EP2142707B1 - Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung - Google Patents

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EP2142707B1
EP2142707B1 EP08749394.6A EP08749394A EP2142707B1 EP 2142707 B1 EP2142707 B1 EP 2142707B1 EP 08749394 A EP08749394 A EP 08749394A EP 2142707 B1 EP2142707 B1 EP 2142707B1
Authority
EP
European Patent Office
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lateral drift
underlying surface
fabrication machine
sensor component
machine
Prior art date
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Active
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EP08749394.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2142707A1 (de
Inventor
Andreas BÜHLMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leica Geosystems AG
Original Assignee
Leica Geosystems AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Leica Geosystems AG filed Critical Leica Geosystems AG
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Publication of EP2142707A1 publication Critical patent/EP2142707A1/de
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Publication of EP2142707B1 publication Critical patent/EP2142707B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/48—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for laying-down the materials and consolidating them, or finishing the surface, e.g. slip forms therefor, forming kerbs or gutters in a continuous operation in situ
    • E01C19/4886—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for laying-down the materials and consolidating them, or finishing the surface, e.g. slip forms therefor, forming kerbs or gutters in a continuous operation in situ for forming in a continuous operation kerbs, gutters, berms, safety kerbs, median barriers or like structures in situ, e.g. by slip-forming, by extrusion
    • E01C19/4893—Apparatus designed for railless operation
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/004—Devices for guiding or controlling the machines along a predetermined path

Definitions

  • the invention relates to a Seit simplifieddriftkorrigier adopted for a mobile manufacturing machine, which has an application of material and a tool for processing the discharged material, according to the preamble of claim 1.
  • manufacturing machines with sliding formwork which can also drive tight radii, have three or four track drives, all of which can be steered. To prevent the manufacturing tool from moving sideways when the front drives are deflected, it is necessary to counter-steer the rear drive.
  • the European patent application EP-A1-0 620 319 discloses an automatic control device for a road construction manufacturing machine with a plurality of screed plates, which is designed to control the Abziehbohlenposition and to control the direction of travel.
  • the device described has for this purpose a detection unit for determining the position of the Abziehbohlen relative to a reference line on the ground.
  • the detection unit consists inter alia of a camera, by means of which the background is recorded with the reference line, and an evaluation unit with image processing for determining displacements of the plank position relative to the reference line from the recorded images. From the dislocations thus determined, commands are derived for correcting the screed position and the direction of travel of the paver.
  • the patent US-A-5,988,936 discloses a sensor arrangement for determining control instructions for a road construction machine. It is described in particular that the road construction machine can be guided along narrow radii by the sensor arrangement.
  • the sensor arrangement has for this purpose three sensors, which are designed to determine the direction of a reference line, for example a tensioned guide wire, depending on the position of the road construction machine relative to the reference line.
  • Previously known devices for detecting and preventing sideways drift of mobile manufacturing machines include the steering angle measurement of the crawler tracks of the machine, the orientation and the trajectory of the machine, and steering corrections therefrom to calculate.
  • the machine does not push sideways over the crawler tracks.
  • Such pushing means sideways movement of the machine tooling, and thus inaccurate manufacture of the structure to be fabricated.
  • the sole measurement of the steering angle of the crawler tracks leaves such a sideways drift unnoticed.
  • the invention has for its object to improve a mobile manufacturing machine and thus to enable a more precise production of a structure.
  • Another object of the invention is to provide a device which better detects and optionally corrects sideways movement of the manufacturing tool of the mobile manufacturing machine.
  • Another object is the direct determination of the direction of movement of a reference point of the production machine relative to the ground.
  • the sideways drift correction device consists of a sensor component and an evaluation component.
  • the sideways drift correction device moves the direction of movement of a datum point on the machine determined relative to the ground and derived therefrom steering correction information.
  • one or more reference points of the production machine and a part of the substrate surface, to which the production machine moves relatively continuously recorded using the sensor component, being moved between generated recordings of the substrate surface, the production machine, and transmits the information to the evaluation component.
  • the evaluation component evaluates the information of the sensor component, compares the images to detect a displacement of a selected structural feature of the recorded surface of the substrate and determines therefrom the direction of movement of the production machine relative to the ground.
