DE69815063T2 - Vorrichtung und verfahren zur bestimmung der position einen bedienungsteiles - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur bestimmung der position einen bedienungsteiles Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 13. Die Erfindung betrifft insbesondere das Steuern einer industriellen Maschine, beispielsweise einer Bodenebnungsmaschine, eines Krans, eines Baggers oder dergleichen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Während des Straßenbaus oder des Einebnens von Boden, beispielsweise für Gebäude, Parks oder Spielplätze, Fahrzeugparkplätze oder dergleichen, werden Bodenbearbeitungsmaschinen verwendet, welche dem Bodenabschnitt eine vorbestimmte Topografie geben sollen, indem sie einerseits Material abgraben und andererseits Material anhäufen.
  • Es ist in diesem Zusammenhang wichtig, dass die Arbeitswerkzeuge an den Maschinen, die verwendet werden, genau auf den exakt richtigen Arbeitspegel in dem vorgesehenen Abschnitt gesteuert werden können. Die Steuerung sollte bevorzugt sogar in der Lage sein, automatisch ferngesteuert zu werden, so dass die gewünschte Topografie in der richtigen Position innerhalb eines Abschnitts in ein Computerprogramm geschrieben werden können sollte, und Information betreffend eine geeignete Verarbeitung sollte kontinuierlich und automatisch an den Fahrer des Fahrzeugs gegeben werden können. In Fällen, in denen es möglich ist, sollte sie auch in der Lage sein, ein automatisches Steuern der Maschinen durchzuführen, um eine bestimmte Arbeit vollständig automatisch durchzuführen.
  • Dies bedeutet, dass man bei Bodenbearbeitungsausrüstung die genaue Raumposition der Arbeitswerkzeugspositionen im Raum, der Winkelposition sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung als auch ihre Arbeitsrichtungen nachverfolgen muss.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • US-A-4,807,131 (Clegg Engineering) beschreibt ein Bodenbearbeitungssystem unter Einsatz eines Instruments mit einem horizontalen, Ebenen-identifizierenden, rotierenden Taststrahl und einem an der Bodenbearbeitungsmaschine angeordneten Höhenindikator, der durch den Taststrahl getroffen werden soll. Der Höhenindikator ist direkt an dem Arbeitswerkzeug der Maschine angeordnet, beispielsweise an der Schaufel eines Baggers. Ferner kann ein separater Positionsgenerator an der Maschine angeordnet sein und mit einem elektronischen Abstandsmessinstrument zusammenarbeiten, um die Position der Maschine in der zu behandelnden Region anzugeben. Die Signale von den verschiedenen, oben genannten Indikatoren werden einem Computer zugeführt, welchem Informationen über die gewünschte Topografie der Bodenregion über vorbestimmte Verbunddaten gegeben werden, und der die Messwerte verarbeitet und Anweisungen zum Steuern des Arbeitswerkzeugs der Maschine gibt.
  • Das Bestimmen der Ausrichtung und Neigung über Maschinenbewegungen ist ein langsames Verfahren. Gleichermaßen ist eine Positions- und Höhenbestimmung mit Hilfe der GPS-Technik oder mit einer elektronischen Winkel- und Abstandsmessung oft nicht ausreichend schnell, um in der Lage zu sein, die Position und vor allem die Höhe mit ausreichender Genauigkeit während schneller Verschiebungen zu messen.
  • EP-A-811 727 offenbart ein ähnliches Steuersystem und erwähnt die Probleme mit Geräuschen und Vibrationen, ohne eine klare Lösung zu geben.
  • Aufgaben der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerung bzw. eine Steueranzeige für eine Bodenbearbeitungsmaschine bereitzustellen, die eine angemessene Steuerung der Maschine mit so wenig Messeinheiten wie möglich, die außerhalb der Maschine angeordnet sind, ermöglicht.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, eine sofortige, kontinuierliche und korrekte Positions- und Richtungsbestimmung einer Bodenbearbeitungsmaschine während der Arbeit, sogar während schneller Bewegungen, bereitzustellen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung einer Bodenbearbeitungsmaschine zu erzeugen, bei der die Anzeige der Arbeitsposition und der Arbeitsrichtung des Arbeitsteils der Maschine wichtig ist, jedoch bei der der Einfluss von Vibrationen des Arbeitsteils, unvorteilhafte Umgebung, verdeckte Positionen etc. beseitigt ist.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine direkte Positionsbestimmung und ein automatisches Folgen des Arbeitsabschnitts des Maschinenarbeitsteils während des Arbeitsvorganges bereitzustellen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein flexibles System bereitzustellen, das zum Messen der gegenwärtigen Arbeitsposition und der Arbeitsrichtung für unterschiedliche Arten von Arbeitsmaschinen nutzbar ist, beispielsweise Bodenbearbeitungsmaschinen, Grabmaschinen, Krane etc.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die oben genannten Aufgaben werden mit einer Vorrichtung gelöst, welche die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale besitzt. Weitere Eigenschaften und Entwicklungen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Positions- und Ausrichtungs-bestimmende Vorrichtung einerseits eine relativ langsame, genau bestimmende Vorrichtung, die in Zeitintervallen genau die gegenwärtige Positionsausrichtung der Maschine misst, und andererseits eine schnell bestimmende Vorrichtung, die auf Positions- und/oder Ausrichtungsveränderungen reagiert, um die Berechnung zwischen den Zeitintervallen zu berechnen und zu aktualisieren, aufweist. Diese schnell bestimmende Vorrichtung muss in diesem Falle nur für kurze Zeitdauern stabil sein, da ein langsamer Drift durch eine Aktualisierung von der langsameren Vorrichtung korrigiert wird.
  • Die relativ langsame, genaue Positions- und Ausrichtungsbestimmung kann mit Hilfe einer stationären Messstation stattfinden, beispielsweise einem geodätischen Instrument mit einem automatischen Zielfolge- oder Radionavigationssystem, beispielsweise GPS (Global Positioning System), das in der Nähe der Arbeitsmaschine zur Positionsbestimmung in Zusammenarbeit mit der Detektorvorrichtung angeordnet ist. Die Neigung kann ebenso bestimmt werden, beispielsweise mittels Neigungsmessern (Inklinometern), und die Ausrichtung um die vertikale Achse beispielsweise durch einen Kompass oder einem nord-suchenden Kreiselkompass.
