EP1959056A2

EP1959056A2 - Baumaschine, insbesondere Strassenbaumaschine

Info

Publication number: EP1959056A2
Application number: EP08002232A
Authority: EP
Inventors: Christian Berning; Peter Busley; Günter Dr. Hähn; Thomas Kramer; Herbert Lange; Armin Montermann; Dieter Simons
Original assignee: Wirtgen GmbH
Current assignee: Wirtgen GmbH
Priority date: 2007-02-17
Filing date: 2008-02-07
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2028-02-07
Also published as: EP1959056A3; DE102007007970B4; EP1959056B1; JP2008202396A; DE102007007970A1; CN201222182Y; US9121145B2; US20080216021A1; JP5414185B2; CN101246357A; CN101246357B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baumaschine, insbesondere eine Straßenbaumaschine, mit einem Fahrwerk (2) und einem Chassis (1), das eine Arbeitseinrichtung (4) trägt, die einen oder mehrere Arbeitsmittel (5, 6) aufweist. Die Baumaschine verfügt über eine speicherprogrammierbare Steuerungsvorrichtung (16) zur Steuerung der Arbeitsmittel der Arbeitseinrichtung sowie eine Einrichtung (15) zur Darstellung von Betriebsgrößen oder Betriebszuständen in Form von Zeichen oder Bildern. Neben der speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung weist die Baumaschine eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (17) auf, die derart ausgebildet ist, dass Betriebsgrößen oder Betriebszustände als Zeichen oder Bilder mit der Einrichtung (15) zur Darstellung von Betriebsgrößen oder -zuständen darstellbar sind. Der Austausch von Daten zwischen der speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung (16) und der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung (17), die vorzugsweise einen Hauptprozessor (17A) und eine Grafik-Einheit (17B) umfasst, erfolgt über einen ersten Datenbus, vorzugsweise einen CAN-Bus, während der Datenaustausch zwischen der Datenverarbeitungseinrichtung und der Einrichtung (15) zur Darstellung von Betriebsgrößen oder -zuständen über einen zweiten Datenbus, vorzugsweise ein LVDS-Bus erfolgt. Der erste und zweite Datenbus arbeiten nach unterschiedlichen Datenübertragungsverfahren. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Baumaschine liegt in der Möglichkeit, die Bildschirmanzeige ohne großen Aufwand jederzeit an unterschiedliche Gegebenheiten durch eine entsprechende Programmierung der Datenverarbeitungseinrichtung 17 anpassen zu können, wobei zur Darstellung der Zeichen und/oder Bilder herkömmliche Bildschirme, insbesondere TFT-Displays Verwendung finden können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baumaschine, insbesondere Straßenbaumaschine, mit einem Fahrwerk und einem Chassis, das eine Arbeitseinrichtung trägt, die ein oder mehrere Arbeitsmittel aufweist.
Es sind Baumaschinen unterschiedlicher Ausbildung für den Hoch- oder Tiefbau bekannt. Für den Bau von Straßen werden selbstfahrende Straßenbaumaschinen eingesetzt, die sich dadurch auszeichnen, dass sie über ein Chassis und ein Fahrwerk verfügen. Das Chassis trägt eine Arbeitseinrichtung, die ein oder mehrere Arbeitsmittel aufweist. Dabei wird unter Arbeitseinrichtung die Einrichtung verstanden, mit der die für den Straßenbau erforderlichen Arbeiten durchgeführt werden können. Hierzu verfügt die Arbeitseinrichtung über ein oder mehrere Arbeitsmittel, mit denen die einzelnen Arbeitsschritte durchgeführt werden können, die zum Straßenbau erforderlich sind.
Als Straßenbaumaschinen sind beispielsweise Straßenfräsmaschinen bekannt, die schadhafte Straßenbeläge wirtschaftlich abtragen. Die Straßenfräsmaschinen verfügen hierzu über eine Fräseinrichtung, beispielsweise eine Fräswalze mit Fräsmeißeln, und eine Fördereinrichtung zum Fördern des abgefrästen Straßenbelages. Das Fahrwerk der Straßenfräse kann Räder- oder Kettenlaufwerke aufweisen.
Zur Steuerung der Arbeitsmittel der Arbeitseinrichtung verfügen die bekannten Baumaschinen im Allgemeinen über eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), bei der es sich um eine elektronische Baugruppe handelt, die in der Automatisierungstechnik für Steuerungs- und Regelungsaufgaben eingesetzt wird. Die speicherprogrammierbare Steuerungsvorrichtung weist Eingänge und Ausgänge sowie einen Speicher für ein Programm auf, nach dem die Steuerungs- und Regelungsaufgaben durchgeführt werden.
Neben der speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung verfügen die bekannten Baumaschinen im Allgemeinen über eine Einrichtung zur Erfassung von Betriebsgrößen oder Betriebszuständen, zu denen beispielsweise der Öldruck oder die Kühlmitteltemperatur des Dieselmotors für den Antrieb der Baumaschine oder im Falle einer Straßenfräsmaschine beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit und die Position der Fräswalze zählen, mit der die Frästiefe vorgegeben wird. Zur Erfassung der Betriebsgrößen oder -zustände weist die Einrichtung beispielsweise Drucksensoren, Temperaturfühler, Endschalter oder Grenztaster, Drehzahlgeber oder dgl. auf, deren analoge oder digitale Signale als Eingangssignale an dem Eingang der speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung anliegen. Am Ausgang der Steuerungsvorrichtung liegen als Ausgangssignale die Signale zur Steuerung beispielsweise von Pneumatik- oder Hydraulikventilen, mechanischen oder elektrischen Schaltern oder dgl. an, mit denen wiederum die Arbeitsmittel der Arbeitseinrichtung gesteuert werden.