  • the time-varying surface information is tracked relative to a reference point, and based on the relative changes in the background surface, the direction of movement of the reference point relative to the ground is determined.
  • the reference point may be, for example, the sensor component itself, as long as it is attached to the machine, or a defined point on the machine or on the manufacturing tool.
  • the evaluation component now continuously checks whether the production machine or the manufacturing tool moves drift-free and thereby derives steering correction information, wherein the steering correction information can also be zero.
  • the sensor component is, for example, attached to the mobile production machine, for example on an arm of the manufacturing tool or under the machine floor, and thus performs the same relative movement to the ground as the production machine or the manufacturing tool itself.
  • the orientation of the longitudinal axis of the production machine to the sensor component is known and is additionally checked by the evaluation component continuously, if the sensor component only in the direction of the longitudinal axis the manufacturing machine moves, it can be ensured by appropriately derived correction information of the evaluation that the machine and thus attached to the machine, finished tool moves only in the direction of the longitudinal axis of the machine and thus drift free.
  • the reference point is selected as close as possible to the tool or the sensor component is mounted as close as possible to the tool.
  • the completed movement of the finished tool which determines the structure to be produced of the material to be produced, represented by the determined movement of the reference point to the ground.
  • the sensor component is a camera mounted on the production machine which repeatedly detects a specific part of the surface of the substrate.
  • the repeated detection is advantageously carried out at short time intervals, such as 10ms.
  • the evaluation component now uses image recognition to track the shifting of the camera from one recording to the next. In this case, the displacement of a recognized feature in two successive shots represents the completed movement of the camera relative to the ground. This movement is also carried out by the production machine, since the camera is mounted directly on the production machine. Thus, the direction of movement of the production machine is continuously determined and controlled. If the machine does not move without drift, the evaluation component derives steering correction information.
  • an attachment of the camera to, for example, a car traveling beside the machine, e.g. on a material feeding carriage, with the camera detecting a datum point on the manufacturing machine and a portion of the ground to which the machine is relatively moving.
  • the evaluation component determines from the image information of the camera the direction of movement of the reference point relative to the ground.
  • the reference point can be, for example, an edge or a corner of the production machine.
  • an illumination or lightening of the surface to be detected surface is possible.
  • This illumination can take place in different ways, for example with radiation in a specific spectral range or with a beam pattern projected onto the substructure to be detected.
  • An improvement in the detection of the background is effected, for example, by a shadowing of background unevenness by a corresponding, e.g. grazing incidence lighting.
  • the background may be detected by means of its radiation characteristic of the reflected radiation, e.g. by means of the colors of the background surface.
  • FIG. 1 For illustration, various positions of cornering of a prior art mobile manufacturing machine 1 are shown along the predetermined project line 7a of the structure to be manufactured.
  • the machine longitudinal axis 13 should be in any position parallel to the tangent 6 to the project line 7a at the point at which the tool 5 touches the project line 7a.
  • countersteering of the rear crawler 4 is necessary when the front crawlers 2 and 3 of the machine turn in.
  • FIG. 2 shows a lateral drift correction device according to the invention with a sensor component 8 and an evaluation component 9, which are mounted under the bottom of the slipforming machine 1a in the vicinity of the manufacturing tool 5a.
  • the sensor component 8 determines the surface conditions of a part 11 of the substrate passed over by the production machine and forwards the information to the evaluation component 9.
  • the evaluation component 9 determines the direction of movement of the sensor component 8 on the basis of the changes in the transmitted background surface information as the machine moves on.
  • the evaluation component 9 also checks whether the sensor component 8 moves without drift and, if appropriate, derives steering corrections, which forward it to the steering system of the machine.
  • FIG. 3 shows a trained as a camera sensor component 8, which is the background structure of the part 11 of the swept background 10 with, for example, a refresh rate of 100Hz optically recorded and forwards the information to the evaluation component 9.
  • the evaluation component 8 determines from this, as based on FIG. 4 shown, the direction of movement, where appropriate, the speed and / or the distance traveled by the sensor component 8 relative to the ground and stores this information.
  • FIG. 4 shows two successively taken by means of the sensor component not shown, cutouts 11a and 11b of the subsurface structure, which has moved through the movement of the machine, the attached thereto sensor component between shots.
  • the evaluation component determines the direction of movement 12 of the sensor component relative to the background.