  • Die für eine kurze Zeitdauer stabile, bestimmende Vorrichtung kann daher eine Beschleunigungsmessvorrichtung an der Maschine zum Messen der Beschleunigung der Maschine in mindestens einer Richtung, bevorzugt in mehreren, voneinander unterschiedlichen Richtungen, aufweisen, wobei die Berechnungseinheit die angezeigte Beschleunigung oder Beschleunigungen doppelintegriert und das letzte berechnete Ergebnis der Position in dem festen Koordinatensystem aktualisiert.
  • Wenn eine schnelle Bestimmung einer Veränderung der Ausrichtung benötigt wird, wird bevorzugt ein weiterer Beschleunigungsmesser oder ein Kreiselkompass für jede Achse verwendet, um welche eine Rotation bestimmt werden soll. Die Signale von diesen Sensoren werden nach geeigneter Integration und Umwandlung von dem Koordinatensystem der Maschine in ein festes Koordinatensystem verwendet, um die Positionsbestimmungen für die Maschine in dem festen Koordinatensystem zu aktualisieren. Ein geeigneter Weg zum Zusammensetzen der Informationen von den langsamen und den schnellen Sensoren auf optimale Weise ist das Verwenden des Kalmann-Filterns.
  • Das Messen und die Berechnung werden bevorzugt kontinuierlich in Intervallen durchgeführt, während die Maschine in Betrieb ist. Die Berechnungseinheit berechnet nach jedem Messen die Position und möglicherweise die Richtung des Arbeitens und die Geschwindigkeit des Arbeitens des Arbeitsteils der Maschine unter Verwendung der letzten und früherer Berechnungsergebnisse für die Position. Die Berechnungseinheit kann ebenso frühere Berechnungsergebnisse verwenden, um die wahrscheinliche Anordnung, Ausrichtung, Arbeitsrichtung und Geschwindigkeit eine bestimmte Zeit im Voraus für den Arbeitsteil der Arbeitsmaschine vorherzusagen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Durch die Erfindung wurde ein Messsystem erzeugt, das leicht zu verwenden ist und das ferner vergleichsweise kostengünstig ist. Bereits vorhandene Stationen zum Vermessen eines Bereichs können zum Steuern der Arbeitsmaschinen verwendet werden. Dies bedeutet, dass eine spezielle Ausrüstung für die Stationen nicht speziell zur Verwendung mit der Erfindung zum Arbeitsort gebracht oder transportiert werden muss. Allerdings ist an der Arbeitsmaschine eine zusätzliche Ausrüstung erforderlich.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Die Erfindung wird nachfolgend ausführlicher unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei
  • 1 zeigt schematisch einen Bagger mit einer ersten Ausführungsform eines Messsystems gemäß der Erfindung,
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Beschleunigungsmessvorrichtung,
  • 3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Systems gemäß der Erfindung,
  • 4 zeigt eine Ausführungsform der Position eines Reflektors an dem Bagger in 3,
  • 5A zeigt eine Ausführungsform einer Detektoreinheit, die in dem Messsystem gemäß der Erfindung verwendet wird,
  • 5B zeigt eine Ausführungsform eines Detektors für die Vorrichtung in 5A,
  • 5C zeigt eine zweite Ausführungsform eines Detektors für die Vorrichtung in 5A,
  • 6 zeigt schematisch einen Bagger mit einer dritten Ausführungsform eines Messsystems gemäß der Erfindung,
  • 7 zeigt ein Blockdiagramm für ein vollständiges Messsystem gemäß der Erfindung;
  • 8 zeigt ein Bild auf einen Schirm in der Steuerkabine des Baggers.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
  • Ausführungsform 1:
  • Gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform ist ein geodätisches Instrument 1 auf einer zu behandelnden Bodenfläche aufgestellt. Das Instrument 1 ist beispielsweise ein elektronisches Abstandsmessinstrument 2 mit einer integrierten Abstands- und Winkelmessung des Typs, der als "Totalstation" bezeichnet wird und der von SPECTRA PRECISION AB vermarktet wird, d. h. mit kombinierten, fortschrittlichen Elektronik- und Computertechniken. Die Position und die horizontale Winkelposition des Instruments 1 wird zuerst auf herkömmliche Weise, die dem Fachmann bekannt ist, gemessen. Dies kann beispielsweise durch Messen gegen Punkte in der Region mit vorbestimmten Positionen durchgeführt werden, beispielsweise Kirchtürmen oder dergleichen.
  • Ein geodätisches Instrument ergibt sowohl den Abstand als auch die Vertikal- und Horizontalrichtung zu einem Ziel, wobei der Abstand gegen einen Reflektor gemessen wird, beispielsweise von Eck-Würfel-Typ (corner cube type). Ein geodätisches Instrument ist ferner mit einem Computer mit schreibbarer Information für durchzuführende Messungen und zum Speichern von während der Messungen erhaltenen Daten ausgestattet. Bevorzugt wird ein unbemanntes geodätisches Instrument für die Erfindung eingesetzt, was bedeutet, dass das Instrument automatisch ein beabsichtigtes Ziel sucht und sich auf dieses einstellt und diesem folgt, wobei das Ziel aus demselben Reflektor gemacht sein kann, der für die Abstandsmessung verwendet wird, oder durch ein anderes, aktives Ziel, wie später beschrieben. Das geodätische Instrument berechnet die Position eines Ziels in einem festen, bodenbasierten Koordinatensystem.
  • Eine Arbeitsmaschine in der Form einer Bodenbearbeitungsmaschine, beispielsweise einer Bodenplaniermaschine, ist für die langsamere, genaue Positionsmessung in dieser Ausführungsform mit einer Reflektoreinheit 4, beispielsweise einem Eckwürfelprisma, an einem Ort der Maschine ausgestattet, der von dem geodätischen Instrument 1 gut sichtbar ist, unabhängig davon, wie sich die Maschine verwindet und dreht, in diesem Falle auf dem Dach der Maschine, und mit einer Ausrichtung bestimmenden Einheit 5a, 5b und einer Vorrichtung 6 mit mindestens einem Beschleunigungsmesser zum Messen der Beschleunigung und möglicherweise einem weiteren Beschleunigungsmesser oder einer Kreiselkompasseinheit zum Messen der Rotation. Ein Eckwürfelprisma reflektiert einen einfallenden Strahl in der entgegengesetzten Richtung zurück, selbst falls der Einfallswinkel auf dieses relativ schräg ist. Es ist wichtig, dass die Reflektoreinheit 4 nicht eine nicht reflektierende Seite zu dem Instrument 1 richtet. Sie sollte daher bevorzugt aus einem Satz von Eckwürfelprismen bestehen, die in einem Kreis um eine Achse angeordnet sind.
