren Kufenelemente 34 und des Zugarms 26 oder ihrer assoziierten Komponenten durch bekannte Techniken bestimmt werden. Die elektronische Steuereinheit 42 kann einen Glättewert für einen Bereich einer Decke aus Pflastermaterial ansprechend auf die Positionsdaten und/oder Geschwindigkeitsdaten und/oder Beschleunigungsdaten bestimmen. Beispielsweise kann unter Verwendung der Position, falls sich die Glättbohle 22 vertikal relativ zur Referenzebene B um mehr als X Meter mehr als Y mal während der Pflasterfertigung eines Segmentes einer Pflastermaterialdecke der Länge L bewegt, ohne die Richtung umzukehren, dann ein Glättewert einer gegebenen Größe zugeordnet werden. Bei einer beispielhaften Ausführung, die die Geschwindigkeit verwendet, könnte eine durchschnittliche vertikale Geschwindigkeit der Glättbohle 22 relativ zur Referenzebene B und die durchschnittliche vertikale Geschwindigkeit der bewegbaren Kufenelemente 34 relativ zur Referenzebene A jeweils über den Verlauf einer Pflasterfertigungszeitdauer berechnet werden, wie beispielsweise von t₀–t₆ im Beispiel der 2. Wenn die durchschnittliche vertikale Geschwindigkeit über den Verlauf der Pflasterfertigungszeitdauer für sowohl die Glättbohle 22 als auch die bewegbaren Kufenelemente 34 Schwellenwerte überschreitet, dann könnte ein gewisser Glättewert zugeordnet werden. Ein quadratischer Mittelwert der vertikalen Geschwindigkeit der Glättbohle 22 könnte auch berechnet werden, und beispielsweise als der Glättewert oder zu dessen Bestimmung verwendet werden.
In einer praktischen Strategie zur Durchführung kann die Beschleunigung verwendet werden, um den Glättewert zu bestimmen. Wie oben erwähnt, können Positionssignale von den Sensoren 36 und 27 verwendet werden, um beispielsweise die Beschleunigung der Glättbohle 22 in vertikaler Richtung zu berechnen, oder um beispielsweise die Beschleunigung der bewegbaren Kufenelemente 34 in vertikaler Richtung zu berechnen. Da erwartet werden kann, dass sich die Beschleunigung der Glättbohle 22 oder der Kufenelemente 34 auf die Frequenz und die Steilheit der Erhöhungen und Vertiefungen und so weiter in einer Pflastermaterialdecke bezieht, können Beschleunigungswerte die Glätte anzeigen oder zumindest damit in Beziehung stehen. Da sowohl die Geschwindigkeit als auch die Beschleunigung der Glättbohle 22 und der bewegbaren Kufenelemente 34 in vertikaler Richtung teilweise von der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit der Pflasterfertigungsmaschine 11 abhängen können, kann es nötig sein, die Fahrgeschwindigkeit der Pflasterfertigungsmaschine zu berücksichtigen, wenn der Glättewert basierend auf der Geschwindigkeit oder Beschleunigung bestimmt wird. Während der Pflasterfertigung eines Abschnittes einer Materialdecke von beispielsweise der Länge L, könnte die Standardabweichung der Beschleunigung der Glättbohle 22 in vertikaler Richtung relativ zu einer Referenz, wie beispielsweise der Referenzebene B, berechnet werden, wie weiter hier beschrieben wird, um den Glättewert zu erhalten.