  • an image recognition as part of the evaluation component follows a structural feature occurring at different positions in the images, wherein the displacement of the structural feature is shown as arrow 12, and determines from this the relative direction of movement of the camera relative to the background.
  • the evaluation component checks whether the sensor component only moves in the direction of an axis and derives therefrom steering correction information which is forwarded to the control system of the machine.
  • the production machine 1 is shown in a curve along the project line 7b.
  • the sensor component 8 is mounted in a known orientation to the production machine axis on the arm of the manufacturing tool 5.
  • the evaluation component 9 checks from the detected background surface of the sensor component 8 as to whether the sensor component 8 only moves in the direction of the production machine axis. From this, the evaluation component 9 derives steering correction information in such a way that the tool 5 of the defined project line 7b follows through the steering of the front crawler tracks 2 and 3 and the sensor component 8 and thus also the tool 5 do not move sideways to the machine axis due to the steering of the rear crawler track 4 ,
  • FIG. 6 shows the Seitschriftkorrigier adopted with a lighting component 14 for brightening 15 of the detected by the sensor component 8 background structure 11.
  • the illumination of the background structure allows, for example, grazing incidence of the light a shadow of surface irregularities and thereby improved detection of features of the substrate surface.
  • different colors of the surface of the substrate can be better distinguished by the lighting.
  • FIG. 7 1 shows the sideways drift correcting device with a lighting component 14a for the defined projection of a cross 16 as a brightening structure onto a part of the background surface 11 detected on the basis of the sensor component 8.
  • An axis of the cross 16 is in the direction the, not shown, manufacturing machine axis aligned.
  • the evaluation component 9 continuously checks whether the production machine moves only in the direction of one axis of the cross and thus in the direction of the machine axis and, if appropriate, derives steering correction information therefrom.
  • FIG. 8 shows an embodiment of the Seitschdriftkorrigier wisdom, in which a camera 8 is mounted as a sensor component to a moving machine 17 next to the car.
  • the camera 8 detects a corner of the production machine as a reference point and a part of the ground surface to which the production machine 1a relatively moves.
  • the evaluation component determines the direction of movement of the corner relative to the ground and, if appropriate, derives steering correction information therefrom.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung für eine mobile Fertigungsmaschine, welche eine Ausbringung von Material und ein Werkzeug zur Bearbeitung des ausgebrachten Materials aufweist, nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
  • Mobile Maschinen zur Fertigung von Randsteinen oder Fussgängerwegen sind schon lange bekannt. Die gleitende Fertigung geschieht üblicherweise in drei Schritten: Ausbringung von Material wie beispielsweise Beton, grobe Schalung des Materials und feine Schalung des Materials. Alle drei Schritte werden während der Fahrt einer solchen Maschine beispielsweise durch entsprechende Gleitschalwerkzeuge ausgeführt. Die Fahrtgeschwindigkeit der Maschine bei der Fertigung kann etwa 20 Meter pro Minute betragen. Jede Abweichung des für die Fertigung vorgegebenen Kurses der mobilen Maschine kann dabei einen Fehler in der durch das Werkzeug zu fertigenden Struktur verursachen. Deshalb ist eine Seitwärtsdrift vor allem bei Maschinen mit einer gleitenden Schalung, wie z.B. einer Curb & Gutter Maschine, bei Kurvenfahrten nachteilig.
  • Im Allgemeinen weisen Fertigungsmaschinen mit einer gleitenden Schalung, welche auch enge Radien fahren können, drei oder vier Kettenlaufwerke auf, wobei diese alle gelenkt werden können. Damit bei einem Einlenken der vorderen Laufwerke das fertigende Werkzeug keine Seitwärtsbewegung erfährt, ist ein Gegenlenken des hinteren Laufwerks notwendig.
  • Die europäische Patentanmeldung EP-A1-0 620 319 offenbart eine automatische Kontrolliervorrichtung für eine Strassenbau-Fertigungsmaschine mit mehreren Abziehbohlen, die zum Kontrollieren der Abziehbohlenposition sowie zum Kontrollieren der Fahrtrichtung ausgebildet ist. Die beschriebene Vorrichtung weist dafür eine Detektionseinheit zum Bestimmen der Position der Abziehbohlen relativ zu einer Referenzlinie am Untergrund auf. Die Detektionseinheit besteht unter anderem aus einer Kamera, mittels welcher der Untergrund mit der Referenzlinie aufgenommen wird, und einer Auswerteeinheit mit Bildverarbeitung zum Bestimmen von Verrückungen der Bohlenposition relativ zur Referenzlinie aus den aufgenommenen Bildern. Aus den derartig bestimmten Verrückungen werden Befehle zum Korrigieren der Abziehbohlenposition und der Fahrtrichtung des Strassenfertigers abgeleitet.