Darüber hinaus verfügen die Baumaschinen über eine Einrichtung zur Eingabe von Betriebsgrößen oder Betriebszuständen, beispielsweise die gewünschte Vorschubgeschwindigkeit der Baumaschine. Die Eingabeeinrichtung kann verschiedene Schalter und eine Tastatur umfassen, die in einem Bedienfeld an einem Bedienort der Baumaschine angeordnet sind.
Neben der Eingabeeinrichtung weisen die Baumaschinen eine Einrichtung zur Darstellung von Betriebsgrößen oder -zuständen in Form von Zeichen oder Bildern auf, um die Bedienperson über die Betriebsgrößen oder -zustände laufend zu informieren.
Die Darstellung der Betriebsgrößen oder -zustände in Form von Zeichen oder Bildern erfolgt bei den bekannten Baumaschinen dadurch, dass die für die Betriebsparameter oder -zustände relevanten Ausgangssignale der speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung über einen Daten-Bus an den Bedienort übertragen werden, an dem aus diesen Signalen die für die Darstellung in Form von Zeichen oder Bildern erforderlichen Signale gewonnen werden, welche auf einem Monitor dargestellt werden.
Bei den Einrichtungen zur Darstellung von Zeichen oder Bildern der bekannten Baumaschinen handelt es sich um Informationssysteme, die in grafischer Form beispielsweise mit Bargrafen oder Piktogrammen (Ikonen) Betriebsgrößen oder Betriebsparameter anzeigen. Die Bargrafen und Piktogrammen werden bei den bekannten Einrichtungen in Pixeln dargestellt, wobei die Anzeige monochrom ist. Die bekannten Einrichtungen verfügen über die für die Darstellung der Bargrafen und Piktogramme erforderliche Hard- und Software. Die relative aufwendige Programmierung der Pixeldarstellung erfolgt werksseitig, kann aber vom Kunden modifiziert werden.
Nachteilig ist bei den bekannten Baumaschinen, dass die Darstellung der Betriebsgrößen oder -zustände in Form von Zeichen oder Bildern am Bedienort bei den bekannten Baumaschinen eine relativ komplexe Anzeigeeinheit erfordert. Nachteilig ist auch, dass die Anzeigeeinheit, deren Gehäuse relativ große Abmessungen hat, am Bedienort verhältnismäßig großen mechanischen Beanspruchungen durch Erschütterungen und Hitze oder Kälte sowie Staub und Schmutz ausgesetzt ist.
Weiterhin ist nachteilig, dass mehrere Bedienorte an der Baumaschine eine Mehrzahl von komplexen Anzeigeeinheiten erforderlich macht, die jeweils über alle hierfür erforderlichen Komponenten verfügen müssen.
Darüber hinaus erweist sich die geringe Flexibilität der bekannten Anzeigeeinheiten als nachteilig, die sich daraus ergibt, dass die Anzeigeeinheit auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt ist. Folglich bedeutet ein anderer Anwendungsfall den Einsatz einer neuen Anzeigeeinheit bzw. eines neuen Programms, das speziell für die jeweilige Anzeigeeinheit geschrieben werden muss. Änderungen können sich dabei nicht nur aus technischen Neuerungen, sondern auch aus den besonderen Anforderungen der Kunden ergeben, die den Einsatz unterschiedlicher Anzeigeeinheiten und unterschiedlicher Programme erforderlich machen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Baumaschine zu schaffen, die eine Darstellung von Betriebsgrößen oder Betriebszuständen in Form von Zeichen oder Bildern mit hoher Flexibilität und einem geringen technischen Aufwand an einem oder mehreren Bedienorten der Maschine erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Baumaschine zeichnet sich dadurch aus, dass neben der speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass Betriebsgrößen oder Betriebszustände als Zeichen oder Bilder auf der Einrichtung zur Darstellung von Betriebsgrößen oder -zuständen darstellbar sind. Die Erzeugung der für die Darstellung der Zeichen oder Bilder erforderlichen Signale erfolgt somit nicht in der Anzeigeeinheit am Bedienort, an dem die Zeichen oder Bilder angezeigt werden, sondern zentral in der Datenverarbeitungseinrichtung. Zur Darstellung der Betriebsgrößen oder - zustände an dem Bedienort ist somit nur eine Einrichtung erforderlich, mit der die Zeichen oder Bilder dargestellt werden können, die in der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung erzeugt werden. Hierzu genügt ein konventioneller Bildschirm (Display).
