EP4183922A1 - Levelling controller adaption by means of floor profile analysis - Google Patents

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EP4183922A1
EP4183922A1 EP21209122.7A EP21209122A EP4183922A1 EP 4183922 A1 EP4183922 A1 EP 4183922A1 EP 21209122 A EP21209122 A EP 21209122A EP 4183922 A1 EP4183922 A1 EP 4183922A1
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EP
European Patent Office
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soil profile
road finisher
leveling
data
analysis
Prior art date
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EP21209122.7A
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German (de)
French (fr)
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EP4183922B1 (en
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Christian Pawlik
Martin Buschmann
Ralf Weiser
Philipp Stumpf
Stefan Simon
Tobias Noll
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Joseph Voegele AG
Original Assignee
Joseph Voegele AG
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Publication date
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Priority to JP2022183572A priority patent/JP2023075064A/en
Priority to BR102022023400-0A priority patent/BR102022023400A2/en
Priority to CN202223070625.4U priority patent/CN219992116U/en
Priority to US17/990,336 priority patent/US20230193571A1/en
Priority to CN202211451165.1A priority patent/CN116136073A/en
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    • E01C19/22—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/42—Machines for imparting a smooth finish to freshly-laid paving courses other than by rolling, tamping or vibrating
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E01C19/004—Devices for guiding or controlling the machines along a predetermined path
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    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/01—Devices or auxiliary means for setting-out or checking the configuration of new surfacing, e.g. templates, screed or reference line supports; Applications of apparatus for measuring, indicating, or recording the surface configuration of existing surfacing, e.g. profilographs
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    • E01C23/06—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road
    • E01C23/07—Apparatus combining measurement of the surface configuration of paving with application of material in proportion to the measured irregularities

Definitions

  • the present invention relates to a method for adapting a leveling control of a road finisher and a road finisher.
  • a road finisher comprises a tractor and a screed, the screed being connected to the tractor by means of a screed beam.
  • the towing point i.e. the place where the screed beam is connected to the tractor, is height-adjustable. Unevenness can be compensated for and layer thicknesses adjusted via the height of the pulling point. It is known to automatically adjust the tow point height, ie the leveling control, based on measured variables. For example, the height of the surface of the subgrade to be asphalted can be recorded using a mechanical probe or an ultrasonic sensor in order to adjust the leveling control based on this. Height reference systems such as guide wires or rotating lasers can also be used for this purpose.
  • a disadvantage of all automatic methods for leveling control so far is that, despite detecting the height profile of the planum and thus its unevenness, the automatic leveling control continues to produce unevenness in the paved road surface during paving.
  • the object of the present invention is to provide a method for adapting a leveling control and a road finisher, in which the paving quality is further improved.
  • corrected soil profile data L1′ using the displacement and rotation matrix M compensates for the movement of the road paver with the soil profile scanner attached to it.
  • the analysis area LA can extend over a desired section of the soil profile data Lges' and can have a length of 2 to 15 meters, for example.
  • the analysis area LA preferably has a length of 5 meters or 10 meters.
  • the analysis areas LA can then follow one another and each form the basis for a recalculation of the adaptation of the leveling control.
  • Adapting the leveling control for the section of the analysis area LA means influencing or adjusting the leveling control or the leveling controller, i.e. its functionality, per se, i.e. it represents a step preceding the leveling control.
  • the adapted leveling control then carries out the installation of the corresponding section.
  • the previously known and permanently configured leveling controllers often produced a ripple in the newly laid road surface when they detected an unevenness in the subgrade compared to a height reference, for example a guide wire. This waviness can now be reduced or even eliminated by adapting the control behavior of the leveling control depending on the analyzed changes in height.
  • the soil profile data can be recorded with a soil profile scanner, which is arranged on the road finisher.
  • the surroundings of the road finisher, in which the soil profile data are recorded can in particular be an area in front of the road finisher or to the side of the road finisher.
  • the acquisition of the soil profile data with a feeder arranged on a preceding vehicle Soil profile scanner done.
  • Determining the translation and rotation matrix M can be based on the overlap of the first and second soil profiles.