  • Die Patentschrift US-A-5 988 936 offenbart eine Sensoranordnung zum Ermitteln von Steueranweisungen für eine Strassenbaumaschine. Dabei wird insbesondere beschrieben, dass durch die Sensoranordnung die Strassenbaumaschine entlang engen Radien geführt werden kann. Die Sensoranordnung weist dafür drei Sensoren auf, die zur Bestimmung der Richtung einer Referenzlinie, beispielsweise eines gespannten Führungsdrahtes, abhängig von der Position der Strassenbaumaschine relativ zur Referenzlinie ausgebildet sind.
  • Bisher bekannte Einrichtungen zur Erkennung und Verhinderung einer Seitwärtsdrift von mobilen Fertigungsmaschinen beinhalten die Lenkwinkelmessung der Kettenlaufwerke der Maschine, um die Orientierung und die zurückgelegte Spur der Maschine und daraus Lenkkorrekturen zu berechnen. Allerdings kann im Allgemeinen nicht davon ausgegangen werden, dass die Maschine nicht doch seitwärts über die Kettenlaufwerke schiebt. Ein solches Schieben bedeutet für das an der Maschine angebrachte, fertigende Werkzeug eine Seitwärtsbewegung und somit eine ungenaue Fertigung der zu fertigenden Struktur. Durch die alleinige Messung der Lenkwinkel der Kettenlaufwerke bleibt eine solche Seitwärtsdrift unbemerkt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mobile Fertigungsmaschine zu verbessern und somit eine präzisere Fertigung einer Struktur zu ermöglichen.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung einer Einrichtung, welche eine Seitwärtsbewegung des fertigenden Werkzeugs der mobilen Fertigungsmaschine besser erkennt und gegebenenfalls korrigiert.
  • Eine weitere Aufgabe ist das direkte Ermitteln der Bewegungsrichtung eines Bezugspunktes der Fertigungsmaschine relativ zum Untergrund.
  • Die erfindungsgemässe Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung besteht aus einer Sensorkomponente und einer Auswertekomponente. Bei Fortbewegung der Fertigungsmaschine werden durch die Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung die Bewegungsrichtung eines Bezugspunktes an der Maschine relativ zum Untergrund ermittelt und daraus Lenkkorrekturinformationen abgeleitet. Dazu werden anhand der Sensorkomponente ein oder mehrere Bezugspunkte der Fertigungsmaschine und ein Teil der Untergrundoberfläche, zu der sich die Fertigungsmaschine relativ bewegt, fortlaufend erfasst, wobei zwischen erzeugten Aufnahmen der Untergrundoberfläche die Fertigungsmaschine weiterbewegt wird, und die Informationen an die Auswertekomponente übermittelt. Die Auswertekomponente wertet die Information der Sensorkomponente aus, vergleicht die Aufnahmen zur Erkennung einer Verrückung eines ausgewählten Strukturmerkmals der aufgenommenen Untergrundoberfläche und ermittelt daraus die Bewegungsrichtung der Fertigungsmaschine relativ zum Untergrund. Dazu werden die sich zeitlich ändernden Oberflächeninformationen relativ zu einem Bezugspunkt verfolgt und anhand der relativen Änderungen der Untergrundoberfläche die Bewegungsrichtung des Bezugspunktes gegenüber dem Untergrund ermittelt. Der Bezugspunkt kann beispielsweise die Sensorkomponente selbst sein, sofern sie an der Maschine angebracht ist, oder ein definierter Punkt an der Maschine oder am fertigenden Werkzeug. Die Auswertekomponente prüft nun fortlaufend, ob sich die Fertigungsmaschine bzw. das fertigende Werkzeug driftfrei bewegt und leitet dabei Lenkkorrekturinformationen ab, wobei die Lenkkorrekturinformation auch gleich Null sein kann.
