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Technisches Gebiet
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Diese Offenbarung betrifft allgemein ein Temperaturwarnsystem und insbesondere ein Asphaltiermaschinen-Temperaturwarnsystem für den Bediener eines Asphaltverdichters.
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Hintergrund
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Die Vorbereitung von Straßen, Baustellen, Böschungen und anderer Oberflächen erfordert oft eine Verdichtung, um gewünschte Materialeigenschaften zu schaffen. Verdichter werden eingesetzt, um verschiedene Belagsmaterialien wie beispielsweise etwa Erde, Kies und ein Asphaltmaterial zu verdichten. Der gewünschte Grad der Materialverdichtung kann auf der Grundlage des Materialtyps, der verdichtet werden soll, und/oder der Zustände des Materials variieren, wie beispielsweise Erdfeuchtigkeitsgehalt und Asphalttemperatur. Die Verdichtungsgrade sind wichtig für die Aufrechterhaltung der Stabilität des Belagsmaterials. Bei zu geringer Verdichtung fehlt es den Belagsoberflächen an ausreichender Festigkeit, um die Verkehrsbelastung zu tragen, und sie sind nicht langlebig. Bei zu starker Verdichtung können Asphalt- und andere Belagsmaterialien dauerhaft verformt werden. Bei einem Verdichtungsvorgang kann der Grad der Materialverdichtung gemessen und bezüglich der Erfüllung der Auftragsvorgaben bewertet werden.
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Typische Belagseinbaumaschinen umfassen einen Schlepper zur Bereitstellung der Mobilität und Leistung, einen Trichter mit einem Vorrat eines Bitumen-Aggregat-Gemischs oder Asphalt, und ein Heizschild, das das Asphaltbelagsmaterial auf einen zu asphaltierenden Bereich in einem Streifen mit gleichmäßiger Dicke verlegt. Der Schlepper umfasst typischerweise einen Verbrennungsmotor, der dazu ausgebildet ist, die Betriebsvorgänge der Asphaltiermaschine anzutreiben. Der Motor kann dabei ein beliebiger aus einer Reihe von bekannten Triebwerken sein, die Gasturbinenmotoren, mit Erdgas betriebene Motoren, Dieselmotoren und Benzinmotoren umfassen können. Das Asphaltbelagsmaterial wird aufgeheizt und verlegt, wenn es eine plastische Konsistenz hat, so dass es leicht in einer Schicht mit gleichmäßiger Dicke verlegt werden kann. Bei einem Belagserneuerungsvorgang kann das neue Asphaltmaterial auf der alten Oberfläche der Straße verlegt werden. Es hat sich gezeigt, dass das neue Asphaltmaterial viel besser an der alten Straßenoberfläche haftet, wenn die alte Straßenoberfläche warm ist. Schlechte Resultate werden erzielt, wenn das neue Asphaltmaterial auf einer kalten Straße verlegt wird. In ähnlicher Weise werden schlechte Resultate erzielt, wenn die Verdichtung des neuen Asphaltmaterials versucht wird, während das Asphaltmaterial eine Temperatur hat, die außerhalb eines bevorzugten Bereichs von Temperaturen fällt. Aus diesem Grund gibt es spezielle Temperaturbedingungen, unter welchen das Verlegen erfolgen muss, um die Belagsqualität sicherzustellen. Dies begrenzt die Länge der für den Belagseinbau geeigneten Zeit, und auch die Produktivität an Tagen, an denen die Belagsarbeiter darauf warten müssen, dass die Temperatur steigt. Darüber hinaus können Informationen über die Temperatur des Asphaltmaterials, das gerade durch das Heizschild verlegt wurde, wichtig für den Bediener eines Verdichters sein, der der Asphaltiermaschine nachfolgt.
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Eine Heizschildanordnung umfasst typischerweise einen Basisabschnitt und kann einen oder mehrere Verlängerungsabschnitte umfassen, wobei jeder dieser Abschnitte Stahlheizschildpatten aufweist, die an den Heizschildabschnitten auf solche Weise montiert sind, dass die Platten das abgelegte Belagsmaterial glätten und komprimieren, was eine Decke mit der gewünschten Dicke hinterlässt. Die Heizschildplatten werden typischerweise beheizt, um zu verhindern, dass das Asphaltmaterial an den Stahlplatten haften bleibt. In modernen Heizschildanordnungen sind die Heizschildplatten-Heizgeräte üblicherweise in der Form elektrischer Widerstandsheizgeräte implementiert, die optimal an oder nahe der Heizschildplatten positioniert werden können. Heizschildplatten kann auch durch Heizgeräte beheizt werden, die durch Gas oder andere Brennstoffe betrieben werden. Es ist wichtig, eine korrekte Heizschildplattentemperatur aufrecht zu erhalten. Sind die Heizschildplatten entweder zu heiß oder zu kalt, wird eine schlechte Oberfläche in der resultierenden Belagsdecke erzielt. In einem einfachen Heizschild nur mit Basisheizschildabschnitten umfasst jeder der Basisheizschildabschnitte typischerweise sowohl ein Heizgerät als auch einen Temperatursensor. In einem solchen System kann jede der Basisheizschildplatten einzeln in Übereinstimmung mit einer Rückkopplung, die von dem zugehörigen Temperatursensor erhalten wird, temperaturgesteuert werden. Ein breiteres Heizschild erfordert mehr Heizgeräte, und die Heizgeräte sind allgemein angeordnet zu unabhängigen Heizzonen angeordnet. Elektrische Leistung an die Heizgeräte wird durch ein Heizschild-Leistungsmodul (SPM) gesteuert. Während des Belagseinbauvorgangs ist es wichtig, die Temperatur des Asphalts in Echtzeit zu überwachen, um zu wissen, ob der Asphalt innerhalb eines optimalen Temperaturbereichs für die Verdichtung liegt.