  • the displacement and rotation matrix M can map the entire movement of the paver, i.e. translation and rotation in all three spatial directions. In particular, the matrix M depicts the travel movement and tilting movements about a longitudinal and/or transverse axis of the road finisher.
  • the inclination movements can be caused, for example, by unevenness in the subgrade.
  • the analysis of the analysis area LA can in particular include the determination of heights of unevenness in comparison to a reference height.
  • the adjustment of the leveling control can include an adjustment of one or more parameters and/or the selection of input variables to be used, in particular sensor data.
  • the adjustment of the leveling control can also include the selection of sub-units of the leveling control to be used, ie for example individual control elements, calculation blocks, algorithms or the like.
  • the first and second soil profile is preferably one- or two-dimensional and has at least one spatial direction parallel to the direction of travel of the road finisher.
  • bumps running transversely to the direction of travel which have a major influence on the evenness of the road surface, can be detected.
  • a line scan running parallel to the direction of travel can be carried out, for example by means of a laser scanner.
  • the line scan of the soil profile data L1 can then partially overlap the line scan of the soil profile data L0.
  • a corresponding overlapping of the measurements can then take place for the soil profile data Ln and Ln-1, with the road finisher having moved a certain distance in the direction of travel between the measurements.
  • the acquisition of the soil profile data is expediently carried out at a speed which is high compared to the speed of the road finisher, so that the road finisher does not have to stop for the measurement.
  • a three-dimensional soil profile recording of a surface of the planum is also conceivable, for example by means of a stereo camera.
  • the successive three-dimensional surface recordings can also overlap in sections.
  • two line scans can be carried out by two soil profile scanners arranged side by side. The two line scans then have a combination of length, height and width (two adjacent data points) and thus already represent a three-dimensional data set.
  • the leveling control preferably includes at least one of the following controllers: a robust control, an H-infinity control, a model predictive control and/or a PID controller (proportional, integral, differential controller).
  • the regulators can be suitable for being optimized with regard to a specific wavelength.
  • the leveling control includes a PID controller (proportional, integral, derivative controller) and the adjustment of the leveling control includes setting the P parameter and/or the I parameter and/or the D parameter of the PID controller or the selection of a PID parameter set.
  • PID controller proportional, integral, derivative controller
  • the adjustment of the leveling control includes setting the P parameter and/or the I parameter and/or the D parameter of the PID controller or the selection of a PID parameter set.
  • PID parameter set i.e. defined P, I and D components
  • Corresponding assignments of the analysis results to the parameters can be stored in tables or stored in a memory of a digital control system by means of an analytical relationship, in particular a mathematical assignment by means of an equation or formula.
  • the adjustment of the leveling control includes the selection of one or more leveling sensors, which are arranged at different positions in the longitudinal direction of the road finisher.
  • Level sensors measure elevation to grade or to an elevation reference such as a stringline.
  • Leveling sensors can be ultrasonic sensors or mechanical probes.
  • Several leveling sensors can be attached to the side of the road finisher along a longitudinal axis.
  • the leveling sensors can be attached to a screed beam.
  • leveling sensors can be attached to the chassis or bunker of the road finisher.
  • the leveling sensors can be arranged on a carrier to the side of the road finisher, the carrier being connected to the road finisher.
  • the carrier can have a length of 5 meters to 15 meters, in particular a length of 13 meters.
  • a front ultrasonic sensor in the direction of travel can be arranged at a distance of essentially 15 meters, in particular 13 meters, from a rear ultrasonic sensor.
  • the control quality of the leveling control ie in particular the evenness of the paving, can be dependent on the wavelengths of the unevenness in the subgrade and can also be dependent on the sensor position.
  • medium wavelengths can be smoothed better with a sensor position closer to the screed and large wavelengths can be smoothed better with a position of the leveling sensor closer to the traction point of the screed.
  • Two or more leveling sensors can also be selected and an average value selected whose measured values are formed. As a result, when an unevenness in the form of a step is detected, a leveling sensor of a specific position can also be selected.
  • the adjustment of the leveling control takes place taking into account a wavelength spectrum of height changes in the subgrade determined during the analysis of the analysis area LA and/or determined amplitudes of height changes.