Bei noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsformen könnte ein Bereich, der durch eine Kurve entsprechend Glättbohlensteuerdaten definiert wird, berechnet werden, um einen Glättewert zu bestimmen. In diesem Beispiel kann die Glätte eines gegebenen Bereiches einer Decke aus Pflastermaterial oder die Glätte während einer ausgewählten Dauer der Pflasterfertigungszeit durch Berechnung eines Bereiches der Abweichung abgeschätzt werden, wie durch eine Kurve entsprechend den Glättbohlensteuerdaten definiert. Insbesondere kann eine Grundlinienreferenz, wie beispielsweise die Linie, die der Referenzebene A in 2 entspricht, eingerichtet werden, und ein Bereich der Abweichung der Linie Y von der Linie entsprechend der Referenzebene A kann berechnet werden, um einen Glättewert zu erhalten. In 2 ist ein erster Bereich der Abweichung Q₁, der mit Punkten gezeigt ist, durch die Linie Y relativ zu der Linie definiert, die der Referenzebene A entspricht und zeigt eine Glätte eines Bereichs einer Materialdecke, die während des Zeitinkrementes t₀–t₁ gepflastert wurde. Eine zweite größere Abweichungsfläche, die Summe der Flächen Q₂ und Q₃, zeigt eine Glätte eines Bereiches einer Materialdecke, die während des Zeitinkrementes t₁–t₂ gepflastert wurde. Im Allgemeinen kann erwartet werden, dass eine größere Abweichungsfläche eine vergleichsweise rauhere Pflasterung anzeigt, und es kann erwartet werden, dass eine kleinere Abweichungsfläche eine vergleichsweise glattere Pflasterung anzeigt. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Abweichungsfläche, die von der Linie Y im Zeitinkrement t₀–t₁ definiert wird, geringer als die Abweichungsfläche, die durch die Linie Y im Zeitinkrement t₁–t₂ definiert wird, und man kann erwarten, dass die Ergebnisse der Pflasterfertigung während des Zeitinkrementes t₀–t₁ vergleichsweise glatter sind als die Ergebnisse der Pflasterfertigung während des Zeitinkrementes t₁–t₂. Die Berechnung der Fläche, die durch die Linie Y relativ zu einer Referenz definiert wird, wie relativ zu der Linie, die der Referenzebene A in 2 entspricht, kann über bekannte Techniken ausgeführt werden. Das Inverse der Abweichungsflächen pro ausgewählten Zeitinkrementen kann auch berechnet werden, um die numerische Abschätzung der Glätte zu erhalten. Es sei bemerkt, dass anstelle von Zeitinkrementen auch geographische Positionsdaten verwendet werden könnten, wobei somit t₀–t₆ unterschiedliche Segmente einer Pflastermaterialdecke darstellen könnten.
Industrielle Anwendbarkeit
Mit Bezug auf 4 ist dort ein Flussdiagramm 100 gezeigt, welches ein beispielhaftes Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Das Verfahren des Flussdiagramms 100 kann beim Schritt 110 beginnen und kann danach zum Schritt 120 voranschreiten, um eine anfängliche Glättbohlenposition einzurichten. Das Einrichten einer anfänglichen Glättbohlenposition kann aufweisen, eine Glättbohlenhöhe relativ zu einer Referenzposition einzurichten, einen Anstellwinkel der Glättbohle einzurichten und so weiter. Die anfängliche Glättbohlenposition kann auch auf einer erwünschten Pflastermaterialdicke für einen Bereich einer Arbeitsfläche basieren, wie beispielsweise für ein Segment einer Straße, wo die Pflasterfertigungsmaschine 11 arbeiten wird. Vom Schritt 120 kann das Verfahren zum Schritt 130 voranschreiten, um Positionsdaten für die Pflasterfertigungsmaschine 11 zu empfangen, und von dort zum Schritt 140, wo die elektronische Steuereinheit 42 abfragen kann, ob die Pflasterfertigungsmaschine 11 die Pflasterfertigung ausführt. Falls nein, kann das Verfahren wieder zum Ausführungsschritt 140 zurückkehren. Falls ja, kann das Verfahren voran zum Schritt 145 gehen, um die Verfolgung der Maschinenposition und der Pflasterfertigungszeit zu beginnen.
Im Schritt 145 kann die elektronische Steuereinheit 42 eine globale oder lokale Position der Pflastermaschine 11 beispielsweise durch Empfang von Positionsdaten vom Empfänger 50 einrichten bzw. bestimmen. Um die Pflasterfertigungszeit zu verfolgen, kann die elektronische Steuereinheit 42 einen Timer bzw. ein Zeitmessgerät aktivieren oder beispielsweise Timing- bzw. Zeitsteuersignale empfangen. Vom Schritt 145 kann das Verfahren des Flussdiagramms 100 zum Schritt 150 vorangehen, wo die elektronische Steuereinheit 42 Eingangsdaten von den Mittelwertkufensensoren 36 empfängt. Vom Schritt 150 kann das Verfahren parallel voranschreiten, um einen ersten Pfad vom Schritt 155 zum Schritt 170 und einen zweiten Pfad vom Schritt 175 zum Schritt 220 auszuführen. Der erste Pfad kann das Verfahren der Bestimmung von Glättbohlensteuerbefehlen aufweisen und kann dem oben besprochenen Glättbohleneinstellalgorithmus entsprechen.