  • Die Ausrichtung der Maschine in einem festen Koordinatensystem wird in dieser Ausführungsform durch die Einheiten 5a, 5b bestimmt, die beispielsweise zwei Neigungssensoren 5a zum Bestimmen der Neigung zu einer vertikalen Achse in zwei senkrechten Richtungen und einen elektronischen Kompass oder nordsuchenden Kreiselkompass 5b zum Bestimmen der Ausrichtung in einem festen Koordinatensystem, beispielsweise in Bezug auf Nord, enthalten.
  • Es ist wichtig, dass das System schnellen Verläufen von Ereignissen folgen kann, da die Maschine während ihrer Arbeit kippen kann, falls sie auf einen Felsen aufläuft oder in eine Vertiefung gerät. Eine Möglichkeit für eine kurzzeitstabile, genaue und schnelle Bestimmung und Positions- und Ausrichtungsänderungen in den Maschinen basierenden Koordinatensystem, zur anschließenden Umwandlung in das feste Koordinatensystem sollte daher vorgesehen sein. Mit einer derartigen Möglichkeit können die Positions- und Richtungsänderungen in dem Intervall zwischen der langsameren Positions- und Ausrichtungsbestimmung der Maschine über die Gesamtstation bestimmt werden.
  • Daher ist die Beschleunigungsmessvorrichtung 6 an der Maschine zum Anzeigen schneller Bewegungen angeordnet. Diese Vorrichtung 6 sollte bevorzugt schnelle Bewegungen und Rotationen der Maschine in verschiedenen Richtungen messen, um eine zufriedenstellende Funktion zu ergeben. Eine Minimalanforderung ist allerdings, dass die Vorrichtung die Beschleunigung entlang einer Achse der Maschine misst, und in diesem Falle bevorzugt ihre normale Vertikalachse (z-Achse), da die Genauigkeitsanforderung in dieser Richtung normalerweise am größten ist, wobei es normalerweise die Absicht der Bodenbereitung ist, ein bestimmtes Arbeitsniveau in der vertikalen Richtung bereitzustellen. Die Vorrichtung 6 sollte allerdings bevorzugt die Beschleunigung und/oder Rotation in Bezug auf drei unterschiedliche Achsen der Maschine messen.
  • Die Beschleunigungsmesser können von irgendeinem herkömmlichen Typ sein, sei er ausführlich beschrieben und durch Beispiele gezeigt oder nicht, da sie nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind. Ihre Ausgangssignale werden doppelintegriert in Bezug auf die Zeit, um eine Positionsveränderung zu ergeben. Dies kann in der Einheit 6 oder in einer Computereinheit 20 (siehe 8) stattfinden. Die berechneten Positionsveränderungen werden in das Koordinatensystem der Maschine gegeben, werden jedoch dann in das feste Koordinatensystem umgewandelt, so dass die Bewegungen der Maschine in dem festen Koordinatensystem stets diejenigen sind, die kontinuierlich gezeigt werden. Diese Anzeigen finden mit derart kurzen Intervallen statt, die für das verwendete Steuersystem geeignet sind.
  • Das geodätische Instrument 1 kann eine absolute Bestimmung der Position der Reflektoreinheit in dem festen Koordinatensystem mit einem Zeitintervall von näherungsweise 0,2–1 sec. geben, wobei Daten von der Vorrichtung 6 das Messsystem dazwischen stützen.
  • Der Bodenbearbeitungsteil 7, d. h. der Planierteil der Planierschaufel 8 der Maschine 3, ist derjenige, der tatsächlich in dem festen Koordinatensystem in Bezug auf Position, Rotation in horizontaler und vertikaler Richtung und bevorzugt ebenso in Bezug auf seine Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit angezeigt werden sollte.
  • Der eigene Positionsbeziehungssensor (nicht gezeigt) der Maschine gibt eine Basis zum Berechnen der gegenwärtigen Position des Planierteils 7 in dem Koordinatensystem der Maschine. Messen und Berechnen der gegenwärtigen Einstellung der Planierschaufel in Bezug auf die Maschine mit geometrischen Berechnungen gehören zum Stand der Technik und müssen daher nicht näher beschrieben werden.
  • Die Kombination von Information von den unterschiedlichen Sensoren zu einer Endposition und -Ausrichtung in dem festen Koordinatensystem findet geeigneter Weise in dem Hauptcomputer 20 statt. Ein geeignetes Verfahren zum Erhalten einer optimalen Kombination der Informationen von den unterschiedlichen Sensoren zum Bestimmen der gegenwärtigen Position und Ausrichtung ist die Verwendung von Kalmann-Filtern.
  • 2 zeigt schematisch eine Beschleunigungsmessvorrichtung 6 zum Messen entlang einer Achse der Maschine und mit Rotationsmessung um eine senkrechte Achse. Auf diese Weise werden die Beschleunigungen a1 und a2 mit dem Beschleunigungsmesser ACC1 und ACC2 gemessen. Durch Kombinieren dieser zwei gemessenen Werte und bei Kenntnis des Abstands d zwischen den Beschleunigungsmessern kann die Rotation und Beschleunigung einiger ausgewählter Punkte (A) berechnet werden. Durch Verwenden drei ähnlicher Sätze kann die Beschleunigung entlang und die Rotation um drei Achsen natürlich bestimmt werden. Als eine Alternative oder Ergänzung können die Rotationsveränderungen um eine oder mehrere Achsen mit Hilfe von Kreiselkompassen bestimmt werden.
