EP3712328B1 - Baumaschine mit messsystem - Google Patents
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- EP3712328B1 EP3712328B1 EP19164127.3A EP19164127A EP3712328B1 EP 3712328 B1 EP3712328 B1 EP 3712328B1 EP 19164127 A EP19164127 A EP 19164127A EP 3712328 B1 EP3712328 B1 EP 3712328B1
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Definitions
- the present invention relates to a construction machine comprising a measuring system and a corresponding method.
- the invention is in the field of road construction machinery.
- Preferred exemplary embodiments relate to a road finisher comprising a sensor system for adjusting the height of a height-adjustable screed.
- Further special exemplary embodiments deal with a sensor system for controlling a chassis height adjustment in milling machines, in particular ground milling machines such as a road milling machine, a recycler, a stabilizer or a surface miner.
- a road finisher with a caterpillar or wheeled chassis runs on a prepared subsurface onto which a road surface or a road surface to be finished is to be applied.
- a height-adjustable screed is provided at the rear of the road finisher in the direction of travel, on the front of which a supply of the road surface material is accumulated, which is distributed and tracked by a conveyor device that ensures that there is always a sufficient, but not too large, amount on the front of the screed of the pavement material is kept in stock.
- the height of the rear edge of the screed determines the thickness of the manufactured road surface before its subsequent further consolidation by rolling.
- the screed is held on a towing arm which is rotatably mounted about a towing point arranged in the central region of the road finisher, the height of the screed being determined by a hydraulic adjustment device.
- a milling drum mounted so as to rotate is fixed relative to the chassis of the milling machine with respect to its axis of rotation.
- the milling machine has a front chassis and a rear chassis.
- a chassis height adjustment device that is controlled as a function of a milling depth control signal.
- the milling depth control signal is supplied by a sensor that is attached to the milling machine and detects the height of the sensor relative to a reference plane, which can be, for example, an edge strip of the road surface to be milled.
- the EP 0 542 297 A1 describes an ultrasonic sensor control device for a road finisher for adjusting the height of a height-adjustable screed, with at least two ultrasonic sensors and with an evaluation device.
- the EP 0 547 378 A1 an ultrasonic control device for a mobile milling machine with a milling drum that is rotatably mounted relative to the milling machine, a front and a rear chassis, one of which has a first chassis height adjustment device that is controlled as a function of a milling depth control signal.
- the other chassis has a second chassis height adjustment device.
- At least three ultrasonic sensors are arranged one behind the other on the milling device, essentially in the direction of movement of the milling device.
- an evaluation device Based on ultrasonic sensor signals from the ultrasonic sensors, an evaluation device detects the distances between the ultrasonic sensors and a reference surface and uses the measured distances to derive an inclination signal, which represents the angle of attack of the milling machine relative to the reference surface, and an averaged distance signal. The evaluation device also derives control signals for the two chassis height adjustment devices from the averaged distance signal, the angle of inclination and an adjustable target milling depth.
- the known ultrasonic control devices for a road finisher and for a mobile milling machine have proven themselves in practice, especially with the use of four ultrasonic sensors. Since the subsoil is scanned by the ultrasonic sensors at several widely spaced points, long bumps in the ground in particular are well compensated for.
- a disadvantage of the known ultrasonic control devices is that minor bumps such as individual flaws, for example a bump, milling pit or the like, in the subsoil, d. H. in the reference surface scanned by the ultrasonic sensors, are not completely eliminated by the measuring system, but are included in the calculation method on which the system is based to a not inconsiderable extent in the control behavior and are thus more or less reflected on the newly manufactured road surface or on the milled road surface find again. This leads to unpleasant vibrations when driving over these areas with a car, motorcycle or truck.
- EP 3 406 799 A1 describes a road milling machine that has a profile data determination device and with which spatial height profile data are determined during the advance of the road milling machine.
- the object of the present invention is to create a concept for regulating the height of a construction machine (e.g. road finisher or milling machine) which ensures that unevenness in the subsoil does not have a negative effect on the surface quality of the surface to be created.
- a construction machine e.g. road finisher or milling machine
- Embodiments of the present invention create a construction machine (road finisher, road milling machine or the like) comprising a measuring system.
- the measuring system comprises at least one first distance sensor and an evaluation device, the evaluation device comprising at least one interface, ie a preferably bidirectional communication interface such as a CAN bus or similar.
- the evaluation device can interface with the at least one first distance sensor or other units of the construction machine or the measuring system to communicate, ie send and receive data.
- the distance sensor e.g. ultrasonic sensor
- the distance sensor is designed to determine the distance to a subsurface of the construction machine (e.g.
- the evaluation device obtains/receives this distance value or the distance values associated with the series of measurements linked to the at least one distance sensor criterion via the at least one interface.
- the evaluation device receives/receives via the at least one interface, e.g. B. from a distance sensor (which can be part of the measuring system, e.g. in the form of a position sensor, or part of the construction machine, e.g. speed sensor) a distance information (e.g.
- the Route information is associated with at least one route criterion (e.g. over time also in correlation to corresponding points in time, or via the measured route to corresponding route sections). If, for example, the route information and the distance are determined at the same time, the two items of information (route information distance value) relate to the same or comparable points in time. If the two items of information (route information distance value) are to relate, for example, to the route covered by the construction machine or to the same route section, the distance is determined and output to the evaluation unit as a function of or in relation to the route information (trigger on the route information) . Proceeding from this, the evaluation device is designed to combine the obtained distance value or the distance values belonging to the series of measurements with the distance information in a correlating manner (for example as a function of time or distance).
- a time reference or a distance-dependent reference can be defined for the distance sensor criterion and for the distance criterion.
- a temporal reference can mean that the values (distance information or distance value(s) of the sensor) are output at one or more points in time (e.g. every 100 or 250 ms, or every second, ...) and the evaluation device records the time can combine mutually correlating values.
- a path-dependent reference can mean that the values (path information or distance value(s) of the sensor) are output at one or more path trigger points and the evaluation device can combine the path-dependent correlating values.
- a route information z. B. is output from a distance sensor to the evaluation device or is present, which the evaluation device receives via the at least one interface.
- the distance criterion and/or the distance sensor criterion can also contain other information such as the output interval for the values (e.g. every 100 or 250 ms ...; or every 10 or 25 cm ...) included.
- distance values or a measurement series of distance values are only output to the evaluation unit if, for example, the measured distance or an averaged distance value exceeds a predefined threshold.
- a measured value or threshold value-dependent output advantageously reduces the amount of data on the communication path between the distance sensor and evaluation unit and in the evaluation unit itself, since the distance sensor only sends data when a corresponding change in the measured value occurs.
- the evaluation device is designed to define the distance sensor criterion and/or the distance criterion. It is also conceivable that a number of criteria are linked to one another, for example a timed output of measured values linked to a measured-value-dependent output. This has the advantage that the amount of data on the communication path between the distance sensor and the evaluation unit and in the evaluation unit itself is minimized, but at least one measured value must be sent within a predetermined time interval, which can be used by the evaluation device to determine whether the distance sensor is still working properly or the electrical connection between the distance sensor and the evaluation device is still OK.
- the evaluation device is designed to request and receive the distance value or the measurement series of distance values and the distance information via the at least one interface in order to generate at least one distance value that is dependent on the distance and/or time-dependent, or a series of measurements that is dependent on the distance and/or time.
- Requesting measurements e.g. individual measured distance values or a measurement series of measured distance values or distance information
- the evaluation device would thus be a further conceivable criterion which can also be linked to other criteria (e.g. a timed output of measured values).
- the evaluation device is designed to first request the distance information via the at least one interface and to transfer the received information to the at least first distance sensor, with the at least first distance sensor being designed to generate a distance-dependent distance value or a distance-dependent measurement series of distance values and spend.
- the at least first distance sensor supplies a path-dependent distance value or a path-dependent measurement series of distance values, with these values received by the evaluation device being used for height control of a construction machine (e.g. height control of a screed on the road finisher or control for the chassis height adjustment device a milling machine) can be processed directly.
- a correlating combination of the distance value or the distance values belonging to the series of measurements with the distance information would be shifted to the distance sensor and correspondingly relieves the evaluation device.
- the evaluation device has a first interface for requesting and receiving the distance value or the series of measurements of the distance values, and a second interface for requesting and receiving the route information.
- the two (physically separate) interfaces can either use the same technology (e.g. CAN bus or similar) or be technologically different (e.g. CAN bus and RS485 or similar).
- the evaluation device has a common interface (e.g. CAN bus or similar) for requesting and receiving the distance value or the series of measurements of the distance values and the distance information.
- the measuring system comprises further distance sensors, with all distance sensors being considered, for example along the Construction machinery are arranged.
- the first distance sensor can be positioned, for example, at the foremost point in the direction of travel or a little in front of the construction machine, while the other distance sensors, e.g. B. the second, or the second and third or the second, third and fourth along a direction of travel are arranged rearward.
- Exemplary embodiments of the present invention are based on the finding that ultrasonic control devices or, in general, the measuring system of a control device with a distance sensor for use in road finishers or mobile milling machines can be improved in that the values measured by the distance sensors (e.g. ultrasonic sensors) are dependent on the of the distance covered by the machine are included in the calculation algorithm of the control device.
- the measured distance values are connected or linked to corresponding route information (e.g. based on the times or the route information).
- the result is an image of the subsoil, which then shows whether a change in the measured values is only due to a temporary disturbance (e.g.
- a further advantage results from the fact that no further distance sensors (over and above the existing sensors) are necessary.
- An already existing sensor system with usually three or four distance sensors arranged in the direction of movement of the machine can continue to be used, since according to the present invention this only has to be expanded by a distance determination device and changes have to be made in the software of the evaluation device or the evaluation device itself must be exchanged.
- the operation of the sensor system/height control device also remains the same, which means that operators can carry out installation or milling work in the usual way without having to "rethink".
- the evaluation device is designed to filter, average, continuously average or calculate a median the distance values over a predetermined distance. Smaller bumps are already filtered out via such a sliding averaging. Low-pass filters can also be used, which then remove any vibrations that may appear in the measurement signal.
- the evaluation explained above with regard to temporary outliers can be carried out by analyzing the scatter of the distance values (distance value scatter). During this analysis, temporarily occurring bumps (i.e. bumps that are present along a limited stretch of road) can then be recognized and marked. According to exemplary embodiments, distance values marked in this way can be reduced for the subsequent regulation and not taken into account. For this purpose, according to the exemplary embodiments, the evaluation device can directly replace the marked distance values with previous distance values or averaged distance values.
- distance values are marked that differ from the other measured values (significantly, ie for example by more than 5% or more than 10%) within the limited distance that is predefined by threshold values.
- the distance values that differ from the other distance values by more than a predefined extent are marked.
- a so-called “delta value” can also be used for marking, in which case the distance values are marked whose delta value exceeds a predetermined threshold value.
- the distance information such as e.g. B. the position is saved. This has advantages when the evaluation is carried out using a plurality of distance sensors.
- the measuring system can therefore comprise a plurality of distance sensors, in which case the evaluation device then uses the following calculation rule, for example: the distance values obtained or the series of measurements obtained with distance values are assigned to the distance information in accordance with the at least one distance sensor criterion, so that distance values determined using different distance sensors the distance information can be assigned to a position.
- the evaluation device is designed to use the distance values obtained or the series of measurements obtained Distance values for each distance sensor based on the known relative positions of the respective distance sensor in relation to a route determiner that supplies the route information, or in relation to a corresponding reference position for the route information of the exact position along the route.
- the distance sensors are preferably spaced far apart from one another, ie arranged along the length of the construction vehicle. In particular, the middle ones can be used to control the height.
- the evaluation device is designed to mark distance values of the first distance sensor, in particular in relation to the route information or in relation to a corresponding reference position for the route information of the exact position along the route (if there are a number of temporary bumps or temporary outliers) and then furthermore hide the distance values of a distance sensor that follows in the direction of travel (e.g. second or middle or the middle) distance sensors for the position that are marked based on the distance values of the first distance sensor.
- the route information can represent position information or information relating to a route covered by the construction machine (in relation to a reference, such as a starting point). Such information is determined, for example, via a GPS (sensor) or GNSS (sensor), a speed sensor, an odometer (a road wheel arranged on the machine) or a chassis sensor. In general, this determination unit can be referred to as distance determination and is either part of the measurement system or the construction machine.
- the route information, the position information or the information regarding a route covered by the construction machine can also be determined by a mobile device (e.g. a tablet PC, laptop, smartphone or the like) which is located in the area of the construction machine, with the mobile device transmits the distance information preferably wirelessly via a communication interface (WLAN, Bluetooth or similar) to the measuring system.
- a mobile device e.g. a tablet PC, laptop, smartphone or the like
- the evaluation device can use the distance values and the distance information to identify an incline or an incline change in the course of the road or in the subsoil to be processed.
- a regression line is used to identify an incline or to identify a change in incline.
- the evaluation device can use the distance values over time to detect an incline or an incline change in the course of the road or in the subsoil to be processed.
- the detection of an incline or an incline change in the course of the road or in the subsoil to be processed by means of a regression line is advantageous, for example, when paving road construction material using a construction machine according to the invention as a paver on which the measuring system is arranged, since the pulling point for the paving screed is regulated more optimally .
- the course of roads is often characterized by the profile of the landscape, so that positive and negative gradients (colloquially formulated: uphill or downhill) occur during road construction.
- height control of the screed can be optimized by preventing the pulling point for the screed from being adjusted either too early or too late and thus increasing when there is a transition to a positive gradient a lot of asphalt material is placed and too little asphalt material is placed when the machine returns to the horizontal position or when transitioning to a negative incline.
- the measuring system arranged on the road finisher is usually adjusted accordingly before the start of asphalt paving, ie a so-called zero adjustment is carried out.
- the evaluation device then continuously calculates a regression line over the measured distance or height values (individual distance values or a series of measurements with distance or height values) during asphalt paving.
- the evaluation device receives these distance values or the distance values associated with the series of measurements linked to one or more output criteria, as indicated above, for example depending on time and/or distance information. Any deviations in the measured distance or height values are compared by the evaluation device with specified target values or a zero adjustment value, further processed if necessary (e.g. filtered or averaged or similar), and continuously flow into a height control of the paving screed of the road finisher.
- the detection of a slope or a change in slope in the course of the road or in the subsoil to be processed by means of a regression line is advantageous in order to align the milling machine parallel to a reference surface (e.g. a subsoil lying parallel to the road surface to be milled) during the milling process.
- a reference surface e.g. a subsoil lying parallel to the road surface to be milled
- the calculation of a regression line is used for the parallel alignment of the milling machine or milling machine with respect to a reference surface or a subsurface, specifically over the entire length of the milling machine.
- other distance lengths are also conceivable in this context.
- the milling machine Before starting the milling work, the milling machine is usually aligned on a relatively level surface parallel to the surface to be milled and the measuring system on the milling machine is adjusted accordingly, i. H. a so-called zero adjustment is carried out.
- the evaluation device continuously calculates a regression line using the measured distance or height values (individual distance values or a series of measurements with distance or height values). The evaluation device receives these distance values or the distance values associated with the series of measurements linked to one or more output criteria, as indicated above, for example, depending on time and/or distance information. Any deviations in the measured distance or height values are compared by the evaluation device with specified target values or a zero adjustment value, processed further if necessary (e.g. filtered or averaged or similar), and continuously flow into a control for the chassis height adjustment device of the milling machine, which the milling machine during the milling process at an optimal cutting angle/milling angle or parallel to the reference or a subsurface.
- Another embodiment relates to a measurement system with a height control device, i. H. So a control unit that is designed to a tool of the construction machine, such. B. to control the screed or a milling tool in relation to their height position.
- the distance values determined by the one or more distance sensors or corrected distance values are used for the control.
- a further exemplary embodiment relates to a construction machine, such as a road finisher or a road milling machine, with a corresponding measuring system.
