DE112009001767T5

DE112009001767T5 - Straßenfertigungsmaschinen-Steuerung und Verfahren

Info

Publication number: DE112009001767T5
Application number: DE112009001767T
Authority: DE
Inventors: Francisco Green
Original assignee: Caterpillar Trimble Control Technologies LLC
Current assignee: Caterpillar Trimble Control Technologies LLC
Priority date: 2008-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2029-07-22
Also published as: DE112009001767B4; WO2010011631A1; US20100014916A1; US8070385B2; CN102105637A

Abstract

Es wird eine Steuerung für eine Maschine geschaffen, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufträgt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht. Die schwimmende Bohle ist über mindestens einen Zugarm an einem Zugpunkt des Zugarms mit der Maschine verbunden. Die vertikale Höhe des Zugpunkts wird von einem Hydraulikzylinder an der Maschine ansprechend auf ein Ventilsteuersignal, das an ein Hydraulikventil angelegt wird, gesteuert. Die Bohle bestimmt die Dicke des Materials auf der Unterbauschicht, während sie durch Anpassen der Höhe des Zugpunkts so manipuliert wird, dass die Oberfläche des Materials einer Bezugsoberfläche folgt. Ein erster Sensor ist unmittelbar vor der Maschine an der Maschine befestigt, um die relative Höhe der Bezugsoberfläche zu erfassen und ein erstes, darauf bezogenes Sensorausgangssignal auszugeben. Ein zweiter Sensor erfasst die Höhe des Zugpunktes in Bezug auf die Maschine und gibt ein zweites, darauf bezogenes Sensorausgangssignal aus. Dies kann direkt vollzogen werden, oder durch Erfassen der Höhe des Zugpunkts in Bezug auf die Bezugsfläche und Subtrahieren des Teils dieser erfassten Höhe, der Änderungen in der Bezugsoberfläche zuzuschreiben ist. Eine Steuerschaltung, die auf das erste Sensorausgangssignal und das zweite Sensorausgangssignal anspricht, gibt ein Ventilsteuersignal an das Hydraulikventil aus, um den Hydraulikzylinder zu steuern.

Description

Diese Erfindung betrifft eine verbesserte Steuerung und ein verbessertes Steuerverfahren für eine Straßenfertigungsmaschine und genauer eine solche Steuerung und ein solches Steuerverfahren für Straßenfertigungsmaschinen, die schwimmende Bohlen verwenden, um der Oberfläche der gefertigten bzw. befestigten Flächen ein Profil zu verleihen, das an angrenzende Bezugsoberflächen, wie angrenzende befestigte Flächen, angrenzende Bordkanten und angrenzende Richtschnüre, die zwischen von Vermessern gesetzten Pflöcken verlaufen, angepasst ist.
Straßenfertigungsmaschinen dieser Art weisen in der Regel eine Zugmaschine oder eine Zugfahrzeug auf, die bzw. das sich entlang einer Unterbauschicht, die befestigt werden soll, bewegt. Die Straßenfertigungsmaschine legt eine Schicht aus Asphalt oder einem anderen Deckenmaterial auf der Unterbauschicht ab, und die Dicke und das Profil der Asphaltschicht werden von einer schwimmenden Bohle bestimmt, die hinter dem Fahrzeug her gezogen wird. Die Bohle weist eine Platte, die über die Asphaltoberfläche hinter dem Fahrzeug gleitet, und ein Paar Zugarme auf, die sich nach vorne erstrecken. Die Zugarme sind an Krafteinleitungs- bzw. Zugpunkten, die von Hydraulikzylindern angehoben und abgesenkt werden können, mit dem Fahrzeug verbunden. Wenn die Zugpunkte angehoben werden, wird der vordere Rand der schwimmenden Bohle angehoben, und die Platte wird so ausgerichtet, dass sie mit einer mehr aufwärts gerichteten Neigung über den Asphalt gleitet, der angrenzend an die Vorderseite der Bohle auf den Unterbau aufgebracht wird. Wenn die Zugpunkte dagegen abgesenkt werden, wird der vordere Rand der Bohlenplatte ebenfalls abgesenkt, wodurch die Platte wieder weiter abwärts ausgerichtet wird und die Oberfläche der Asphaltschicht abgesenkt wird. Es leuchtet ein, dass die Bohle die Oberfläche der Befestigungs- bzw. Deckenmaterialschicht glättet, während sie gleichzeitig die vertikale Position dieser Oberfläche steuert.
Die Straßenfertigungsmaschine legt das Deckenmaterial so auf der Unterbauschicht ab, dass die Oberfläche des Deckenmaterials einem gewünschten Höhenprofil folgt. Wenn beispielsweise ein zweiter Asphaltstreifen auf einer Straßenunterbettung abgelegt wird, die neben einem ersten Asphaltstreifen liegt, sollte die Oberflächenhöhe der beiden Streifen an der Nahtstelle, wo sie zusammenstoßen, exakt übereinstimmen. Oder als anderes Beispiel kann es gewünscht sein, eine Asphaltoberflächenhöhe exakt in Bezug auf eine Bordkante zu steuern, wenn die Asphaltschicht auf einer Unterbauschicht neben einer bereits vorhandenen Bordkante abgelegt wird. Als weiteres Beispiel kann ein Vermesser zuvor eine Straße oder eine andere Oberfläche, die befestigt werden soll, vermessen und eine Reihe von Pflöcken gesetzt haben, wobei eine Richtschnur von der Spitze eines Pflocks zur Spitze eines nächsten Pflocks gespannt ist. In jedem Fall muss die vertikale Position der Oberfläche des aufgebrachten Deckenmaterials präzise in Bezug auf eine Bezugsoberfläche irgendeiner Art gesteuert werden, und dies erfordert die exakte Steuerung der Zugpunkte der Zugarme.