Zum Austausch von Daten zwischen der speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung und der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung ist mindestens ein erster Datenbus vorgesehen, der nach einem ersten Datenübertragungsverfahren arbeitet, während zum Austausch von Daten zwischen der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung und der Einrichtung zur Darstellung von Betriebsgrößen oder -zuständen mindestens ein zweiter Datenbus vorgesehen ist, der nach einem zweiten Datenübertragungsverfahren arbeitet, das sich von dem ersten Datenübertragungsverfahren unterscheidet, nach dem der erste Datenfluss arbeitet.
Während mit dem mindestens einen ersten Datenbus die Daten ausgetauscht werden, die sich beispielsweise auf die Steuerung der Baumaschine beziehen, beispielsweise die Daten, die den Öldruck und die Kühlmitteltemperatur oder die Position der Fräswalze angeben, werden über den mindestens einen zweiten Datenbus die Daten ausgetauscht, die sich auf die Darstellung der Zeichen oder Bilder beziehen. Der Austausch der Daten über den ersten Datenbus setzt im Allgemeinen eine ereignisorientierte Übertragung der Daten voraus, beispielsweise bei einer Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit oder einer Änderung der Fahrtrichtung der Baumaschine, während der Austausch der Daten über den zweiten Datenbus eine kontinuierliche Datenübertragung voraussetzt, um die Bedienperson fortlaufend über die Betriebsgrößen oder -zustände informieren zu können.
Von Vorteil ist, dass die beiden Busse zur Datenübertragung an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden können. Für den Datenaustausch zwischen der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung und der Einrichtung zur Darstellung der Betriebsgrößen oder -zustände kann somit ein Bus eingesetzt werden, der eine Signalübertragung mit hoher Sicherheit auch über weite Strecken erlaubt.
Die erfindungsgemäße Baumaschine macht die Verwendung von Standard-Software für die Darstellung der Zeichen oder Bilder möglich, die eine hohe Flexibilität erlaubt. Eine Anpassung an neue Technologien oder an unterschiedliche Kundenwünsche kann einfach durch Einlesen einer neuen Software erfolgen, ohne dass die Einrichtung zur Darstellung der Betriebgrößen oder -zustände, die mehrere Bildschirme (Displays) umfassen kann, ausgetauscht werden müssten.
Darüber hinaus wird die Funktionssicherheit dadurch erhöht, dass die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung mit den empfindlichen elektronischen Baugruppen an einem sicheren Ort der Baumaschine angeordnet werden kann. Die Einrichtung zur Darstellung der Zeichen oder Bilder muss zwar möglicherweise an einem Ort angebracht werden, an dem die Einrichtung mechanischen Beanspruchungen durch Erschütterungen und Hitze oder Kälte sowie Staub und Schmutz ausgesetzt ist, dies ist aber weniger problematisch, da die Einrichtung nicht die empfindlichen elektronischen Komponenten enthält. Auch können die Abmessungen des Gehäuses der Einrichtung zur Darstellung der Zeichen oder Bilder klein sein. Beispielsweise genügt ein flacher Flüssigkristall-Bildschirm (LCD).
Während beim Stand der Technik die Anzeigeeinheiten über eine Vielzahl von Eingängen und Ausgängen verfügen, beispielsweise verschiedene Schnittstellen wie CAN-Busse oder auch eine RS 232-Schnittstelle, genügt bei der Einrichtung zur Darstellung der Zeichen oder Bilder der erfindungsgemäßen Baumaschine ein Eingang für den Empfang der Videosignale. Daher ist es möglich die Einrichtung in einem kompakten, hermetisch abgeschlossenen Gehäuse unterzubringen, aus dem nur ein Verbindungskabel für die Kommunikation mit der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung herausgeführt ist. Es ergibt sich somit eine kleine und robuste Einheit.
Wenn die Betriebsgrößen oder -zustände an mehreren Bedienorten dargestellt werden sollen, ist nur ein relativ geringer technischer Mehraufwand erforderlich, da auf eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung zurückgegriffen wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Baumaschine ist der mindestens eine erste Datenbus ein CAN-Bus (Controller-Area-Network), bei dem es sich um ein asynchrones, serielles Bussystem handelt, das für die Vernetzung von Steuergeräten in Automobilen entwickelt worden ist. Mit dem CAN-Bus kann die Länge und Anzahl der Kabelbäume reduziert und dadurch Gewicht gespart werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine zweite Datenbus ein LVDS-Bus (Low Voltage Differential Signaling), bei dem es sich um einen Schnittstellen-Standard für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung handelt, der nach ANSI/TIA/EIA spezifiziert ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung einen Hauptprozessor zur Durchführung von Rechenoperationen, beispielsweise einen handelsüblichen Mikroprozessor, und eine Grafik-Einheit zur Steuerung der Darstellung der Zeichen oder Bilder für die Einrichtung zur Darstellung von Betriebsgrößen oder -zuständen aufweist.
Die Einrichtung zur Darstellung der Betriebsgrößen oder -zustände kann ein konventioneller Monitor, beispielsweise ein Flüssigkristall-Bildschirm (LCD), insbesondere ein TFT-Display sein.
Die Einrichtung zur Eingabe von Betriebsparametern oder -zuständen kann unterschiedlich ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Eingabeeinrichtung mehrere Schalter und/oder eine oder mehrere Tastaturen auf, wobei an der Baumaschine ein oder mehrere Eingabeeinrichtungen vorgesehen sein können.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der Baumaschine sieht eine Einrichtung zur Aufzeichnung von Bildern an einem oder mehreren Orten der Baumaschine vor. Beispielsweise können an einem oder an mehreren Orten der Baumaschine Kameras angeordnet sein, mit denen der Arbeitsablauf an unterschiedlichen Orten überwacht werden kann.