Im Schritt 155 kann die elektronische Steuereinheit 42 Glättbohlensteuerbefehle ansprechend auf die Eingangsdaten von den Mittelwertkufensensoren 36 bestimmen. Vom Schritt 155 kann das Verfahren zum Schritt 160 voranschreiten, wo die elektronische Steuereinheit 42 die Glättbohlensteuerbefehle ausgeben kann. Vom Schritt 160 kann das Verfahren zum Schritt 165 vorangehen, wo die elektronische Steuereinheit 42 Ansprech- bzw. Antwortdaten von den Zugarmsensoren 27 empfangen kann. Von dort kann das Verfahren zum Schritt 170 voranschreiten, in dem die elektronische Steuereinheit 42 abfragen kann, ob das Ansprechen der Glättbohle akzeptabel ist. Falls nein, kann das Verfahren wieder zurückkehren, um die Schritte 155 bis 170 auszuführen. Falls ja, kann das Verfahren voran zum Schritt 225 gehen.
Die Schritte 175 bis 220, der zweite Pfad, können das Verfahren der Bestimmung des Glättewertes aufweisen und können dem Glätteabschätzungsalgorithmus entsprechen, der oben besprochen wurde. Im Schritt 175 kann die elektronische Steuereinheit 42 Antwortdaten von den Zugarmsensoren 27 empfangen. Vom Schritt 175 kann das Verfahren zum Schritt 180 voranschreiten, wo die elektronische Steuereinheit 42 abfragen kann, ob die Pflasterfertigungszeit oder die Distanz ausreicht, um einen Glättewert zu berechnen. Falls nein, kann das Verfahren wieder zurück zum Empfang von Eingangsdaten über den Schritt 150 gehen. Falls ja, kann das Verfahren voran zum Schritt 185 gehen, wo die elektronische Steuereinheit 42 Glättbohlenbeschleunigungswerte berechnen kann. Es sei daran erinnert, dass Daten von den Sensoren 36 und Antwortdaten von den Sensoren 27 Positionsdaten und/oder Geschwindigkeitsdaten und/oder Beschleunigungsdaten aufweisen können oder bearbeitet werden können, so dass sie ein oder mehrere davon aufweisen. In einer praktischen Strategie zur Ausführung können sowohl die Eingangsdaten als auch die Ausgangsdaten Positionsdaten aufweisen, aus denen Beschleunigungsdaten mittels bekannter Techniken berechnet werden können. Es sei weiter daran erinnert, dass die elektronische Steuereinheit 42 die Eingangsdaten, die Ausgangsdaten, sowohl die Eingangsdaten als auch die Ausgangsdaten und sogar die Glättbohlensteuerbefehle selbst verwenden kann, um den Glättewert zu bestimmen, da jegliche dieser Datensätze verwendet werden könnten, um die Glättbohlenbeschleunigungswerte zu berechnen. Es wird in Betracht gezogen, dass eine größere Menge an Daten tendenziell genaueren Berechnungen entsprechen wird, und daher kann die elektronische Steuereinheit 42 alle verfügbaren Datenquellen verwenden, um die Glättbohlenbeschleunigungswerte zu bestimmen. Es sei bemerkt, dass die Glättbohlenbeschleunigungswerte periodisch bestimmt werden könnten, wie beispielsweise alle paar Sekunden, oder im Wesentlichen kontinuierlich während der Pflasterfertigung überwacht werden könnten.
Vom Schritt 185 kann das Verfahren zum Schritt 190 vorangehen, wo die elektronische Steuereinheit 42 den Glättewert basierend auf der Standardabweichung der Glättbohlenbeschleunigungswerte berechnen kann. Somit könnte der Glättewert in einem Ausführungsbeispiel die Standardabweichung der Glättbohlenbeschleunigungswerte sein, anders gesagt der Glättewert könnte eine Zahl, wie beispielsweise ”x” Meter pro Sekunde im Quadrat sein. Der Glättewert könnte auch ein quadratischer Mittelwert der Beschleunigung, eine durchschnittliche Beschleunigung, auch ein Beschleunigungsbereich oder noch ein anderer Wert sein oder auf einem solchen Wert basieren. Es sei weiter daran erinnert, dass die Maschinenposition und die Pflasterfertigungszeit verfolgt werden. Entsprechend kann die elektronische Steuereinheit 42 den Glättewert mit Positionsdaten assoziieren, die über den Empfänger 50 empfangen werden, oder kann den Glättewert beispielsweise mit einer verstrichenen Pflasterfertigungszeit assoziieren.