Straßenfertigungsmaschinen des Standes der Technik verwenden verschiedene Ansätze zur Steuerung der Bohle. Es ist üblich, eine horizontale Stange so am Zugpunkt anzubringen, dass die Stange sich parallel zur Bewegungsrichtung der Straßenfertigungsmaschine bewegt und lateral zur Seite der Maschine versetzt ist. Die Stange wird mechanisch in einer horizontalen Stellung festgehalten und weist über ihre Länge verteilt eine Reihe von nach unten gerichteten Ultraschallsensoren auf. Die Sensoren bestimmen an Messpunkten, die sich direkt unter ihnen befinden, die Abstände zur Bezugsfläche. Diese Abstände können dann verwendet werden, um das Anheben und Absenken des Zugpunkts zu steuern. Der Zugpunkt auf der gegenüber liegenden Seite der Maschine kann im selben Umfang angehoben oder abgesenkt werden, oder er kann unter Verwendung einer zweiten horizontalen Stange und eines zweiten Satzes aus Ultraschallsensoren unabhängig gesteuert werden.
Diese Straßenfertigungsmaschinen-Steueranordnungen des Standes der Technik sind sperrig, schwierig zu transportieren und anfällig für Beschädigungen. Was gebraucht wird, sind eine verbesserte Steuerung und ein besseres Verfahren für Straßenfertigungsmaschinen mit weniger Sensoren und weniger sperrigen Montageanordnungen und eine bessere Steuerung der Bohle.
Diese Anforderungen werden von einer Steuerung für eine Maschine erfüllt, die Material auf eine Unterbauschicht aufträgt und eine schwimmende Bohle über die Oberseite des Materials hinter der Maschine herzieht. Die schwimmende Bohle ist über mindestens einen Zugarm an einem Zugpunkt des Zugarms an der Maschine befestigt. Die vertikale Höhe des Zugpunkts wird als Reaktion auf ein Ventilsteuersignal, das an ein Hydraulikventil angelegt wird, von einem Hydraulikzylinder an der Maschine gesteuert. Die Bohle bestimmt die Dicke des Materials auf der Unterbauschicht und wird durch Anpassen der Höhe des Zugpunkts so manipuliert, dass die Oberfläche des Materials einer Bezugsoberfläche folgt. Die Steuerung beinhaltet einen ersten Sensor, der unmittelbar vor der Maschine bzw. angrenzend an die Vorderseite der Maschine an der Maschine befestigt ist, um die relative Höhe der Bezugsoberfläche zu erfassen und ein darauf bezogenes Sensorausgangssignal auszugeben. Die Steuerung beinhaltet einen zweiten Sensor, der die Höhe des Zugpunkts in Bezug auf die Bezugsoberfläche erfasst und ein zweites darauf bezogenes Steuersignal ausgibt. Schließlich beinhaltet die Steuerung eine Steuerschaltung, die auf das erste Sensorausgangssignal und das zweite Sensorausgangssignal anspricht, um ein Ventilsteuersignal zur Steuerung des Hydraulikzylinders an das Hydraulikventil auszugeben.
Die Steuerschaltung kann ferner auf einen Sollwert ansprechen, der von einer Betätigungskraft bzw. einer Person ausgewählt wird. Die Steuerschaltung kann aufweisen: einen Speicher, der eine Vielzahl von ersten, über einen Zeitraum abgenommenen Sensorausgangssignalen speichert, eine Schaltung, die einen Durchschnitt aus der Vielzahl von ersten Sensorausgangssignalen bildet, um ein Durchschnittsausgangssignal des ersten Sensors auszugeben, eine Schaltung, die eines der im Speicher gespeicherten ersten Sensorausgangssignale vom zweiten Sensorausgangssignal subtrahiert, um ein Differenzsignal auszugeben, das die Position des Sensors in Bezug auf die Maschine angibt, eine Schaltung, die das erste Sensorausgangs-Durchschnittssignal und das Differenzsignal addiert, um ein Steuersignal auszugeben, und einen Komparator, der das Steuersignal mit einem von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert vergleicht, um ein Ventilsteuersignal zum Steuern des Hydraulikzylinders an das Hydraulikventil auszugeben. Die Schaltung, die eines der im Speicher gespeicherten ersten Sensorausgangssignale vom zweiten Sensorausgangssignal subtrahiert, um ein Differenzsignal auszugeben, das die Position des zweiten Sensors in Bezug auf die Maschine anzeigt, kann eine Schaltung umfassen, die ein erstes Sensorausgangssignal subtrahiert, das zu einem Zeitpunkt im Speicher gespeichert wurde, der in einem Maß früher liegt, das dem Abstand zwischen dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor, geteilt durch die Geschwindigkeit der Maschine, die sich auf der Unterbauschicht bewegt, entspricht.