Während eine erste alternative Ausführungsform die direkte Kommunikation der Aufzeichnungseinrichtung mit der Einrichtung zur Darstellung der Betriebsgrößen oder - zustände, insbesondere dem Monitor, aufweist, sieht eine zweite alternative Ausführungsform ein Datenaustausch zwischen der Aufzeichnungseinrichtung und der zentralen Datenverarbeitungsvorrichtung vor. Dies hat den Vorteil, dass eine Bildverarbeitung in der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung stattfinden kann. Beispielsweise ist es möglich, die einzelnen Bilder der einzelnen Kameras unterschiedlichen Displays zuzuordnen oder mehrere Bilder auf einem Display darzustellen.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wirkt die speicherprogrammierbare Steuerung mit der zentralen Datenverarbeitungseinheit derart zusammen, dass in Abhängigkeit von einer bestimmten Betriebsgröße oder einem bestimmten Betriebszustand eine vorgegebene der jeweiligen Betriebsgröße oder dem jeweiligen Betriebszustand zugeordnete Darstellung von Zeichen oder Bildern auf der Einrichtung zur Darstellung von Betriebsgrößen oder Betriebszuständen darstellbar ist.
Wenn die Einrichtung zur Erfassung von Betriebsgrößen oder -zuständen eine Einrichtung zur Erfassung einer Änderung der Fahrtrichtung der Baumaschine aufweist, wirkt die speicherprogrammierbare Steuerung mit der zentralen Datenverarbeitungsvorrichtung derart zusammen, dass vor der Änderung der Fahrtrichtung eine erste Darstellung von Zeichen oder Bildern und nach deren Änderung eine zweite Darstellung von Zeichen oder Bildern angezeigt wird. Beispielsweise können in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung Bilder an unterschiedlichen Orten der Baumaschine angezeigt werden. Der Wechsel der Anzeige erfolgt dann vollautomatisch mit der Änderung der Fahrtrichtung.
Die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung weist vorzugsweise mindestens eine Schnittstelle zur Kommunikation mit mindestens einer externen Einheit auf. Diese Schnittstelle kann beispielsweise eine USB-Schnittstelle, eine RS 232 Schnittstelle oder dgl. sein. Mit diesen Schnittstellen können beispielsweise weitere Recheneinheiten für Reparatur- und Diagnosezwecke oder Drucker oder dgl. angeschlossen werden.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: ein Beispiel einer Straßenfräsmaschine als Baumaschine in vereinfachter Darstellung und
Fig. 2: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung der Baumaschine und zur Eingabe und Anzeige von Betriebsgrößen oder -zuständen.

Fig. 1 zeigt die wesentlichen Komponenten einer Straßenfräsmaschine in der Seitenansicht. Die Straßenfräsmaschine verfügt über ein Chassis 1 und ein Fahrwerk 2. Das Fahrwerk 2 der Fräsmaschine umfasst vier Kettenlaufwerke 2A, 2B, die an der Vorder- und Rückseite auf beiden Seiten des Chassis 1 angeordnet sind. Chassis 1 und Fahrwerk 2 sind mittels Kolben/Zylinder-Anordnungen 3A, 3B miteinander verbunden, so dass jedes Kettenlaufwerk höhenverstellbar ist.
Das Chassis 1 der Fräsmaschine trägt eine nur andeutungsweise dargestellte Arbeitseinrichtung 4, die über verschiedene Arbeitsmittel verfügt. Eines der Arbeitsmittel der Fräsmaschine ist eine unterhalb des Chassis angeordnete Fräseinrichtung 5 und ein anderes Arbeitsmittel ist eine an der Vorderseite der Maschine angeordnete Fördereinrichtung 6.
Die Fräseinrichtung 5 weist eine Fräswalze 5A auf, die mit Fräsmeißeln bestückt ist. Die Fräswalze 5A ist mittels der Kolben/Zylinder-Anordnungen 3A, 3B höhenverstellbar, um eine vorgegebenen Frästiefe einstellen zu können. Die Fördereinrichtung 6 weist ein an dem Chassis 1 befestigtes erstes Förderband 8A, das mittels einer Kolben-ZylinderAnordnung 9 verschwenkbar ist, und ein zweites Förderband 8B auf.
Die Straßenfräsmaschine verfügt weiterhin über einen innerhalb des Chassis angeordneten Dieselmotor 10, der nur andeutungsweise dargestellt ist.
Darüber hinaus verfügt die Fräsmaschine über eine Vielzahl von Sensoren, beispielsweise Drucksensoren, Temperaturfühler etc. sowie Aktoren, beispielsweise hydraulische oder pneumatische Ventile oder Relais, um die einzelnen Arbeitsmittel der Arbeitseinrichtung steuern zu können. Diese an unterschiedlichen Orten angeordneten Sensoren oder Aktoren sind in Fig. 1 nicht dargestellt.