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Während des Betriebs eines Einbauheizschilds entsteht eine unerwünschte Situation, wenn die Temperatur des neuen Asphalts, der gerade durch das Heizschild verlegt wurde, zu stark abkühlt, bevor ein dem Einbauheizschild folgender Verdichter die Verdichtung des Asphalts abgeschlossen hat. Als ein Ergebnis besteht die Notwendigkeit, die Temperatur an der Oberfläche des Asphalts, während er durch das Heizschild verlegt wird, in Echtzeit zu identifizieren, und diese Temperaturinformation einem Bediener des hinter dem Heizschild folgenden Verdichters bereitzustellen. Typischerweise umfassen Verdichterfahrzeuge, die mit Asphaltmaterialdecken verwendet werden, eine Fahrzeugkarosserie und ein Paar von Trommelelementen oder "Walzen", die drehbar an dem Körper montiert sind. Solche Verdichterfahrzeuge funktionieren allgemein, indem sie über Abschnitte der geformten Materialdecke rollen, so dass die Walzen die geformte Materialdecke mit jedem Durchlauf über einen bestimmten Abschnitt der Materialdecke verdichten, wobei die Walzen den Verdichterfahrzeugen auch Mobilität verleihen. Ein Vibrationsmechanismus kann innerhalb jeder Walze montiert sein, um den Umfang der Verdichtung der geformten Materialdecke mit jedem Übergang der Walzen zu erhöhen. Diese Vibrationsmechanismen sind allgemein variabel in der Frequenz und Amplitude, wobei Variationen in der Frequenz dem Verdichter erlauben, mit unterschiedlichen Drehzahlen zu arbeiten, und Variationen in der Amplitude den Grad der Verdichtung durch die Walzen beeinflussen. In einem typischen Projekt zur Bildung einer Asphaltdecke, wie etwa Straßendecken, bildet das Belagseinbaufahrzeug eine durchgehende Decke aus Material hinter dem Belagseinbaufahrzeug, während sich das Belagseinbaufahrzeug auf der Grundfläche vorwärts bewegt. Ein oder mehrere Verdichterfahrzeuge folgen dem Belagseinbaufahrzeug und rollen allgemein über alle Abschnitte der geformten Materialdecke, bis die geformte Materialdecke zu einem gewünschten Grad oder Ausmaß verdichtet ist. Vorzugsweise wird die geformte Materialdecke so gebildet, dass das Material innerhalb eines gewünschten Temperaturbereichs ist. Weisen Abschnitte der geformten Materialdecke eine geringere Temperatur auf als eine bevorzugte Temperatur, muss/müssen der/die Verdichter ggf. zusätzliche Durchläufe über diese Abschnitte ausführen, um eine ausreichende Verdichtung sicherzustellen. Wenn andererseits Abschnitte der geformten Materialdecke eine höhere Temperatur aufweisen als eine bevorzugte Temperatur, müssen die Bediener der Verdichter vorsichtig sein, um zu verhindern, dass diese Abschnitte zu stark verdichtet werden.
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Es wäre daher wünschenswert, ein System bereitzustellen, um die Temperatur der geformten Materialdecke zu überwachen, während die geformte Materialdecke gebildet wird, so dass die Temperaturinformationen von einem Bediener eines Belagseinbaufahrzeugs oder eines Verdichterfahrzeugs verwendet werden können, um geeignete Einstellungen an den Betriebsparametern des Belagseinbaufahrzeugs oder des Verdichterfahrzeugs vorzunehmen. Des Weiteren wäre es wünschenswert, ein System bereitzustellen, um einfach Abschnitte einer geformten Materialdecke zu identifizieren, die zusätzliche Verdichtung benötigen, oder Abschnitte einer geformten Materialdecke, wo es notwendig sein kann, mit größerer Vorsicht zu verdichten. Darüber hinaus wäre es wünschenswert, ein System zur Verwendung von erfassten Materialdecken-Temperaturinformationen bereitzustellen, um automatisch Belagseinbaufahrzeugs- oder Verdichterfahrzeugs-Betriebsvorgänge einzustellen, um eine akzeptable geformte Materialdecke bereitzustellen.
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Ein Beispiel eines Systems zur Verbesserung des Betriebs und der Effizienz von Belagseinbaugeräten wird in dem
US-Patent Nr. 6,749,364 an Baker et al. (”Baker”) offenbart. Insbesondere offenbart Baker ein Belags-Temperaturüberwachungssystem, das an einem Belagseinbaufahrzeug verwendet wird, das Signale an eine Anzeigevorrichtung an dem Belagseinbaufahrzeug sendet, um ein graphisches Bild eines Temperaturprofils einer geformten Materialdecke zu erzeugen. Bakers Ansatz zur Verbesserung des Betriebs von Belagseinbaugeräten kann jedoch zu komplex sein, und kann nicht die optimale Flexibilität zur möglichst raschen Benachrichtigung von Bedienern eines Verdichters bereitstellen, die diese Informationen benötigen, um die Betriebsparameter des Verdichters sofort zu ändern.
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Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme und/oder andere Probleme der bestehenden Technologie zu überwinden.
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Zusammenfassung
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Ein Aspekt der Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Belagseinbaubetriebs. Das Verfahren kann umfassen: Aufbringen von Asphalt auf eine Oberfläche unter Verwendung eines Heizschilds, das an einer Asphaltiermaschine montiert ist, Abtasten einer Oberfläche des Asphalts, während er durch das Heizschild aufgebracht wird, unmittelbar hinter der Asphaltiermaschine unter Verwendung eines Temperaturscanners, der an der Asphaltiermaschine montiert ist, und Übertragen eines Signals, das eine abgetastete Temperatur des Asphalts angibt, von der Asphaltiermaschine. Ein Verdichter, der der Asphaltiermaschine folgt, kann das Signal empfangen, das die abgetastete Temperatur des Asphalts angibt, und Betriebsparameter des Verdichters können als eine Funktion des an dem Verdichter empfangenen Signals beeinflusst werden.