- the measuring system can, of course, be Height control device to be expanded.
- the construction machine can also be a so-called kilver, ie a leveling blade pulled by a tractor, a bulldozer (dozer), a grader or any other form of construction machine that has a tool for working a subsoil , with a corresponding measuring system.
- the structural length of the measuring system can vary or be adapted accordingly to the construction machine.
- the measuring system in contrast to the ultrasonic control devices mentioned at the beginning and known from the prior art, in which the measuring system has a variable length in the range of 9 to 13 meters, is also quite shorter (e.g. in the range of only about 3 to 4 meters in length) or can also be configured longer.
- the invention creates a method for determining the distance in a construction machine according to claim 21.
- FIG 1 shows a measuring system 1 with an evaluation unit 45 and at least one distance sensor 41. Furthermore, FIG 1 a distance determination device 50, such as. For example, a GPS sensor is shown, which can either be part of the measuring system 1 or simply sends data to the evaluation device 45 (cf. dashed line).
- a distance determination device 50 such as. For example, a GPS sensor is shown, which can either be part of the measuring system 1 or simply sends data to the evaluation device 45 (cf. dashed line).
- the measuring system includes further distance sensors 42, 43, 44, which are shown here with dashed lines because they are optional features.
- the distance sensors 41 to 44 are directed downwards onto the ground, for example, and enable an actual height or an actual distance from the ground to be determined. This actual value is used to control tools such as B. a plank used in road construction.
- B. a plank used in road construction The need for such a regulation is in view of the Figure 2a and 2 B illustrated underground 21 clearly. This in Figure 2a and 2 B The illustrated profile of underground 21 is identical and presents different control challenges. Essentially, there are two temporary bumps 21b and 21c and a large-area profile jump 21a.
- the profile jump 21a extends, for example, over more than one vehicle length and is lower than the reference surface 21r, e.g. B. two centimeters lower.
- the temporary unevenness 21b represents a depression which, for example, has a length of a few centimeters, such as e.g. B. 10 or 20 cm.
- the temporary bump 21c is a ridge, e.g. B. Formed by a larger stone.
- the measuring system 1 essentially represents a conventional measuring system with at least one distance sensor 41 , the distance values being output to an evaluation device 45 .
- This sensor system 1 or the height control device to which the sensor system 1 belongs is further expanded to include a distance determination device 50 whose output signals (path or position information) are fed to the evaluation device of the sensor system/height control device.
- Figure 2a 10 represents the basic variant. Starting from the subsurface 21 with its profile and the respective discontinuities in the profile 21a, 21b and 21c, it is now necessary to scan this profile so that a good level control can take place. The sampling is done with the respect 1 distance sensor 41 explained above. This is, for example, on the construction machine moving in the direction of travel 10f at the level in front of the chassis, e.g. B. front mounted and scans the ground 21 from. The distance to the reference 21r is known or calibrated, so that the change can be determined in particular by scanning the distance sensor 41 on the basis of the absolute signals. at the in Figure 2a In the position shown, the distance sensor 41 is in a position above the ground, which is at the reference level (see marking p1).
- the sensor 41 moves across the profile 21, as shown in dashed lines for the positions p2, p3, p4 and p5 belonging to the first distance sensor 41 (here 41').
- the scanning with positions p1 to p5 takes place at different points in time.
- the evaluation device 45 is designed to receive the distance values from the distance sensor 41 and to link them to position values or distance information that is generated via the sensor 50 .
- the linking takes place via the points in time, ie in such a way that the distance value for the position p1 determined at the point in time t1 is linked to the distance information of the sensor 50 .
- the linkage is path-dependent, i.e. in such a way that the distance value for position p1 is determined as a function of or in relation to the distance information (trigger on the distance information) and is transferred to evaluation unit 45, and then by evaluation unit 45 with the distance information of the sensor 50 is linked.
- the distance information here can be a position, e.g. B. from GPS coordinates or a distance covered from a reference point. Both types allow determining a change in position between points p1, p2, ......, p5.
- the system 1 now continuously scans the surface 21 along the path 10f and detects a temporary elevation 21c at position p2, a temporary unevenness 21b at position p3 and a lowered level along position p5 or in the area starting from p5. From the control engineering point of view, the running gear is little influenced by the bumps 21c and 21b, while the running gear will, however, move into the depression 21a. Proceeding from this, a readjustment of the tool of the construction machine at the bumps 21b and 21c is not necessary, while the bump 21a is readjusted.
- the distance determining device determines the distance covered by the machine or continuously determines the position or position deviations of the machine, so that the evaluation device can determine the distance covered by the machine.
- the distance determination device can be, for example, a non-contact measuring system according to EP 3 112 812 A1 or the EP 3 270 109 A1 act, in which at least one non-contact sensor is provided to be arranged on the chassis of the construction machine for distance measurement on a construction machine with a caterpillar chain drive, such that the non-contact sensor is directed towards a caterpillar chain of the caterpillar chain drive of the construction machine.
- An evaluation unit is connected to the non-contact sensor and is effective to determine a distance covered by the construction machine based on the signals received from the non-contact sensor.
- the distance determination device can also be one as in FIG EP 0 388 819 A1 described displacement measuring device in the form of a measuring wheel running within the working width of the screed.
- the distance determination device represents a part of the construction machine, ie the distance covered is determined by the construction machine itself and is output to the sensor system.
- the distance information from a mobile device (e.g. a tablet PC, laptop, smartphone or the like) which is located in the area of the construction machine, the mobile device transmitting the route information preferably wirelessly via a communication interface (WLAN, Bluetooth or similar) to the measuring system transmits.
- a mobile device e.g. a tablet PC, laptop, smartphone or the like
- the evaluation device 45 is therefore designed to carry out a calculation based on the measured sensor distance values together with the distance covered by the machine (output signals of the distance determination device) in such a way that an image of the subsurface 21 scanned by the distance sensors is created.
- the image of the subsoil 21 or the partial image of subsoil sections, in each case between two adjacent distance sensors (if one assumes a plurality of distance sensors 41 to 44), can now be processed in different ways.
- the image of the background or the partial images of underground sections can be processed with one or more corresponding filters (also in combination), for example with an average filter, with a sliding average filter (which only processes partial areas of the image/partial image ) or with a so-called median filter (in order to be able to recognize "measuring value outliers"). It is also possible to use only one filter type on the image or the partial images, or to use several filter types in combination.
- temporarily occurring bumps can be masked out:
- measured value deviations of the first sensor located in the direction of movement of the road finisher are observed over a previously defined distance. As soon as a measured value deviation exceeds a previously defined limit, this disturbance is observed. Measured values that represent such a disturbance are not used for altitude control.
- the measuring system 1 can also have additional sensors 42, 43 and 44—corresponding to expanded exemplary embodiments.
- the temporal sampling for two points in time t2 (sensor 41 is at position p2) and t5 (sensor 42 is at position p2) is in Figure 2b shown.
- bumps such as bump 21b or 21c
- a previously defined limit e.g. greater than 20 cm, or degree of deviation from the reference 21r, unevenness with more than 5 cm
- the fault is observed and the respective distance values or to be precise the position, here the position p2 observed.
- the sensor 41 At the illustrated point in time t2, at which the sensor 41 is located at the position p2, it observes a temporary increase in the underground (corresponds to a shortening of the measured distance), namely the elevation 21c.
- the respective sensor values at position p2 are thus marked. It is further assumed that this disturbance only remains within a previously defined distance (e.g.
- the sensor value at position p2 for this sensor 42 can be masked out in a further step for the following sensor 42 (in the case of a control device with three distance sensors, consequently the middle sensor). Based on the distance information, it is known at which point in time t5 the sensor 42 is located at the position p2, so that precisely these sensor values can be identified over time.
- the masking of the measured value recording of the first sensor 41 is correspondingly extended and the start and end position of the fault is converted accordingly for the respective subsequent sensor or an end position is corrected accordingly.
- the measured delta values are stored in relation to the distance in a separate memory field (array) within the evaluation device and are shifted in the array synchronously with the position or the distance covered. such that the measured delta values "wander" along with the position (the distance traveled) in this array.
- the evaluation device 45 is able to offset the measured value deviations (delta values) determined by the first or frontmost distance sensor with the distance covered by the machine and, at the positions of all further or subsequent distance sensors 42-44, to calculate their measured height values in to correct the reference to the adjustment value and thus to reduce errors in the height control.
- the evaluation device 45 can detect slopes or changes in slope. Often determines the landscape profile the course of roads, which means that road construction also involves positive and negative inclines (colloquially formulated: uphill or downhill).
- the system 1 can be used to remedy the problem described in that initially only measured values of the first or frontmost distance sensor (in the direction of movement of the road finisher) of the sensor system/height control device are taken into account.
- the image of the subsoil that is created is always viewed over a first area of approximately 1 meter of the recorded image of the subsoil in order to detect slopes or changes in slope.
- Measured values are first processed with a filter, for example with a median filter (in order to be able to recognize "measured value outliers”), then a regression line is used to calculate whether there is a gradient or a change in gradient or not.
- the regression line should lie above the measured values in such a way that the distance from each measuring point to the regression line is minimal (sum of the error squares is minimal).
- the first area of the image of approx. 1 meter will constantly change, so that the above Calculations path-related must be carried out constantly.
- the evaluation device 45 is able to adapt a traction point control for the screed as a function of a recognized incline or a recognized incline change, so that neither too much nor too little asphalt material is paved in the area of inclines.
- a regression line for example with a milling machine, in order to align the milling machine parallel to a reference surface (e.g. a subsoil lying parallel to the road surface to be milled) during the milling process .
- a reference surface e.g. a subsoil lying parallel to the road surface to be milled
- the calculation of a regression line is used for the parallel alignment of the milling machine or milling machine with respect to a reference surface or a subsurface, namely over the entire length of the milling machine.
- other distance lengths are also conceivable in this context.
- the milling machine is usually aligned before the start of the milling work on a relatively level surface parallel to the surface to be milled and the measuring system 1 arranged on the milling machine is adjusted accordingly, ie a so-called zero adjustment is carried out.
- the evaluation device 45 continuously calculates a regression line using the measured distance or height values (individual distance values or a series of measurements with distance or height values). Any deviations in the measured distance or height values are compared by the evaluation device 45 with specified target values or a zero adjustment value, processed further if necessary (e.g. filtered or averaged or similar), and continuously flow into a control system for the chassis height adjustment device of the milling machine, which Milling machine during the milling process in an optimal cutting angle / milling angle or parallel to the reference or a substrate 21 holds.
- the road finisher 10 includes a material bunker 12 for receiving building material, such as. As asphalt, gravel or the like, and a built-in or screed 15, which is arranged on a towing arm 13 and is pulled by the driving unit or tractor unit of the road finisher 10.
- An auger 14 is arranged in front of the screed 15, which distributes the building material to be installed, which is transported during installation starting from the material bunker 13 via conveyor belts (not shown) in the direction of the auger 14, transversely to the direction of travel of the road finisher 10 in front of the screed 15, so that the building material to be installed is always available in an approximately uniform amount in front of the screed 15 during installation.
- a support mechanism 60 for a sensor system 40 is arranged on the tow arm 13 of the road finisher 10, this being preferably arranged at two points on the tow arm 13.
- the main support mechanism 61 is releasably attached both in the front area of the towing arm, for example near the towing point, by means of a bracket 62 and in the rear area, for example near the attachment of the screed 15, by means of a bracket 63.
- the main carrier mechanism 61 preferably consists of individual or individually connectable mechanical parts or also of individual parts that can be rotated by means of a rotary mechanism or also of telescoping individual parts in order to be able to adjust the length L of the system individually.
- Variable lengths L in the range of 9 to 13 meters are common in the ultrasonic control devices mentioned at the outset and known from the prior art.
- the sensor system 40 usually consists of four distance sensors 41 to 44, but only three distance sensors 41, 43 and 44 are also conceivable. In the area in front of the screed 15, either two or three distance sensors 41, 42 and/or 43 are then arranged, which scan a subsoil 21 still to be processed or determine distance values s1, s2 and/or s3 from the subsoil 21 still to be processed.
- the sensor system 40 thus comprises - as already described - at least two distance sensors 41, 42 and/or 43 in front of the screed 15, which sense or scan the subsoil 21 still to be processed, and a further distance sensor 44, which detects the newly laid or newly laid scans or scans the paved road surface 22 or determines a distance value s4 to the newly laid or paved road surface 22 .
- the principal and schematic in 3 The structure of the sensor system 40 shown essentially corresponds to the systems known from the prior art.
- the distance sensor 43 is preferably arranged in the area of the auger 14, ie an (assembly) position p3 assigned to the distance sensor 43 is advantageously in the area of the auger 14 or, seen along the direction of travel of the road finisher 10, just before the auger 14 to the distance sensor 43, the outer distance sensors 41 (in front of the screed 15) and 44 (behind the screed 15) are preferably arranged at a uniform distance from one another, ie the The length of the subsections L1+L2 (length of the section between an (assembly) position P1 assigned to the distance sensor 41 and the position P3) and L3 (length of the section between an (assembly) position P4 assigned to the distance sensor 44 and the position P3) is preferred same.
- the distance sensor 42 is preferably positioned centrally between the two distance sensors 41 and 43, so that the length of the partial sections L1 (length of the section between a (mounting) position P2 assigned to the distance sensor 42 and the position P1) and L2 (length of the section between the Position P2 and position P3) is essentially the same and the length of sections L1 and L2 is half the length of section L3.
- Such a distribution of the distance sensors is advantageous with regard to the fact that elongated bumps in the ground can be easily compensated.
- other distance distributions are also conceivable, such as an approximately uniform distribution of the distance sensors, ie the length of all illustrated sections L1, L2 and L3 is approximately the same.
- a different distance distribution of the distance sensors is also possible in particular when more than four distance sensors are used.
- the sensor system 40 also includes an evaluation device 45, consisting essentially of a process computer unit 45A and an operating and display device 45B.
- the individual distance sensors 41 to 44 are preferably connected via cable connections 41k to 44k to the process computer unit 45A, which reads in the measured distance values s1 to s4 from the distance sensors 41 to 44 and processes them.
- the process computer unit 45A controls or regulates the height of the screed 15 as a function of the measured distance values s1 to s4, i. H. the process computer unit 45A functions here as a leveling unit.
- An operator for example the screed personnel, can use the operating and display device 45B to make settings and changes to various parameters relating to the leveling or to monitor them during the paving process.
- the display and operating device 45B serves as a so-called man-machine interface (MMI).
- MMI man-machine interface
- the process computer unit 45A and the operating and display device 45B are combined in one device or in one housing, i. H. integrated in a device or housing.
- a distance determination device 50 is also connected to the process computer unit 45A via a corresponding cable connection 50k.
- the distance determination device 50 determines the distance covered by the road finisher 10.
- the distance determination device 50 can be, for example, a non-contact measuring system or a measuring wheel running within the working width of the screed (Odometer) be trained. However, all types of distance or position measuring devices can be used for the present invention. However, it is also conceivable in this context that the distance determination device represents a part of the construction machine, ie the distance covered is determined by the construction machine itself and is output to the sensor system.
- distance determination device 50 should advantageously supply a highly accurate distance signal so that the height of screed 15 can be precisely calculated as a function of the measured distance values s1 to s4.
- the 4 shows in addition to the in 3 illustrated self-propelled road finisher 10 and the sensor system 40 already described, which is arranged on the carrier mechanism 60, a communication device 70 arranged on the road finisher 10, which is connected to the process computer unit 45A of the evaluation device 45 via a cable connection 70k.
- the sensor system 40 (the height control device) arranged on the road finisher 10 is able via the communication device 70 to wirelessly exchange data with a remote data server 90 and/or a mobile terminal device 80, ie to wirelessly send data to the devices 80 and 90 mentioned and to receive data from these devices 80 and 90 wirelessly.