Der erste Sensor kann einen Ultraschallsensor umfassen, der angrenzend an die Vorderseite der Maschine an der Maschine angebracht ist, um die relative Höhe der Bezugsoberfläche zu erfassen. Der zweite Sensor kann einen Ultraschallsensor zum Erfassen der Höhe des Zugpunkts in Bezug auf die Bezugsfläche umfassen. Die Steuerschaltung kann aufweisen: einen Filter, der das erste Sensorausgangssignal filtert, um ein gefiltertes erstes Sensorausgangssignal auszugeben, eine Schaltung, die ein erstes Sensorausgangssignal, das zu einem früheren Messzeitpunkt ausgegeben wurde, vom zweiten Sensorausgangssignal subtrahiert, um ein Differenzsignal auszugeben, das die Position des zweiten Sensors in Bezug auf die Maschine anzeigt, eine Schaltung, die das gefilterte erste Sensorausgangssignal und das Differenzsignal addiert, um ein Steuersignal auszugeben, und einen Komparator, der das Steuersignal mit einem von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert vergleicht, um ein Ventilsteuersignal zur Steuerung des Hydraulikzylinders an das Hydraulikventil auszugeben. Der Filter kann einen Speicher, der eine Vielzahl von über einem Zeitraum abgenommenen ersten Sensorausgangssignalen speichert, und eine Schaltung aufweisen, die einen Durchschnitt aus der Vielzahl von ersten Sensorausgangssignalen bildet, um ein gefiltertes erstes Sensorausgangssignal auszugeben. Die Schaltung, die einen Durchschnitt aus den ersten Sensorausgangssignalen bildet, um ein erstes gefiltertes Sensorausgangssignal auszugeben, kann eine Schaltung umfassen, welche die Summe der gespeicherten ersten Sensorausgangssignale durch die Zahl der ersten Sensorausgangssignale, aus denen die Summe besteht, teilt.
Die Steuerung kann aufweisen: einen ersten Sensor, der angrenzend an die Vorderseite der Maschine an der Maschine angebracht ist und der die relative Höhe der Bezugsoberfläche erfasst und ein darauf bezogenes erstes Sensorausgangssignal ausgibt, einen zweiten Sensor, der die Höhe des Zugpunkts in Bezug auf die Maschine erfasst und ein darauf bezogenes zweites Sensorausgangssignal ausgibt, und eine Steuerschaltung, die auf das erste Sensorausgangssignal und das zweite Sensorausgangssignal anspricht, um ein Ventilsteuersignal zur Steuerung des Hydraulikzylinders an das Hydraulikventil auszugeben. Die Steuerschaltung kann ferner auf einen von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert ansprechen und kann aufweisen: einen Speicher, der eine Vielzahl von ersten, über einen Zeitraum abgenommenen Sensorausgangssignalen speichert, eine Schaltung, die einen Durchschnitt aus der Vielzahl von ersten Sensorausgangssignalen bildet, um ein Durchschnittsausgangssignal des ersten Sensors auszugeben, eine Schaltung, die das Durchschnittsausgangssignal des ersten Sensors und das zweite Sensorausgangssignal addiert, um ein Steuersignal auszugeben, und einen Komparator, der das Steuersignal mit einem von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert vergleicht, um ein Ventilsteuersignal zur Steuerung des Hydraulikzylinders an das Hydraulikventil auszugeben. Der erste Sensor kann einen Ultraschallsensor umfassen, der angrenzend an die Vorderseite der Maschine an der Maschine angebracht ist, um die relative Höhe der Bezugsoberfläche zu erfassen. Die Steuerschaltung kann aufweisen: einen Filter, der das erste Sensorausgangssignal filtert, um ein gefiltertes erstes Sensorausgangssignal auszugeben, eine Schaltung, die das gefilterte erste Sensorausgangssignal und das Differenzsignal addiert, um ein Steuersignal auszugeben, und einen Komparator, der das Steuersignal mit einem von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert vergleicht, um ein Ventilsteuersignal zur Steuerung des Hydraulikzylinders an das Hydraulikventil auszugeben. Der Filter kann einen Speicher zum Speichern einer Vielzahl von ersten, über einen Zeitraum abgenommenen Sensorausgangssignalen und eine Schaltung aufweisen, die einen Durchschnitt aus der Vielzahl von ersten Sensorausgangssignalen bildet, um ein gefiltertes erstes Sensorausgangssignal auszugeben. Die Schaltung, die einen Durchschnitt aus den ersten Sensorausgangssignalen bildet, um ein erstes gefiltertes Sensorausgangssignal auszugeben, kann eine Schaltung umfassen, welche die Summe der gespeicherten ersten Sensorausgangssignale durch die Zahl der ersten Sensorausgangssignale, aus denen die Summe besteht, teilt.
Ein Verfahren zum Steuern einer solchen Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, kann die folgenden Schritte umfassen: Erfassen der Höhe der Bezugsoberfläche in Bezug auf die Maschine angrenzend an die Vorderseite der Maschine und Ausgeben eines darauf bezogenen ersten Sensorausgangssignals, Erfassen der Höhe des Zugpunkts in Bezug auf die Bezugsoberfläche und Ausgeben eines darauf bezogenen zweiten Sensorausgangssignals, und Ausgeben eines Ventilsteuersignals zur Steuerung des Hydraulikzylinders an das hydraulische Ventil ansprechend auf die ersten und zweiten Sensorausgangssignale. Das Ventilsteuersignal kann auch ansprechend auf einen von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert ausgegeben werden. Das Verfahren kann ein zweites Sensorausgangssignal auf Basis der Höhe des Zugpunkts in Bezug auf die Maschine verwenden.