Zur Aufnahme von Bildern weist die Straßenfräsmaschine eine Einrichtung 11 auf, die insgesamt vier Kameras 11A, 11B, 11C und 11D umfasst. Die einzelnen Kameras sind an unterschiedlichen Orten der Fräsmaschine angeordnet.
Während des Betriebs der Fräsmaschine wird der Straßenbelag mit der Fräswalze 5A der Fräseinrichtung 5 abgetragen, wobei das Fräsgut mittels des Förderbandes 8 der Fördereinrichtung 6 auf einen LKW verladen wird.
Die Kamera 11A an der Fördereinrichtung 6 dient der Überwachung der LKW-Verladung, die Kamera 11B der Überwachung der zu bearbeitenden Oberfläche unmittelbar vor der Fräseinrichtung 5, die Kamera 11C der Überwachung des Arbeitsergebnisses und die Kamera 11D der Überwachung des hinteren Maschinenbereichs. Der Maschinenführer sitzt auf einem Fahrersitz 12 am Fahrerstand 13.
Nachfolgend wird die Vorrichtung zur Steuerung der erfindungsgemäßen Baumaschine sowie der Eingabe und Anzeige von Betriebsgrößen oder -zuständen unter Bezugnahme auf Fig. 2 im Einzelnen beschrieben, wobei die Beschreibung der Steuer- und Anzeigevorrichtung auf die unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene Straßenfräsmaschine Bezug nimmt, um die Funktion der einzelnen Baugruppen anhand von Beispielen deutlich werden zu lassen. Es sei aber bemerkt, dass die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung in allen Arten von Baumaschinen vorgesehen sein kann und als Prinzipdarstellung über das hinausgeht, was mit der Straßenfräsmaschine von Fig. 1 an Arbeitsprozessen möglich ist.
Die erfindungsgemäße Steuer- und Eingabe- und Anzeigevorrichtung umfasst eine Einrichtung 14 zur Steuerung der Straßenfräsmaschine und eine Einrichtung 15 zur Darstellung von Betriebsgrößen oder -zuständen in Form von Zeichen oder Bildern.
Die Steuereinrichtung 14 ist an einem geschützten Ort innerhalb des Chassis 1 der Maschine angeordnet. Die Einrichtung 15 zur Darstellung von Zeichen oder Bildern weist mehrere Anzeigeeinheiten 15A, 15B auf, die an unterschiedlichen Orten der Baumaschine angeordnet sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der Straßenfräsmaschine von Fig. 1 befindet sich eine Anzeigeeinheit 15A im Sichtfeld des Maschinenführers am Fahrerstand 13.
Die Steuereinrichtung 14 weist eine speicherprogrammierbare Steuerungsvorrichtung 16 und eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 17 auf. Die speicherprogrammierbare Steuerungsvorrichtung 16 (SPS) übernimmt die eigentliche Steuerung der Straßenfräsmaschine. Aufbau und Funktionsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung sind dem Fachmann bekannt. Die Steuerungsvorrichtung empfängt Daten von den Sensoren der Baumaschine, verarbeitet diese Daten und sendet Daten an die Aktoren der Baumaschine. Die Daten lassen sich in unterschiedliche Gruppen unterteilen, die in Fig. 1 bezeichnet sind. Zu diesen Daten zählen die Daten, die die Maschine 16a, die Bedienung 16b, die Diagnose 16c und die Programmierung 16d betreffen. Beispielsweise empfängt die speicherprogrammierbare Steuerungsvorrichtung die Ausgangssignale des Temperaturfühlers der Straßenfräsmaschine für die Messung der Kühlmitteltemperatur des Dieselmotors 10 oder des Drucksensors zum Messen des Öldrucks oder eines Positionsgebers zur Erfassung der Position der Fräswalze 5A oder der Position des Förderbandes 8 sowie eines Fahrtrichtungsgebers zur Erfassung der Fahrtrichtung.
Die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 17 umfasst einen Hauptprozessor 17A sowie eine Grafik-Einheit 17B. Die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 17 ist mit der speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung 16 über mehrere CAN-Busse 18A bis 18D miteinander verbunden, von denen jeweils einer die einer bestimmten Gruppe von Daten zugeordneten Daten überträgt. Beispielsweise werden mit dem Datenbus 18A, die sich auf den Dieselmotor beziehenden Daten, beispielsweise die Kühlmitteltemperatur oder der Öldruck, übertragen, während über den Datenbus 18B die sich auf die Bedienung der Maschine beziehenden Daten übertragen werden. Der CAN-Bus arbeitet nach dem CSMA/CA Verfahren, das eine sichere Datenübertragung auch bei relativ großen Leitungslängen erlaubt.
Zur Eingabe von Betriebsgrößen oder -zuständen, beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit, Fahrtrichtung oder Frästiefe, verfügt die Straßenfräsmaschine über eine Einrichtung 19, die ebenfalls im Sichtfeld des Maschinenführers am Fahrerstand 13 seitlich neben dem Fahrersitz 12 angeordnet ist. Die Einrichtung 19 weist mehrere Schalter und/oder eine Tastatur auf. Die sich auf die Maschine und die Bedienung, aber auch die auf die Diagnose oder die Programmierung beziehenden Daten können auf den Anzeigeeinheiten 15A, 15B in Form von Zeichen oder Bildern übersichtlich dargestellt werden.