- the mobile terminal device 80 can be, for example, a laptop computer or a tablet PC or a smartphone or the like, with the mobile device 80 having a communication device 85 in order to be able to communicate via appropriate wireless connection types such as WLAN, Bluetooth, etc.
- data such as measured distance values from distance sensors 41 to 44 and/or data indicating the elevation of screed 15 and/or distance information can be sent from distance determination device 50 to mobile device 80 or via a network 100 be sent to the data server 90 for logging, computation or evaluation purposes.
- a machine operator or site manager always has an overview of the paving process and can react immediately in the event of problems such as the failure of a distance sensor.
- data from the mobile device can also be sent to the sensor system 40 (the height control device) on the road finisher 10 or to the data server 90 via a connection 71, 81 and 91, in order to, for example, calculate parameters of the calculation algorithm Set control device or to store data relating to the sensor system 40 on the data server 90.
- calculations by the control device during asphalt paving are not (only) carried out in the process computer unit 45A of the evaluation device 45, but (also) on the data server 90, with a continuously existing data or communication connection between the Process computer unit 45A on the road finisher 10 and the data server 90 is a prerequisite.
- the communication device 70, the communication links 71, 72, 81 and 91 and the mobile devices 80 are also suitable for remote maintenance purposes, for example to be able to remotely call up a status of the sensor system 40 and/or to be able to detect and rectify an error that occurs in the sensor system 40 .
- a measurement series with distance values assigned to corresponding criteria e.g. at different points in time or over the measured path to corresponding path sections or path trigger points
- Corresponding distance information is also determined for this purpose by means of distance sensor 50, so that each measured value can be assigned to distance information (e.g. in terms of time or distance).
- the odometer 50 is shown as some type of position sensor, such as a GPS sensor. This GPS sensor measures the position at its location but not at the locations for the sensors.
- a distance value is assigned to a position that corresponds to the position of the Distance determiner plus the (lateral offset) between distance determiner 50 and the respective detector 41 or 42 or 43 or 44 corresponds.
- the information generated by the sensor 41 can then be transmitted to the following sensors 42, 43 or 44 via this assignment of the respective position, distance and/or time.
- the distance values determined by the sensor 41 for example, it is recognized whether it is a temporary unevenness or an unevenness to be taken into account (indentation or elevation existing over a longer section).
- These distance values and then also the positions are marked and are not taken into account in the case of the sensors 42 and 43, by means of which, for example, the height control takes place, in that the marked sensor values are replaced by previous sensor values.
- the first sensor 41 which is used in particular to determine whether the unevenness is temporary or whether it is to be taken into account, to be arranged as far in front of the chassis 12 of the construction machine 10 as an unevenness cannot yet have any effect on the construction machine and nevertheless this has to be evaluated.
- the construction machine can also be a so-called Kilver, i. H. be a tractor-pulled bulldozer blade, a bulldozer (dozer), a grader or any other form of construction machine that has a tool for working a subsoil, with a corresponding measuring system.
- the structural length of the measuring system can vary or be adapted accordingly to the construction machine. This means that the measuring system, in contrast to the ultrasonic control devices mentioned at the beginning and known from the prior art, in which the measuring system has a variable length in the range of 9 to 13 meters, is also quite shorter (e.g. in the range of only about 3 to 4 meters in length) or can also be configured longer.
- aspects have been described in the context of a device, it is understood that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device can also be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step is. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also constitute a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
- Some or all of the method steps may be performed by hardware apparatus (or using a hardware Apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer, or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the essential process steps can be performed by such an apparatus.
- embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software. Implementation can be performed using a digital storage medium such as a floppy disk, DVD, Blu-ray Disc, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM or FLASH memory, hard disk or other magnetic or optical memory, on which electronically readable control signals are stored, which can interact or interact with a programmable computer system in such a way that the respective method is carried out. Therefore, the digital storage medium can be computer-readable.
- a digital storage medium such as a floppy disk, DVD, Blu-ray Disc, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM or FLASH memory, hard disk or other magnetic or optical memory, on which electronically readable control signals are stored, which can interact or interact with a programmable computer system in such a way that the respective method is carried out. Therefore, the digital storage medium can be computer-readable.
- some embodiments according to the invention comprise a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system in such a way that one of the methods described herein is carried out.
- embodiments of the present invention can be implemented as a computer program product with a program code, wherein the program code is operative to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer.
- the program code can also be stored on a machine-readable carrier, for example.
- exemplary embodiments include the computer program for performing one of the methods described herein, the computer program being stored on a machine-readable carrier.
- the invention thus creates a computer program with a program code according to claim 22.
- a further exemplary embodiment of the method according to the invention is therefore a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program for carrying out one of the methods described herein is recorded.
- the data carrier, digital storage medium, or computer-readable medium is typically tangible and/or non-transitory.
- a further embodiment is thus a data stream or a sequence of signals representing the computer program for performing one of the methods described herein.
- the data stream or sequence of signals may be configured to be transferred over a data communication link, such as the Internet.
- Another embodiment includes a processing device, such as a computer or programmable logic device, configured or adapted to perform any of the methods described herein.
- a processing device such as a computer or programmable logic device, configured or adapted to perform any of the methods described herein.
- Another embodiment includes a computer on which the computer program for performing one of the methods described herein is installed.
- Another embodiment includes a device or a system designed to transmit a computer program for performing at least one of the methods described herein to a recipient.
- the transmission can take place electronically or optically, for example.
- the recipient may be a computer, mobile device, storage device, or similar device.
- the device or the system can, for example, comprise a file server for transmission of the computer program to the recipient.
- a programmable logic device e.g., a field programmable gate array, an FPGA
- a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform any of the methods described herein.
- the methods are performed by a any hardware device. This can be hardware that can be used universally, such as a computer processor (CPU), or hardware that is specific to the method, such as an ASIC.
- the devices described herein may be implemented, for example, using hardware apparatus, or using a computer, or using a combination of hardware apparatus and a computer.
- the devices described herein, or any components of the devices described herein may be implemented at least partially in hardware and/or in software (computer program).
- the methods described herein may be implemented, for example, using hardware apparatus, or using a computer, or using a combination of hardware apparatus and a computer.
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Baumaschine umfassend ein Messsystem sowie auf ein entsprechendes Verfahren. Im Allgemeinen liegt die Erfindung auf dem Gebiet von Straßenbaumaschinen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele betreffen einen Straßenfertiger umfassend ein Sensorsystem zur Einstellung der Höhe einer höhenverstellbaren Einbaubohle. Weitere besondere Ausführungsbeispiele befassen sich mit einem Sensorsystem für die Ansteuerung einer Fahrwerkshöhenverstellung in Fräsmaschinen, insbesondere Bodenfräsmaschinen, wie eine Straßenfräse, einem Recycler, einem Stabilisierer oder einem Surface-Miner.
- Allgemein läuft ein Straßenfertiger mit einem Raupen- oder Radfahrwerk auf einem vorbereiteten Untergrund, auf den eine zu fertigende Straßendecke bzw. ein zu fertigender Straßenbelag aufzubringen ist. In Fahrtrichtung hinten am Straßenfertiger ist eine höhenverstellbare Einbaubohle vorgesehen, an deren Vorderseite ein Vorrat des Straßenbelagmaterials angehäuft ist, der durch eine Fördereinrichtung verteilt und nachgeführt wird, die dafür Sorge trägt, dass auf der Vorderseite der Einbaubohle immer eine ausreichende, jedoch nicht zu große Menge des Straßenbelagmaterials bevorratet gehalten wird. Die Höhe der Hinterkante der Einbaubohle, deren Hinterkante die Lage der oberen Fläche eines neu gefertigten, jedoch noch nicht oder teilweise verfestigten Belages definiert, gegenüber der Oberfläche des vorbereiteten Untergrundes, der gegebenenfalls auch durch eine bereits vorhandene Straßenbelagsdecke gebildet sein kann, legt die Dicke der gefertigten Straßendecke vor ihrer anschließenden weiteren Verfestigung durch Walzen fest. Die Einbaubohle ist an einem Zugarm gehalten, der um einen im Mittenbereich des Straßenfertigers angeordneten Zugpunkt drehbeweglich gelagert ist, wobei die Höhenlage der Einbaubohle von einer Hydraulikverstelleinrichtung festgelegt wird.
- Bei bekannten Fräsmaschinen, die auch als sogenannte Kaltfräsen bezeichnet werden, ist eine drehgelagerte Frästrommel bezüglich ihrer Drehachse gegenüber dem Chassis der Fräsmaschine festgelegt. Die Fräsmaschine verfügt über ein vorderes Fahrwerk und ein hinteres Fahrwerk. Je nach Fräsmaschine bzw. Fräsmaschinentyp ist eines der beiden Fahrwerke (vorderes oder hinteres Fahrwerk) manuell auf einen festen Wert in seiner Höhe einstellbar. Das entsprechend andere Fahrwerk verfügt über eine Fahrwerkhöhenverstelleinrichtung, die in Abhängigkeit von einem Frästiefenregelsignal angesteuert wird. Das Frästiefenregelsignal wird von einem Sensor geliefert, der an der Fräsmaschine angebracht ist und die Höhe des Sensors gegenüber einer Referenzebene erfasst, welche beispielsweise ein Randstreifen des abzufräsenden Straßenbelages sein kann.
- Für die Höhenregelung gibt es im Stand der Technik schon einige Ansätze. Die
EP 0 542 297 A1 beschreibt eine Ultraschallsensor-Regeleinrichtung für einen Straßenfertiger zur Einstellung der Höhe einer höhenverstellbaren Bohle, mit mindestens zwei Ultraschallsensoren und mit einer Auswertungseinrichtung. Die mindestens zwei Ultraschallsensoren sind im Wesentlichen in der Bewegungsrichtung des Straßenfertigers derart mit Abstand voneinander an einer an der Bohle befestigten Halterung angeordnet, dass zwischen den Strahlungskeulen der Ultraschallsensoren auf einer Referenzfläche jeweils ein Abstand vorhanden ist, dass die Auswertungseinrichtung aufgrund der Ultraschallsensorsignale die Abstände eines jeden Ultraschallsensors gegenüber der Referenzfläche erfasst, und dass die Auswertungseinrichtung aufgrund der Abstände und der bekannten geometrischen Anordnung der Ultraschallsensoren bezogen auf die Hinterkante der Bohle die Höhe der Hinterkante der Bohle gegenüber der Referenzfläche berechnet und aus dieser Höhe und einer wählbaren Soll-Dicke des zu fertigenden Straßenbelages ein Höhensteuersignal für die Einstellung der Bohle ableitet. - Weiterhin offenbart die
EP 0 547 378 A1 eine Ultraschall-Regeleinrichtung für ein fahrbares Fräsegerät mit einer gegenüber dem Fräsegerät drehgelagerten Frästrommel, einem vorderen und einem hinteren Fahrwerk, von denen eines eine erste Fahrwerkhöhenverstelleinrichtung aufweist, die in Abhängigkeit von einem Frästiefenregelsignal angesteuert wird. Das andere Fahrwerk weist eine zweite Fahrwerkhöhenverstelleinrichtung auf. Mindestens drei Ultraschallsensoren sind im Wesentlichen in Bewegungsrichtung des Fräsegerätes hintereinander an dem Fräsegerät angeordnet. Eine Auswertungseinrichtung erfasst aufgrund von Ultraschallsensorsignalen der Ultraschallsensoren die Abstände der Ultraschallsensoren gegenüber einer Referenzfläche und leitet aus den gemessenen Abständen einerseits ein Neigungssignal, das den Anstellwinkel des Fräsegerätes gegenüber der Referenzfläche darstellt, und andererseits ein gemitteltes Abstandssignal ab. Die Auswertungseinrichtung leitet weiterhin aus dem gemittelten Abstandssignal, dem Neigungswinkel und einer einstellbaren Sollfrästiefe Ansteuersignale für die beiden Fahrwerkhöhenverstelleinrichtungen ab. - Die bekannten Ultraschall-Regeleinrichtungen für einen Straßenfertiger und für ein fahrbares Fräsegerät haben sich in der Praxis bewährt, insbesondere mit der Verwendung von vier Ultraschallsensoren. Dadurch, dass der Untergrund von den Ultraschallsensoren an mehreren, weit auseinander liegenden Punkten abgetastet wird, werden insbesondere lang gestreckte Bodenwellen gut ausgeglichen.
- Nachteilig an den bekannten Ultraschall-Regeleinrichtungen ist jedoch, dass kleinere Unebenheiten wie einzelne Fehlstellen, beispielsweise eine Bodenwelle, Fräskuhle oder Ähnliches, im Untergrund, d. h. in der von den Ultraschallsensoren abgetasteten Referenzfläche, durch das Messsystem nicht vollständig eliminiert werden, sondern aufgrund der dem System zugrundeliegenden Berechnungsmethode zu einem nicht unerheblichen Anteil in das Regelverhalten mit eingerechnet werden und sich somit quasi auf der neu gefertigten Straßendecke bzw. auf dem abgefrästen Straßenbelag entsprechend wiederfinden. Dies führt zu unangenehmen Schwingungen beim Überfahren dieser Stellen mit dem Auto, Motorrad oder LKW. Dabei würde die Verwendung von weiteren Ultraschallsensoren, beispielsweise fünf oder mehr Sensoren, nur zu einer geringen, aber zu keiner signifikanten Verbesserung führen, sondern insbesondere den Installations- und Verdrahtungsaufwand sowie die Anschaffungs- und Wartungskosten des Systems bzw. der Regeleinrichtung für den Betreiber der Maschine entsprechend stark erhöhen. Es besteht somit für die oben angegebenen Ultraschall-Regeleinrichtungen für einen Straßenfertiger und für ein fahrbares Fräsegerät Bedarf nach einem verbesserten Ansatz, um ein genaueres Planum herzustellen.
-
EP 3 406 799 A1 beschreibt eine Straßenfräsmaschine, die über eine Profildaten-Ermittlungseinrichtung verfügt und mit welcher raumbezogene Höhenprofildaten während des Vorschubs der Straßenfräsmaschine ermittelt werden. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Konzept für eine Höhenregelung einer Baumaschine (z.B. Straßenfertiger oder Fräse) zu schaffen, durch das sichergestellt ist, dass Unebenheiten im Untergrund sich nicht nachteilig auf die Oberflächenqualität der zu schaffenden Oberfläche auswirken.
- Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.
- Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Baumaschine (Straßenfertiger, Straßenfräse oder Ähnliches) umfassend ein Messsystem. Das Messsystem umfasst zumindest einen ersten Abstandssensor sowie eine Auswerteeinrichtung, wobei die Auswerteeinrichtung zumindest eine Schnittstelle, d. h. eine vorzugsweise bidirektionale Kommunikationsschnittstelle wie bspw. CAN-Bus oder ähnlich, umfasst. Über diese zumindest eine Schnittstelle kann die Auswerteeinrichtung mit dem zumindest einen ersten Abstandssensor oder weiteren Einheiten der Baumaschine oder des Messsystems kommunizieren, d. h. Daten senden und empfangen. Der Abstandssensor (z.B. Ultraschallsensor) ist ausgebildet, um den Abstand zu einem Untergrund der Baumaschine (z. B. dem Untergrund, auf welchem die Baumaschine steht) zu ermitteln und in Abhängigkeit von dem ermittelten Abstand einen Abstandswert oder eine Messreihe mit Abstandswerten in Abhängigkeit mindestens eines Abstandssensorkriteriums (z. B. zugehörig zu mehreren Zeitpunkten) auszugeben. Die Auswerteeinrichtung erhält / empfängt über die zumindest eine Schnittstelle diesen Abstandswert bzw. die Abstandswerte zugehörig zu der Messreihe mit Verknüpfung zu dem mindestens einen Abstandssensorkriterium. Die Auswerteeinrichtung erhält /empfängt über die zumindest eine Schnittstelle weiterhin, z. B. von einem Wegstreckensensor (der Teil des Messsystems, z.B. in Form eines Positionssensors, oder Teil der Baumaschine, z.B. Geschwindigkeitssensor, sein kann) eine Wegstreckeninformation (z. B. eine Position oder eine zurückgelegte Wegstrecke in Bezug auf eine Referenz), wobei die Wegstreckeninformationen zugehörig zu mindestens einem Wegstreckenkriterium (z. B. über die Zeit ebenfalls in Korrelation zu entsprechenden Zeitpunkten, oder über den gemessenen Weg zu entsprechenden Wegabschnitten) sind. Werden beispielsweise die Wegstreckeninformation als auch der Abstand gleichzeitig ermittelt, beziehen sich die zwei Informationen (Wegstreckeninformationenabstandswert) auf dieselben bzw. vergleichbare Zeitpunkte. Sollen sich die zwei Informationen (Wegstreckeninformationenabstandswert) beispielsweise auf den von der Baumaschine zurückgelegten Weg bzw. auf denselben Wegabschnitt beziehen, so erfolgt die Ermittlung und die Ausgabe des Abstands an die Auswerteeinheit in Abhängigkeit bzw. in Bezug zu der Wegstreckeninformation (Trigger auf die Wegstreckeninformation). Ausgehend hiervon ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, um den erhaltenen Abstandswert bzw. die Abstandswerte zugehörig zu der Messreihe mit der Wegstreckeninformation korrelierend (bspw. zeitlich oder wegabhängig) zu kombinieren.
- Beispielsweise kann für das Abstandssensorkriterium und für das Wegstreckenkriterium entweder ein zeitlicher oder ein wegabhängiger Bezug definiert sein. Ein zeitlicher Bezug kann bedeuten, dass eine Ausgabe der Werte (Wegstreckeninformation bzw. Abstandswert(e) des Sensors) zu einem oder mehreren Zeitpunkten (bspw. alle 100 oder 250 ms, oder jede Sekunde, ...) erfolgt und die Auswerteeinrichtung die zeitlich zueinander korrelierenden Werte kombinieren kann. Ein wegabhängiger Bezug kann dagegen bedeuten, dass eine Ausgabe der Werte (Wegstreckeninformation bzw. Abstandswert(e) des Sensors) zu einem oder mehreren Wegtriggerpunkten erfolgt und die Auswerteeinrichtung die wegabhängig zueinander korrelierenden Werte kombinieren kann. Wegtriggerpunkt in diesem Zusammenhang bedeutet bspw., dass in Abhängigkeit des zurückgelegten Wegs oder nach bestimmten Weglängen (Wegabschnitten, wie bspw. alle 10 oder 25 cm, 1 Meter, ...), nach bestimmten Positionsänderungen usw. eine Weginformation z. B. von einem Wegstreckensensor an die Auswerteeinrichtung ausgegeben wird bzw. vorliegt, die die Auswerteeinrichtung über die zumindest eine Schnittstelle erhält. Das Wegstreckenkriterium und/oder das Abstandssensorkriterium kann neben der Information, ob ein zeitlicher und/oder wegabhängiger Bezug definiert ist, auch weitere Informationen wie bspw. den Ausgabeintervall für die Werte (bspw. alle 100 oder 250 ms ...; oder alle 10 oder 25 cm ...) enthalten.
- Neben einem zeitlichen Bezug und einen wegabhängigen Bezug für das Abstandssensorkriterium und das Wegstreckenkriterium wäre es auch denkbar, dass Abstandswerte oder eine Messreihe von Abstandswerten lediglich nur dann an die Auswerteeinheit ausgegeben werden, wenn bspw. der gemessene Abstand oder ein gemittelter Abstandswert eine vordefinierte Schwelle überschreitet. Eine derartige messwert- bzw. schwellwertabhängige Ausgabe mindert in vorteilhafter Weise das Datenaufkommen auf der Kommunikationsstrecke zwischen Abstandssensor und Auswerteeinheit sowie in der Auswerteeinheit selbst, da der Abstandssensor nur dann Daten sendet, wenn eine entsprechende Messwertänderung auftritt.
- Entsprechend Ausführungsbeispielen ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, das Abstandssensorkriterium und/oder das Wegstreckenkriterium festzulegen. Dabei ist es auch denkbar, dass mehrere Kriterien miteinander verknüpft werden, bspw. eine zeitliche Ausgabe von Messwerten verknüpft mit einer messwertabhängigen Ausgabe. Dies hat den Vorteil, dass das Datenaufkommen auf der Kommunikationsstrecke zwischen Abstandssensor und Auswerteeinheit sowie in der Auswerteeinheit selbst minimiert wird, jedoch mindestens ein Messwert innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls gesendet werden muss, anhand dessen von der Auswerteeinrichtung festgestellt werden kann, ob der Abstandssensor noch ordnungsgemäß arbeitet bzw. die elektrische Verbindung zwischen Abstandssensor und Auswerteeinrichtung noch in Ordnung ist.
- Entsprechend Ausführungsbeispielen ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, über die zumindest eine Schnittstelle den Abstandswert oder die Messreihe von Abstandswerten sowie die Wegstreckeninformation anzufordern und zu empfangen, um mindestens einen wegabhängigen und/oder zeitabhängigen Abstandswert oder eine wegabhängige und/oder zeitabhängige Messreihe von Abstandswerten zu erzeugen. Das Anfordern von Messwerten (bspw. einzelne Abstandsmesswerte oder eine Messreihe von Abstandsmesswerten oder eine Wegstreckeninformation) durch die Auswerteeinrichtung wäre somit ein weiteres denkbares Kriterium, welches auch mit anderen Kriterien (bspw. einer zeitlichen Ausgabe von Messwerten) verknüpft werden kann.
- Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, über die zumindest eine Schnittstelle zunächst die Wegstreckeninformation anzufordern und die empfangene Information an den zumindest ersten Abstandssensor zu übergeben, wobei der zumindest erste Abstandssensor ausgebildet ist, um einen wegabhängigen Abstandswert oder eine wegabhängige Messreihe von Abstandswerten zu erzeugen und auszugeben. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass der zumindest erste Abstandssensor einen wegabhängigen Abstandswert oder eine wegabhängige Messreihe von Abstandswerten liefert, wobei diese von der Auswerteeinrichtung empfangenen Werte für eine Höhenregelung einer Baumaschine (bspw. eine Höhenregelung einer Einbaubohle am Straßenfertiger oder eine Regelung für die Fahrwerkhöhenverstelleinrichtung einer Fräsmaschine) direkt verarbeitet werden können. Eine korrelierende Kombination des Abstandswertes bzw. der Abstandswerte zugehörig zu der Messreihe mit der Wegstreckeninformation würde hierdurch in den Abstandssensor verlagert werden und entlastet die Auswerteeinrichtung entsprechend.
- Entsprechend Ausführungsbeispielen weist die Auswerteeinrichtung zum Anfordern und Empfangen des Abstandswertes oder der Messreihe der Abstandswerte eine erste Schnittstelle, und zum Anfordern und Empfangen der Wegstreckeninformation eine zweite Schnittstelle auf. Die beiden (physikalisch voneinander getrennten) Schnittstellen können dabei entweder eine gleiche Technologie benutzen (bspw. CAN-Bus oder ähnlich) oder technologisch unterschiedlich sein (bspw. CAN-Bus und RS485 oder ähnlich). Entsprechend Ausführungsbeispielen weist die Auswerteeinrichtung zum Anfordern und Empfangen des Abstandswertes oder der Messreihe der Abstandswerte sowie der Wegstreckeninformation eine gemeinsame Schnittstelle auf (bspw. CAN-Bus oder ähnlich).
- Entsprechend Ausführungsbeispielen ist das Resultat des Kombinierens durch die Auswerteeinrichtung ein Abbild des Untergrunds über eine Wegstrecke, die von der Baumaschine (bspw. über die mehreren Zeitpunkte) zurückgelegt wurde.
- Entsprechend Ausführungsbeispielen umfasst das Messsystem weitere Abstandssensoren, wobei, wenn man alle Abstandssensoren betrachtet, diese beispielsweise entlang der Baumaschine angeordnet sind. Der erste Abstandssensor kann beispielsweise am in Fahrtrichtung vordersten Punkt oder ein Stück vor der Baumaschine positioniert sein, während die weiteren Abstandssensoren, z. B. der zweite, oder der zweite und dritte oder der zweite, dritte und vierte entlang einer Wegstreckenrichtung nach hinten angeordnet sind.
- Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Ultraschallregeleinrichtungen bzw. allgemein das Messsystem einer Regeleinrichtung mit einem Abstandssensor zum Einsatz bei Straßenfertigern oder fahrbaren Fräsgeräten dadurch verbessert werden kann, dass die von den Abstandssensoren (z. B. Ultraschallsensoren) gemessenen Werte in Abhängigkeit des von der Maschine zurückgelegten Wegs in den Berechnungsalgorithmus der Regeleinrichtung einfließen. Hierzu werden die gemessenen Abstandswerte mit entsprechenden Wegstreckeninformationen verbunden bzw. verknüpft (bspw. anhand der Zeitpunkte oder der Wegstreckeninformation). Das Ergebnis ist ein Abbild des Untergrunds, in welchem dann ersichtlich wird, ob eine Veränderung in den Messwerten nur auf eine vorübergehende Störung (wie z. B. eine kurze Unebenheit) zurückzuführen ist oder ob die Messwerte dahin gehend auszuwerten sind, dass eine Berücksichtigung bei der Oberflächenbearbeitung (z. B. Einbau der Straße oder Abfräsen) erfolgen muss. Insofern werden kleinere Unebenheiten im Untergrund wie einzelne Fehlstellen, beispielsweise Bodenwellen, Fräskuhlen oder Ähnliches, im Vergleich zu den bekannten Ultraschall-Regeleinrichtungen besser ausgeglichen, d. h. finden sich auf einer neu gefertigten Straßendecke bzw. auf einem abgefrästen Straßenbelag weitestgehend nicht mehr wieder. Gerade bei solchen kleineren Unebenheiten trägt das Sensorsystem zu einer signifikanten Verbesserung der Genauigkeit bzw. Ebenheit des Planums bei.
- Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass keine weiteren Abstandssensoren (über die bereits vorhandenen Sensoren) notwendig sind. Ein bereits vorhandenes Sensorsystem mit üblicherweise drei oder vier in Bewegungsrichtung der Maschine angeordneten Abstandssensoren kann an sich weiter verwendet werden, da dies gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich um eine Wegstreckenbestimmungsvorrichtung erweitert werden muss und Änderungen in der Software der Auswertungseinrichtung vorgenommen werden müssen oder aber die Auswertungseinrichtung selbst ausgetauscht werden muss. Auch bleibt die Bedienung des Sensorsystems/der Höhenregeleinrichtung gleich, was bedeutet, dass Bediener in gewohnter Weise Einbau- bzw. Fräsarbeiten durchführen können, ohne hierbei "umdenken" zu müssen.
- Ausgehend von der Basiskonfiguration ist - entsprechend Ausführungsbeispielen - die Auswerteeinrichtung ausgebildet, um die Abstandswerte über eine vorbestimmte Wegstrecke zu filtern, zu mitteln, gleitend zu mitteln oder einen Median zu berechnen. Über eine derartige gleitende Mittelung werden bereits kleinere Unebenheiten herausgefiltert. Auch können Tiefpassfilter verwendet werden, die dann evtl. sich im Messsignal abbildende Vibrationen entfernen. Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die oben erläuterte Auswertung hinsichtlich temporärer Ausreißer durch die Analyse der Streuung der Abstandswerte (Abstandswertstreuung) erfolgen. Bei dieser Analyse können dann temporär auftretende Unebenheiten (d. h. Unebenheiten, die entlang einer begrenzten Wegstrecke vorliegen) erkannt und markiert werden. Entsprechend Ausführungsbeispielen können derartig markierte Abstandswerte für die nachfolgende Regelung vermindert und nicht berücksichtigt werden. Hierzu kann die Auswerteeinrichtung entsprechend Ausführungsbeispielen direkt die markierten Abstandswerte durch vorherige Abstandswerte oder gemittelte Abstandswerte ersetzen.
- Für die Markierung gibt es unterschiedliche Vorgehensweisen, diese zu ermitteln. Beispielsweise werden Abstandswerte markiert, die sich maximal innerhalb der begrenzten Wegstrecke, die durch Schwellenwerte vorab vordefiniert ist, von den übrigen Messwerten (signifikant, d. h. z. B. um mehr als 5% oder mehr als 10%) unterscheiden. Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Abstandswerte markiert, die sich über ein vordefiniertes Maß hinaus von den übrigen Abstandswerten unterscheiden. Auch kann ein sogenannter "Deltawert" zur Markierung herangezogen werden, wobei dann die Abstandswerte markiert werden, deren Deltawert einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Entsprechend Ausführungsbeispielen erfolgt bei der Markierung nicht nur die Position der Abstandswerte, sondern es wird auch die Wegstreckeninformation, wie z. B. die Position abgespeichert. Dies hat Vorteile, wenn die Auswertung unter Verwendung einer Mehrzahl an Abstandssensoren erfolgt.
- Entsprechend Ausführungsbeispielen kann das Messsystem also eine Mehrzahl von Abstandssensoren umfassen, wobei dann die Auswerteeinrichtung beispielsweise folgende Berechnungsvorschrift verwendet: eine Zuordnung der erhaltenen Abstandswerte oder der erhaltenen Messreihe mit Abstandswerten zu der Wegstreckeninformation erfolgt gemäß dem mindestens einen Abstandssensorkriterium, so dass mit unterschiedlichen Abstandssensoren ermittelte Abstandswerte über die Wegstreckeninformation einer Position zugeordnet werden können. Die Auswerteeinrichtung ist entsprechend Ausführungsbeispielen ausgebildet, um die erhaltenen Abstandswerte oder die erhaltene Messreihe mit Abstandswerten je Abstandssensor ausgehend von den bekannten Relativpositionen des jeweiligen Abstandssensors gegenüber einem Wegstreckenbestimmer, der die Wegstreckeninformation liefert, oder gegenüber einer entsprechenden Referenzposition für die Wegstreckeninformation der exakten Position entlang der Wegstrecke korrelierend zuzuordnen. Bevorzugt sind entsprechend Ausführungsbeispielen die Abstandssensoren weit voneinander beabstandet, d. h. entlang der Länge des Baufahrzeugs angeordnet. Insbesondere die mittleren können zur Regelung der Höhe verwendet werden.
- Die Auswerteeinrichtung ist entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen ausgebildet, um Abstandswerte des ersten Abstandssensors, insbesondere in Bezug zu der Wegstreckeninformation oder gegenüber einer entsprechenden Referenzposition für die Wegstreckeninformation der exakten Position entlang der Wegstrecke, zu markieren (wenn Anzahl für temporäre Unebenheiten oder temporäre Ausreißer vorliegen) und dann weiter die Abstandswerte eines in Fahrtrichtung nachfolgenden (z. B. zweiten oder mittleren oder den mittleren) Abstandssensoren für die Position auszublenden, die ausgehend von den Abstandswerten des ersten Abstandssensors markiert sind. In anderen Worten ausgedrückt heißt das, dass die von dem ersten Sensor erfassten Unebenheiten (Störungen) von der Auswerteeinrichtung auf die Position des nachfolgenden Sensors (z. B. des oder der mittleren Sensorposition) umgerechnet werden, so dass dessen aufgenommene Messwerte an der Anfangs- und Endposition der Störung für eine Höhenregelung nicht verwendet werden bzw. vermindert verwendet werden.