Vom Schritt 190 kann das Verfahren zum Schritt 195 vorangehen, wo die elektronische Steuereinheit 42 den Glättewert mit Positionsdaten assoziieren wird. Vom Schritt 195 kann das Verfahren zum Schritt 200 vorangehen, wo die elektronische Steuereinheit 42 ein Glättezuordnungssignal zur Anzeigevorrichtung 52 ausgeben kann, um eine oder mehrere zuvor besprochene Grafiken oder eine andere Grafik für einen Bediener anzuzeigen. Es sei bemerkt, dass anstelle Glätteinformationen in Echtzeit für einen Bediener anzuzeigen, die Glättezuordnungsinformationen zu einer entfernten Steuerstation oder einem Baustellenbüro übermittelt werden könnten oder einfach zur zukünftigen Bezugnahme aufgezeichnet werden könnten, wie hier beschrieben. Vom Schritt 200 kann das Verfahren zum Schritt 205 voranschreiten, wo die elektronische Steuereinheit 42 abfragen kann, ob die gegenwärtige Materialschicht eine zweite Schicht ist. Falls nein, kann das Verfahren zum Schritt 225 voranschreiten. Falls ja, kann das Verfahren zum Schritt 210 voranschreiten, wo die elektronische Steuereinheit 42 die Glättewerte für die ersten und zweiten Schichten vergleichen wird. Der Glättewert für eine erste Schicht kann auf einem ersten Satz von Glättbohlensteuerdaten basieren, während der Glättewert für die zweite Schicht auf einem zweiten zusätzlichen Satz von Glättbohlensteuerdaten basieren kann. Vom Schritt 210 kann das Verfahren zum Schritt 215 voranschreiten, wo die elektronische Steuereinheit 42 ein Glättefortschrittssignal ausgeben kann. Vom Schritt 215 kann das Verfahren zum Schritt 220 voranschreiten, wo die elektronische Steuereinheit 42 einen Signalwert für das Glättefortschrittssignal aufzeichnen kann, beispielsweise im Speicher 48 über die Speicherschreibvorrichtung 46. Das Glättefortschrittssignal kann auch auf die Anzeige 52 übertragen werden, oder auf eine entfernte Steuerstation oder Ähnliches. Vom Schritt 220 kann das Verfahren zum Schritt 225 voranschreiten. Im Schritt 225 kann die elektronische Steuereinheit 42 abfragen, ob die Pflasterfertigung beendet ist. Falls nicht, kann das Verfahren des Flussdiagramms 100 wieder zurückkehren, um den Schritt 140 auszuführen, und es kann sich von dort schleifenförmig zurück bewegen, um wieder beide Steuerroutinen oder Pfade auszuführen. Falls ja, kann das Verfahren zum Schritt 230 voranschreiten, um zu enden.
Die vorliegende Beschreibung ist nur zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen und soll nicht so angesehen werden, dass sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einschränkt. Somit wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen an den gegenwärtig offenbarten Ausführungsbeispielen vorgenommen werden könnten, ohne vom vollen und zukommenden Umfang und Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Während ein großer Teil der vorangegangenen Beschreibung das Sammeln und Verarbeiten von Daten betont und nicht das Einwirken auf die Daten, sei bemerkt, dass eine Vielzahl von Handlungen in dem Pflasterfertigungssystem 10 ansprechend auf den bestimmten Glättewert vorgenommen werden können. Beispielsweise werden Ausführungsbeispiele in Betracht gezogen, wo ein Bediener oder eine Steuereinheit spezielle Maschinenhandlungen ausführen könnten, wie beispielsweise das Verlangsamen der Maschine 11, das Beschleunigen der Maschine 11, das Einstellen einer Glättbohlenposition, eines Glättbohlenwinkels, einer Glättbohlenheizung und so weiter, wobei eine in Echtzeit ausgeführte oder vorhergesagte zukünftige Glätte der Decke innerhalb der Glättespezifikationen zu sein scheint oder von den Spezifikationen abzuweichen scheint. In noch anderen Ausführungsbeispielen kann die vorliegende Offenbarung bei der Bewertung von gewissen Steuerstrategien anwendbar sein, die darauf gerichtet sind, eine gewisse Glätte zu erreichen, oder die Ziele haben, die nicht speziell auf eine Glätte gerichtet sind, und zwar abgesehen davon, dass Verringerungen der Pflasterqualität vermieden