Sämtliche Daten werden in dem Hauptprozessor 17A verarbeitet. Der Hauptprozessor 17A verfügt noch über weitere Schnittstellen, beispielsweise eine USB-Schnittstelle USB, für den Anschluss eines Datenspeichers, einer Bluetooth-Verbindung oder eines Druckers. Des Weiteren ist eine RS232-Schnittstelle vorgesehen, an denen beispielsweise ein Drucker oder ein PC für die Programmierung angeschlossen werden kann. Darüber hinaus ermöglicht der Hauptprozessor eine kabelgebundene Datennetztechnologie für lokale Datennetze (Ethernet).
Der Hauptprozessor 17A kommuniziert mit der Grafik-Einheit 17B über einen internen Bus. Die Grafikeinheit 17B steuert die Bildschirmanzeige der Anzeigeeinheiten 15A, 15B. Hierfür erzeugt die Grafik-Einheit die erforderlichen Video-Signale, die eine Darstellung von Zeichen und Bildern ermöglicht. Aufbau und Funktion einer derartigen Grafik-Einheit, die in einem Personal Computer PC auch als Grafikkarte bezeichnet wird, sind dem Fachmann bekannt.
Die Anzeigeeinheiten 15A und 15B weisen jeweils einen Monitor 15A' 15B', vorzugsweise ein Flüssigkristall(LC)-Display, insbesondere ein TFT-Display auf. Aufbau und Funktionsweise einer derartigen Anzeigeeinheit sind dem Fachmann bekannt. Es handelt sich bei den Anzeigeeinheiten grundsätzlich um konventionelle Bildschirme (Monitor).
Neben dem Display weist jede Anzeigeeinheit eine Bedieneinheit 15A", 15B"auf, mit der die Baumaschine bedient werden kann. Die Bedieneinheiten 15A", 15B"zur Eingabe bestimmter Maschinenbefehle kommunizieren mit der zentralen speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung 16 oder der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Bedieneinheit 15A" in dem Gehäuse des Monitors 15A' der Anzeigeeinheit 15A untergebracht, während die Bedieneinheit 15B" eine separate Einheit ist, die in einem anderen Gehäuse untergebracht ist.
Neben den Bedieneinheiten für die Maschinenbedienung können die Anzeigeeinheiten noch über Regler oder Knöpfe verfügen, mit denen die Anzeigeeinheiten selbst bedient werden können, beispielsweise Helligkeit oder Kontrast eingestellt werden können.
Die Anzeigeeinheiten 15A, 15B sind mit der Grafik-Einheit 17B jeweils über einen LVDS-Bus 20A und 20B verbunden, um die Video-Signale übertragen zu können. Mit dem LVDS-Bus können die Video-Signale über große Leitungslängen an die an unterschiedlichen Bedienorten angeordneten Anzeigeeinheiten übertragen werden, bei dem anstatt der üblichen hohen Spannungen für digitale Systeme eine niedrigere Spannung verwendet wird. Über den LVDS-Bus werden die Video-Signale kontinuierlich übertragen, so dass auf den Anzeigeeinheiten unterschiedliche Bildschirmansichten möglich sind, in denen verschiedene Betriebsgrößen oder -zustände angezeigt werden können.
Die Bedieneinheit 15A" kommuniziert mit der zentralen speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung 16 oder der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung 17 über den Rückkanal des bereits bestehenden LVDS-Busses 20A, während die Bedieneinheit 15B" die Daten über einen CAN-Bus 25 überträgt.
Die Bedieneinheiten 15A" und 15B" können mit den Monitoren 15A' und 15B' der Anzeigeeinheiten 15A und 15B insofern zusammenarbeiten, als auf den Monitoren bestimmte Funktionen beispielsweise in Form von grafischen Symbolen angezeigt werden, die den einzelnen Tastern, Schaltern oder Reglern gegebenenfalls in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Baumaschine zugeordnet werden. So können den Tastern, Schaltern oder Reglern unterschiedliche Funktionen zugewiesen und visuell dargestellt werden.
Ein entscheidender Vorteil der Interaktion von Anzeigeinheit und Datenverarbeitungseinrichtung liegt darin, dass mit einer entsprechenden Programmierung des Hauptprozessors 17A jederzeit geändert werden kann, auf welcher Anzeigeeinheit die Anzeige erfolgt und was auf der jeweiligen Anzeigeeinheit angezeigt wird und wie es angezeigt wird.
Zur Überwachung des Produktionsprozesses verfügt die Baumaschine noch über eine Einrichtung zur Aufzeichnung 21 von Bildern, die eine Mehrzahl von Kameras 22 umfasst. Bei diesen Kameras kann es sich beispielsweise um die bereits beschriebenen Kameras 11A, 11B, 11C und 11D der Straßenfräsmaschine von Fig. 1 handeln.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispielen sind jeweils drei Kameras 22 der Anzeigeeinheit 15A direkt zugeordnet, sowie drei weitere Kameras 22 über die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 17 den Anzeigeeinheiten 15A bzw. 15B zugeordnet.