- Wie oben bereits erläutert, so kann die Wegstreckeninformation eine Positionsinformation oder eine Information bezüglich einer durch die Baumaschine zurückgelegten Wegstrecke (in Bezug auf eine Referenz, wie einen Startpunk) darstellen. Solche Informationen werden beispielsweise über ein GPS(-Sensor) oder GNSS(-Sensor), einen Geschwindigkeitssensor, ein Odometer (ein an der Maschine angeordnetes Wegrad) oder einen Fahrwerksensor ermittelt. Allgemein kann diese Ermittlungseinheit als Wegstreckenbestimmung bezeichnet werden und ist entweder Teil des Messsystems oder der Baumaschine. Dabei kann die Wegstreckeninformation, die Positionsinformation oder die Information bezüglich einer durch die Baumaschine zurückgelegten Wegstrecke, auch von einem mobilen Gerät (bspw. ein Tablet-PC, Laptop, Smartphone oder dergleichen) ermittelt werden, welches sich im Bereich der Baumaschine befindet, wobei das mobile Gerät die Wegstreckeninformation vorzugsweise drahtlos über eine Kommunikationsschnittstelle (WLAN, Bluetooth oder Ähnlich) an das Messsystem überträgt.
- Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Auswerteeinrichtung anhand der Abstandswerte und anhand der Wegstreckeninformation eine Steigung oder eine Steigungsänderung im Straßenverlauf bzw. in dem zu bearbeitenden Untergrund erkennen. Hierbei wird beispielsweise eine Regressionsgerade zur Steigungserkennung bzw. zur Erkennung einer Steigungsänderung hinzugezogen. Denkbar ist in diesem Zusammenhang jedoch auch, dass die Auswerteeinrichtung anhand der Abstandswerte über die Zeit eine Steigung oder eine Steigungsänderung im Straßenverlauf bzw. in dem zu bearbeitenden Untergrund erkennen kann.
- Das Erkennen einer Steigung oder einer Steigungsänderung im Straßenverlauf bzw. in dem zu bearbeitenden Untergrund mittels einer Regressionsgerade ist beispielsweise beim Einbau von Straßenbaumaterial durch eine erfindungsgemäße Baumaschine als Straßenfertiger, an dem das Messsystem angeordnet ist, vorteilhaft, da der Zugpunkt für die Einbaubohle optimaler geregelt wird. Denn ein Verlauf von Straßen ist oftmals geprägt durch das Landschaftsprofil, so dass beim Straßenbau positive und negative Steigungen (umgangssprachlich formuliert: bergauf bzw. bergab) auftreten. Werden diese Steigungen oder Steigungsänderungen vom Messsystem bzw. der Auswerteeinrichtung erkannt, so lässt sich dadurch eine Höhenregelung der Einbaubohle optimieren, indem vermieden wird, dass der Zugpunkt für die Einbaubohle entweder zu früh oder zu spät verstellt wird und somit beim Übergang in eine positive Steigung zu viel Asphaltmaterial eingebaut wird und beim Übergang zurück in die horizontale Lage der Maschine bzw. beim Übergang in eine negative Steigung zu wenig Asphaltmaterial eingebaut wird. Das am Straßenfertiger angeordnete Messsystem wird hierfür in der Regel vor Beginn des Asphalteinbaus entsprechend abgeglichen, d. h. ein sogenannter Nullabgleich wird vorgenommen. In vorteilhafter Weise erfolgt dann durch die Auswerteeinrichtung während des Asphalteinbaus eine kontinuierliche Berechnung einer Regressionsgerade über die gemessenen Abstands- bzw. Höhenmesswerte (einzelne Abstandswerte oder eine Messreihe mit Abstands- bzw. Höhenmesswerten). Die Auswerteeinrichtung erhält diese Abstandswerte bzw. die Abstandswerte zugehörig zu der Messreihe mit Verknüpfung zu einem oder mehrerer Ausgabekriterien, wie oben angegeben beispielsweise in Abhängigkeit einer Zeit- und/oder Wegstreckeninformation. Jegliche Abweichungen der gemessenen Abstands- bzw. Höhenmesswerte werden von der Auswerteeinrichtung mit vorgegebenen Sollwerten oder einem Nullabgleichswert verglichen, gegebenenfalls weiter bearbeitet (bspw. gefiltert oder gemittelt oder ähnlich), und fließen kontinuierlich in eine Höhenregelung der Einbaubohle des Straßenfertigers ein.
- Weiterhin ist das Erkennen einer Steigung oder einer Steigungsänderung im Straßenverlauf bzw. in dem zu bearbeitenden Untergrund mittels einer Regressionsgerade beispielsweise bei einer Fräsmaschine vorteilhaft, um die Fräsmaschine während des Fräsvorgangs parallel gegenüber einer Referenzfläche (bspw. ein parallel zum abzufräsenden Straßenbelag liegender Untergrund) auszurichten. D. h., dass bei einer erfindungsgemäßen Fräse oder Fräsmaschine, an der das Messsystem angeordnet ist, die Berechnung einer Regressionsgerade zur parallelen Ausrichtung der Fräse oder Fräsmaschine gegenüber einer Referenzfläche oder eines Untergrundes verwendet wird, und zwar über die gesamte Länge der Fräsmaschine. Denkbar sind in diesem Zusammenhang jedoch auch andere Abstandslängen. Die Fräsmaschine wird in der Regel vor Beginn der Fräsarbeiten auf einem relativ ebenem Untergrund parallel zum zu fräsenden Untergrund ausgerichtet und das an der Fräsmaschine angeordnete Messsystem entsprechend abgeglichen, d. h. ein sogenannter Nullabgleich wird vorgenommen. In vorteilhafter Weise erfolgt während der Fräsarbeiten durch die Auswerteeinrichtung kontinuierlich eine Berechnung einer Regressionsgerade über die gemessenen Abstands- bzw. Höhenmesswerte (einzelne Abstandswerte oder eine Messreihe mit Abstands- bzw. Höhenmesswerten). Die Auswerteeinrichtung erhält diese Abstandswerte bzw. die Abstandswerte zugehörig zu der Messreihe mit Verknüpfung zu einem oder mehrerer Ausgabekriterien, wie oben angegeben beispielsweise in Abhängigkeit einer Zeit- und/oder Wegstreckeninformation. Jegliche Abweichungen der gemessenen Abstands- bzw. Höhenmesswerte werden von der Auswerteeinrichtung mit vorgegebenen Sollwerten oder einem Nullabgleichswert verglichen, gegebenenfalls weiter bearbeitet (bspw. gefiltert oder gemittelt oder ähnlich), und fließen kontinuierlich in eine Regelung für die Fahrwerkhöhenverstelleinrichtung der Fräsmaschine ein, die die Fräsmaschine während des Fräsvorgangs in einem optimalen Schnittwinkel/Fräswinkel beziehungsweise parallel zur Referenz oder einem Untergrund hält.
- Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Messsystem mit einer Höhenregelungsvorrichtung, d. h. also einer Steuereinheit, die ausgebildet ist, um ein Werkzeug der Baumaschine, wie z. B. die Bohle oder ein Fräswerkzeug in Bezug auf ihre Höhenposition zu steuern. Für die Steuerung wird entsprechend Ausführungsbeispielen die durch die ein oder mehreren Abstandssensoren ermittelten Abstandswerte bzw. korrigierten Abstandswerte (um Ausreißer korrigierte Abstandswerte) verwendet.
- Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Baumaschine, wie einen Straßenfertiger oder eine Straßenfräse mit einem entsprechenden Messsystem. Hierbei kann entsprechend Ausführungsbeispielen das Messsystem selbstverständlich um die Höhenregelungsvorrichtung erweitert sein. Dabei kann es sich bei der Baumaschine auch um einen sogenannten Kilver, d. h. um ein von einem Traktor gezogenes Planierschild, um eine Planierraupe (Dozer), um einen Grader oder um jede andere Form von Baumaschine, die ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Untergrunds aufweist, handeln, mit einem entsprechenden Messsystem. Die bauliche Länge des Messsystems kann dabei variieren bzw. an die Baumaschine entsprechend angepasst sein. D. h., dass das Messsystem im Gegensatz zu den eingangs erwähnten und zum Stand der Technik bekannten Ultraschall-Regeleinrichtungen, bei denen das Messsystem eine variable Länge im Bereich von 9 bis 13 Metern hat, auch durchaus kürzer (bspw. im Bereich von nur etwa 3 bis 4 Metern Länge) oder aber auch länger ausgestaltet sein kann.
- Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Abstandsbestimmung bei einer Baumaschine gemäß Anspruch 21.
- Entsprechend Ausführungsbeispielen kann das Verfahren computerimplementiert sein. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert, nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines Messsystems gemäß einem Basisausführungsbeispiel;
- Fig. 2a, 2b
- eine schematische Darstellung der Messsituation zur Erläuterung des Basisausführungsbeispiels und eines erweiterten Ausführungsbeispiels;
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung eines Straßenfertigers mit einem Messsystem gemäß Ausführungsbeispielen; und
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung eines Straßenfertigers mit einem Messsystem gemäß erweitertem Ausführungsbeispiel.
- Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleichwirkende Elemente und Strukturen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer aufeinander anwendbar ist.
-
Fig. 1 zeigt ein Messsystem 1 mit einer Auswerteeinheit 45 und zumindest einem Abstandssensor 41. Des Weiteren ist inFig. 1 eine Wegstreckenbestimmungsvorrichtung 50, wie z. B. ein GPS-Sensor gezeigt, der entweder Teil des Messsystems 1 sein kann oder auch einfach nur Daten an die Auswertevorrichtung 45 sendet (vgl. gestrichelte Linie). - Entsprechend optionalen Ausführungsbeispielen umfasst das Messsystem weitere Abstandssensoren, 42, 43, 44, die hier gestrichelt dargestellt sind, da es sich eben um optionale Merkmale handelt. Die Abstandssensoren 41 bis 44 sind beispielsweise nach unten auf den Untergrund gerichtet und ermöglichen die Bestimmung einer Ist-Höhe bzw. eines Ist-Abstands zu dem Untergrund. Dieser Ist-Wert wird zur Regelung von Werkzeugen, wie z. B. einer Bohle im Straßenbau verwendet. Der Bedarf an einer derartigen Regelung wird im Hinblick auf den in
Fig. 2a und2b illustrierten Untergrund 21 deutlich. Das inFig. 2a und2b illustrierte Profil des Untergrunds 21 ist identisch und stellt unterschiedliche Herausforderungen an die Regelung. Es sind im Wesentlichen zwei temporäre Unebenheiten 21b und 21c und ein großflächiger Profilsprung 21a enthalten. Der Profilsprung 21a erstreckt sich beispielsweise über mehr als eine Fahrzeuglänge und ist gegenüber der Referenzoberfläche 21r niedriger, z. B. um zwei Zentimeter niedriger. Ebenso wie das andere Profilniveau 21a stellt die temporäre Unebenheit 21b eine Vertiefung dar, die beispielsweise eine Länge von wenigen Zentimetern, wie z. B. 10 oder 20 cm hat. Die temporäre Unebenheit 21c ist eine Erhöhung, z. B. gebildet durch einen größeren Stein. - In anderen Worten ausgedrückt heißt das, dass das Messsystem 1 im Wesentlichen ein herkömmliches Messsystem mit zumindest einem Abstandsensor 41 darstellt, wobei die Abstandswerte an eine Auswerteeinrichtung 45 ausgegeben werden. Dieses Sensorsystem 1 bzw. die Höhenregeleinrichtung, zu welcher das Sensorsystem 1 gehört, wird weiter um eine Wegstreckenbestimmungsvorrichtung 50 erweitert, deren Ausgangssignale (Weg - bzw. Positionsinformation) der Auswerteeinrichtung des Sensorsystems/der Höhenregeleinrichtung zugeführt werden.
- Bezugnehmend auf
Fig. 2a und2b werden zwei unterschiedliche Messmodi erläutert.Fig. 2a stellt hier die Basisvariante dar. Ausgehend vom Untergrund 21 mit seinem Profil und den jeweiligen Unstetigkeiten im Profil 21a, 21b und 21c gilt es nun, dieses Profil abzutasten, so dass eine gute Höhenregelung erfolgen kann. Die Abtastung erfolgt mit dem in Bezug aufFig. 1 erläuterten Abstandssensor 41. Dieser ist beispielsweise auf der sich in Fahrtrichtung 10f bewegenden Baumaschine auf Höhe vor dem Fahrwerk, z. B. vorne, angebracht und tastet den Untergrund 21 ab. Der Abstand zu der Referenz 21r ist bekannt bzw. kalibriert, so dass durch die Abtastung des Abstandssensors 41 ausgehend von den absoluten Signalen insbesondere die Änderung ermittelt werden kann. An der inFig. 2a dargestellten Position befindet sich der Abstandssensor 41 in einer Position über dem Untergrund, der sich auf dem Referenzniveau befindet (siehe Markierung p1). - Während der Fahrt entlang der Fahrtrichtung 10f bewegt sich der Sensor 41 über das Profil 21 hinweg, wie gestrichelt für die Positionen p2, p3, p4 und p5 zugehörig zu dem ersten Abstandssensor 41 (hier 41') dargestellt ist. Das Abtasten mit Positionen p1 bis p5 erfolgt im Beispiel zu unterschiedlichen Zeitpunkten.
- Die Auswerteeinrichtung 45 ist ausgebildet, um die Abstandswerte des Abstandssensors 41 zu erhalten und mit Positionswerten bzw. einer Wegstreckeninformation, die über den Sensor 50 generiert wird, zu verknüpfen. Die Verknüpfung erfolgt im Beispiel über die Zeitpunkte, also derart, dass der Abstandswert für die Position p1 ermittelt zu dem Zeitpunkt t1 mit der Wegstreckeninformation des Sensors 50 verknüpft wird. Vorzugsweise erfolgt die Verknüpfung jedoch wegabhängig, also derart, dass der Abstandswert für die Position p1 in Abhängigkeit bzw. in Bezug zu der Wegstreckeninformation (Trigger auf die Wegstreckeninformation) ermittelt und an die Auswerteeinheit 45 übergeben wird, und dann durch die Auswerteeinheit 45 mit der Wegstreckeninformation des Sensors 50 verknüpft wird. Die Wegstreckeninformation kann hierbei eine Position, z. B. aus GPS-Koordinaten heraus oder eine ab einem Referenzpunkt zurückgelegte Wegstrecke sein. Beide Varianten ermöglichen das Bestimmen einer Veränderung der Position zwischen den Punkten p1, p2, ......, p5.
- Das System 1 tastet nun kontinuierlich entlang der Wegstrecke 10f die Oberfläche 21 ab und detektiert an der Position p2 eine temporäre Erhöhung 21c, an der Position p3 eine temporäre Unebenheit 21b sowie entlang der Position p5 bzw. in dem Bereich beginnend ab p5 ein abgesenktes Niveau. Vom regelungstechnischen Gedanken heraus wird das Fahrwerk durch die Unebenheiten 21c und 21b wenig beeinflusst, während das Fahrwerk allerdings in die Senke 21a hineinfahren wird. Ausgehend hiervon ist also eine Nachregelung des Werkzeugs der Baumaschine an den Unebenheiten 21b und 21c nicht erforderlich, während die Unebenheit 21a nachgeregelt ist.
- Ausgehend von dieser Erkenntnis und ausgehend von der nun aufgezeigten Möglichkeit, das Profil 21 über die Strecke in Fahrtrichtung 10f abzutasten, kann eben diese Entscheidung über die Notwendigkeit der Nachregelung durch die Auswerteeinrichtung 45 getroffen werden.