  • Ausführungsform 2:
  • Die Bodenbearbeitungsmaschine 3 in 3 ist für die langsame, genaue Ausrichtungsbestimmung um die vertikale Achse in dieser Ausführungsform mit zwei Reflektoreinheiten 4a und 4b in einem Ort in der Maschine ausgestattet, der leicht von dem geodätischen Instrument 1 sichtbar ist. In der Ausführungsform gemäß 3 sind sie mit einer im wesentlichen festen Positionierung in Bezug zueinander und der Maschine angeordnet. Die Möglichkeit, dass die Reflektoren zwischen unterschiedlichen "festen" Positionen bewegbar sind, um eine geeignete Ausrichtung in Bezug auf das Messinstrument zu erhalten, ist offensichtlich. Jeder von diesen sollte bevorzugt aus einem Satz von Eckwürfelprismen bestehen, die in einem Kreis um eine Achse angeordnet sind.
  • Die dreidimensionale Lage und Ausrichtung der Maschine in einem festen oder in Bezug auf das Messinstrument definierten Koordinatensystems wird durch die Messung zu den Reflektoreinheiten 4a und 4b gemessen, die eine präzise oder bestimmbare Lage in dem Koordinatensystem der Maschine besitzen. Durch Bestimmen der Positionen der Reflektoren in dem festen Koordinatensystem kann dann die Ausrichtung der Maschine in diesem Koordinatensystem bestimmt werden, was bedeutet, dass die Transformation zwischen den Koordinatensystemen definiert ist.
  • Die Reflektoreinheiten 4a und 4b in 3 besitzen jeweils ihren eigenen Visieranzeiger 12 und 13, die Richtungsinformation für das geodätische Instrument hinsichtlich des Ziels oder des Reflektors geben, zu welchem ihre gegenwärtige Ausrichtung gemacht werden könnte, und zum Messen gegen dieses Ziel. Die Visieranzeiger können von unterschiedlichen Typen sein; es nur wichtig, dass er automatisch das geodätischen Instrument zu dem Messreflektor ausrichtet, der gegenwärtig als Ziel für die Messung dienen soll.
  • Die Ausrichtungsanzeiger sind allerdings in der in 3 gezeigten Ausführungsform Lichtelemente, die bevorzugt mit einem speziellen Modulations- und Wellencharakter ausgestattet sind, der von dem Umweltlicht trennbar ist, und die hier platziert unter ihren jeweiligen Zielreflektoren und bevorzugt so gezeigt sind, dass ihr Licht von allen Richtungen gesehen werden kann. Das geodätische Instrument 1 ist dabei geeignet unter dem Abstandsmesser 2 selbst mit einer Such- und Einstelleinheit 14 ausgestattet, die ein Lichtsignal sucht, welches denselben Modulations- und Wellenlängencharakter wie die Lichtelemente besitzt. Jeder der Ausrichtungsanzeiger 12 und 13 kann geeignet aus mehreren Lichtelementen bestehen, die in einem Kreis angeordnet sind, auf dieselbe Weise wie die Reflektoren, um einen großen Horizontalwinkel abzudecken.
  • Die Lichtelemente in 12 und 13 werden abwechselnd zueinander bei einer solchen Rate erleuchtet, dass die Such- und Einstelleinheit 14 in der Lage ist, ihre Ausrichtung zu dem Licht der Lichtelemente einzustellen, und die Messung des Abstands und der Ausrichtung zu ihren zugehörigen Zielen kann durchgeführt werden. Die Messung wird nacheinander zu den zwei Reflektoreinheiten 4a und 4b durchgeführt.
  • Alternativ können drei (oder mehr) Reflektoreinheiten mit Lichtelementen in vorbestimmten Positionen an der Maschine angeordnet sein, wobei ein Messen zu diesen Zielen mit Berechnungen die Position, Ausrichtung und Orientierung der Maschine in einem dreidimensionalen, festen Koordinatensystem ergibt.
  • 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Zieleinheit 30, zu der das geodätische Instrument 1 messen kann, um Positionsdaten für die Maschine 3 zu erhalten. Die Zieleinheit umfasst in diesem Falle eine Scheibe 31, die um eine zu der Scheibe senkrechte Achse 32 rotiert. Ein Ziel, hier in der Form eines Reflektors 33, beispielsweise ein Ring von Reflektoren des Eckwürfeltyps, ist nahe des Umfangs der Scheibe 31 montiert. Was bei dieser Ausführungsform wichtig ist, ist dass der Reflektor 33 um eine Achse 32 rotiert, wofür er stattdessen an einem Rotierarm (nicht gezeigt) montiert sein kann. Die als Reflektor geformte Detektoreinheit 33 ist dementsprechend zwischen Positionen mit bestimmbaren Positionen in Bezug auf die Arbeitsmaschine bewegbar, und eine Anzeigeeinheit, beispielsweise ein Encoder (nicht gezeigt), zeigt kontinuierlich die Position an. Ein weiterer, alternativer Weg zum Bestimmen der Ausrichtung der Maschine ist es, eine servogesteuerte optische Einheit einzusetzen, welche sich automatisch zu dem geodätischen Instrument ausrichtet. Beispielsweise mit einem Encoder kann die Ausrichtung der optischen Einheit in dem Koordinatensystem der Maschine eingelesen werden. Eine Ausführungsform davon ist in 5A5C gezeigt. Mindestens eine servogesteuerte, optische Einheit 2629 richtet sich selbst zu dem geodätischen Instrument aus. In diesem Falle ist die optische Einheit zusammen mit dem Reflektor gebaut, was den Vorteil ergibt, dass sie aus einem einfachen Prisma und nicht einem Kreis von Prismen bestehen kann. Die Einheiten können allerdings ebenso getrennt sein. Für die optische Einheit ist es sinnvoll, den Messstrahl des geodätischen Instruments oder einen hierzu parallelen Strahl zu verwenden.