Die der Anzeigeinheit 15A zugeordneten Kameras 22 sind über einen LVDS-Bus 23A, 23B, 23C mit der Anzeigeeinheit 15A verbunden, so dass auf dem TFT-Display der Anzeigeeinheit 15A die Bedienperson die jeweiligen Bereiche der Baumaschine beobachten kann. Der Maschinenführer kann zwischen den Bildern der einen oder anderen Kamera wählen, wobei die Auswahl der Kameras mit einem nicht dargestellten Eingangswahlschalter möglich ist, der eine Umschaltung zwischen den unterschiedlichen Video-Signalen der Kameras erlaubt.
Die der Anzeigeinheit 15B zugeordneten Kameras 22 sind über einen LVDS-Bus 24A, 24B, 24C mit der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung 17 verbunden. Dies hat den Vorteil, dass eine Signalverarbeitung möglich ist, die beispielsweise die Darstellung von mehreren Bildern auf einem Bildschirm erlaubt. Die Umschaltung zwischen den einzelnen Kameras erfolgt hier nicht mit Eingangswahlschaltern, sondern mit der Bedieneinheit 15B" der Anzeigeeinheit 15B, die über den CAN-Bus 25 mit der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung verbunden ist. Dadurch hat die Bedienperson die Möglichkeit, die Bildschirmanzeige zu steuern. Darüber hinaus kann hier die Auswahl der Kameras von der speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung 16 oder der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung 17 in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Baumaschine automatisch erfolgen, ohne dass eine Eingabe erforderlich ist.
Anhand des konkreten Ausführungsbeispiels der in Fig. 1 gezeigten Straßenfräsmaschine wird nachfolgend erläutert, wie die Erfindung die Interaktion zwischen der speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung 16 und den Anzeigeeinheiten im Zusammenhang mit der Aufzeichnungseinrichtung 21 möglich macht. Während sich die Maschine im Fräsbetrieb befindet, erhält der Maschinenführer beispielsweise über die Anzeigeeinheit 15A Informationen über die Daten, die die Maschine oder die Bedienung der Maschine betreffen. Beispielsweise kann er die Vorschubgeschwindigkeit und die Frästiefe sowie die Kühlmitteltemperatur sowie den Öldruck auf dem Monitor 15A' (Display) der Anzeigeeinheit 15A ablesen. Alternativ kann der Maschinenführer das Arbeitsergebnis beobachten, in dem er an der Bedieneinheit 15A" der Anzeigeeinheit 15A die Kamera 11C einschaltet. Dabei kann die Frässpur unmittelbar hinter der Fräseinrichtung 5 in einem Bildschirmausschnitt des Monitors 15A' der Anzeigeeinheit 15A dargestellt werden.
Wenn der Maschinenführer den Rückwärtsgang einlegt, empfängt der Hauptprozessor 17A über den CAN-Bus 18A ein entsprechendes Signal der speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung 16. Der Hauptprozessor ist derart programmiert, dass kurz vor dem Wechsel der Fahrtrichtung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt die Bilder der Kamera 11D dem Maschinenführer automatisch zur Anzeige gebracht werden, um den Bereich hinter der Maschine beobachten zu können. Hat die Maschine den Startpunkt für den neuen Fräsabschnitt erreicht, wird automatisch auf die Kamera 11B umgeschaltet, um die Fahrbahn im Bereich der Fräswalze 5A beobachten zu können. Wenn der Fahrzeugführer dann den Vorwärtsgang wieder einlegt, wird wieder die Kamera 11C eingeschaltet.
Das Ausführungsbeispiel zeigt, dass die Darstellung von Zeichen und/oder Bildern mit den Anzeigeeinheiten 15A und 15B in Abhängigkeit von den Betriebsgrößen oder -zuständen verändert werden kann. Dabei kann durch ein Programm festgelegt werden, was, wann und wie angezeigt wird. Es ist also möglich, die Vorgaben jederzeit mit geringem Aufwand zu ändern, ohne die Einrichtung 15 zur Darstellung der Zeichen und/oder Bilder als solche modifizieren zu müssen.
Die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 17 kann neben der Erzeugung der für die Darstellung der Zeichen und Bilder erforderlichen Daten auch weitere Funktionen übernehmen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 17 gleichzeitig als Server für die speicherprogrammierbare Steuerungsvorrichtung 16. So können über eine Schnittstelle der Datenverarbeitungseinrichtung 17 Programme und/oder Parametersätze eingelesen werden, um die Steuerungsvorrichtung der Baumaschine zu programmieren.
Beispielsweise können neue Programme und/oder Parametersätze eingelesen werden, die die alten Programme und/oder Parametersätze ersetzen sollen. Es ist aber auch möglich, bei einem Verlust von Daten neue Daten über die Schnittstelle der Datenverarbeitungseinrichtung 17 einzulesen.
Die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 17 kann auch als Web-Server dienen, so dass es möglich ist, aus dem Internet Maschinen-Dokumentationen herunter zu laden und auf der Anzeigeeinheit anzuzeigen. Beispielsweise können Ersatzteillisten, Hydraulikpläne oder Betriebsanleitungen angezeigt werden.
Darüber hinaus kann die Datenverarbeitungseinrichtung eine Datenfernübertragung (DFÜ) aufbauen, um mit einer Zentrale oder einer anderen Maschine zu kommunizieren. Beispielsweise können die Arbeitsergebnisse dokumentiert und an die Zentrale übermittelt werden.