- Die Wegstreckenbestimmungsvorrichtung bestimmt den zurückgelegten Weg der Maschine oder bestimmt kontinuierlich die Position oder Positionsabweichungen der Maschine, so dass die Auswertungseinrichtung den zurückgelegten Weg der Maschine bestimmen kann. Bei der Wegstreckenbestimmungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um ein berührungsloses Messsystem gemäß der
EP 3 112 812 A1 oder derEP 3 270 109 A1 handeln, bei der zur Wegstreckenmessung an einer Baumaschine mit einem Raupenkettenantrieb zumindest ein berührungsloser Sensor zur Anordnung an dem Chassis der Baumaschine vorgesehen ist, derart, dass der berührungslose Sensor auf eine Raupenkette des Raupenkettenantriebs der Baumaschine gerichtet ist. Eine Auswerteeinheit ist mit dem berührungslosen Sensor verbunden und ist wirksam, um basierend auf den von dem berührungslosen Sensor empfangenen Signalen eine durch die Baumaschine zurückgelegte Wegstrecke zu bestimmen. Bei der Wegstreckenbestimmungsvorrichtung kann es sich ferner auch um eine wie in derEP 0 388 819 A1 beschriebenen Wegmesseinrichtung in Form eines innerhalb der Arbeitsbreite der Einbaubohle mitlaufenden Messrads handeln. Für die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind jedoch alle Arten von Weg- bzw. Positionsmesseinrichtungen verwendbar. Denkbar ist es in diesem Zusammenhang jedoch auch, dass die Wegstreckenbestimmungsvorrichtung ein Teil der Baumaschine darstellt, d. h. von der Baumaschine selbst der zurückgelegte Weg ermittelt wird und an das Sensorsystem ausgegeben wird. Ebenfalls denkbar ist es, dass die Wegstreckeninformation auch von einem mobilen Gerät (bspw. ein Tablet-PC, Laptop, Smartphone oder dergleichen) ermittelt werden kann, welches sich im Bereich der Baumaschine befindet, wobei das mobile Gerät die Wegstreckeninformation vorzugsweise drahtlos über eine Kommunikationsschnittstelle (WLAN, Bluetooth oder Ähnlich) an das Messsystem überträgt. - Die Auswerteeinrichtung 45 ist also ausgebildet, um ausgehend von den gemessenen Sensorabstandswerten zusammen mit dem von der Maschine zurückgelegten Weg (Ausgangssignale der Wegstreckenbestimmungsvorrichtung) eine Verrechnung so durchzuführen, dass ein Abbild des von den Abstandssensoren abgetasteten Untergrunds 21 entsteht. Das Abbild des Untergrunds 21 bzw. die Teilabbildung von Untergrundabschnitten, jeweils zwischen zwei benachbarten Abstandssensoren (wenn man von mehreren Abstandssensoren 41 bis 44 ausgeht), kann nun auf unterschiedliche Art und Weise verarbeitet werden.
- Entsprechend einem Ausführungsbeispiel kann das Abbild des Untergrunds bzw. die Teil-Abbildungen von Untergrundabschnitten mit einem oder mehreren entsprechenden Filtern (auch in Kombination) bearbeitet werden, beispielsweise mit einem Mittelwertfilter, mit einem gleitenden Mittelwertfilter (der nur Teilbereiche des Abbildes/Teil-Abbildes bearbeitet) oder mit einem sogenannten Median-Filter (um "Messwert-Ausreißer" erkennen zu können). Dabei ist es auch möglich, nur einen Filtertyp auf das Abbild bzw. die Teil-Abbildungen zu verwenden, oder aber mehrere Filtertypen in Kombination zu verwenden.
- Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Ausblenden von temporär auftretenden Unebenheiten erfolgen: Insbesondere um kleine temporäre Unebenheiten (Störungen) im Untergrund detektieren zu können, werden über eine zuvor fest definierte Wegstrecke Messwertabweichungen des ersten in der Bewegungsrichtung des Straßenfertigers befindlichen Sensors beobachtet. Sobald eine Messwertabweichung eine zuvor fest definierte Grenze überschreitet, wird diese Störung beobachtet. Messwerte, die eine derartige Störung repräsentieren, werden für eine Höhenregelung nicht verwendet.
- Wie oben bereits angedeutet, kann - entsprechend erweiterten Ausführungsbeispielen - das Messsystem 1 auch noch zusätzliche Sensoren 42, 43 und 44 aufweisen. Die beispielsweise zeitliche Abtastung für zwei Zeitpunkte t2 (Sensor 41 ist an Position p2) und t5 (Sensor 42 ist an Position p2) ist in
Fig. 2b dargestellt. - Ausgehend hiervon kann auch eine Ausblendung von temporär auftretenden Unebenheiten, wie der Unebenheit 21b oder 21c erfolgen. Hierbei wird wiederum eine Messwertabweichung, die eine zuvor definierte Grenze (Wegstrecke, z. B. größer 20 cm, oder Grad der Abweichung von der Referenz 21r, Unebenheit mit mehr als 5 cm) unterschreitet, wird die Störung beobachtet und die jeweiligen Abstandswerte bzw. um genau zu sein die Position, hier die Position p2 beobachtet. Zu dem dargestellten Zeitpunkt t2, an welchem sich der Sensor 41 an der Position p2 befindet, beobachtet dieser eine temporäre Erhöhung im Untergrund (entspricht einer Verkürzung des gemessenen Abstands), nämlich die Erhebung 21c. Die jeweiligen Sensorwerte an der Position p2 werden also markiert. Es wird weiter davon ausgegangen, dass diese Störung nur innerhalb einer zuvor definierten Wegstrecke (z. B. 10 cm) bestehen bleibt, so dass die Messwerte also nicht für die Höhenregelung verwendet werden. Ausgehend von dem System mit mehreren Abstandssensoren 41 bis 44 kann entsprechend Ausführungsbeispielen in einem weiteren Schritt für den nachfolgenden Sensor 42 (bei einer Regeleinrichtung mit drei Abstandssensoren folglich der mittlere Sensor) der Sensorwert an der Position p2 für diesen Sensor 42 ausgeblendet werden. Ausgehend von der Wegstreckeninformation ist bekannt, zu welchem Zeitpunkt t5 sich der Sensor 42 an der Position p2 befindet, so dass über die Zeit eben genau diese Sensorwerte identifiziert werden können. In anderen Worten ausgedrückt heißt das, dass also die von dem ersten Sensor 41 erfassten Unebenheiten (Störungen) 21c von der Auswerteeinrichtung 45 auf die Position des nachfolgenden Sensors 42 (mittlere Sensorposition) umgerechnet werden, so dass dessen aufgenommenen Messwerte an der Anfangs- und Endposition der Störung für eine Höhenregelung ebenfalls nicht verwendet werden (temporäre Störung wird somit auch von dem nachfolgenden (mittleren) Sensor 42 ausgeblendet). Werden Messwerte oder das Abbild des Untergrunds bzw. die Teilabbildung von Untergrundabschnitten ausgeblendet, so werden ersatzweise hierfür entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen Messwerte aus der Messwertehistorie der einzelnen Sensoren für eine Höhenregelung verwendet (z. B. dem vorherigen Wert oder einem Mittelwert aus diesen vorherigen Werten).
- Bei der Verwendung von vier Abstandssensoren 41-44 in einem Sensorsystem 1/einer Höhenregeleinrichtung ist dieses Verfahren zu dem zweiten und dritten Sensor analog zu verstehen. Für das Ausblenden von temporär auftretenden Unebenheiten 21a/21b ist es wichtig, dass alle Abstandssensoren 41-44 untereinander abgeglichen sind, d. h. bei dem Sensorsystem 1 nach Montage (und noch vor Beginn der eigentlichen Bauarbeiten) an der Baumaschine ein sogenannter Nullabgleich vorgenommen wurde. Bei diesem Nullabgleich des Sensorsystems werden alle Abstandssensoren auf den Untergrund, der zum Zeitpunkt des Abgleichs eine Referenz(null)linie darstellt, kalibriert bzw. eingestellt, und lediglich die Abweichungen bezüglich dieser Referenz(null)linie als Messwerte an die Auswertungseinrichtung weitergegeben. Auch ist es erforderlich, dass alle Abstandssensoren im Wesentlichen geometrisch in einer Linie (in der Bewegungsrichtung des Straßenfertigers) zueinander positioniert sind um zu gewährleisten, dass Unebenheiten gleichermaßen von allen Abstandssensoren detektiert werden.
- Treten mehrere temporäre Störungen (Unebenheiten) hintereinander auf, so wird die Ausblendung der Messwertaufnahme des ersten Sensors 41 entsprechend verlängert sowie die Anfangs- und Endposition der Störung für den jeweils nachfolgenden Sensor entsprechend umgerechnet bzw. eine Endposition entsprechend korrigiert.
- Nachfolgend wird ein weiterer Ansatz gemäß weiteren Ausführungsbeispielen erläutert. Reduzierung von temporär auftretenden Unebenheiten: In Abhängigkeit des zurückgelegten Weges der Maschine werden vom ersten bzw. vordersten Abstandssensor 41 durch Unebenheiten erzeugte Messwertabweichungen (sogenannte Delta-Werte), d. h. Abweichungen der Höhenmesswerte in Bezug zum Abgleichwert (s. o. Referenz(null)linie bei Nullabgleich des Sensorsystems), ermittelt. Diese wegbezogenen Messwertabweichungen bzw. Delta-Werte spiegeln die Unebenheiten des Untergrunds an den entsprechenden Positionen zum Abgleichwert wieder. Um ein Abbild des von den Abstandssensoren 41-44 abgetasteten Untergrunds mit den entsprechenden Messwertabweichungen zu erzeugen, werden die gemessenen Delta-Werte wegbezogen in einem separaten Speicherfeld (Array) innerhalb der Auswertungseinrichtung abgespeichert und synchron zur Position bzw. zum zurückgelegten Weg im Array verschoben, derart, dass die gemessenen Delta-Werte zusammen mit der Position (dem zurückgelegten Weg) in diesem Array "wandern". Mit dieser katalogisierten Ansicht des Untergrunds 21 können temporäre auftretende Unebenheiten 21b/21c (Störungen) frühzeitig erkannt werden, so dass diese nicht mehr bzw. nicht mehr so stark in die Berechnung der Höhenregelung mit eingehen.
- Die Auswertungseinrichtung 45 ist gemäß diesem Verfahren in der Lage, die vom ersten bzw. vordersten Abstandssensor ermittelten Messwertabweichungen (Delta-Werte) mit dem von der Maschine zurückgelegten Weg zu verrechnen und an den Positionen aller weiteren bzw. nachfolgenden Abstandssensoren 42-44 deren Höhenmesswerte in Bezug zum Abgleichwert zu korrigieren und damit Fehler in der Höhenregelung zu reduzieren.
- Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Auswerteeinrichtung 45 Steigungen oder Steigungsänderungen detektieren. Oftmals bestimmt das Landschaftsprofil den Verlauf von Straßen, das bedeutet, dass auch beim Straßenbau positive und negative Steigungen (umgangssprachlich formuliert: bergauf bzw. bergab) auftreten.
- Bei der Verwendung eines der bekannten Ultraschall-Regeleinrichtungen für einen Straßenfertiger hat sich in der Praxis jedoch beim Einbau von Asphaltmaterial im Bereich von Steigungen gezeigt, dass der Zugpunkt für die Einbaubohle nicht optimal geregelt wird. So ergibt es sich, dass beim Übergang in eine positive Steigung zu viel Asphaltmaterial eingebaut wird und beim Übergang zurück in die horizontale Lage der Maschine bzw. beim Übergang in eine negative Steigung zu wenig Asphaltmaterial eingebaut wird, da der Zugpunkt für die Einbaubohle entweder zu früh oder zu spät verstellt wird.
- Abhilfe für das beschriebene Problem kann mit dem System 1 insofern geschaffen werden, indem zunächst nur Messwerte des (in der Bewegungsrichtung des Straßenfertigers) ersten bzw. vordersten Abstandssensors des Sensorsystems/der Höhenregeleinrichtung berücksichtigt werden. Das Abbild des Untergrunds, welches entsteht, wird zum Detektieren von Steigungen oder Steigungsänderungen immer über einen ersten Bereich von ca. 1 Meter des aufgenommenen Abbildes des Untergrunds betrachtet. Messwerte werden zunächst mit einem Filter, beispielsweise mit einem Median-Filter, bearbeitet (um "Messwert-Ausreißer" erkennen zu können), anschließend wird mittels einer Regressionsgerade berechnet, ob eine Steigung oder eine Steigungsänderung vorliegt oder nicht. Die Regressionsgerade sollte dabei möglichst so über den Messwerten anliegen, dass der Abstand von jedem Messpunkt zur Regressionsgeraden minimal ist (Summe der Fehlerquadrate ist minimal). Während einer Bewegung der Maschine wird der erste Bereich des Abbilds von ca. 1 Meter sich ständig ändern, so dass die o. g. Berechnungen wegbezogen ständig durchgeführt werden müssen.
- Die Auswertungseinrichtung 45 ist gemäß diesem Verfahren in der Lage, eine Zugpunktregelung für die Einbaubohle in Abhängigkeit einer erkannten Steigung oder einer erkannten Steigungsänderung entsprechend anzupassen, so dass im Bereich von Steigungen weder zu viel noch zu wenig Asphaltmaterial eingebaut wird.
- Weiterhin ist das Erkennen einer Steigung oder einer Steigungsänderung im Straßenverlauf bzw. in dem zu bearbeitenden Untergrund 21 mittels einer Regressionsgerade beispielsweise bei einer Fräsmaschine vorteilhaft, um die Fräsmaschine während des Fräsvorgangs parallel gegenüber einer Referenzfläche (bspw. ein parallel zum abzufräsenden Straßenbelag liegender Untergrund) auszurichten. D. h., dass bei einer erfindungsgemäßen Fräse oder Fräsmaschine, an der das Messsystem 1 angeordnet ist, die Berechnung einer Regressionsgerade zur parallelen Ausrichtung der Fräse oder Fräsmaschine gegenüber einer Referenzfläche oder eines Untergrundes verwendet wird, und zwar über die gesamte Länge der Fräsmaschine. Denkbar sind in diesem Zusammenhang jedoch auch andere Abstandslängen. Die Fräsmaschine wird in der Regel vor Beginn der Fräsarbeiten auf einem relativ ebenem Untergrund parallel zum zu fräsenden Untergrund ausgerichtet und das an der Fräsmaschine angeordnete Messsystem 1 entsprechend abgeglichen, d. h. ein sogenannter Nullabgleich wird vorgenommen. Während der Fräsarbeiten erfolgt durch die Auswerteeinrichtung 45 kontinuierlich eine Berechnung einer Regressionsgerade über die gemessenen Abstands- bzw. Höhenmesswerte (einzelne Abstandswerte oder eine Messreihe mit Abstands- bzw. Höhenmesswerten). Jegliche Abweichungen der gemessenen Abstands- bzw. Höhenmesswerte werden von der Auswerteeinrichtung 45 mit vorgegebenen Sollwerten oder einem Nullabgleichswert verglichen, gegebenenfalls weiter bearbeitet (bspw. gefiltert oder gemittelt oder ähnlich), und fließen kontinuierlich in eine Regelung für die Fahrwerkhöhenverstelleinrichtung der Fräsmaschine ein, die die Fräsmaschine während des Fräsvorgangs in einem optimalen Schnittwinkel/Fräswinkel beziehungsweise parallel zur Referenz oder einem Untergrund 21 hält.