Demgemäß wird angestrebt, eine verbesserte Steuerung und ein verbessertes Steuerverfahren zum Steuern einer Maschine der Art zu schaffen, die eine schwimmende Bohle hinter sich herzieht.
1 ist eine schematische Darstellung einer Straßenfertigungsmaschine und einer ersten Ausführungsform einer zugehörigen Steuerung; und
2 ist eine schematische Darstellung einer Straßenfertigungsmaschine und einer zweiten Ausführungsform einer zugehörigen Steuerung.
1 ist eine schematische Darstellung einer Straßenfertigungsmaschine 10 und einer Steuerung 12 für die Maschine. Die Maschine 10 trägt ein Material 14, wie Asphalt, auf eine Unterbauschicht 16 auf und zieht eine schwimmende Bohle 18 über die Oberseite 20 des Materials 14 hinter der Maschine 10. Die schwimmende Bohle 18 ist über mindestens einen Zugarm 22 an einem Zugpunkt 24 des Zugarms an der Maschine befestigt bzw. mit dieser verbunden. Die vertikale Höhe des Zugpunkts 24 wird ansprechend auf ein Ventilsteuersignal, das über eine Leitung 28 an ein Hydraulikventil 30 angelegt wird, von einem Hydraulikzylinder 26 an der Maschine 10 gesteuert. Die Bohle 18 bestimmt die Dicke des Materials 14 auf der Unterbauschicht 16 durch Abziehen und wird durch Anpassen der Höhe des Zugpunkts 24 so manipuliert, dass die Oberfläche des Materials 14 einer Bezugsoberfläche 32 folgt. Die Oberfläche 32 ist ein Bezug, der auf der Seite, die in 1 zum Betrachter hin liegt, an die Straßenfertigungsmaschine angrenzt, und kann die Oberfläche des Bodens angrenzend an die Straßenfertigungsmaschine 10 sein.
Das Verfahren, mit dem eine Bohle 18 so betätigt wird, dass sie die Höhe der Oberfläche 20 des Deckenmaterials 14 steuert, ist bekannt. Das Deckenmaterial 14 wird hinter der Maschine 10 auf die Unterbauschicht 16 aufgebracht, wenn die Maschine über die Unterbauschicht fährt. Die Bohle 18 wird von zwei Armen 22 gezogen, von denen nur einer in 1 dargestellt ist, wobei diese Arme 22 vom hinteren Teil der Maschine 10 nach vorne verlaufen und an zwei Zugpunkten 24 angreifen. Wenn die Zugpunkte 24 angehoben werden, wird die Bohlenplatte 34 so geneigt, dass der vordere Rand der Platte 34 höher ist als der hintere Rand. Mit dieser Ausrichtung zieht die Bohle 18 das Deckenmaterial, das hinter der Maschine 10 auf die Unterbauschicht 16 aufgetragen wird, tendenziell nach oben ab. Das Ergebnis ist, dass die Oberfläche 20 des Materials höher wird. Wenn die Zugpunkte 24 abgesenkt werden, wird die Bohlenplatte 34 so geneigt, dass der vordere Rand der Platte 34 tiefer liegt als ihr hinterer Rand. Mit dieser Ausrichtung zieht die Bohle 18 das Material, das hinter der Maschine auf die Unterbauschicht aufgetragen wird, tendenziell nach unten ab. Das Ergebnis ist, dass die Oberfläche 20 des Materials tiefer wird. Ein Hydraulikzylinder 26 kann parallel zu einem identischen Hydraulikzylinder (nicht dargestellt) auf der anderen Seite der Maschine betätigt werden, oder die Zylinder können unabhängig voneinander gesteuert und betätigt werden.
Die Steuerung 12 weist einen ersten Sensor 36 auf, der angrenzend an die Vorderseite 38 der Maschine 10 an der Maschine 10 und seitlich von dem Weg, den die Maschine 10 zurücklegt, angebracht ist, um die relative Höhe X_f der Bezugsoberfläche zu erfassen und um ein erstes Sensorausgangssignal über die dazugehörige Leitung 40 auszugeben. Der Sensor 36 ist vorzugsweise ein Ultraschallsensor, der an einem Bügel 42 montiert ist, der angrenzend an die und vor der Vorderseite der Maschine 10 angeordnet ist. Der Sensor 36 verläuft zur Seite der Maschine 10, so dass der sich über der Bezugsfläche 32 befindet. Der Sensor 36 richtet eine gepulste Schallkeule nach unten und bestimmt den Abstand zur Bezugsoberfläche X_f auf Basis der Zeit, die vergeht, bis die Schallimpulse die Bezugsfläche erreichen und dann reflektiert werden und zum Sensor 36 zurückkehren. Die Steuerung weist einen zweiten Sensor 44 auf, ebenfalls vorzugsweise einen Ultraschallsensor, der die Höhe Y_m des Zugpunkts 24 in Bezug auf die Bezugsfläche 32 erfasst und ein zweites Sensorausgangssignal über die zugehörige Leitung 46 ausgibt. Schließlich weist die Steuerung 12 eine Steuerschaltung 48 auf, die auf das erste Sensorausgangssignal in Leitung 40 und auf das zweite Sensorausgangssignal in Leitung 46 anspricht. Die Steuerschaltung 48 gibt über eine Leitung 50 ein Ventilsteuersignal an das Hydraulikventil 30 aus, um den Hydraulikzylinder 26 zu steuern. Es liegt auf der Hand, dass die Steuerschaltung 48 auch auf einen von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert in einer Leitung 52 anspricht, den eine Betätigungskraft der Straßenfertigungsmaschine in einem Führerhaus 54 mit einer manuellen Steuerung 56 so anpassen kann, dass die Höhe der Oberfläche 20 des Asphalts einer gewünschten Höhe entspricht. Sobald von der Betätigungskraft der geeignete Sollwert ausgewählt wurde, folgt die Steuerung automatisch der Bezugsoberfläche 32 nach oben und unten und behält diese Übereinstimmung der Höhe der Oberfläche 20 mit der gewünschten Oberflächenhöhe bei. Es ist klar, dass der Sollwert 52, falls gewünscht, von einer Steuerschaltung, die einen Positionssensor, wie ein GPS-Empfängersystem, aufweist und die den Sollwert des Systems auf der dreidimensionalen Position der Maschine 10 gründet, automatisch erzeugt werden kann.