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Ein weiterer Aspekt der Offenbarung betrifft eine Asphaltbelag-Temperaturwarnsystem, das eine Asphaltiermaschine und einen Verdichter umfasst. Die Asphaltiermaschine kann ein Heizschild umfassen, und kann dazu ausgebildet sein, Asphalt auf einer Unterbaufläche in einer geformten Decke unter Verwendung des Heizschilds aufzubringen. Ein Temperaturscanner kann an der Asphaltiermaschine montiert sein, wobei der Temperaturscanner dazu ausgebildet ist, eine Oberfläche der geformten Decke aus Asphalt abzutasten, während sie durch das Heizschild aufgebracht wird. Ein Sender kann an der Asphaltiermaschine montiert sein, wobei der Sender dazu ausgebildet ist, ein Signal, das eine abgetastete Temperatur des Asphalts angibt, von der Asphaltiermaschine an einen Empfänger zu übertragen, der an dem Verdichter montiert ist. Der Empfänger kann dazu ausgebildet sein, das Signal zu empfangen, das die abgetastete Temperatur des Asphalts angibt, und ein Alarm an dem Verdichter kann dazu ausgebildet, selektiv eine Benachrichtigung an einen Bediener des Verdichters zu senden, auf der Grundlage des Signals, das durch den Empfänger an dem Verdichter empfangen wurde.
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Ein weiterer Aspekt der Offenbarung betrifft eine Asphaltiersystem, das eine Asphaltiermaschine und einen Verdichter umfasst. Die Asphaltiermaschine kann einen Temperaturscanner umfassen, der an der Asphaltiermaschine in einer Position montiert ist, die zur Abtastung einer Oberflächentemperatur des Belagsmaterials geeignet ist, das durch die Asphaltiermaschine aufgebracht wird. Die Asphaltiermaschine kann auch ein Steuergerät umfassen, das dazu ausgebildet ist, elektrische Signale von dem Temperaturscanner zu empfangen, wobei die elektrischen Signale die Oberflächentemperatur des Belagsmaterials, das durch die Asphaltiermaschine aufgebracht wird, angeben, zu bestimmen, ob die Oberflächentemperatur des Belagsmaterials außerhalb eines vorbestimmten Bereichs von Temperaturen liegt, und ein Signal an den Verdichter zu übertragen, um eine Warnung für einen Bediener des Verdichters bereitzustellen, wenn die Oberflächentemperatur des Belagsmaterials außerhalb des vorbestimmten Bereichs von Temperaturen liegt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Asphaltiersystems;
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2 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Steuerungskonfiguration für das Asphaltiersystem von 1.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht Abschnitte eines beispielhaften Asphaltiersystems 10 nach einer beispielhaften Ausführungsform. Das Asphaltiersystem 10 kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Maschinen umfassen, und umfasst in der illustrierten Ausführungsform eine Asphaltiermaschine 12 und einen Verdichter 16. Die verschiedenen Maschinen des Asphaltiersystems 10 sind ungefähr so dargestellt, wie sie während des Einbaus eines Belagsmaterials M auf einem Unterbau S erscheinen könnten. Die Asphaltiermaschine 12 kann über den Unterbau S fahren und Belagsmaterial M verteilen, das in der Folge durch den Verdichter 16 verdichtet wird. Wie hierin noch weiter beschrieben wird, kann das Asphaltiersystem 10 dazu ausgebildet sein, den Verdichter 16 und optional weitere Verdichter zu steuern, um die Glätte, Tiefe und/oder einen Verdichtungsgrad des Belagsmaterials M zu optimieren.
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Die Asphaltiermaschine 12 kann allgemein einen Rahmen 50 umfassen, der dazu ausgebildet ist, einen Trichter 52 zum zeitweiligen Speichern von Belagsmaterial M zu tragen. In der offenbarten Ausführungsform kann das Belagsmaterial M ein Asphaltmaterial umfassend einen Zuschlagstoff und ein Bindemittel sein. Es ist jedoch anzumerken, dass alternativ auch andere Materialien wie Erde, Kies und andere bekannte Belagsmaterialien verwendet werden können. Die Asphaltiermaschine 12 kann des Weiteren eine Zuführ-Fördereinrichtung 54 und einen oder mehrere Schneckenförderer 55 umfassen, die dazu ausgebildet sind, Belagsmaterial M von dem Trichter 52 auf den Unterbau S zur herkömmlichen Nivellierung, Vorverdichtung, Dickensteuerung etc. über ein Heizschild 56 zu verteilen. Die Asphaltiermaschine 12 kann des Weiteren eine Vielzahl von Bodeneingriffselementen 51, wie etwa Räder oder Raupenketten, umfassen, die dazu ausgebildet sind, die Asphaltiermaschine 12 und eine Bedienerstation 60 vorzutreiben.
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Der Trichter 52 kann oben offen sein, um Belagsmaterial M von einem beliebigen bekannten Mechanismus, zum Beispiel von einem Muldenkipper, zu empfangen. Der Trichter 52 kann auch einen offenen Boden aufweisen, um der Zuführ-Fördereinrichtung 54 und dem Schneckenförderer 55 zu erlauben, Material M aus dem Trichter 52 und auf einen Unterbau S zu verteilen, um eine Materialdecke 20 zu bilden. Der Trichter 52 kann fest in den Rahmen 50 der Asphaltiermaschine 12 integriert sein. Die Seitenwände des Trichters 52 können fixiert sein oder alternativ schwenkbar sein, um eine maximale Kapazität während der Belagseinbauvorgänge zu ermöglichen, sowie eine minimale Breite beim Transport.