- Nachfolgend werden Bezug nehmend auf
Fig. 3 und4 Implementierungsdetails des Systems 1 ausFig. 1 anhand eines Straßenfertigers 10 zusammen mit deren Funktionen erläutert. -
Fig. 3 zeigt schematisch einen selbstfahrenden Straßenfertiger 10 als Beispiel für eine Baumaschine. Bekanntermaßen umfasst der Straßenfertiger 10 einen Gutbunker 12 zur Aufnahme von Baumaterial, wie z. B. Asphalt, Schotter oder dergleichen, sowie eine Einbau- oder Glättbohle 15, die an einem Zugarm 13 angeordnet ist und von der Fahreinheit bzw. Traktoreinheit des Straßenfertigers 10 gezogen wird. Vor der Bohle 15 ist eine Verteilerschnecke 14 angeordnet, welche das einzubauende Baumaterial, welches während des Einbaus ausgehend von dem Gutbunker 13 über Förderbänder (nicht dargestellt) in Richtung der Verteilerschnecke 14 transportiert wird, quer zur Fahrtrichtung des Straßenfertigers 10 vor der Bohle 15 verteilt, so dass das einzubauende Baumaterial während des Einbaus stets in ungefähr gleichmäßiger Menge vor der Bohle 15 verfügbar ist. Oberhalb der Verteilerschnecke 14 und den nicht dargestellten Förderbändern befindet sich ein Fahrerstand 11, ausgehend von diesem die Maschine 10 u. a. gelenkt wird. - Am Zugarm 13 des Straßenfertigers 10 ist eine Trägermechanik 60 für ein Sensorsystem 40 angeordnet, wobei dies vorzugsweise an zwei Punkten an dem Zugarm 13 angeordnet ist. In vorteilhafter Weise ist die Hauptträgermechanik 61 sowohl im vorderen Bereich des Zugarms, beispielsweise in der Nähe des Zugpunktes, mittels einer Halterung 62, sowie im hinteren Bereich, beispielsweise in der Nähe der Befestigung der Bohle 15, mittels einer Halterung 63 lösbar befestigt. An der Hauptträgermechanik 61, welche sich entlang der Fahrtrichtung des Straßenfertigers 10 erstreckt, sind weitere lösbar befestigte und entlang der Hauptträgermechanik 61 verschiebbare Halterungen 64 angeordnet, mittels welchen einzelne Abstandssensoren 41 bis 44 eines Sensorsystems 40 gehalten werden. Zur weiteren (Fein)Justierung der äußeren Abstandssensoren 41 und 44 sind weitere lösbar befestigte und verschiebbare Halterungen 65 vorgesehen. Vorzugsweise besteht die Hauptträgermechanik 61 aus einzelnen bzw. einzelverbindbaren mechanischen Teilen oder aber auch aus mittels einer Drehmechanik verdrehbaren Einzelteilen oder aber auch aus teleskopierbaren Einzelteilen, um das System in seiner Länge L individuell einstellen zu können. Bei den eingangs erwähnten und zum Stand der Technik bekannten Ultraschall-Regeleinrichtungen sind variable Längen L im Bereich von 9 bis 13 Metern gängig.
- Das Sensorsystem 40 besteht in der Regel aus vier Abstandssensoren 41 bis 44, denkbar sind allerdings auch nur drei Abstandssensoren 41, 43 und 44. D. h. im Bereich vor der Bohle 15 sind dann entweder zwei oder drei Abstandssensoren 41, 42 und/oder 43 angeordnet, welche einen noch zu bearbeitenden Untergrund 21 abtasten bzw. Abstandswerte s1, s2 und/oder s3 zu dem noch zu bearbeitenden Untergrund 21 bestimmen. Das Sensorsystem 40 umfasst somit - wie bereits beschrieben - mindestens zwei Abstandssensoren 41, 42 und/oder 43 vor der Bohle 15, welche den noch zu bearbeitenden Untergrund 21 abtasten bzw. abscannen, sowie einen weiteren Abstandssensor 44, welcher den neu gelegten bzw. neu eingebauten Straßenbelag 22 abtastet bzw. abscannt bzw. einen Abstandswert s4 zu dem neu gelegten bzw. neu eingebauten Straßenbelag 22 bestimmt. Der prinzipielle und schematisch in
Fig. 3 dargestellte Aufbau des Sensorsystems 40 entspricht im Wesentlichen den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen. - Vorzugsweise ist der Abstandssensor 43 im Bereich der Verteilerschnecke 14 angeordnet, d. h. eine dem Abstandssensor 43 zugeordnete (Montage)Position p3 befindet sich in vorteilhafter Weise im Bereich der Verteilerschnecke 14 bzw. entlang der Fahrtrichtung des Straßenfertigers 10 gesehen kurz vor der Verteilerschnecke 14. In Bezug zu dem Abstandssensor 43 sind die äußeren Abstandssensoren 41 (vor der Bohle 15) und 44 (hinter der Bohle 15) vorzugsweise in einem gleichmäßigen Abstand zueinander angeordnet, d. h. die Länge der Teilabschnitte L1+L2 (Länge des Abschnitts zwischen einer dem Abstandssensor 41 zugeordneten (Montage)Position P1 und der Position P3) und L3 (Länge des Abschnitts zwischen einer dem Abstandssensor 44 zugeordneten (Montage)Position P4 und der Position P3) ist vorzugsweise gleich. Der Abstandssensor 42 wird vorzugsweise mittig zwischen die beiden Abstandssensoren 41 und 43 positioniert, so dass die Länge der Teilabschnitte L1 (Länge des Abschnitts zwischen einer dem Abstandssensor 42 zugeordneten (Montage)Position P2 und der Position P1) und L2 (Länge des Abschnitts zwischen der Position P2 und der Position P3) im Wesentlichen gleich ist und die Länge der Teilabschnitte L1 und L2 jeweils der Hälfte der Länge des Teilabschnitts L3 beträgt. Eine derartige Verteilung der Abstandssensoren ist in Bezug darauf, dass lang gestreckte Bodenwellen gut ausgeglichen werden können, vorteilhaft. Denkbar sind jedoch auch andere Abstandsverteilungen, wie beispielsweise eine in etwa gleichmäßige Verteilung der Abstandssensoren, d. h. die Länge aller dargestellten Teilabschnitte L1, L2 und L3 ist in etwa gleich. Eine andere Abstandverteilung der Abstandssensoren ist insbesondere auch dann möglich, wenn mehr als vier Abstandssensoren verwendet werden.
- Das Sensorsystem 40 umfasst weiterhin eine Auswertungseinrichtung 45, bestehend im Wesentlichen aus einer Prozessrechnereinheit 45A und einer Bedien- und Anzeigevorrichtung 45B. Die einzelnen Abstandssensoren 41 bis 44 sind vorzugsweise über Kabelverbindungen 41k bis 44k mit der Prozessrechnereinheit 45A verbunden, welche die gemessenen Abstandswerte s1 bis s4 der Abstandssensoren 41 bis 44 einliest und verarbeitet. Ferner steuert bzw. regelt die Prozessrechnereinheit 45A die Höhenlage der Bohle 15 in Abhängigkeit der gemessenen Abstandswerte s1 bis s4, d. h. die Prozessrechnereinheit 45A fungiert hierbei als Nivelliereinheit. Über die Bedien- und Anzeigevorrichtung 45B kann ein Bediener, beispielsweise das Bohlenpersonal, Einstellungen und Änderungen an verschiedenen Parametern die Nivellierung betreffend einstellen oder diese während des Einbauvorgangs überwachen. Die Anzeige- und Bedienvorrichtung 45B dient als sogenanntes Mensch-Maschine-Interface (MMI). In einer bevorzugten Variante ist die Prozessrechnereinheit 45A und die Bedien- und Anzeigevorrichtung 45B in einem Gerät bzw. in einem Gehäuse zusammengefasst, d. h. in einem Gerät oder Gehäuse integriert.
- Mit der Prozessrechnereinheit 45A ist ferner eine Wegstreckenbestimmungsvorrichtung 50 über eine entsprechende Kabelverbindung 50k verbunden. Die Wegstreckenbestimmungsvorrichtung 50 bestimmt die zurückgelegte Wegstrecke des Straßenfertigers 10. Dabei kann die Wegstreckenbestimmungsvorrichtung 50 beispielsweise als berührungsloses Messsystem oder als ein innerhalb der Arbeitsbreite der Einbaubohle mitlaufendes Messrad (Odometer) ausgebildet sein. Für die vorliegende Erfindung sind jedoch alle Arten von Weg- bzw. Positionsmesseinrichtungen verwendbar. Denkbar ist es in diesem Zusammenhang jedoch auch, dass die Wegstreckenbestimmungsvorrichtung ein Teil der Baumaschine darstellt, d. h. von der Baumaschine selbst der zurückgelegte Weg ermittelt wird und an das Sensorsystem ausgegeben wird. Da die von den Abstandssensoren 41 bis 44 gemessenen Werte in Abhängigkeit des von der Maschine 10 zurückgelegten Weges in den Berechnungsalgorithmus der Regeleinrichtung einfließen, sollte die Wegstreckenbestimmungsvorrichtung 50 in vorteilhafter Weise ein hochgenaues Wegstreckensignal liefern, damit eine präzise Berechnung der Höhenlage der Bohle 15 in Abhängigkeit der gemessenen Abstandswerte s1 bis s4 erfolgen kann.
-
Fig. 4 zeigt zusätzlich zu dem inFig. 3 dargestellten selbstfahrenden Straßenfertiger 10 und dem bereits beschriebenen Sensorsystem 40, welches an der Trägermechanik 60 angeordnet ist, eine am Straßenfertiger 10 angeordnete Kommunikationsvorrichtung 70, welche über eine Kabelverbindung 70k mit der Prozessrechnereinheit 45A der Auswertungseinrichtung 45 verbunden ist. Über die Kommunikationsvorrichtung 70 ist das an dem Straßenfertiger 10 angeordnete Sensorsystem 40 (die Höhenregeleinrichtung) in der Lage, Daten mit einem entfernt stehenden Datenserver 90 und/oder einem mobilen Endgerät 80 drahtlos auszutauschen, d. h. Daten zu den genannten Geräten 80 und 90 drahtlos zu senden sowie Daten von diesen Geräten 80 und 90 drahtlos zu empfangen. Das mobile Endgerät 80 kann beispielsweise ein Laptop-Computer oder ein Tablet-PC oder ein Smartphone oder dergleichen sein, wobei das mobile Gerät 80 eine Kommunikationsvorrichtung 85 aufweist, um über entsprechende drahtlose Verbindungsarten wie WLAN, Bluetooth etc. kommunizieren zu können. - Beispielsweise können über eine Verbindung 71 oder 72 Daten, wie beispielsweise gemessene Abstandsmesswerte von den Abstandssensoren 41 bis 44 und/oder Daten angebend die Höhenlage der Bohle 15 und/oder eine Wegstreckeninformation von der Wegstreckenbestimmungsvorrichtung 50 an das mobile Gerät 80 oder über ein Netzwerk 100 an den Datenserver 90 zu Protokollierungs-Berechnungs- oder Auswertungszwecken gesendet werden. Dadurch hat ein Maschinenbediener oder Baustellenleiter stets einen Überblick über den Einbauvorgang und kann im Falle von auftretenden Problemen wie beispielsweise dem Ausfall eines Abstandssensors sofort reagieren. Weiterhin können über eine Verbindung 71, 81 und 91 Daten von dem mobilen Gerät auch an das Sensorsystem 40 (die Höhenregeleinrichtung) am Straßenfertiger 10 oder zum Datenserver 90 gesendet werden, um beispielsweise Berechnungsparameter des Berechnungsalgorithmus der Regeleinrichtung einzustellen oder um Daten das Sensorsystem 40 betreffend auf dem Datenserver 90 abzulegen. Denkbar ist es in diesem Zusammenhang auch, dass Berechnungen der Regeleinrichtung während des Asphalteinbaus nicht (nur) in der Prozessrechnereinheit 45A der Auswertungseinrichtung 45 durchgeführt werden, sondern (auch) auf dem Datenserver 90, wobei hierfür eine kontinuierlich vorhandene Daten- bzw. Kommunikationsverbindung zwischen der Prozessrechnereinheit 45A auf dem Straßenfertiger 10 und dem Datenserver 90 Voraussetzung ist. Auch zu Fernwartungszwecken sind die Kommunikationsvorrichtung 70, die Kommunikationsverbindungen 71, 72, 81 und 91 sowie die mobilen Geräte 80 geeignet, um beispielsweise aus der Ferne einen Status des Sensorsystems 40 abzurufen und/oder einen auftretenden Fehler des Sensorsystems 40 zu detektieren und beheben zu können.
- Bei den Hardware-Konfigurationen aus
Fig. 3 und4 sind sowohl die Abstandssensoren 41-44 sowie eine entsprechende Auswerteeinrichtung 45 sowieso vorgesehen. Darüber hinaus ist auf jeder Maschine im Regelfall eine Wegstreckenbestimmungsvorrichtung 50, wie z. B. ein GPS-Sensor oder ein einfaches Geschwindigkeitssignal vorgesehen. Denkbar ist es jedoch auch, dass die Wegstreckeninformation auch von einem mobilen Gerät 80 (bspw. ein Tablet-PC, Laptop, Smartphone oder dergleichen) ermittelt werden kann, welches sich im Bereich der Baumaschine 10 befindet, wobei das mobile Gerät 80 die Wegstreckeninformation vorzugsweise drahtlos über eine Kommunikationsschnittstelle 70, 85, 71 (WLAN, Bluetooth oder ähnlich) an das Sensorsystem 40 bzw. das Messsystem 1 überträgt. Ausgehend von dieser Hardware-Konfiguration kann nun die Bezug nehmend aufFig. 1 ,2 und2b erläuterte Erfindung hier implementiert werden. Da die Implementierung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung insbesondere die Verknüpfung von Wegstreckeninformationen mit Abstandswerten betrifft, kann das oben beschriebene Konzept durch Software, die auf der Auswertevorrichtung 45 abläuft, implementiert werden. Hierbei werden in der Basisvariante je Abstandssensor 41, 42, 43 und 44 eine Messreihe mit Abstandswerten zugeordnet zu entsprechenden Kriterien (bspw. zu unterschiedlichen Zeitpunkten oder über den gemessenen Weg zu entsprechenden Wegabschnitten oder Wegtriggerpunkten) ermittelt und ausgegeben. Hierfür wird auch noch eine entsprechende Wegstreckeninformation mittels des Wegstreckensensors 50 bestimmt, so dass jeder Messwert einer Wegstreckeninformation (bspw. zeitlich oder wegbezogen) zugeordnet werden kann. In Anbetracht vonFig. 3 oder4 ist der Wegstreckenbestimmer 50 als eine Art von Positionssensor, wie zum Beispiel als GPS-Sensor dargestellt. Dieser GPS-Sensor misst die Position an seinem Ort, nicht aber an den Orten für die Sensoren. Insofern wird entsprechend Ausführungsbeispielen ein Abstandswert einer Position zugeordnet, die der Position des Wegstreckenbestimmers plus dem (lateralen Versatz) zwischen Wegstreckenbestimmer 50 und dem jeweiligen Detektor 41 bzw. 42 bzw. 43 bzw. 44 entspricht. - Über diese Zuordnung der jeweiligen Position, Wegstrecke und/oder Zeit kann dann die Information, die beispielsweise mittels des Sensors 41 generiert wird, auf die nachfolgenden Sensoren 42, 43 oder 44 übertragen werden. Wie oben erläutert, wird beispielsweise ausgehend von den mittels des Sensors 41 ermittelten Abstandswerten erkannt, ob es sich um eine temporäre Unebenheit oder um eine zu berücksichtigende Unebenheit (über einen längeren Abschnitt bestehende Vertiefung oder Erhöhung) handelt. Diese Abstandswerte bzw. dann auch die Positionen werden markiert und bei den Sensoren 42 und 43, mittels welchen beispielsweise die Höhenregelung erfolgt, dadurch nicht berücksichtigt, indem die markierten Sensorwerte durch vorherige Sensorwerte ersetzt werden.
- Ausgehend von diesem Ansatz ist es vorteilhaft, dass der erste Sensor 41, der also insbesondere dazu dient, zu bestimmen, ob es sich um eine temporäre oder eine zu berücksichtigende Unebenheit handelt, möglichst weit vor dem Chassis 12 der Baumaschine 10 angeordnet ist, da so eine Unebenheit noch keinen Einfluss auf die Baumaschine nehmen kann und trotzdem bereits diese auszuwerten ist.