  • In der in 5A gezeigten Ausführungsform ist die optische Einheit 26 neben dem im Querschnitt gezeigten Reflektor 25 angeordnet. Die optische Einheit besteht aus einer Linse oder einem Linsensystem 27 und einem Positions-empfindlichen Detektor 28. Das Linse-/Linsesystem fokussiert den Messstrahl an dem Detektor 28, der beispielsweise ein Quadrantendetektor wie in 5B gezeigt ist. Der geodätische Messstrahl des Instruments 1 kann hierdurch auch für die Ausrichtvorrichtung verwendet werden, falls der Strahl ausreichend breit ist. Alternativ und vom technischen Standpunkt bevorzugt ist das Instrument allerdings mit einer zusätzlichen Lichtquelle, beispielsweise einem Laser ausgestattet, der zu der Einheit 26-28 einen schmalen Lichtstrahl überträgt, der in diesem Falle einen vollständig unterschiedlichen Charakter besitzen kann, beispielsweise eine andere Wellenlänge, als der zu dem Reflektor 25 übertragene Messstrahl, und parallel ist zu und in demselben Abstand angeordnet ist von dem Messstrahl wie die Mittenlinie des Rohrs 26 von der Mittenlinie des Reflektors 25.
  • Eine dritte Alternative besteht darin, ein Eckwürfelprisma zur Ausrichtung an der Referenzstation (nicht gezeigt) und eine Lichtquelle 23 (gezeichnet mit gestrichelten Linien) an der optischen Einheit (2628) anzuordnen. In diesem Falle wird ein reflektierter Strahl von dem Prisma erhalten, der an dem Quadrantendetektor fokussiert wird, wenn die optische Einheit korrekt zu der Station ausgerichtet ist.
  • Bei Verwendung eines Quadrantendetektors 28 kann die Servosteuerung derart stattfinden, dass die Subdetektoren eine möglichst ähnliche Beleuchtung haben. Derartige Detektoren sind an sich bekannt, gleichermaßen ihre Verwendung in unterschiedlichen Arten von Servorsteueranordnungen 29, und sie werden daher nicht näher beschrieben. Die optische Einheit ist bewegbar und steuerbar an der Maschine montiert und möglicherweise mit dem Reflektor integriert. Durch die Servosteuerung des Servomotors (nicht gezeigt) wird die optische Einheit derart ausgerichtet, dass die Signale von dem Detektor 28 ausgeglichen werden, was bedeutet, dass die Einheit in der Richtung des Messstrahls ausgerichtet wird. Die Ausrichtung in Bezug auf die Arbeitsmaschine kann beispielsweise mit einer Art von Encoder eingelesen werden, oder mit einem anderen Typ zum Messen der gegenwärtigen Einstellpositionen der geführten Servomotoren.
  • Die obige Ausrichtung kann sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung stattfinden, jedoch wird die Komplexität beträchtlich vermindert, falls sie auf eine Führung in der horizontalen Richtung begrenzt ist. Dies ist oftmals ausreichend, wenn die Neigung der Maschine normalerweise gering ist in Bezug auf die normale Ebene. In solch einem Falle kann das Erfassen mit Hilfe eines Detektors, der sich in der Querrichtung erstreckt, und einer Zylinderlinse, welche die Strahlung innerhalb eines bestimmten Vertikalwinkelbereichs zu dem Detektor sammelt, durchgeführt werden. Da 5A einen Querschnitt zeigt, stimmt sie auch mit dieser Ausführungsform überein. Der Detektor kann beispielsweise aus einer eindimensionalen Reihe von Elementen beispielsweise vom CCD-Typ sein, wie es in 5C gezeigt ist.
  • Information über die Richtung von dem geodätischen Instrument zu dem Positionsdetektor, die durch das geodätische Instrument gegeben wird, ergibt zusammen mit dem Einlesen des Encoders, was die Ausrichtung der Maschine in Bezug auf das geodätische Instrument ergibt, dementsprechend die Ausrichtung der Maschine in einem festen Koordinatensystem.
  • Die Servosteuerung des Zielreflektors bedeutet, dass Information über die Ausrichtung des Fahrzeugs in Bezug auf das geodätische Instrument 1 kontinuierlich empfangen wird.
  • Ausführungsform 3:
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen trat die Positionsmessung durch Messen gegen eines oder mehrere Ziele an dem Messgegenstand von einem geodätischen Instrument 1 auf. Eine Positionsmessung kann auch mit Hilfe von Radionavigation, beispielsweise GPS (Global Position System), durch Platzieren einer oder mehrerer Radionavigationsantennen an dem Messgegenstand und einer an der stationären Station auf einer Seite stattfinden.
  • In der in 6 gezeigten Ausführungsform gibt es eine Radionavigationsantenne 50, die hier derart gezeigt ist, dass sie Signale von einer Anzahl von GPS-Satelliten 49 empfängt, wobei die Navigationsantenne 50 an dem Umfang einer rotierenden Scheibe 51 an dem oberen Teil eines Baggers 52 vorgesehen ist. Die Position der Antenne wird in einem Radionavigationsempfänger 55 in mindestens zwei vorbestimmten Rotationspositionen der Scheibe 51 in Bezug auf den Bagger 52 angezeigt. Die Scheibe rotiert so langsam, dass die Antennenposition in jeder Rotationsposition mit Genauigkeit angezeigt werden kann, jedoch noch so schnell, dass normale Bewegungen des Baggers das Messergebnis nicht signifikant beeinflussen.
  • Eine Referenzstation 1' mit einer weiteren Radionavigationsantenne 53 mit Empfänger 54 ist an einer Station montiert, die in einer vorbestimmten Position außerhalb einer bekannten Position etwas auf der Seite des zu behandelnden Grundes angeordnet ist. Eine Differentialpositionsbestimmung wird durch Radioübertragungen zwischen dem Radionavigationsempfänger 54 und der Berechnungseinheit 20 in der Maschine 52 erhalten. Die gegenwärtige Position der Maschine wird mit einer sogenannten RTK-Messung (Real Time Kinematic–Echtzeitkinematik) berechnet. Eine Berechnung dieser Art ist an sich bekannt und muss nicht näher beschrieben werden.
  • Der einzige Unterschied zu früheren Ausführungsformen ist, dass die Positionsbestimmung gegen das (die) Ziel(e) mit GPS-Technologie anstelle durch Messen mit einer Gesamtstation durchgeführt wird. Für den Rest findet die Ausrichtungsbestimmung und die Bestimmung schneller Verschiebungen und Rotationen auf dieselbe Weise wie in früheren Ausführungsformen beschrieben statt.