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Eine oder mehrere Zuführ-Fördereinrichtungen 54 können mit dem Boden des Trichters 52 verbunden sein. Werden mehrere Zuführ-Fördereinrichtungen verwendet, können sie Seite an Seite platziert werden, um parallel zueinander zu laufen. Die Zuführ-Fördereinrichtung 54 kann Belagsmaterial M von dem Trichter 52 zu einer Rückseite der Asphaltiermaschine 12 transportieren, wo Belagsmaterial M hinter der Asphaltiermaschine 12 auf den Unterbau S verteilt und über die Vorderseite des Heizschilds 56 durch den Schneckenförderer 55 bewegt wird.
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Das Heizschild 56 kann an der Rückseite der Asphaltiermaschine 12 verbunden sein, und kann dazu ausgebildet sein Belagsmaterial M zu nivellieren, zu formen und/oder zu positionieren, das von der Zuführ-Fördereinrichtung 54 und dem Schneckenförderer 55 verteilt wird. Typischerweise kann Belagsmaterial M durch die Asphaltiermaschine 12 mit einer unregelmäßigen Dicke in Übereinstimmung mit dem Oberflächenprofil des Unterbaus S verteilt werden. Das Oberflächenprofil des verteilten Belagsmaterials M kann umgekehrt zum Profil des Unterbaus S variieren. Zum Beispiel können relativ dünnere Abschnitte des Belagsmaterials M über höheren Abschnitten des Unterbaus S verteilt werden, und relativ dickere Abschnitte des Belagsmaterials M können über Eintiefungen im Unterbau S verteilt werden. Die Höhe des Heizschilds 56 kann in Ansprechen auf diese Schwankungen in Übereinstimmung mit im Stand der Technik bekannten Mechanismen geändert werden.
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Die Asphaltiermaschine 12 kann auch einen Temperaturscanner 22 umfassen, der an der Rückseite des Rahmens 50 montiert und dazu ausgebildet ist, die Oberflächentemperatur einer geformten Materialdecke 20 zu erfassen, die auf den Unterbau S durch das Heizschild 56 aufgebracht wird. Ein Steuergerät 62 kann an dem Rahmen 50 oder in der Bedienerstation 60 montiert sein, oder in bestimmten alternativen Implementierungen extern der Asphaltiermaschine 12 sein. Das Steuergerät 62 kann dazu ausgebildet sein, ein elektrisches Signal von dem Temperaturscanner 22 zu empfangen, wobei das elektrische Signal die erfasste Oberflächentemperatur der Materialdecke 20 angibt. In bestimmten Implementierungen kann das von dem Temperaturscanner 22 bereitgestellte elektrische Signal durch einen Temperatur-Abtastprozessor 68 verarbeitet werden, der Teil des Steuergeräts 62 oder von diesem getrennt sein kann. Die Verarbeitung durch den Temperatur-Abtastprozessor 68 kann das Umwandeln einer Vielzahl von parallelen Eingangssignalen von einem Temperatursensorfeld in dem Temperaturscanner 22 in ein serielles Ausgangssignal umfassen. Der Temperatur-Abtastprozessor kann eine Wandlerschaltung zum Umwandeln der parallelen Eingangssignale in eine Vielzahl von Stromsignalen umfassen. Eine Integrationsschaltung kann ebenfalls mit dem Temperatur-Abtastprozessor 68 vorgesehen sein, um die Stromsignale über eine vorbestimmte Zeitdauer zu integrieren. Die Integrationsschaltung kann betätigt werden, um eine Vielzahl von Spannungen in Ansprechen auf die Stromsignale zu erzeugen. Eine Speicherschaltung kann ebenfalls vorgesehen werden, um eine Vielzahl von Speichersignalen zu erzeugen, die proportional zu der Vielzahl von Spannungen ist, die durch die Integrationsschaltung erzeugt werden. Eine Multiplexerschaltung kann ebenfalls vorgesehen werden, um das serielle Ausgangssignal aus den Speichersignalen zu erzeugen, die durch die Speicherschaltung erzeugt werden.
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Der Temperaturscanner 22 kann ein beliebiger geeigneter Typ von Temperaturmess- oder -erfassungsvorrichtung bzw. -system sein, und ist vorzugsweise in der Lage, die Temperatur der geformten Materialdecke 20 "aus der Ferne" bzw. berührungslos zu erfassen, ohne dass irgendein Abschnitt des Temperaturscanners 22 in physischem Kontakt mit der Decke 20 steht. In bestimmten alternativen Implementierungen kann er jedoch auch ein geeigneter "Kontakt"-Typ von Temperatursensor sein; beispielsweise kann etwa ein Thermoelement mit einem Erfassungsanschluss (nicht dargestellt) verwendet werden. Bei einem solchen "Kontakt"-Typ von Temperatursensor ist Vorsicht erforderlich, um sicherzustellen, dass der Kontakt-Typ von Temperatursensor nicht auf der Decke 20 reibt oder diese auf andere Weise beschädigt, oder selbst durch den Kontakt mit der Decke 20 beschädigt wird. Am meisten bevorzugt ist der Temperaturscanner 22 entweder eine Wärmebildvorrichtung, ein Temperaturscanner oder eine Wärmebildvorrichtung die mit einem "Zeilenabtastungs"-Modus arbeitet. Der Temperaturscanner 22 kann an einem hinteren Ende der Asphaltiermaschine 12 in einer Höhe montiert werden, die ausreichend hoch über der Decke 20 liegt, so dass sie in der Lage ist, im Wesentlichen die gesamte Breite der Decke 20 zu überblicken, oder bildlich zu erfassen, oder abzutasten.