- Die beschrieben Beispiele wurden teilweise am Beispiel eines Straßenfertigers erläutert.
- Es versteht sich jedoch, dass die beschriebenen Beispiele auch auf andere Baumaschinen, wie beispielsweise eine Straßenfräse übertragbar sind. Dabei kann es sich bei der Baumaschine auch um einen sogenannten Kilver, d. h. um ein von einem Traktor gezogenes Planierschild, um eine Planierraupe (Dozer), um einen Grader oder um jede andere Form von Baumaschine, die ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Untergrunds aufweist, handeln, mit einem entsprechenden Messsystem. Die bauliche Länge des Messsystems kann dabei variieren bzw. an die Baumaschine entsprechend angepasst sein. D. h., dass das Messsystem im Gegensatz zu den eingangs erwähnten und zum Stand der Technik bekannten Ultraschall-Regeleinrichtungen, bei denen das Messsystem eine variable Länge im Bereich von 9 bis 13 Metern hat, auch durchaus kürzer (bspw. im Bereich von nur etwa 3 bis 4 Metern Länge) oder aber auch länger ausgestaltet sein kann.
- Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
- Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
- Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
- Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahingehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
- Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
- Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
- Mit anderen Worten schafft die Erfindung somit ein Computerprogramm, mit einem Programmcode gemäß Anspruch 22.
- Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das computerlesbare Medium sind typischerweise gegenständlich und/oder nicht-vergänglich bzw. nicht-vorübergehend.
- Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahingehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
- Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahingehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
- Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
- Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
- Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
- Die hierin beschriebenen Vorrichtungen können beispielsweise unter Verwendung eines Hardware-Apparats, oder unter Verwendung eines Computers, oder unter Verwendung einer Kombination eines Hardware-Apparats und eines Computers implementiert werden.
- Die hierin beschriebenen Vorrichtungen, oder jedwede Komponenten der hierin beschriebenen Vorrichtungen können zumindest teilweise in Hardware und/oder in Software (Computerprogramm) implementiert sein.
- Die hierin beschriebenen Verfahren können beispielsweise unter Verwendung eines Hardware-Apparats, oder unter Verwendung eines Computers, oder unter Verwendung einer Kombination eines Hardware-Apparats und eines Computers implementiert werden.
- Die hierin beschriebenen Verfahren, oder jedwede Komponenten der hierin beschriebenen Verfahren können zumindest teilweise durch Hardware und/oder durch Software ausgeführt werden.
- Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
- Als Computer sind sowohl stationäre als auch mobile bzw. tragbare Geräte, wie bspw. Tablet-PC, Notebook, Smartphone usw., zu verstehen. Zu Computerprogramm zählen somit auch Programme und sogenannte Apps auf diesen mobilen bzw. tragbaren Geräten.
Claims (22)
- Baumaschine (10), insbesondere Straßenfertiger, Straßenfräse, Kilver, Planierraupe oder Grader, umfassend ein Messsystem (1), wobei das Messsystem (1) folgende Merkmale aufweist:zumindest einem ersten Abstandssensor (41), der ausgebildet ist, um einen Abstand (s1, s2, s3, s4) zu einem Untergrund (21) der Baumaschine (10) zu ermitteln und in Abhängigkeit von dem ermittelten Abstand (s1, s2, s3, s4) einen Abstandswert oder eine Messreihe mit Abstandswerten in Abhängigkeit mindestens eines Abstandssensorkriteriums auszugeben;einer Auswerteeinrichtung (45) mit zumindest einer Schnittstelle,wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, über die zumindest eine Schnittstelle den Abstandswert oder die Messreihe der Abstandswerte zugehörig zu dem mindestens einen Abstandssensorkriterium sowie eine Wegstreckeninformation zugehörig zu mindestens einem Wegstreckenkriterium zu empfangen,wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, um den erhaltenen Abstandswert oder die erhaltene Messreihe der Abstandswerte mit der Wegstreckeninformation korrelierend zu kombinieren;wobei das Messsystem (1) zumindest einen zweiten Abstandssensor (42) umfasst, der entlang einer Richtung der Wegstrecke der Baumaschine (10) angeordnet ist, wobei der erste Abstandssensor (41) in Fahrtrichtung gesehen vorne positioniert ist, während die zweite Abstandssensor (42) hinten angeordnet ist;wobei der zweite Abstandssensor (41, 42, 43, 44) ausgebildet ist, um einen Abstand (s1, s2, s3, s4) zu einem Untergrund (21) zu ermitteln und in Abhängigkeit von dem ermittelten Abstand (s1, s2, s3, s4) einen eigenen Abstandswert oder eine eigene Messreihe mit Abstandswerten zugehörig zu mindestens einem Abstandssensorkriterium auszugeben; wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, um den erhaltenen Abstandswert oder die erhaltene Messreihe mit Abstandswerten des zweiten Abstandssensor (42) mit der Wegstreckeninformation korrelierend zu kombinieren;wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, um Abstandswerte des ersten Abstandssensors (41), die auf eine temporäre Unebenheit (21b, 21c) oder auf eine entlang einer begrenzten Wegstrecke der vorbestimmten Wegstrecke vorliegende Unebenheit hindeuten, zu markieren und/oder Abstandswerte, die auf einen temporären Ausreißer (21b, 21c) oder auf entlang einer begrenzten Wegstrecke der vorbestimmten Wegstrecke vorliegende Ausreißer hindeuten zu markieren; und wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, um Abstandswerte eines in Fahrtrichtung nachfolgenden, in Fahrtrichtung zweiten Abstandssensoren (42, 43, 44) für Positionen (P1, P2, P3, P4) auszublenden, die ausgehend von den Abstandswerten des ersten Abstandssensors (41) markiert sind.
- Baumaschine (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, das mindestens eine Abstandssensorkriterium und/oder das mindestens eine Wegstreckenkriterium festzulegen, und/oder
wobei Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, den erhaltenen Abstandswert oder die erhaltene Messreihe der Abstandswerte mit der Wegstreckeninformation anhand von zumindest einem übereinstimmenden oder korrelierenden Abstandssensorkriterium und Wegstreckenkriterium zu kombinieren. - Baumaschine (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, über die zumindest eine Schnittstelle den Abstandswert oder die Messreihe von Abstandswerten sowie die Wegstreckeninformation anzufordern und zu empfangen, um mindestens einen wegabhängigen und/oder zeitabhängigen Abstandswert oder eine wegabhängige und/oder zeitabhängige Messreihe von Abstandswerten zu erzeugen; und/oder
wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, über die zumindest eine Schnittstelle die Wegstreckeninformation anzufordern und die empfangene Information an den zumindest ersten Abstandssensor (41) zu übergeben, wobei der zumindest erste Abstandssensor (41) ausgebildet ist, um einen wegabhängigen Abstandswert oder eine wegabhängige Messreihe von Abstandswerten zu erzeugen und auszugeben. - Baumaschine (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (45) zum Anfordern und Empfangen des Abstandswertes oder der Messreihe der Abstandswerte eine erste Schnittstelle, und zum Anfordern und Empfangen der Wegstreckeninformation eine zweite Schnittstelle aufweist; oder wobei die Auswerteeinrichtung (45) zum Anfordern und Empfangen des Abstandswertes oder der Messreihe der Abstandswerte sowie der Wegstreckeninformation eine gemeinsame Schnittstelle aufweist.
- Baumaschine (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (45) beim Kombinieren ein Abbild des Untergrunds (21) über eine Wegstrecke, die von der Baumaschine (10) zurückgelegt wird, erzeugt.
- Baumaschine (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, um die Abstandswerte über eine vorbestimmte Wegstrecke zu filtern, zu mitteln, gleitend zu mitteln und/oder einen Median zu berechnen.
- Baumaschine (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, um die Abstandswerte zugehörig zu einer vorbestimmten Wegstrecke hinsichtlich temporärer Ausreißer (21b, 21c) und/oder hinsichtlich einer Abstandswertstreuung auszuwerten.
- Baumaschine (10) gemäß Anspruch 7, wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, um Abstandswerte, die auf eine temporäre Unebenheit (21b, 21c) oder auf eine entlang einer begrenzten Wegstrecke der vorbestimmten Wegstrecke vorliegende Unebenheit hindeuten, zu markieren und/oder Abstandswerte, die auf einen temporären Ausreißer (21b, 21c) oder auf entlang einer begrenzten Wegstrecke der vorbestimmten Wegstrecke vorliegende Ausreißer hindeuten zu markieren; und/oder
wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, um Abstandswerte, die auf eine temporäre Unebenheit (21b, 21c) oder auf eine entlang einer begrenzten Wegstrecke der vorbestimmten Wegstrecke vorliegende Unebenheit hindeuten, zu markieren und/oder Abstandswerte, die auf einen temporären Ausreißer (21b, 21c) oder auf entlang einer begrenzten Wegstrecke der vorbestimmten Wegstrecke vorliegende Ausreißer hindeuten, zu markieren und wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, um markierte Abstandswerte für eine nachfolgende Regelung vermindert oder nicht zu berücksichtigen oder um markierte Abstandswerte durch andere Abstandswerte oder vorherige Abstandswerte zu ersetzen. - Baumaschine (10) gemäß Anspruch 8, wobei die Auswerteeinrichtung (45) die Abstandswerte markiert, die sich maximal innerhalb der vordefinierten, begrenzten Wegstrecke von den übrigen unterscheiden; und/oderwobei die Auswerteeinrichtung (45) die Abstandswerte markiert, die sich über ein vordefiniertes Maß hinaus von den übrigen Abstandswerten unterscheiden; und/oderwobei die Auswerteeinrichtung (45) die Abstandswerte markiert, deren Deltawert einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
- Baumaschine (10) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei die Abstandswerte zusammen mit ihrer Position (P1, P2, P3, P4) und/oder Wegstreckeninformation markiert werden.
- Baumaschine (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Messsystem (1) zumindest einen dritten und vierten Abstandssensor (42, 43, 44) umfasst, die entlang einer Richtung der Wegstrecke angeordnet sind.
- Baumaschine (10) gemäß Anspruch 11, wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, um die Abstandswerte von zumindest zwei Abstandssensoren (41, 42, 43, 44) zu mitteln und/oder um die Abstandswerte zugeordnet zu einer Position (P1, P2, P3, P4) und/oder Wegstreckeninformation über die Wegstrecke zu mitteln.
- Baumaschine (10) gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, um Abstandswerte des ersten Abstandssensors (41), die auf eine temporäre Unebenheit (21b, 21c) oder auf eine entlang einer begrenzten Wegstrecke der vorbestimmten Wegstrecke vorliegende Unebenheit hindeuten, zu markieren und/oder Abstandswerte, die auf einen temporären Ausreißer (21b, 21c) oder auf entlang einer begrenzten Wegstrecke der vorbestimmten Wegstrecke vorliegende Ausreißer hindeuten zu markieren; und
wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, um Abstandswerte eines in Fahrtrichtung nachfolgenden, in Fahrtrichtung mittleren oder von mittleren Abstandssensoren (42, 43, 44) für Positionen (P1, P2, P3, P4) auszublenden, die ausgehend von den Abstandswerten des ersten Abstandssensors (41) markiert sind. - Baumaschine (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, um die Abstandswerte je Abstandssensor (41, 42, 43, 44) ausgehend von den bekannten Relativpositionen der des jeweiligen Abstandssensors (41, 42, 43, 44) gegenüber einem Wegstreckenbestimmer (50), der die Wegstreckeninformation liefert, oder gegenüber einer entsprechenden Referenzposition für die Wegstreckeninformation der exakten Position (P1, P2, P3, P4) entlang der Wegstrecke zuzuordnen.
- Baumaschine (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Abstandsensor (41) in Fahrtrichtung vor der Baumaschine (10) angeordnet ist.
- Baumaschine (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wegstreckeninformation eine Positionsinformation und/oder eine Information bezüglich einer durch die Baumaschine (10) zurückgelegten Wegstrecke darstellt; und/oderwobei die Wegstreckeninformation von einem Wegstreckenbestimmer (50), einem Positionssensor, einem GPS-Sensor, einem GNSS-Sensor, einem Geschwindigkeitssensor, einem Odometer, einem Fahrwerksensor der Baumaschine (10) oder von der Baumaschine (10) selber ermittelt wird; und/oderwobei die Wegstreckeninformation, eine Positionsinformation und/oder eine Information bezüglich einer durch die Baumaschine (10) zurückgelegten Wegstrecke, von einem mobilen Gerät (80), welches sich im Bereich der Baumaschine (10) befindet, ermittelt wird und vorzugsweise drahtlos über eine Kommunikationsschnittstelle (70, 85) an das Messsystem (1) übertragen wird.
- Baumaschine (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Messsystem (1) einen Wegstreckenbestimmer (50) umfasst, der ausgebildet ist, die Wegstreckeninformation auszugeben.
- Baumaschine (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (45) ausgebildet ist, um anhand der Abstandswerte und anhand der Wegstreckeninformation eine Steigung oder eine Steigungsänderung zu erkennen.
- Baumaschine (10)gemäß Anspruch 18, wobei die Auswerteeinrichtung (45) zur Erkennung einer Steigung oder einer Steigungsänderung eine Regressionsgerade bildet.
- Baumaschine (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Messsystem (1) eine Höhenregelungsvorrichtung umfasst, die ausgebildet ist, um ein Werkzeug der Baumaschine (10), eine Bohle (15) der Baumaschine (10) und/oder ein Fräswerkzeug der Baumaschine (10) in Bezug auf ihre Höhenposition zu steuern.
- Verfahren zur Abstandsbestimmung bei einer Baumaschine (10), mit folgenden Schritten:Ermitteln unter Verwendung von zumindest einem ersten Abstandssensor (41) eines Abstands (s1, s2, s3, s4) zu einem Untergrund (21) der Baumaschine (10), um in Abhängigkeit von dem ermittelten Abstand (s1, s2, s3, s4) einen Abstandswert oder eine Messreihe mit Abstandswerten in Abhängigkeit zu mindestens einem Abstandssensorkriterium auszugeben;Empfangen des Abstandswertes oder der Messreihe der Abstandswerte zugehörig zu dem mindestens einem Abstandssensorkriterium und Empfangen einer Wegstreckeninformation zugehörig zu mindestens einem Wegstreckenkriterium; undKorrelierend kombinieren des erhaltenen Abstandswertes oder der erhaltenen Messreihe der Abstandswerte mit der Wegstreckeninformation;Ermitteln unter Verwendung von zumindest einen zweiten Abstandssensor (42),der entlang einer Richtung der Wegstrecke der Baumaschine (10) angeordnet ist, einen Abstand (s1, s2, s3, s4) zu einem Untergrund (21) und Ausgeben in Abhängigkeit von dem ermittelten Abstand (s1, s2, s3, s4) eines eigenen Abstandswert oder eine eigene Messreihe mit Abstandswerten zugehörig zu mindestens einem Abstandssensorkriterium;Markieren von Abstandswerte des ersten Abstandssensors (41), die auf eine temporäre Unebenheit (21b, 21c) oder auf eine entlang einer begrenzten Wegstrecke der vorbestimmten Wegstrecke vorliegende Unebenheit hindeuten und/oder Markieren von Abstandswerte, die auf einen temporären Ausreißer (21b, 21c) oder auf entlang einer begrenzten Wegstrecke der vorbestimmten Wegstrecke vorliegende Ausreißer hindeuten; wobei Abstandswerte des in Fahrtrichtung nachfolgenden,in Fahrtrichtung zweiten Abstandssensoren (42, 43, 44) für Positionen (P1, P2, P3, P4) ausgeblendet werden, die ausgehend von den Abstandswerten des ersten Abstandssensors (41) markiert sind.
- Computerprogramm mit einem Programmcode das bewirkt, dass die Baumaschine nach Anspruch 1 die Schritte des Verfahrens nach Anspruch 21 durchführt, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
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