werden. Andere Aspekte, Merkmale und Vorteile werden bei einer Durchsicht der beigefügten Zeichnungen und der angehängten Ansprüche offensichtlich werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Pflasterfertigungssystem weist eine Maschine mit einem Rahmen mit einer Vielzahl von mit dem Boden in Eingriff stehenden Elementen auf, die mit dem Rahmen gekoppelt sind, und mit einer höheneinstellbaren Glättbohle, die mit dem Rahmen gekoppelt ist. Das Pflasterfertigungssystem kann auch ein Pflasterfertigungssteuersystem mit einem Empfänger aufweisen, der konfiguriert ist, um Glättbohlensteuerdaten zu empfangen, die eine Position der höheneinstellbaren Glättbohle relativ zu einer Referenzposition anzeigen. Das Pflasterfertigungssteuersystem kann weiter einen computerlesbaren Speicher aufweisen, der einen Algorithmus speichert, der einen Glätteabschätzungsalgorithmus und einen Glättbohleneinstellalgorithmus aufweisen kann. Eine elektronische Steuereinheit ist mit dem computerlesbaren Speicher gekoppelt und ist über den Steueralgorithmus konfiguriert, einen Glättewert für einen Bereich einer Materialdecke zu bestimmen, der einem unregelmäßigen Muster der Glättbohlenposition entspricht, und zwar ansprechend auf Glättbohlensteuerdaten, die über den Empfänger empfangen wurden.
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 5549412 [0005]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Pflasterfertigungssystems (10), welches folgende Schritte aufweist: Empfangen von Glättbohlensteuerdaten, die ein unregelmäßiges Muster einer Glättbohlenposition relativ zu einer Referenzposition anzeigen, für eine Glättbohle (22) einer Pflasterfertigungsmaschine (11); und Bestimmen eines Glättewertes ansprechend auf die Glättbohlensteuerdaten für einen Bereich einer Pflastermaterialdecke, welcher dem unregelmäßigen Muster der Glättbohlenposition entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: der Schritt des Empfangens aufweist, Daten von mindestens einem Sensor (27, 36) zu empfangen, der in der Pflasterfertigungsmaschine (11) vorhanden ist; und wobei der Schritt des Empfangens weiter aufweist, Eingangsdaten zur Bestimmung von Glättbohlensteuerbefehlen zur Steuerung der Glättbohle (22) und/oder Ansprechdaten zu empfangen, die ein Ansprechen der Glättbohle (22) auf die Glättbohlensteuerbefehle anzeigen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei: der Schritt des Empfangens weiter aufweist, die Eingangsdaten von einer Vielzahl von Mittelwertkufensensoren (36) der Pflasterfertigungsmaschine (11) zu empfangen, wobei das Verfahren weiter den Schritt aufweist, die Glättbohlensteuerbefehle ansprechend auf die Eingangsdaten auszugeben; und wobei der Schritt des Empfangens aufweist, die Antwortdaten von mindestens einem Glättbohlenzugarmsensor (27) der Pflasterfertigungsmaschine (11) zu empfangen und wobei der Schritt des Bestimmens eines Glättewertes aufweist, den Glättewert teilweise basierend auf den Eingangsdaten und teilweise basierend auf den Ansprechdaten zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Empfangens weiter aufweist, Geschwindigkeitsdaten und/oder Beschleunigungsdaten und/oder Positionsdaten zu empfangen.
Verfahren nach Anspruch 2, welches weiter folgende Schritte aufweist: Pflastern einer Oberfläche mit der Materialdecke, was das Pflastern der Oberfläche mit einer ersten Schicht aus Pflastermaterial und das Pflastern der Oberfläche mit einer zweiten Schicht aus Pflastermaterial aufweist, wobei der Schritt des Bestimmens eines Glättewertes aufweist, einen Glättewert für die erste Schicht aus Pflastermaterial zu bestimmen; und Empfangen von zusätzlichen Glättbohlensteuerdaten, die ein unregelmäßiges Muster der Glättbohlenposition relativ zu einer Referenzposition während des Pflasterns der Oberfläche mit der zweiten Schicht des Pflastermaterials anzeigen, und Bestimmen eines Glättewertes für die zweite Schicht aus Pflastermaterial ansprechend auf die zusätzlichen Glättbohlensteuerdaten.