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Der Temperaturscanner 22 kann einen oder mehrere Temperaturdetektoren und/oder -sensoren umfassen, etwa eine Videokamera mit Infrarot-Filter, wobei der Temperaturdetektor und/oder -sensor Hitze- oder Infrarotenergie von der oberen Oberfläche der Decke 20 empfängt, und elektrische Signale erzeugt, die einem Wärmebild der Oberfläche entsprechen. Der Temperaturscanner 22 kann einen oder mehrere Temperaturdetektoren und/oder -sensoren umfassen, sowie optische Elemente (z. B., einen oder mehrere Spiegel), um Infrarotenergie von einer Vielzahl von Stellen an der Decke 20 dem einen oder die mehreren Temperaturdetektoren und/oder -sensoren zuzuführen, um ein Wärmebild der oberen Oberfläche der Decke zu konstruieren. Der Temperaturscanner 22 kann dazu ausgebildet sein, eine Vielzahl von elektrischen Signalen zu erzeugen, die der erfassten Deckentemperatur an einer Vielzahl von Stellen auf der Decke 20 entsprechen. Die von dem Temperaturscanner erzeugten elektrischen Signale, die die erfasste Deckentemperatur an jeder der Vielzahl von Stellen auf der Decke 20 darstellen, können zusammengefasst, durch den Temperatur-Abtastprozessor 68 verarbeitet und durch geeignete Mittel (z. B. drahtlos, über Mobilfunk, Wifi etc.) an eine Anzeigevorrichtung übertragen werden, die an dem Verdichter 16 montiert ist. In alternativen Implementierungen können die elektrischen Signale, die von dem Temperaturscanner 22 erzeugt werden, durch den Temperatur-Abtastprozessor 68 verarbeitet und an den Verdichter als eine Warnung übertragen werden, um einen Bediener des Verdichters zu benachrichtigen, dass die Temperatur zumindest eines Abschnitts der Decke 20 außerhalb eines bevorzugten Bereichs liegt. Vorzugsweise ist der Temperaturscanner in der Lage, wiederholt zumindest einen Abschnitt der Breite der Decke 20 abzutasten, um so periodisch die Deckentemperatur an aufeinander folgenden Abschnitten der Decke 20 entlang oder relativ zu der Bewegungsrichtung der Asphaltiermaschine 12 zu erfassen. Somit stellt jeder Durchgang des Temperaturscanners über die Breite der Decke 20 von einer Seite zur anderen Temperaturmessungen für einen streifenförmigen Abschnitt der Decke 20 bereit, und die Reihe von wiederholten Durchgängen und Abtastungen stellt Temperaturinformationen über jeden aufeinander folgenden Streifen der Decke 20 bereit, während die Asphaltiermaschine 12 sich weiterbewegt und die Decke 20 aufbringt.
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Der Verdichter 16 kann eine oder mehrere von Audio-, Video, oder audiovisuellen Einrichtungen umfassen, die in der Lage sind, verarbeitete elektrische Signale von der Asphaltiermaschine 12, oder von einem oder mehreren Steuergeräten außerhalb der Asphaltiermaschine 12 zu empfangen, die die verarbeiteten elektrischen Signale von der Asphaltiermaschine 12 empfangen. Eine Anzeigevorrichtung kann auch an dem Verdichter 16 in Sichtweite eines Bedieners des Verdichters montiert sein. Die Anzeigevorrichtung kann in der Lage sein, die Vielzahl von elektrischen Signalen von dem Temperaturscanner 22 zu empfangen und eine Warnung für den Bediener des Verdichters zu erzeugen und anzuzeigen. In manchen Implementierungen kann eine graphische Darstellung durch die Anzeigevorrichtung erzeugt werden, die das erfasste Deckentemperaturprofil eines Abschnitts der Decke 20 entsprechend der Vielzahl von elektrischen Signalen, die von dem Temperaturscanner 22 empfangen werden, darstellt. Darüber hinaus kann der Verdichter 16 einen beliebigen aus einer Anzahl von verschiedenen Audio-, Video- oder audiovisuellen Alarmen umfassen, die einen Bediener des Verdichters warnen, wenn die Temperatur der Materialdecke 20 sich aus einem bevorzugten Bereich herausbewegt, eine vorbestimmte maximale Temperatur überschreitet oder niedriger ist als eine vorbestimmte minimale Temperatur. Die Anzeigevorrichtung an dem Verdichter 16 ist vorzugsweise in der Lage, periodisch graphische Darstellungen zu aktualisieren, die die Temperatur der geformten Decke an aufeinander folgenden Abschnitten auf der Decke 20 darstellen, während sich die Asphaltiermaschine 12 weiter bewegt.
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Der Verdichter 16 kann einen Rahmen 34 umfassen, der zumindest eine vordere Verdichterwalze 36 aufweist. In der offenbarten Ausführungsform umfasst der Verdichter 16 auch eine hintere Verdichterwalze 38, die mit dem Rahmen 34 gekoppelt ist. Der Verdichter 16 kann des Weiteren ein Steuergerät 43 umfassen, das einen Empfänger 44 umfasst, der dazu ausgebildet ist, mit einem Sender 70 zu kommunizieren. Es ist jedoch anzumerken, dass das Steuergerät 43 falls gewünscht auch nicht in den Verdichter 16 integriert sein kann. Das Steuergerät 43 kann des Weiteren eine elektronische Steuereinheit 46 umfassen. Das Steuergerät 43 kann auch mit einem GPS-Gerät 47 wirkverbunden sein. Der Empfänger 44 kann dazu ausgebildet sein, Signale zu empfangen, die die Temperatur der Decke 20 angeben, sowie Signale, die die geographische Position an der Decke 20 angeben, an denen die Temperaturen gemessen wurden, sowie die geographische Position des Verdichters 16.