  • Gemeinsames Blockdiagramm
  • 7 zeigt ein Blockdiagramm gemäß der Erfindung, das auf alle Ausführungsformen anwendbar ist. Es kann hervorgehoben werden, dass bei Positionsbestimmung mit einem geodätischen Instrument Positionsdaten für das Ziel in der Referenzstation 1 gesammelt und zu der Maschine über eine Radioverbindung übertragen werden, während es in dem GPS-Fall Korrekturdaten von dem Empfänger 54 sind, die von der Referenzstation 1' zu der Maschine übertragen werden, und dass Positionsdaten in der Berechnungseinheit 20 ausgehend von Daten von dem Empfängern 54 und 55 erzeugt werden.
  • Die Berechnungseinheit 20 berechnet dementsprechend durch Kombinieren von Daten von der Referenzstation 1 und, in dem GPS-Fall, dem Empfänger 55 zusammen mit Daten von den Ausrichtungssensoren 5, der Beschleunigungsmessvorrichtung 6 und Sensoren für die Relativposition 11 die gegenwärtige Position der Planierschaufel in dem festen Koordinatensystem, d. h. umgewandelt von dem Koordinatensystem der Maschine. Die Sensoren für die Relativposition 11 können beispielsweise Encoder oder Potentiometersensoren sein, die mit den Verbindungen verbunden sind, welche den Arbeitsteil der Maschine verbinden. Die Berechnungseinheit 20 ist bevorzugt in der Maschine angeordnet.
  • Die gewünschte Bodenbearbeitung in dem festen Koordinatensystem ist entweder in dem Computer 20 des geodätischen Instruments 1 oder bevorzugt der Maschine 3 programmiert. Dieser ist mit einer Darstellungseinheit 9, bevorzugt einem Bildschirm ausgestattet, welche der Bedienperson der Maschine (nicht gezeigt) einerseits darstellt, wie die Maschine 3 und ihre Planierschaufel 8 basierend auf ihrer gegenwärtigen Position zu Manövrieren sind, und andererseits ihre gegenwärtige Abweichung von dem gewünschten Manövrieren darstellt. Alternativ und bevorzugt wird eine automatische Führung des Arbeitsteils auf die gewünschte Höhe und Ausrichtung mit Hilfe der Steuerausrüstung 12 durchgeführt, die beispielsweise aus einer hydraulischen Manövriereinrichtung besteht, welche durch die Einheit 20 gesteuert wird.
  • Die Maschinenbedienperson muss gelegentlich von dem engsten Arbeitsmuster aufgrund von Hindernissen verschiedener Arten abweichen, wie Steinen oder dergleichen, die nicht in der programmierten Karte des geodätischen Instruments für die gewünschte Struktur der Bodenbearbeitungsregion enthalten sind.
  • Es ist auch möglich, eine programmierte Karte der gewünschten Bearbeitung und der bestehenden Position und Bewegungsrichtung des Planierteils auf der Karte zu zeigen. Die Information zwischen dem geodätischen Instrument 1 und der Maschine 3 kann drahtlos in beiden Richtungen gesandt werden, wie durch die Zickzackverbindung 10 gezeigt. Der Computer in einer oder der anderen dieser Einheiten kann als Hauptcomputer ausgewählt werden, der die wichtigen Berechnungen durchführt, die für die Arbeit der Maschine 3 mit der Planierschaufel nutzbar sind, jedoch wird dies bevorzugt in der Einheit 20 vorgenommen. Das wichtigste ist hier, dass die Berechnung der Position und Ausrichtung der Planierschaufel in dem festen Koordinatensystem durchgeführt wird, unabhängig davon wo sie ist, dass das geodätische Instrument und die elektronischen Einheiten in der Maschine Daten-übertragende Verbindungen miteinander haben, und dass der Maschinenbedienperson eine leicht verständliche Darstellung davon gegeben wird, was zu tun und was erledigt ist.
  • 8 zeigt ein Beispiel eines Bildes, das der Maschinenbedienperson auf der Darstellungseinheit 9 dargestellt werden kann. Ein Bild einer Planierschaufel mit einer Ausrichtungsmarkierung ist über eine Karte mit dem gewünschten Profil der Bodenbearbeitungsregion gelegt, wobei das Bild der Planierschaufel sich über die Karte bewegt, soweit die Arbeit fortschreitet. Die Darstellungseinheit 9 kann aufgeteilt werden und kann ebenso ein Profilbild zeigen, in welchem die Planierschaufel vertikal über oder unter dem gewünschten Bodenniveau platziert ist und in welchem der Höhenunterschied in Bezug hierzu angegeben ist.
  • Das tatsächliche Grundniveau muss nicht gezeigt werden. Allerdings kann es sinnvoll sein, Teile des Bodens mit der gewünschten Höhe deutlich in dem Bild zu der Maschinenbedienperson zu zeigen, so dass sie weiß, wo sie ihre Arbeit durchführen muss. In diesem Falle ist es möglich, eine Funktion zu haben, welche Teilen des Bodens mit einem geringen Unterschied innerhalb eines vorbestimmten Toleranzniveaus zwischen dem tatsächlichen und dem gewünschten Niveau eine vorbestimmte Farbe, beispielsweise grün verleiht.
  • Es ist ebenso möglich, wie mit gestrichelten Linien in der Karte gezeigt, ein Schattenbild der Planierschaufel zu zeigen, um anzugeben, dass sie noch nicht auf dem richtigen Niveau angekommen ist. In diesem Falle sieht es aus, als würde die Planierschaufel über den Boden schweben und die Maschinenbedienperson erhält eine deutliche Anzeige, wie tief die Maschine graben muss, um das Schattenbild mit dem Bild der Planierschaufel zu vereinen. Es ist sinnvoll in der Erfindung, dass die gewünschten Niveaus für die Bodenbearbeitung in der Karte gezeigt sind, wofür es die Position des Schattenbildes ist, welches anzeigt, wo die Planierschaufel 7 in der normalen zu der Ebene der Karte ist. In diesem Zusammenhang ist es nicht von Interesse, die tatsächliche Bodenstruktur auf der Karte zu zeigen.
  • Eine Berechnung der Position und Rotation der Maschine sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung wird in dem festen Koordinatensystem durchgeführt ebenso wie eine anschließende Berechnung der gegenwärtigen Position und der Rotationswinkel der Planierschaufel nach einer Umwandlung von dem Koordinatensystem der Maschine zu dem festen Koordinatensystem. Anschließend folgt eine neue Sequenz mit denselben Messungen und Berechnungen mit anschließender Berechnung der Verschiebung der Planierschaufel von der vorherigen Messung, wodurch die Richtung und Geschwindigkeit der Schaufel erhalten und an der Anzeigeeinheit 9 angezeigt werden.