  • Die Sensorkomponente ist beispielsweise an der mobilen Fertigungsmaschine, z.B. an einem Arm des fertigenden Werkzeugs oder unter dem Maschinenboden, angebracht und vollzieht somit dieselbe Relativbewegung zum Untergrund wie die Fertigungsmaschine bzw. das fertigende Werkzeug selbst.
  • Ist die Orientierung der Längsachse der Fertigungsmaschine zur Sensorkomponente bekannt und wird durch die Auswertekomponente zusätzlich kontinuierlich geprüft, ob sich die Sensorkomponente nur in Richtung der Längsachse der Fertigungsmaschine bewegt, so kann durch entsprechend abgeleitete Korrekturinformation der Auswertekomponente sichergestellt werden, dass sich die Maschine und somit das an der Maschine angebrachte, fertigende Werkzeug nur in Richtung der Längsachse der Fertigungsmaschine und somit driftfrei bewegt.
  • Vorteilhaft wird der Bezugspunkt möglichst nah dem Werkzeug gewählt bzw. die Sensorkomponente möglichst nah am Werkzeug angebracht. Dadurch wird möglichst genau die vollführte Bewegung des fertigenden Werkzeugs, welches die zu fertigende Struktur des zu fertigenden Materials bestimmt, durch die ermittelte Bewegung des Bezugspunktes zum Untergrund repräsentiert.
  • Eine mögliche Ausführungsform der Sensorkomponente ist eine an der Fertigungsmaschine angebrachte Kamera, welche einen bestimmten Teil der Oberfläche des Untergrundes wiederholt erfasst. Das wiederholte Erfassen erfolgt dabei vorteilhaft in kurzen zeitlichen Abständen, wie z.B. 10ms. Durch die Auswertekomponente werden nun anhand einer Bilderkennung sich durch die Fortbewegung der Kamera von Aufnahme zu Aufnahme verschiebende Oberflächenmerkmale verfolgt. Dabei repräsentiert die Verschiebung eines erkannten Merkmals bei zwei aufeinander folgenden Aufnahmen die vollzogene Bewegung der Kamera gegenüber dem Untergrund. Diese Bewegung wird auch von der Fertigungsmaschine ausgeführt, da die Kamera direkt an der Fertigungsmaschine angebracht ist. So wird fortlaufend die Bewegungsrichtung der Fertigungsmaschine bestimmt und kontrolliert. Bewegt sich die Maschine nicht driftfrei, so werden durch die Auswertekomponente Lenkkorrekturinformationen abgeleitet.
  • Alternativ ist eine Anbringung der Kamera beispielsweise an einem neben der Maschine fahrenden Wagen, wie z.B. an einem materialzuführenden Wagen, möglich, wobei die Kamera einen Bezugspunkt an der Fertigungsmaschine und einen Teil des Untergrundes, zu dem sich die Maschine relativ bewegt, erfasst. Anschliessend ermittelt die Auswertekomponente aus den Bildinformationen der Kamera die Bewegungsrichtung des Bezugspunktes relativ zum Untergrund. Der Bezugspunkt kann dabei beispielsweise eine Kante oder eine Ecke der Fertigungsmaschine sein.
  • Um die Erkennung und Zuordnung von Oberflächenmerkmalen des Untergrundes bei den einzelnen Aufnahmen zu verbessern und dadurch die Bewegungsrichtung relativ zum Untergrund präziser zu ermitteln, ist ein Anleuchten bzw. Aufhellen der zu erfassenden Untergrundoberfläche möglich. Dieses Anleuchten kann in unterschiedlicher Art und Weise erfolgen, beispielsweise mit Strahlung in einem speziellen Spektralbereich oder mit einem auf die zu erfassende Untergrundstruktur projizierten Strahlmuster. Eine Verbesserung der Erfassung des Untergrundes erfolgt beispielsweise durch einen Schattenwurf von Untergrundunebenheiten durch eine entsprechende, z.B. streifend einfallende Beleuchtung. Ebenso kann der Untergrund mittels dessen Abstrahlcharakteristik der reflektierten Strahlung, z.B. mittels der Farben der Untergrundoberfläche, erfasst werden.