Die Leistungsfähigkeit der Datenverarbeitungseinrichtung 16 im Vergleich zu der Steuerungsvorrichtung nach dem Stand der Technik würde es ebenfalls erlauben, eine Bildverarbeitung der durch die Kamera 22 erfassten Informationen durchzuführen, um eine Zugangskontrolle zu realisieren, um Hindernisse zu detektieren, den Arbeitsprozess zu überwachen, das Endergebnis zu kontrollieren und weitere verwandte Aufgaben zu übernehmen.

Claims

Baumaschine, insbesondere Straßenbaumaschine, mit
einem Fahrwerk (2) und einem Chassis (1), das eine Arbeitseinrichtung (4) trägt, die ein oder mehrere Arbeitsmittel (5, 6) aufweist,
einer speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung (16) zur Steuerung der Arbeitsmittel der Arbeitseinrichtung und
einer Einrichtung (15) zur Darstellung von Betriebsgrößen oder Betriebszuständen in Form von Zeichen oder Bildern,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Baumaschine neben der speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung (16) eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (17) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass Betriebsgrößen oder Betriebszustände als Zeichen oder Bilder auf der Einrichtung (15) zur Darstellung von Betriebsgrößen oder Betriebzuständen darstellbar sind, wobei
mindestens ein erster Datenbus (18A, 18B, 18C, 18D) zum Austausch von Daten zwischen der speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtung und der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung vorgesehen ist, der nach einem ersten Datenübertragungsverfahren arbeitet, und
mindestens ein zweiter Datenbus (20A, 20B) zum Austausch von Daten zwischen der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung und der Einrichtung zur Darstellung von Betriebsgrößen oder Betriebszuständen vorgesehen ist, der nach einem zweiten Datenübertragungsverfahren arbeitet, das sich von dem ersten Datenübertragungsverfahren unterscheidet, nach dem der erste Datenbus arbeitet.
Baumaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine erste Datenbus (18A, 18B, 18C, 18D) ein CAN-Bus (Controller-Area-Network) ist.
Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zweite Datenbus (20A, 20B) ein LVDS-Bus (Low Voltage Differential Signaling) ist.
Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (17) einen Hauptprozessor (17A) zur Durchführung von Rechenoperationen und eine Grafik-Einheit (17B) zur Steuerung der Darstellung der Zeichen oder Bilder für die Einrichtung (15) zur Darstellung von Betriebsgrößen oder Betriebszuständen in Form von Zeichen oder Bildern aufweist.
Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (15) zur Darstellung von Betriebsgrößen oder Betriebszuständen eine Anzeigeeinheit (15A) aufweist, die an einem Bedienort der Baumaschine angeordnet ist.
Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (15) zur Darstellung von Betriebsgrößen oder Betriebszuständen eine Mehrzahl von Anzeigeinheiten (15A, 15B) aufweist, die an unterschiedlichen Bedienorten der Baumaschine angeordnet sind.
Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (19) zur Eingabe von Befehlen vorgesehen ist, die vorzugsweise ein oder mehrere Schalter und/oder eine oder mehrere Tastaturen aufweist.
Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaschine eine Einrichtung (21) zur Aufzeichnung von Bildern an einem oder mehreren Orten der Baumaschine aufweist.
Baumaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein dritter Datenbus (23A, 23B, 23C) zum Austausch von Daten zwischen der mindestens einen Einrichtung (21) zur Aufzeichnung von Bildern und der Einrichtung (15) zur Darstellung von Betriebsparametern oder Betriebszuständen vorgesehen ist.
Baumaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein dritter Datenbus (24A, 24B, 24C) zum Austausch von Daten zwischen der mindestens einen Einrichtung (21) zur Aufzeichnung von Bildern und der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung (17) vorgesehen ist.
Baumaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine dritter Datenbus (23A, 23B, 23C; 24A, 24B, 24C) ein LVDS-Bus (Low Voltage Differential Signaling) ist.
Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die speicherprogrammierbare Steuerungsvorrichtung (16) mit der zentralen Datenverarbeitungsvorrichtung (17) derart zusammenwirkt, dass in Abhängigkeit von einer bestimmten Betriebsgröße oder einem bestimmten Betriebszustand eine vorgegebene der jeweiligen Betriebsgröße oder dem jeweiligen Betriebszustand zugeordnete Darstellung von Zeichen oder Bildern auf der Einrichtung (15) zur Darstellung von Betriebsgrößen oder Betriebszuständen darstellbar ist.
Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaschine eine Einrichtung zur Erfassung von Betriebsgrößen oder Betriebszuständen, insbesondere zur Erfassung einer Änderung der Fahrtrichtung der Baumaschine aufweist.
Baumaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die speicherprogrammierbare Steuerungsvorrichtung (16) mit der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung (17) derart zusammenwirkt, dass vor der Änderung der Fahrtrichtung eine erste Darstellung von Zeichen oder Bildern und nach der Änderung der Fahrtrichtung eine zweite Darstellung von Zeichen oder Bildern mit der Einrichtung (15) zur Darstellung von Betriebsgrößen oder Betriebszuständen darstellbar ist.
Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (17) mindestens eine Schnittstelle zur Kommunikation mit mindestens einer externen Einheit aufweist.