Pflasterfertigungssteuersystem (40), welches Folgendes aufweist: einen Empfänger (50, 42), der konfiguriert ist, um Glättbohlensteuerdaten zu empfangen, die eine Position einer höheneinstellbaren Glättbohle (22) einer Pflasterfertigungsmaschine (11) relativ zu einer Referenzposition anzeigen; einen computerlesbaren Speicher (48), der einen Steueralgorithmus speichert, der einen von einem Computer ausführbaren Code aufweist; und eine elektronische Steuereinheit (42), die mit dem Empfänger (50, 42) und mit dem computerlesbaren Speicher (48) gekoppelt ist, wobei die elektronische Steuereinheit (42) konfiguriert ist, durch Ausführen des Steueralgorithmus einen Glättewert für einen Bereich einer Materialdecke zu bestimmen, der einem unregelmäßigen Muster der Glättbohlenposition entspricht, und zwar ansprechend auf die Glättbohlensteuerdaten.
Pflasterfertigungssteuersystem (40) nach Anspruch 6, wobei der Empfänger (50, 42) weiter konfiguriert ist, um Positionsdaten zu empfangen, die mit dem Bereich der Decke assoziiert sind, die dem Glättewert entspricht, und wobei die elektronische Steuereinheit (42) konfiguriert ist, um über die Ausführung des Steueralgorithmus ein Glättezuordnungssignal auszugeben, welches auf dem Glättewert und den Positionsdaten basiert.
Pflasterfertigungssteuersystem (40) nach Anspruch 7, wobei der Steueralgorithmus weiter einen Glätteabschätzungsalgorithmus und einen Glättbohleneinstellalgorithmus aufweist, wobei die elektronische Steuereinheit (42) über die Ausführung des Glätteabschätzungsalgorithmus konfiguriert ist, den Glättewert zu bestimmen, und wobei sie weiter über die Ausführung des Glättbohleneinstellalgorithmus konfiguriert ist, eine Höhe der Glättbohle (22) ansprechend auf die Glättbohlensteuerdaten zu steuern.
Pflasterfertigungssystem (10), welches Folgendes aufweist: eine Maschine (11), die einen Rahmen (12) und eine höheneinstellbare Glättbohle (22) aufweist, die mit dem Rahmen (12) gekoppelt ist; einen Empfänger (50, 42), der konfiguriert ist, um Glättbohlensteuerdaten zu empfangen, die ein unregelmäßiges Muster einer Glättbohlenposition relativ zu einer Referenzposition für die höheneinstellbare Glättbohle (22) anzuzeigen; und eine elektronische Steuereinheit (42) in Verbindung mit dem Empfänger (50, 42), die konfiguriert ist, um die Glättbohlensteuerdaten während der Pflasterfertigung einer Oberfläche mit einer Materialdecke über das Pflastersystem (10) zu empfangen, wobei die elektronische Steuereinheit (42) weiter konfiguriert ist, um einen Glättewert für einen Bereich der Materialdecke zu bestimmen, der dem unregelmäßigen Muster der Glättbohlenposition entspricht, und zwar ansprechend auf die Glättbohlensteuerdaten.
Pflasterfertigungssystem (10) nach Anspruch 9, wobei: die Maschine (11) eine Pflasterfertigungsmaschine (11) mit einem Rahmen (12), mit einer Vielzahl von mit dem Boden ein Eingriff stehenden Elementen (16), die mit dem Rahmen (12) gekoppelt sind, und mit einem Zugarm (26) aufweist, der die Glättbohle (22) mit dem Rahmen (12) verbindet; wobei die Pflasterfertigungsmaschine (11) einen Satz von Sensoren (27, 36) aufweist, die darin eingebaut sind und konfiguriert sind, um einen Parameter abzufühlen, der mit den Glättbohlensteuerdaten assoziiert ist; und wobei das Pflasterfertigungssystem (10) weiter eine Anzeige (52, 53) aufweist, die mit der elektronischen Steuereinheit (42) gekoppelt ist, wobei der Empfänger (50, 42) konfiguriert ist, um Positionsdaten zu empfangen, die mit dem Bereich der Materialdecke assoziiert sind, und wobei die elektronische Steuereinheit (42) konfiguriert ist, ansprechend auf den Glättewert und die Positionsdaten ein Glättezuordnungssignal an die Anzeige (52, 53) auszugeben.