  • Eine erfindungsgemässe Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung für eine mobile Fertigungsmaschine wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben. Im Einzelnen zeigen
    • Fig.1
    verschiedene Positionen einer Kurvenfahrt einer mobilen Fertigungsmaschine des Standes der Technik entlang einer vorgegebenen Projektlinie;
    Fig.2
    eine erfindungsgemässe Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung, angebracht an einer Gleitschalungsmaschine;
    Fig.3
    die Sensor- und die Auswertekomponente der Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung und den optisch von der Sensorkomponente erfassten Teil der Untergrundstruktur;
    Fig.4
    zwei nacheinander von der Kamera als Sensorkomponente aufgezeichnete Untergrundstrukturausschnitte;
    Fig.5
    die Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung, angebracht an einer Fertigungsmaschine, welche sich in einer Kurvenfahrt befindet;
    Fig.6
    die Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung mit einer Beleuchtungskomponente;
    Fig.7
    die Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung mit einer Beleuchtungskomponente, welche ein definiertes Strahlmuster erzeugt; und
    Fig.8
    eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung.
  • In Figur 1 sind, zur Erläuterung, verschiedene Positionen einer Kurvenfahrt einer mobilen Fertigungsmaschine 1 des Standes der Technik entlang der vorgegebenen Projektlinie 7a der zu fertigenden Struktur gezeigt. Bei einer Kurvenfahrt soll die Maschinenlängsachse 13 in jeder Position parallel zur Tangente 6 an die Projektlinie 7a im Punkt sein, an welchem das Werkzeug 5 die Projektlinie 7a berührt. Um eine Seitwärtsbewegung des Werkzeugs zu verhindern, ist beim Einlenken der vorderen Kettenlaufwerke 2 und 3 der Maschine ein Gegenlenken des hinteren Kettenlaufwerks 4 notwendig.
  • Figur 2 zeigt eine erfindungsgemässe Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung mit einer Sensorkomponente 8 und einer Auswertekomponente 9, welche unter dem Boden der Gleitschalungsmaschine 1a in der Nähe des fertigenden Werkzeugs 5a angebracht sind. Die Sensorkomponente 8 ermittelt die Oberflächengegebenheiten eines Teiles 11 des durch die Fertigungsmaschine überstrichenen Untergrundes und leitet die Information an die Auswertekomponente 9 weiter. Die Auswertekomponente 9 bestimmt anhand der Veränderungen der übermittelten Untergrundoberflächeninformation bei Fortbewegung der Maschine die Bewegungsrichtung der Sensorkomponente 8. Weiter prüft die Auswertekomponente 9, ob sich die Sensorkomponente 8 driftfrei bewegt und leitet gegebenenfalls daraus Lenkkorrekturen ab, welche sie an das Lenksystem der Maschine weiterleitet.
  • Figur 3 zeigt eine als Kamera ausgebildete Sensorkomponente 8, welche die Untergrundstruktur des Teiles 11 des überstrichenen Untergrundes 10 mit beispielsweise einer Bildwiederholrate von 100Hz optisch erfasst und die Informationen an die Auswertekomponente 9 weiterleitet. Die Auswertekomponente 8 ermittelt daraus, wie anhand von Figur 4 gezeigt, die Bewegungsrichtung, gegebenenfalls auch die Geschwindigkeit und/oder den zurückgelegten Weg der Sensorkomponente 8 relativ zum Untergrund und speichert diese Informationen ab.
  • Figur 4 zeigt zwei nacheinander mittels der, hier nicht gezeigten, Sensorkomponente aufgenommene Ausschnitte 11a und 11b der Untergrundoberflächenstruktur, wobei sich durch die Fortbewegung der Maschine die daran angebrachte Sensorkomponente zwischen den Aufnahmen weiterbewegt hat. Durch einen Vergleich der beiden Aufnahmen 11a und 11b der Untergrundoberfläche bestimmt die Auswertekomponente die Bewegungsrichtung 12 der Sensorkomponente relativ zum Untergrund. Dabei verfolgt beispielsweise eine Bilderkennung als Teil der Auswertekomponente ein an unterschiedlichen Positionen bei den Aufnahmen auftretendes Strukturmerkmal, wobei die Verrückung des Strukturmerkmals als Pfeil 12 dargestellt ist, und bestimmt daraus die Relativbewegungsrichtung der Kamera gegenüber dem Untergrund. Anhand dieser Informationen prüft die Auswertekomponente, ob sich die Sensorkomponente nur in Richtung einer Achse bewegt und leitet daraus Lenkkorrekturinformationen ab, welche an das Steuerungssystem der Maschine weitergeleitet werden.