Der Ultraschallsensor 44 ist so am Arm 22 befestigt, dass er sich mit dem Zugpunkt 24 bewegt, und liefert eine Zylinderrückmeldung für die Steuerung. Der Ultraschallsensor 36 ist so montiert, dass er an der Maschine 10 festgelegt ist und sich nicht vertikal zusammen mit dem Zugpunkt bewegt. Ein Wandler 36 liefert einen Zeitverlauf der Oberfläche 32, die ihren Bezug nicht ändert, wenn der Zugpunktzylinder 26 angepasst wird. Der Wandler 36 liefert die Werte, aus denen ein Durchschnitt gebildet werden kann, um die gewünschte Oberfläche zu bestimmen. Die Messungen der Zugpunktwandler seien mit Y_m bezeichnet. Man beachte, dass Y_m sich aufgrund von Bewegungen im Zugpunktzylinder 26 und auch aufgrund von Variationen der Bezugsoberfläche 32, die unter dem Wandler 44 hindurch läuft, verändert, wenn die Maschine sich fortbewegt. Die Messungen der Oberfläche, die vom Wandler 36 abgenommen werden, seien mit X_f bezeichnet. Es liegt auf der Hand, dass X_f sich nur als Funktion der Variation der Bezugsoberfläche verändert. Wenn Y_m und X_f entlang des gleichen Weges gemessen werden, und wenn wir ferner sowohl den Abstand zwischen ihren Messungen und die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Maschine V kennen, dann können wir die Veränderungen für Y_m aufgrund der Oberfläche am Messpunkt schätzen. Wir wollen diesen Oberflächenschätzwert X_m nennen. Wir können ein Signal Y'_m erzeugen, das sich in erster Linie im Zusammenhang mit Bewegungen des Zugpunktzylinders 26 ändert: Y'_m = Y_m – X_m.
Jedoch muss die Steuerungsrückmeldung irgendeinen Bezug haben, der von den Oberflächenmessungen abhängt. In einem Durchschnittsbildungssystem des Standes der Technik, das drei Sensoren an einer horizontalen Stange verwendet, war dieser Bezug: Y^ref _average = (Y_f + Y_m + Y_b)/3 wobei Y_f, Y_m und Y_b die vorderen, mittleren bzw. hinteren Ultraschallmessungen sind. Wenn wir einen Verlauf von Oberflächenmessungen an einem festen Rahmen haben, können wir eine ähnliche Schätzung durch eine Durchschnittsbildung aus den hinteren, mittleren und vorderen Werten unseres Oberflächenfensters bestimmen. Ein besserer Bezug wäre wohl die Durchschnittsbildung aus allen Messungen über der gewünschten Länge:
x^ref _average = Durchschnitt aller Werte über der gewünschten Länge,
= Durchschnitt der vorderen, mittleren und hinteren Werte über der gewünschten Länge
= irgendeine Glättungsfilterberechnung über dem Raum für Messungen über der gewünschten Länge.
Dann wird aus unserem Steuersignal: Y_control = Y_m – X_m + X^ref _average
Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist, dass die Länge der Oberfläche und die Art des daran angelegten Glättungsfilters wählbar wird.