  • Die Messsequenzen werden während der Planierarbeit der Maschine wiederholt, wodurch die Maschinenbedienperson während der gesamten Zeit des Arbeitsfortschritts gegenwärtige Daten hinsichtlich der Position, Ausrichtung, Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit der Planierschaufel in dem festen Koordinatensystem erhält und dementsprechend eine extrem gute Vorstellung davon erhält, wie die Arbeit verglichen mit der gewünschten Bodenbearbeitung fortschreitet und wie die Maschine zu manövrieren ist.
  • Das geodätische Instrument kann seine Ausrichtungen und Messungen nur in einer relativ langsamen Geschwindigkeit in dem festen Koordinatensystem durchführen. Die Beschleunigungsmessvorrichtung wird verwendet, um die Messergebnisse in den dazwischen liegenden Zeiten zu aktualisieren. Ein spezieller Vorteil dieser Aktualisierungsfunktion zwischen den Aktualisierungen durch das geodätische Instrument ist, dass weil die Messung zu den zwei Messzielen 4a und 4b in 3 nicht gleichzeitig durchgeführt werden kann, es mit dem Aktualisieren möglich ist, zu erzielen, dass die Verzögerung zwischen den nacheinander folgenden Messungen zu den Reflektoren ausgeglichen werden kann.
  • Da die Verschiebungsrichtung und Geschwindigkeit der Maschine kontinuierlich berechnet wird, ist es ebenso vorteilhaft, eine vorhergesagte Position und Ausrichtung sowohl für die Maschine als auch den Arbeitsteil für eine bestimmte Zeit im voraus zu berechnen, basierend auf zuvor berechneten Daten. Wie derartige Berechnungen mit Hilfe der zuletzt und früher berechneten Daten durchgeführt werden, ist für den Fachmann offensichtlich und wird daher nicht näher beschrieben.
  • Zahlreiche Modifikationen der gezeigten Ausführungsformen sind innerhalb des Schutzbereichs möglich, der durch die beigefügten Ansprüche gegeben ist. Es ist dementsprechend möglich, gemischte Designs sowohl mit Prismen als auch Radionavigationsantennen als Positionsdetektoreinheiten einzusetzen. Beispielsweise kann die Positions- und Rotationsausrichtung eines geodätischen Instruments mit Hilfe einer oder mehrerer Radionavigationsantennen bestimmt werden, beispielsweise einer an dem geodätischen Instrument und einer in einem Abstand von diesem. Andere Arten von Arbeitsmaschinen als die gezeigten, bei denen man kontinuierliche Information über Position, Winkelposition und Arbeitsrichtung während des Arbeitsfortschritts haben möchte, wie Krane, Bagger oder dergleichen, können extrem vorteilhaft mit der Erfindung ausgestattet werden. Jede genannte Berechnungseinheit ist geeigneter Weise ein Computer oder eine Unterroutine in einem Computer, wie es heutzutage üblich ist.

Claims (22)

  1. Vorrichtung zum Bestimmen der Position für einen Arbeitsteil eines Werkzeugs an einer Arbeitsmaschine mit einer positionsbestimmenden Vorrichtung, die in einer bestimmten Position an der Arbeitsmaschine angeordnet ist, um die Position dieses Orts im Raum in einem festen Koordinatensystem zu bestimmen, und einer Berechnungsvorrichtung (20), welche die Position des Arbeitsteils in einem Koordinatensystem, das im Raum fest ist, berechnet, dadurch gekennzeichnet, dass die positionsbestimmende Vorrichtung teilweise eine langsame, bestimmende Vorrichtung (1, 4; 1, 4a, 4b; 53, 50, 51), die in Zeitintervallen die Ist-Position der Maschine misst, und teilweise eine relativ schnelle, bestimmende Vorrichtung (6; ACC1, ACC2), die auf Positionsveränderungen der Maschine reagiert, um zwischen den Zeitintervallen die Bestimmung zu berechnen und zu aktualisieren, aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die relativ schnelle, bestimmende Vorrichtung mindestens eine Beschleunigungsmessvorrichtung (ACC1, ACC2) an der Maschine zum Messen der Beschleunigung der Maschine in mindestens einer Richtung, bevorzugt in mehreren voneinander unterschiedlichen Richtungen, aufweist, wobei die positionsbestimmende Vorrichtung die angezeigten Beschleunigungen) integriert und das zuletzt berechnete Ergebnis der Position in dem festen Koordinatensystem aktualisiert.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die relativ schnelle, bestimmende Vorrichtung mindestens eine rotationsanzeigende Vorrichtung (6) zur Rotation um mindestens eine Achse der Maschine aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die langsame bestimmende Vorrichtung eine stationäre Messstation (1; 1'), die in der Nähe der Arbeitsmaschine angeordnet ist, und mindestens eine Detektoreinheit (4) an der Arbeitsmaschine mit bestimmbarer Verschiebung daran aufweist, die bei jeder langsamen Bestimmung in Zusammenwirken mit der stationären Station die Position des festen Koordinatensystems für eine Ist-Verschiebung ausgibt.
  5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1–4, gekennzeichnet durch eine Orientierungseinrichtung (5a, 5b) an der Maschine, die bei der langsamen Bestimmung die Orientierung des festen Koordinatensystems für den Teil der Arbeitsmaschine, an der sie angeordnet ist, ausgibt.
  6. Vorrichtung nach einem Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die langsame, genaue bestimmende Vorrichtung eine stationäre Messstation (1'), die in der Nähe der Arbeitsmaschine angeordnet ist, und entweder mindestens zweit feste Detektoreinheiten (4a, 4b; 5, 51) mit festen Positionen an der Arbeitsmaschine oder eine bewegliche Detektoreinheit (33; 50), die zwischen mindestens zwei Positionen mit bestimmbaren Positionen in Bezug auf die Arbeitsmaschine bewegbar ist, aufweist.