  • Um die Geschwindigkeit der Untergrundstrukturerfassung zu erhöhen, besteht beispielsweise die Möglichkeit, ein oder mehrere Strukturmerkmale anhand der Bilderkennung zu identifizieren und alleinig die relative Positionsveränderung dieser identifizierten Merkmale zu verfolgen. Eine weitere Möglichkeit besteht beispielsweise in der Verwendung des Template-Matching-Verfahrens.
  • In Figur 5 ist die Fertigungsmaschine 1 in einer Kurvenfahrt entlang der Projektlinie 7b gezeigt. Die Sensorkomponente 8 ist in bekannter Orientierung zur Fertigungsmaschinenachse am Arm des fertigenden Werkzeuges 5 angebracht. Die Auswertekomponente 9 prüft aus der erfassten Untergrundoberfläche der Sensorkomponente 8, ob sich die Sensorkomponente 8 nur in Richtung der Fertigungsmaschinenachse bewegt. Daraus leitet die Auswertekomponente 9 so Lenkkorrekturinformationen ab, dass durch die Lenkung der vorderen Kettenlaufwerke 2 und 3 das Werkzeug 5 der definierten Projektlinie 7b folgt und durch die Lenkung des hinteren Kettenlaufwerks 4 die Sensorkomponente 8 und somit auch das Werkzeug 5 keine Bewegung seitwärts zur Maschinenachse erfahren.
  • Figur 6 zeigt die Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung mit einer Beleuchtungskomponente 14 zur Aufhellung 15 der durch die Sensorkomponente 8 erfassten Untergrundstruktur 11. Die Beleuchtung der Untergrundstruktur ermöglicht z.B. bei streifendem Einfall des Lichts einen Schattenwurf der Oberflächenunebenheiten und dadurch eine verbesserte Erkennung von Merkmalen der Untergrundoberfläche. Ebenso lassen sich verschiedene Farben der Untergrundoberfläche durch die Beleuchtung besser unterscheiden.
  • Figur 7 zeigt die Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung mit einer Beleuchtungskomponente 14a zur definierten Projektion eines Kreuzes 16 als Aufhellstruktur auf einen Teil der anhand der Sensorkomponente 8 erfassten Untergrundoberfläche 11. Eine Achse des Kreuzes 16 ist in Richtung der, nicht gezeigten, Fertigungsmaschinenachse ausgerichtet. Die Auswertekomponente 9 prüft fortlaufend, ob sich die Fertigungsmaschine nur in Richtung der einen Achse des Kreuzes und somit in Richtung der Maschinenachse bewegt und leitet daraus gegebenenfalls Lenkkorrekturinformationen ab.
  • Figur 8 zeigt eine Ausführungsform der Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung, bei der eine Kamera 8 als Sensorkomponente an einem neben der Maschine fahrenden Wagen 17 montiert ist. Die Kamera 8 erfasst eine Ecke der Fertigungsmaschine als Bezugspunkt und einen Teil der Untergrundoberfläche, zu der sich die Fertigungsmaschine 1a relativ bewegt. Die nicht gezeigte Auswertekomponente ermittelt anhand dieser Informationen die Bewegungsrichtung der Ecke relativ zum Untergrund und leitet daraus gegebenenfalls Lenkkorrekturinformationen ab.
  • Es versteht sich, dass diese dargestellten Figuren nur Beispiele möglicher Ausführungsformen darstellen.

Claims (12)

  1. Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung für eine mobile Fertigungsmaschine (1), welche eine Ausbringung von Material und ein fertigendes Werkzeug (5) zur Bearbeitung des ausgebrachten Materials aufweist, mit
    - einer Sensorkomponente (8) und
    - einer Auswertekomponente (9),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Sensorkomponente (8) zur fortlaufenden Erfassung wenigstens eines Teils (11) der Untergrundoberfläche (10), gegenüber der sich die Fertigungsmaschine relativ bewegt, ausgebildet ist, wobei zwischen dabei erzeugten Aufnahmen der Untergrundoberfläche (10) die Fertigungsmaschine (1) weiterbewegt wird, und
    - die Auswertekomponente (9)
    • durch Vergleich der Aufnahmen zur Erkennung einer Verrückung eines ausgewählten Strukturmerkmals der aufgenommenen Untergrundoberfläche (10) und daraus zur Ermittlung der relativen Bewegungsrichtung eines Bezugspunktes der Fertigungsmaschine gegenüber dem Untergrund sowie
    • zur Ableitung von Lenkkorrekturinformationen ausgebildet ist.