  • predominant characteristics of recurring bumps and also singular bumps, such as steps, can be taken into account for the adjustment of the leveling control.
  • the leveling control is adapted on the basis of a selective weighting of wavelengths of detected changes in height.
  • the prevailing wavelength of a wavelength spectrum can be identified and this can be used, for example, as a basis for selecting the parameters of the leveling control. It can also serve as a basis for selecting the leveling sensor.
  • the amplitudes of the detected changes in height can also be weighted. Unevenness can thus be filtered in such a way that not all unevenness has the same effect on the leveling behavior.
  • the leveling control can be adjusted in such a way that short bumps only have a minimal effect on a controller, for example by reducing the D component in the PID controller. In the case of longer bumps, it is also possible to increase the controller sensitivity to support the road finisher's self-levelling behavior.
  • the displacement and rotation matrix M is preferably determined by means of a scan matching algorithm.
  • a scan matching algorithm is a method of finding a spatial transformation to match two sets of data points or two point clouds.
  • the data points of the second soil profile data L1 which correspond to the part of the second soil profile that overlaps the first soil profile, can be used for the scan matching algorithm and brought into coincidence with the corresponding data points of the first soil profile data L0, so the translation and rotation matrix M to determine.
  • the scan matching algorithm can be carried out successively for two successively determined soil profile data Ln and Ln-1.
  • the displacement and rotation matrix M can be determined by means of an iterative algorithm.
  • the displacement and rotation matrix M can be determined by means of an iterative closest point algorithm (ICP).
  • ICP iterative closest point algorithm
  • the determination of the displacement and rotation matrix M preferably includes the processing of position data determined by means of a GNSS module (Global Navigation Satellite System) and/or the processing of traction drive data and/or the processing of a location-based georeferencing.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • traction drive data can be determined with it.
  • location-based georeferencing can be used as a supplement to the scan matching algorithm.
  • Position information received using GPS can be processed.
  • Using a recorded driving speed of the road finisher Using a recorded driving speed of the road finisher, its movement and thus its position can be determined.
  • steering deflections can be detected and processed.
  • sensors can be present on the drive and/or the steering of the road finisher.
  • a fixed georeferencing system can be laser based and can record the position of the paver to pre-installed reference points.
  • an inertial navigation system can be used.
  • the analysis of the analysis area LA includes a fast Fourier transformation and/or a discontinuity detection, in particular difference formation.
  • the Fast Fourier Transform is used in particular to analyze the frequency spectrum of the bumps, ie recurring types of bumps. In this way, a wavelength spectrum and the individual wavelengths of the bumps can be identified.
  • the discontinuity detection can, in particular, also detect steps, holes, milled edges and similar unevenness occurring sporadically in the analysis area LA.
  • the layer thickness of the covering that has already been installed is measured and the adjustment of the leveling control takes place taking into account the measured layer thickness. In this way, the paving result can be checked and, as feedback, the adjustment of the leveling control can be further improved. It is also possible that the layer thickness of the built-in pavement has a direct feedback effect on the leveling control.
  • the method is carried out for two or more measurement sections arranged next to one another by means of two or more soil profile scanners arranged on the road finisher.
  • the paving quality can be further improved because a larger database is available.
  • the leveling control can be adjusted on the basis of an average value of the soil profile data obtained from the two adjacent measurement sections.
  • the soil profile data of the two measurement sections can also be used, completely or at least partially separately from one another, for the separate adjustment of the leveling control of the right and left traction point of the screed.
  • a road finisher comprises a screed and a chassis, the screed being articulated to the chassis by means of a screed beam via a towing point.
  • the height of the towing point can be adjusted using a leveling cylinder.
  • the paver also includes a leveling sensor and a soil profile scanner.
  • the road finisher includes a control system with a leveling controller or leveling control for controlling the Height of tow point considering the data of the leveling sensor.
  • the control system is configured to parameterize the leveling controller based on the data collected with the soil profile scanner.
  • the installation screed can expediently be linked to a left and right side of the chassis by means of a left and a right screed beam via a respective towing point.