  7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1–4, gekennzeichnet durch mindestens eine rotierbar montierte und regelbare optische Einheit (26–28; 23), die an der Arbeitsmaschine angeordnet ist, welche optische Einheit sich selbst zu der stationären Messstation mit Hilfe des Messstrahls der stationären Station oder eines Strahls parallel zu diesem Strahl oder eines von der optischen Einheit übertragenen, in einem Prisma in der stationären Station reflektierten Strahls ausrichtet, wobei die Ausrichtung der optischen Einheit in Bezug auf die Arbeitsmaschine der Berechnungseinheit (20) angezeigt und zu dieser übertragen wird zur Bestimmung der Ausrichtung der Arbeitsmaschine in dem festen Koordinatensystem.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die positionsbestimmende Vorrichtung ein geodätisches Instrument (1; 1') mit Zielsuchfunktion aufweist, das in einem Abstand von der Arbeitsmaschine (3) angeordnet ist und gegen mindestens ein Ziel, beispielsweise einen Reflektor, an der Arbeitsmaschine misst.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ziel (4a, 4b) mit einem Ausrichtungsindikator (12, 13) ausgestattet ist, der Ausrichtungsindikationen für das geodätische Instrument betreffend die Ziele, auf welche das gegenwärtige Zielsuchen durchzuführen ist, und zum Messen zu diesem Ziel hin ausgibt.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Positionsdetektoreinheit eine Radionavigationsantenne (50) mit Empfänger ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinheit (20) aus dem früheren Berechnungsergebnis die wahrscheinliche Position, Ausrichtung, Arbeitsrichtung und Geschwindigkeit eines bestimmten Zeitpunkts im voraus für den Arbeitsteil der Arbeitsmaschine berechnet.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsvorrichtung (20) mit einer gespeicherten Karte mit der gewünschten Topografie eines Bereichs, der zu behandeln ist, aufweist, und berechnete Daten für den Arbeitsteil ist für die Position und Winkelposition in Bezug auf die Karte an einer Präsentationseinheit (9) präsentiert (3).
  13. Verfahren zum Bestimmen der Position eines Arbeitsteils eines Werkzeugs an einer Arbeitsmaschine mit einer positionsbestimmenden Vorrichtung, die in einem definierten Ort der Arbeitsmaschine zum Bestimmen der Position dieses Orts in einem Koordinatensystem, das im Raum fest ist, angeordnet ist, und einer Berechnungsvorrichtung (20), welche die Position des Arbeitsteils in einem Koordinatensystem, das im Raum fest ist, berechnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmung teilweise mit einer relativ langsamen Bestimmung (1, 4; 1, 4a, 4b; 53, 50, 51) durchgeführt wird, um bei Zeitintervallen die Ist-Position der Maschine zu messen, und teilweise mit einer relativ schnellen Bestimmung (6; ACC1, ACC2) durchgeführt wird, die auf Veränderungen der Position von vorhergehenden Bestimmungen der Maschine reagiert, um die Bestimmung zwischen den Zeitintervallen zu berechnen und zu aktualisieren.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, in der relativ schnellen Bestimmung gekennzeichnet durch: Messen der Beschleunigung in mindestens einer Richtung, bevorzugt in mehreren zueinander unterschiedlichen Richtungen; Integration der angezeigten Beschleunigung(en); und Aktualisieren des letzten Berechnungsergebnisses der Position in dem festen Koordinatensystem.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei der relativ schnellen Bestimmungsvorrichtung mindestens eine Rotationsanzeige durchgeführt wird zur Rotation um mindestens eine Achse der Maschine.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die langsame Bestimmungsvorrichtung eine stationäre Messstation (1, 1') in der Nähe der Arbeitsmaschine angeordnet ist, und mindestens eine Detektoreinheit (4) ist an der Arbeitsmaschine mit bestimmbarer Verschiebung daran angeordnet, und bei jeder langsamen Bestimmung in Zusammenwirken zwischen der stationären Messstation und der Detektoreinheit wird die Ist-Position der Arbeitsmaschine in dem festen Koordinatensystem gemessen.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Orientierungsbestimmung der Arbeitsmaschine in dem festen Koordinatensystem bei der langsamen Bestimmung.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13–16, dadurch gekennzeichnet, dass die langsame, genaue bestimmende Vorrichtung eine stationäre Messstation (1'), die in der Nähe der Arbeitsmaschine angeordnet ist, und entweder mindestens zwei festen Detektoreinheiten (4a, 4b; 50, 51), die in definierten Positionen an der Arbeitsmaschine angeordnet sind, oder eine bewegbare Detektoreinheit (33; 50), die zwischen mindestens zwei Positionen mit definierten Orten in Bezug auf die Arbeitsmaschine verschiebbar ist, aufweist.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13–17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine regelbare optische Einheit (2628, 23) rotierbar montiert an der Arbeitsmaschine angeordnet ist und sich zu der stationären Messstation mit Hilfe des Messstrahls der stationären Station oder eines Strahls parallel zu diesem Strahl oder eines von der optischen Einheit übertragenen und in einem Prisma an der stationären Station reflektierten Strahls ausrichtet; Anzeigen der Orientierung der optischen Einheit in Bezug auf die Arbeitsmaschine; und Übertragen dessen zu der Berechnungseinheit (20) zum Bestimmen der Orientierung der Arbeitsmaschine in dem festen Koordinatensystem.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13–19, dadurch gekennzeichnet, dass als positionsbestimmende Vorrichtung ein geodätisches Instrument (1, 1') mit Zielsuchfunktion in einem Abstand von der Arbeitsmaschine (3) angeordnet ist, die gegen mindestens ein Ziel, beispielsweise einem Reflektor, an der Arbeitsmaschine misst, Ausrichtungsinformation ist für das geodätische Instrument betreffend das Ziel, zu welchem das gegenwärtige Zielsuchen des Instruments durchzuführen ist, und zum Messen zu diesem Ziel gegeben.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13–19, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweilige Positionsdetektoreinheit eine Radionavigationsantenne (30) mit Empfänger angeordnet ist.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 13–21, gekennzeichnet durch Berechnung der wahrscheinlichen Position, Ausrichtung, Arbeitsrichtung und Geschwindigkeit gewisse Zeit im voraus für den Arbeitsteil der Arbeitsmaschine mit Hilfe früherer Berechnungsergebnisse.
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