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In einer beispielhaften Implementierung, die in 2 veranschaulicht ist, kann eine Asphaltiermaschine 200 einen Temperaturscanner 220 umfassen, der an der Asphaltiermaschine 200 in einer Orientierung montiert ist, die eine klare Sichtlinie auf das frisch aufgebrachte Asphaltmaterial bereitstellt, das in einer Decke unmittelbar hinter der Asphaltiermaschine abgelegt wird. Die Asphaltiermaschine 200 kann einen Temperatur-Abtastprozessor 240 umfassen, der dazu ausgebildet ist, elektrische Signale von dem Temperaturscanner 220 zu empfangen und zu verarbeiten, ein Steuergerät 260, das dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, ob die Temperatur der geformten Materialdecke aus Asphaltmaterial innerhalb eines bevorzugten Bereichs von Temperaturen liegt, sowie einen Sender 280, der dazu ausgebildet ist, ein Signal an einen Verdichter 210 zu senden, der hinter der Asphaltiermaschine 200 nachfolgt. Der Verdichter 210 kann einen Empfänger 212 umfassen, der dazu ausgebildet ist, das Signal zu empfangen, das von dem Steuergerät 260 und dem Sender 280 an der Asphaltiermaschine 200 übertragen wird. In verschiedenen alternativen Implementierungen kann das Steuergerät 260 zum Teil oder vollständig von der Asphaltiermaschine 200 entfernt angeordnet sein. Zum Beispiel kann das Steuergerät 260 physisch in einer mobilen Kommandozentrale in der Umgebung der Arbeitsstelle, an der die Asphaltiermaschine in Betrieb ist, angeordnet sein, oder in einer zentralen Kommandostelle, die mit der Asphaltiermaschine 200 über Satellit, über drahtlose Netzwerke, Mobilfunknetze, Wifi-Netze, oder andere Kommunikationsnetze kommuniziert. Eine Anzeige 214 an dem Verdichter 210 kann eine graphische Darstellung erzeugen und anzeigen, die das erfasste Temperaturprofil eines Abschnitts der geformten Materialdecke 20 (in 1 dargestellt) darstellt, das der Vielzahl von elektrischen Signalen, die durch den Temperaturscanner 220 an der Asphaltiermaschine 200 produziert werden, entspricht. Die graphische Darstellung kann periodisch mit erfassten Deckentemperaturinformationen von jedem aufeinander folgenden Durchgang des Temperaturscanners 220 über die Decke 20 aktualisiert werden, so dass die graphische Darstellung auf der Anzeige 214 weiterrollt, während die Asphaltiermaschine 200 sich fortbewegt und die Decke 20 gebildet wird. In manchen beispielhaften Implementierungen des Asphaltiersystems 10 kann ein Temperaturscanner, wie etwa der Temperaturscanner, der unter dem Handelsnamen MOBA PAVE-IRTM vertrieben wird, verwendet werden.
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In manchen beispielhaften Implementierungen kann die Anzeige 214 an dem Verdichter 210 entweder eine Anzeige vom Kathodenstrahlröhren-Typ (CRT) oder eine Flüssigkristall- oder LCD-Anzeigevorrichtung sein. Die graphische Darstellung, die an der Anzeige 214 wiedergegeben wird, kann einem Bediener des Verdichters 210 erlauben, in "Echtzeit" das Wärmeprofil der geformten Materialdecke 20 zu sehen. Ein geeignetes Softwareprogramm, oder eine Kombination aus Hardware, Software und/oder Firmware, die innerhalb eines oder mehrerer von Empfänger 212 und Anzeige 214 des Verdichters 210 enthalten ist, kann eine solche graphische Darstellung in "Echtzeit" erzeugen.
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In verschiedenen alternativen Implementierungen kann die Anzeige 214 eine Anzeigevorrichtung vom Flüssigkristall- oder LCD-Typ umfassen. Das von dem Temperaturscanner 220 ausgegebene elektrische Signal kann durch den Temperatur-Abtastprozessor 240 geleitet werden, der einen Analog-/Digital- oder A/D-Wandler umfassen kann, so dass digitale Signale, die die abgetastete Deckentemperatur darstellen, an die Anzeigevorrichtung vom Flüssigkristall- oder LCD-Typ gesendet werden können. Ein Teil der Ausgabe von dem Temperaturscanner 220 kann an das Steuergerät 260 übertragen werden, in manchen Implementierungen nur, nachdem er durch den Temperatur-Abtastprozessor 240 verarbeitet wurde. Das Steuergerät 260 kann mit programmierbarem Speicher zum Speichern von Deckentemperaturdaten versehen sein, nachdem die Temperaturrohdaten durch den Temperatur-Abtastprozessor 240 verarbeitet wurden. Eine graphische Darstellung kann an der Anzeige 214 an dem Verdichter 210 angezeigt werden, um eine visuelle Darstellung der Wärmegradienten über die geformte Materialdecke 20 bereitzustellen. Deutliche Wärmegradienten können die Qualität der geformten Materialdecke 20 beeinflussen. Insbesondere können kältere Punkte der geformten Materialdecke 20 schwieriger zu verdichten sein als heißere Punkte, und können, wenn sie nicht korrekt verdichtet wurden, frühzeitige Schäden an der geformten Materialdecke 20 verursachen. Als ein Ergebnis können die Temperaturinformationen, die von dem Temperaturscanner an der Asphaltiermaschine 200 an den Verdichter 210 geliefert werden, von einem Bediener des Verdichters zur Steuerung und Verbesserung der Qualität des Belagseinbauvorgangs verwendet werden.