Die Steuerschaltung 48 weist einen Speicher 58 auf, der als Schieberegister 60 dargestellt ist und der eine Vielzahl von ersten Sensorausgangssignalen speichert, die über einen Zeitraum abgenommen werden. Das Schieberegister 60 ist in der Lage, L Sensorausgangssignale zu speichern. Jedoch können natürlich auch andere Speicheranordnungen, welche die ersten Sensorausgangssignale und die Zeitpunkte, zu denen diese Ausgangssignale gespeichert wurden, speichern, verwendet werden. Die Steuerschaltung 48 weist ferner eine Schaltung 62 auf, die den Durchschnitt aus der Vielzahl von ersten Sensorausgangssignalen bildet, um ein Durchschnittsausgangssignal des ersten Sensors über Leitung 64 auszugeben. Die Steuerschaltung 48 weist eine Schaltung 66 auf, die eines der ersten im Speicher gespeicherten Sensorausgangssignale, dargestellt als das Ausgangssignal, das am Speicherort M gespeichert ist, vom zweiten Sensorausgangssignal subtrahiert, um über Leitung 46 ein Differenzsignal auszugeben, das die Position des zweiten Sensors 44 in Bezug auf die Maschine 10 anzeigt. Eine Schaltung 68 addiert das Durchschnittsausgangssignal des ersten Sensors und das Differenzsignal in Leitung 70, um über Leitung 72 ein Steuersignal auszugeben. Schließlich vergleicht ein Komparator 74 das Steuersignal in Leitung 72 mit einem von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert in Leitung 52, um über Leitung 50 ein Ventilsteuersignal zum Steuern des Hydraulikzylinders 26 an das Hydraulikventil 30 auszugeben. Die Schaltung 66, die eines der ersten Sensorausgangssignale, M, das im Speicher 58 gespeichert ist, vom über Leitung 46 ausgegebenen zweiten Sensorausgangssignal subtrahiert, um ein Differenzsignal 44 in Bezug auf die Maschine 10 auszugeben, weist eine Schaltung auf, die ein erstes Sensorausgangssignal subtrahiert, das zu einem Zeitpunkt im Speicher gespeichert wurde, der in einem Maß, das dem Abstand zwischen dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor entspricht, geteilt durch die Geschwindigkeit der Maschine V entlang der Unterbauschicht, früher ist. Es liegt auf der Hand, dass dieses gespeicherte erste Sensorausgangssignal den dann gemessenen Teil des Abstands Y_m darstellt, der dem X_f-Wert zuzuordnen ist, der zuvor gemessen worden ist. In der Steuerschaltung von 1 wird dies durch Vorwärtsschreitenlassen des Schieberegisters 60 mit einer Geschwindigkeit V, die auf die Geschwindigkeit der Maschine 10 bezogen ist, bewirkt, so dass das Sensorausgangssignal, das im Registerteil M gespeichert ist, den Wert X_f wiedergibt, der an einem Punkt der Bezugsoberfläche 32, der dann direkt unter dem Sensor 44 war, abgenommen wurde. Wie bereits gesagt ist der Rest des dann gemessenen Wertes Y_m der Position des Zugpunkts 24 und des Sensors 44 in Bezug auf den Körper der Maschine 10 zuzuschreiben. Durch Subtrahieren des zuvor genommenen Werts X_f vom aktuellen Wert Y_m wird dieser bestimmt.
Es liegt auf der Hand, dass das Schieberegister 60 und die Summierungsschaltung 76 zusammen eine Filterschaltung darstellen, die das Ausgangssignal in Leitung 40 des ersten Sensors 36 wirksam glättet. Eine Teilerschaltung 75 teilt das Ausgangssignal des Filters in Leitung 80 und gibt ein Durchschnittsausgangssignal des ersten Sensors aus. Es liegt auch auf der Hand, dass jeder der gespeicherten Werte im Schieberegister 60 durch den Wert L, die Anzahl dieser Werte, geteilt werden kann, bevor die Werte im Addierer 76 summiert werden, statt nach der Summierung dieser Werte, wie in 1 dargestellt.
Für einen Fachmann liegt es auf der Hand, dass eine andere Form von Glättungsfilter anstelle eines Durchschnittsbildungsfilters verwendet werden könnte. Für einen Fachmann liegt es auf der Hand, dass andere Formen von Höhensensoren statt der in der obigen Ausführungsform beschriebenen Ultraschallsensoren verwendet werden könnten.
Die zweite Ausführungsform ist in 2 dargestellt, und entsprechende Elemente sind mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet wie die Elemente in 1. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Art und Weise wie ein Signal separat entwickelt wird, durch das die Bewegung des Zugpunktes 24 in Bezug auf die Maschine 10 verfolgt wird. Während in der ersten Ausführungsform ein Sensor den Abstand vom Zugpunkt zur Bezugsfläche bestimmte und der Teil davon, der Änderungen der Bezugsoberfläche zuzuschreiben war, subtrahiert wurde, erfasst in dieser Ausführungsform ein zweiter Sensor 80 die Höhe des Zugpunkts 24 in Bezug auf die Maschine direkt durch direkte Überwachung der Verlängerung des Hydraulikzylinders 26 und Ausgeben eines zweiten, direkt darauf bezogenen Sensorausgangssignals über Leitung 82. Verschiedene Arten von Sensoren können als Sensor 80 verwendet werden, beispielsweise kann ein Schnursensor verwendet werden, um das Aus- und Einfahren des Kolbens im Hydraulikzylinder 26 zu überwachen, das direkt mit dem Absenken und Anheben des Zugpunkts 24 in Bezug auf die Maschine 10 im Zusammenhang steht.
Andere Aspekte können aus dem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.