  2. Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Auswertekomponente (9) zur Erfassung einer Seitwärtsdrift der Fertigungsmaschine (1) anhand der ermittelten relativen Bewegungsrichtung des Bezugspunktes gegenüber dem Untergrund sowie derart zur Ableitung der Lenkkorrekturinformationen ausgebildet ist, dass die Seitwärtsdrift korrigiert wird.
  3. Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Sensorkomponente (8) zur optischen Erfassung der Untergrundoberfläche (10) ausgebildet ist, insbesondere als Kamera.
  4. Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Sensorkomponente (8) zur Erfassung der Untergrundoberfläche (10) mit einer Wiederholrate von mindestens 100Hz ausgebildet ist.
  5. Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Sensorkomponente (8) zur Erfassung der Untergrundoberfläche (10), die durch die Fortbewegung der Fertigungsmaschine überstrichen wird, ausgebildet ist.
  6. Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Sensorkomponente (8) zur Anbringung in oder unter einem Fertigungsmaschinenboden und/oder an einem Werkzeugarm der Fertigungsmaschine ausgebildet ist.
  7. Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Sensorkomponente (8) in definierter Orientierung zur Fertigungsmaschinenachse anbringbar ist und vermittels der Auswertekomponente (9) fortlaufend prüfbar ist, ob sich die Sensorkomponente (8) nur in Richtung der Längsachse (13) der Fertigungsmaschine bewegt.
  8. Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Auswertekomponente (9) aus den Informationen der Sensorkomponente (8) die Bewegungsgeschwindigkeit und den zurückgelegten Weg des fertigenden Werkzeugs relativ zum Untergrund (10) ermittelt und Informationen über die Bewegungsrichtung und/oder die Bewegungsgeschwindigkeit und/oder den zurückgelegten Weg speichert.
  9. Seitwärtsdriftkorrigiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    eine Beleuchtungskomponente (14) zur Beleuchtung mindestens eines Teiles (15) der durch die Sensorkomponente (8) erfassten Untergrundoberfläche (10) oder zur gezielten Projektion einer Beleuchtungsstruktur, insbesondere eines Gitters oder eines Kreuzes (16), auf mindestens einen Teil der durch die Sensorkomponente erfassbaren Untergrundoberfläche.
  10. Seitwärtsdriftkorrigierverfahren zum Korrigieren der Seitwärtsdrift einer mobilen Fertigungsmaschine (1), anhand eines Bezugspunkts der Fertigungsmaschine (1), mit den Schritten
    - optisches und fortlaufendes Erfassen eines Teiles (11) der Untergrundoberfläche (10), gegenüber der sich die Fertigungsmaschine relativ bewegt, wobei zwischen dabei erzeugten Aufnahmen der Untergrundoberfläche (10) die Fertigungsmaschine (1) weiterbewegt wird,
    - Erkennen einer Verrückung eines ausgewählten Strukturmerkmals der aufgenommenen Untergrundoberfläche (10) durch Vergleichen der Aufnahmen,
    - Ermitteln der relativen Bewegungsrichtung des Bezugspunktes gegenüber dem Untergrund aus der Verrückung und daraus
    - Ableiten von Lenkkorrekturinformationen.
  11. Seitwärtsdriftkorrigierverfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Erfassen der Untergrundoberfläche (10) mit einer Wiederholrate von mindestens 100Hz erfolgt.
  12. Seitwärtsdriftkorrigierverfahren nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    anhand der ermittelten Bewegungsrichtung des Bezugspunktes gegenüber dem Untergrund eine Seitwärtsdrift der Fertigungsmaschine (1) erfasst wird und daraus das Ableiten der Lenkkorrekturinformationen zum Korrigieren der Seitwärtsdrift erfolgt.
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