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Verschiedene graphische Darstellungen können von dem Temperatur-Abtastprozessor 240 und dem Steuergerät 260 an der Asphaltiermaschine 200 erzeugt und dann durch den Sender 280 an den Empfänger 212 an dem Verdichter 210 übertragen werden. Die Bilder können dann an der Anzeige 214 des Verdichters 210 angezeigt werden, und verschiedene Typen von Warnungen oder Alarmen können durch den Alarm 216 erzeugt werden. Die an der Anzeige 214 des Verdichters 210 bereitgestellten graphischen Darstellungen können verschiedene Arten der Darstellung des Wärmeprofils einer typischen frisch verlegten geformten Materialdecke 20 darstellen. Die jeweils zutreffende Anzeigeinformation kann tatsächliche Temperaturprofile entlang unterschiedlicher Linien umfassen, die sich über die Decke 20 erstrecken. Die Deckentemperaturdaten können zusätzlich oder alternativ in der Form von Datentabellen dargestellt werden, und können maximale, minimale, und durchschnittliche Temperaturen entlang der Linien, die sich über die Decke 20, innerhalb eines bestimmten Bereichs der Decke 20, oder an einem bestimmten Punkt auf der Decke 20 umfassen. Die Anzeige 214, die in einer bestimmten Anwendung verwendet wird, kann weniger oder zusätzliche erfasste Deckentemperaturdaten umfassen, und/oder die erfassten Deckentemperaturdaten in unterschiedlichen Formaten darstellen (z. B. einer Anzeige vom Flüssigkristall- oder LCD-Typ mit numerischer Auslesung der Temperatur der geformten Materialdecke).
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In manchen Implementierungen kann das Steuergerät 260 an der Asphaltiermaschine 200 dazu ausgebildet sein, dass die Temperaturdaten, die von dem Temperaturscanner 220 empfangen werden, nur aufgezeichnet und/oder zur Übertragung an den Verdichter 210 und zum Anzeigen an der Anzeige 214 zu verarbeiten, wenn die Asphaltiermaschine 200 in Bewegung ist. In ähnlicher Weise kann das Steuergerät 260 an der Asphaltiermaschine 200 dazu ausgebildet sein, nur Signale zu senden, die dazu führen, dass ein Alarm durch die Alarmvorrichtung 216 an dem Verdichter 210 erzeugt wird, wenn die Asphaltiermaschine in Bewegung ist. Darüber hinaus kann gleichzeitig die Vorwärtsgeschwindigkeit der Asphaltiermaschine 200 aufgezeichnet und verarbeitet werden, um zu erlauben, die Stellung der Asphaltiermaschine 200 relativ zu dem Unterbau S zu bestimmen, und die Deckenwärmeprofile mit speziellen Stellen auf der Straße oder auf der Decke 20 zu verknüpfen oder zu korrelieren. In verschiedenen alternativen Implementierungen kann zumindest ein Bewegungssensor und/oder ein Geschwindigkeitssensor und/oder ein Stellungssensor an der Asphaltiermaschine 12 angeordnet sein. Der Temperaturscanner 220 kann dazu ausgebildet sein, die Abtastung zu unterbrechen, wenn die Asphaltiermaschine 12 im Leerlauf ist oder stillsteht, so dass der Temperaturscanner nur dann arbeitet, wenn die Asphaltiermaschine 12 sich bewegt, um ein erneutes Abtasten von Bereichen der Decke 20 zu vermeiden, die bereits an der Anzeige 214 angezeigt wurden. Ein Stellungssensor kann dazu ausgebildet sein, die Stellung der Asphaltiermaschine 12 in Bezug auf den Unterbau S zu erfassen und somit eine Angabe der Positionen der Decke 20 bereitzustellen, die von dem Temperaturscanner 220 überschaut oder abgetastet werden. Der Stellungssensor kann eine beliebige geeignete Positionserfassungsvorrichtung sein, zum Beispiel etwa ein GPS-System oder ein laserbasiertes Positionserfassungssystem.
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Das Steuergerät 260 kann ein speicherresidentes Softwareprogramm umfassen, das in der Lage ist, die erfassten Asphaltiermaschinenpositionen mit den erfassten Deckentemperaturen zu korrelieren, um Informationen über die erfasste Deckentemperatur an jeder Position auf der Decke 20 bereitzustellen, die abgetastet oder überschaut wird. Des Weiteren kann das Steuergerät 260 ein Datenbank-Softwareprogramm umfassen oder kann mit einem separaten Datenbanksystem verbunden sein. Wie oben erwähnt, kann das Steuergerät 260 auch entfernt von dem Asphaltierfahrzeug 12 angeordnet sein, etwa in einer mobilen Kommandozentrale oder einer zentralen Kommandostelle. Das Datenbank-Softwareprogramm oder -system kann in der Lage sein, die korrelierten erfassten Belagseinbaufahrzeug-Positionsinformationen und die erfassten Deckentemperaturinformationen zu speichern, so dass die korrelierten Informationen gespeichert, später analysiert und/oder wiedergegeben werden können, für die gesamte Länge der Decke 20, die durch die Asphaltiermaschine 12 verlegt wurde. Diese korrelierten erfassten Belagseinbaufahrzeug-Positionsinformationen und die erfassten Temperaturinformationen der geformten Materialdecke können auch zur Überwachung des Verschleißes der geformten Materialdecke 20, sowie zur Bereitstellung von Qualitätssicherungsinformationen dienen.