Claims

Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, wobei die schwimmende Bohle über mindestens einen Zugarm an einem Zugpunkt des Zugarms mit der Maschine verbunden ist, wobei die vertikale Höhe des Zugpunkts als Reaktion auf ein Ventilsteuersignal, das an ein Hydraulikventil angelegt wird, von einem Hydraulikzylinder an der Maschine gesteuert wird, wobei die Bohle die Dicke des Materials auf der Unterbauschicht bestimmt und durch Anpassen der Höhe des Zugpunkts so manipuliert wird, dass die Oberfläche des Materials einer Bezugsoberfläche folgt, aufweisend: einen ersten Sensor, der unmittelbar vor der Maschine an der Maschine angebracht ist, und der die relative Höhe der Bezugsoberfläche erfasst und ein erstes darauf bezogenes Sensorausgangssignal ausgibt, einen zweiten Sensor, der die Höhe des Zugpunkts in Bezug auf die Bezugsoberfläche erfasst und ein darauf bezogenes zweites Sensorausgangssignal ausgibt, eine Steuerschaltung, die auf das erste Sensorausgangssignal und das zweite Sensorausgangssignal anspricht und ein Ventilsteuersignal an das Hydraulikventil ausgibt, um den Hydraulikzylinder zu steuern.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung ferner auf einen von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert anspricht.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung ferner auf einen automatisch auf Basis von Positionsinformationen ausgewählten Sollwert anspricht.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung aufweist: einen Speicher, der eine Vielzahl von ersten Steuerausgangssignalen, die über einen Zeitraum abgenommen werden, speichert, eine Schaltung, die einen Durchschnitt aus der Vielzahl von ersten Sensorausgangssignalen bildet, um ein Durchschnittsausgangssignal des ersten Sensors auszugeben, eine Schaltung, die eines der im Speicher gespeicherten ersten Sensorausgangssignale vom zweiten Sensorausgangssignal subtrahiert, um ein Differenzsignal auszugeben, das die Position des zweiten Sensors in Bezug auf die Maschine angibt, eine Schaltung, die das Durchschnittsausgangssignal des ersten Sensors und das Differenzsignal addiert, um ein Steuersignal auszugeben, und einen Komparator, der das Steuersignal mit einem von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert vergleicht, um ein Ventilsteuersignal zur Steuerung des Hydraulikzylinders an das Hydraulikventil auszugeben.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 4, wobei die Schaltung, die eines der im Speicher gespeicherten ersten Sensorausgangssignale vom zweiten Sensorausgangssignal subtrahiert, um ein Differenzsignal auszugeben, das die Position des zweiten Sensors in Bezug auf die Maschine angibt, eine Schaltung umfasst, die ein erstes Sensorausgangssignal, das in einem Maß, das dem Abstand zwischen dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor, geteilt durch die Geschwindigkeit der Maschine entlang der Unterbauschicht entspricht, früher im Speicher gespeichert wurde, subtrahiert.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 1, wobei der erste Sensor einen Ultraschallsensor umfasst, der unmittelbar vor der Maschine an der Maschine angebracht ist und der die relative Höhe der Bezugsoberfläche erfasst.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 1, wobei der zweite Sensor einen Ultraschallsensor umfasst, der die Höhe des Zugpunkts in Bezug auf die Bezugsoberfläche erfasst.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung aufweist: einen Filter, der das erste Sensorausgangssignal filtert, um ein gefiltertes erstes Sensorausgangssignal auszugeben, eine Schaltung, die ein erstes Sensorausgangssignal von einem früheren Messzeitpunkt vom zweiten Sensorausgangssignal subtrahiert, um ein Differenzsignal auszugeben, das die Position des zweiten Sensors in Bezug auf die Maschine angibt, eine Schaltung, die das gefilterte erste Sensorausgangssignal und das Differenzsignal addiert, um ein Steuersignal auszugeben, und einen Komparator, der das Steuersignal mit einem von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert vergleicht, um ein Ventilsteuersignal zur Steuerung des Hydraulikzylinders an das Hydraulikventil auszugeben.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 8, wobei der Filter einen Speicher, der eine Vielzahl von ersten, über einen Zeitraum abgenommenen Sensorausgangssignalen speichert, und eine Schaltung aufweist, die einen Durchschnitt aus der Vielzahl von ersten Sensorausgangssignalen bildet, um ein gefiltertes erstes Sensorausgangssignal auszugeben.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 9, wobei die Schaltung, die einen Durchschnitt aus der Vielzahl von ersten Sensorausgangssignalen bildet, um ein gefiltertes erstes Sensorausgangssignal auszugeben, eine Schaltung umfasst, die die Summe der gespeicherten ersten Sensorausgangssignale durch die Zahl der ersten Sensorausgangssignale teilt, aus denen die Summe besteht.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, wobei die schwimmende Bohle über mindestens einen Zugarm an einem Zugpunkt des Zugarms mit der Maschine verbunden ist, wobei die vertikale Höhe des Zugpunkts ansprechend auf ein Ventilsteuersignal, das an ein Hydraulikventil angelegt wird, von einem Hydraulikzylinder an der Maschine gesteuert wird, wobei die Bohle die Dicke des Materials auf der Unterbauschicht bestimmt und durch Anpassen der Höhe der Zugpunkte so manipuliert wird, dass die Oberfläche des Materials einer Bezugsoberfläche folgt, aufweisend: einen ersten Sensor, der unmittelbar vor der Maschine an der Maschine angebracht ist, und der die relative Höhe der Bezugsoberfläche erfasst und ein erstes darauf bezogenes Sensorausgangssignal ausgibt, einen zweiten Sensor, der die Höhe des Zugpunkts in Bezug auf die Bezugsoberfläche erfasst und ein darauf bezogenes zweites Sensorausgangssignal ausgibt, und eine Steuerschaltung, die auf das erste Sensorausgangssignal und das zweite Sensorausgangssignal anspricht und ein Ventilsteuersignal zur Steuerung des Hydraulikzylinders an das Hydraulikventil ausgibt.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 11, wobei die Steuerschaltung ferner auf einen von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert anspricht.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 11, wobei die Steuerschaltung aufweist: einen Speicher, der eine Vielzahl von ersten, über einen Zeitraum abgenommenen Steuerausgangssignalen speichert, eine Schaltung, die einen Durchschnitt aus der Vielzahl von ersten Sensorausgangssignalen bildet, um ein Durchschnittsausgangssignal des ersten Sensors auszugeben, eine Schaltung, die das Durchschnittsausgangssignal des ersten Sensors und das zweite Sensorausgangssignal addiert, um ein Steuersignal auszugeben, und einen Komparator, der das Steuersignal mit einem von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert vergleicht, um ein Ventilsteuersignal zur Steuerung des Hydraulikzylinders an das Hydraulikventil auszugeben.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 11, wobei der erste Sensor einen Ultraschallsensor umfasst, der unmittelbar vor der Maschine an der Maschine angebracht ist und der die relative Höhe der Bezugsoberfläche erfasst.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 11, wobei die Steuerschaltung aufweist: einen Filter, der das erste Sensorausgangssignal filtert, um ein gefiltertes erstes Sensorausgangssignal auszugeben, eine Schaltung, die das gefilterte erste Sensorausgangssignal und das Differenzsignal addiert, um ein Steuersignal auszugeben, und einen Komparator, der das Steuersignal mit einem von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert vergleicht, um ein Ventilsteuersignal zur Steuerung des Hydraulikzylinders an das Hydraulikventil auszugeben.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 15, wobei der Filter einen Speicher, der eine Vielzahl von ersten, über einen Zeitraum abgenommenen Sensorausgangssignalen speichert, und eine Schaltung aufweist, die einen Durchschnitt aus der Vielzahl von ersten Sensorausgangssignalen bildet, um ein gefiltertes erstes Sensorausgangssignal auszugeben.
Steuerung für eine Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, nach Anspruch 16, wobei die Schaltung, die einen Durchschnitt aus der Vielzahl von ersten Sensorausgangssignalen bildet, um ein gefiltertes erstes Sensorausgangssignal auszugeben, eine Schaltung umfasst, die die Summe der gespeicherten ersten Sensorausgangssignale durch die Zahl der ersten Sensorausgangssignale teilt, aus denen die Summe besteht.
Verfahren zum Steuern einer Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, wobei die schwimmende Bohle über mindestens einen Zugarm an einem Zugpunkt des Zugarms mit der Maschine verbunden ist, wobei die vertikale Höhe des Zugpunkts als Reaktion auf ein Ventilsteuersignal, das an ein Hydraulikventil angelegt wird, von einem Hydraulikzylinder an der Maschine gesteuert wird, wobei die Bohle die Dicke des Materials auf der Unterbauschicht bestimmt und durch Anpassen der Höhe des Zugpunkts so manipuliert wird, dass die Oberfläche des Materials einer Bezugsoberfläche folgt, die folgenden Schritte umfassend: Erfassen der Höhe der Bezugsoberfläche in Bezug auf die Maschine unmittelbar vor der Maschine und Ausgeben eines ersten darauf bezogenen Sensorausgangssignals, Erfassen der Höhe des Zugpunkts in Bezug auf die Bezugsoberfläche und Ausgeben eines darauf bezogenen zweiten Sensorausgangssignals, und Ausgeben eines Ventilsteuersignals zur Steuerung des Hydraulikzylinders an das Hydraulikventil ansprechend auf die ersten und zweiten Sensorausgangssignale.
Verfahren nach Anspruch 18, in dem der Schritt des Ausgebens eines Ventilsteuersignals zur Steuerung des Hydraulikzylinders ansprechend auf die ersten und zweiten Sensorausgangssignale ferner den Schritt des Ausgebens eines Ventilsteuersignals an das Hydraulikventil zur Steuerung des Hydraulikzylinders ansprechend auf die ersten und zweiten Sensorausgangssignale und einen von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert beinhaltet.
Verfahren zum Steuern einer Maschine, die ein Material auf eine Unterbauschicht aufbringt und eine schwimmende Bohle über die Oberfläche des Materials hinter der Maschine zieht, wobei die schwimmende Bohle über mindestens einen Zugarm an einem Zugpunkt des Zugarms mit der Maschine verbunden ist, wobei die vertikale Höhe des Zugpunkts von einem Hydraulikzylinder an der Maschine als Reaktion auf ein Ventilsteuersignal, das an ein Hydraulikventil angelegt wird, gesteuert wird, wobei die Bohle die Dicke des Materials auf der Unterbauschicht bestimmt und durch Anpassen der Höhe des Zugpunkts so manipuliert wird, dass die Oberfläche des Materials einer Bezugsoberfläche folgt, die folgenden Schritte umfassend: Erfassen der Höhe der Bezugsoberfläche in Bezug auf die Maschine unmittelbar vor der Maschine und Ausgeben eines ersten darauf bezogenen Sensorausgangssignals, Erfassen der Höhe des Zugpunkts in Bezug auf die Bezugsoberfläche und Ausgeben eines darauf bezogenen zweiten Sensorausgangssignals, und Ausgeben eines Ventilsteuersignals zur Steuerung des Hydraulikzylinders an das Hydraulikventil ansprechend auf die ersten und zweiten Sensorausgangssignale.
Verfahren nach Anspruch 20, in dem der Schritt des Ausgebens eines Ventilsteuersignals zur Steuerung des Hydraulikzylinders ansprechend auf die ersten und zweiten Sensorausgangssignale ferner den Schritt des Ausgebens eines Ventilsteuersignals zur Steuerung des Hydraulikzylinders an das Hydraulikventil ansprechend auf die ersten und zweiten Sensorausgangssignale und einen von einer Betätigungskraft ausgewählten Sollwert beinhaltet.