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Beispielhafte Verfahren zur Steuerung des Betriebs des Verdichters 210 werden in dem folgenden Abschnitt erläutert, um die oben erläuterten Konzepte weiter zu veranschaulichen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das offenbarte beispielhafte System und Verfahren stellen Informationen über die Temperatur an der Oberfläche von neu verlegtem Asphaltmaterial bereit, das in Form einer Decke durch das Heizschild einer Asphaltiermaschine aufgebracht wird. Ein Temperaturscanner, der an der Asphaltiermaschine montiert ist, erfasst die Temperaturen über die Oberfläche der Decke, unmittelbar nachdem diese aufgebracht wurde. Diese Temperaturdaten können durch einen Temperatur-Abtastprozessor und ein Steuergerät, die ebenfalls an der Asphaltiermaschine montiert sind, verarbeitet werden, oder können durch ein Steuergerät weiter verarbeitet werden, das entfernt von der Asphaltiermaschine angeordnet ist. Die Verarbeitung der Temperaturdaten, die durch den Temperaturscanner an der Asphaltiermaschine erfasst wurden, stellen genaue Echtzeitinformationen bereit, die zu einem Bediener des Verdichters an einem der Asphaltiermaschine folgenden Verdichter übertragen werden. Die verarbeiteten Temperaturdaten können dazu führen, dass das Steuergerät ein Signal an den Verdichter überträgt, wobei das Signal zur Auslösung eines Alarms oder eines anderen Ereignisses führt, das den Bediener des Verdichters benachrichtigt, dass das Asphaltmaterial nicht länger innerhalb eines bevorzugten Bereichs von Temperaturen für eine optimale Verdichtung liegt. Zusätzlich oder alternativ können die durch den Temperaturscanner an der Asphaltiermaschine erfassten Temperaturdaten verarbeitet werden, um Signale bereitzustellen, die an eine Anzeige an dem Verdichter übertragen werden können, was zu einer graphischen Abbildung eines Echtzeit-Temperaturprofils über die Oberfläche einer frisch verlegten Decke aus Asphalt führt.
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Unter Verwendung der erfassten Deckentemperaturinformationen von der Anzeige an dem Verdichter, oder in Ansprechen auf einen Alarm oder ein anderes Ereignis, das an dem Verdichter als Ergebnis der verarbeiteten Daten, die von der Asphaltiermaschine empfangen wurde, ausgelöst wurde, kann der Bediener des Verdichters falls erforderlich einen oder mehrere Betriebsparameter des Verdichters einstellen. Diese Betriebsparameter können die Frequenz einer Verdichtungsvibrationseinrichtung an dem Verdichter und/oder die Fahrgeschwindigkeit des Verdichters 210 sein. Die manuelle Einstellung dieser Betriebsparameter kann dem Bediener des Verdichters helfen, akzeptable Verdichtungsgrade und Glätte der geformten Materialdecke aus Asphalt zu erzielen. Die Anzeige 214 des Verdichters 210 kann einen Bildschirm umfassen, der dem Bediener des Verdichters eine graphische Abbildung der Deckentemperatur an bestimmten Stellen oder Abschnitten auf der geformten Materialdecke 20 bereitstellt. Alternativ kann die Anzeige nur die Deckentemperaturniveaus im Vergleich zu einem gewünschten oder "Ziel"-Temperaturwert oder -Bereich anzeigen. Zum Beispiel kann das Steuergerät 260 an der Asphaltiermaschine 200 die erfasste Deckentemperatur mit einem gewünschten oder "Ziel"-Temperaturwert oder -Bereich vergleichen und dann ein geeignetes Steuersignal erzeugen, das an den Verdichter 210 gesendet wird. Ein hörbarer Alarm, ein sichtbarer Alarm, eine Kombination aus hörbarem und sichtbarem Alarm, oder andere Ereignisse können durch die Alarmvorrichtung 216 an dem Verdichter 210 ausgelöst werden, um anzuzeigen, wenn die erfasste Deckentemperatur unter einem ersten ausgewählten Temperaturwert oder über einem zweiten ausgewählten Temperaturwert liegt, um dem Bediener des Verdichters 210 anzuzeigen, dass Einstellungen an den Betriebsparametern des Verdichters 210 erforderlich sein können.
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In verschiedenen alternativen Implementierungen können die Temperaturdaten, die von dem Sender 280 an der Asphaltiermaschine 200 an den Verdichter 210 übertragen werden, dazu verwendet werden, um automatisch Betriebsparameter des Verdichters 210 unter Verwendung eines automatischen Steuersystems oder Steuergeräts zu steuern. Ein automatisches Steuersystem oder Steuergerät, wie etwa durch das Steuergerät 43 in 1 dargestellt, kann mit geeigneten Komponenten des Verdichters 210, wie beispielsweise etwa einem Vibrationsmechanismus (nicht dargestellt), verbunden sein und in der Lage sein, deren Betrieb einzustellen. Ist die erfasste Temperatur der geformten Materialdecke unter einem gewünschten oder "Ziel"-Temperaturwert, kann der Bediener des Verdichters 210, oder ein automatisches Steuersystem oder Steuergerät 43, die Fahrgeschwindigkeit des Verdichters 210 verringern und/oder die Vibrationsfrequenz und/oder -amplitude erhöhen. Ist andererseits die erfasste Temperatur der geformten Materialdecke höher als ein gewünschter oder "Ziel"-Temperaturwert, kann der Bediener, oder ein automatisches Steuersystem oder Steuergerät 43, die Fahrgeschwindigkeit des Verdichters 210 erhöhen und/oder die Vibrationsfrequenz und/oder -amplitude verringern.
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Dem Fachmann ist bekannt, dass verschiedene Modifikationen und Abwandlungen an dem offenbarten Temperaturwarnsystem für einen Verdichter vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Weitere Ausführungsformen des Temperaturwarnsystems werden dem Fachmann klar sein, wenn er die Beschreibung und praktische Ausführung der hierin offenbarten Verfahren in Betracht zieht. Die Beschreibung und die Beispiele sollen als rein beispielhaft betrachtet werden, wobei der wahre Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente beschrieben wird.