  • the control system may include a data storage component, a data processing component, and an interface for data input and data output.
  • the leveling sensor can be an ultrasonic sensor, a laser sensor or a mechanical tactile sensor.
  • the paver includes two or more leveling sensors arranged along a longitudinal direction of the paver, wherein the control system is configured to select one or more leveling sensors for use with the leveling controller based on the data collected with the soil profile scanner.
  • the leveling sensor or sensors can be selected which achieves the best paving result with these unevennesses.
  • One or more leveling sensors can be arranged on the left and the right side of the paver respectively.
  • the leveling sensors can be attached to a screed beam.
  • leveling sensors can be attached to the chassis or bunker of the road finisher.
  • the leveling sensors can be arranged on a carrier to the side of the road finisher, the carrier being connected to the road finisher.
  • the carrier can have a length of 5 meters to 15 meters, in particular a length of 13 meters.
  • Three to five ultrasonic sensors can be arranged on the carrier.
  • a front ultrasonic sensor in the direction of travel can be arranged at a distance of essentially 15 meters, in particular 13 meters, from a rear ultrasonic sensor.
  • the soil profile scanner is a laser scanner.
  • the soil profile scanner can be a line scanner which collects soil profile data of a soil profile along a line. This line scan can extend parallel to the direction of travel of the paver.
  • the soil profile scanner can be arranged in the middle or on the side of the paver.
  • the soil profile scanner can be arranged on the side of the road finisher in such a way that the line scan is not impeded by a truck loading the material bunker of the road finisher, but rather extends to the side of it.
  • the road finisher includes two or more soil profile scanners.
  • soil profile data can be collected from two or more parallel soil profiles. These can then be combined for further improved level control customization.
  • the data can also be used for the separate setting the leveling control of a right and a left traction point of the screed can be used separately.
  • the road finisher according to the invention is suitable for carrying out the method according to the invention for adapting a leveling control.
  • figure 1 shows a road finisher 1 with a screed 3, a chassis 5, a material bunker 7 and a soil profile scanner 9.
  • the screed 3 is articulated by means of a screed beam 11 via a towing point 13 on the chassis 5.
  • the towing point 13 can be adjusted in height by means of a leveling cylinder 15 and has a height H in relation to a height reference, for example a stringline or a subgrade 17 .
  • Three leveling sensors 19 are arranged on the screed beam 11 at different positions in a longitudinal direction F of the road finisher 1 .
  • the road finisher 1 also has a control system 21 suitable for sending, receiving and processing data, and an antenna 23 for sending and/or receiving data, for example a GNSS signal.
  • the antenna 23 can be connected to a GNSS module 24 which in turn is connected to the control system 21 .
  • the soil profile scanner 9 detects a soil profile of the subgrade 17 on which the road finisher 1 moves in the direction of travel x and uses the screed 3 to install paving material 25 to form a new surface 27 with a layer thickness S.
  • the soil profile scanner 9 of the embodiment shown is a laser scanner and scans the surface of the planum 17 with a laser beam 29 .
  • the laser beam 29 can be pivoted about an axis transverse to the direction of travel x in order to record soil profile data along the direction of travel x by means of a line scan.
  • the ground profile data serves as a basis for parameterizing a leveling controller 31 which may be part of the control system 21 .
  • figure 2 shows a rear view of a road finisher 1 with screed 3, chassis 5, antenna 23 and two soil profile scanners 9.
  • two soil profile scanners 9 Two soil profiles that are parallel in the direction of travel x can be detected.
  • FIG 3 shows a schematic view of a soil profile detection at the time t0, with the road finisher 1 being at a position x0.
  • a laser beam 29 emitted by the soil profile scanner 9 successively scans a first soil profile B0 of the planum 17 parallel to the direction of travel x.
  • the laser beam 29 can be pivoted about a y-axis transversely to the direction of travel x, which is illustrated here by several lines for the time profile of the position of the laser beam 29 .
  • the first soil profile B0 is recorded by a line scan, with the soil profile scanner 9 being located at a specific position y.
  • the y-axis extends transversely to the direction of travel x.
  • the first data points 33 generated together form the first soil profile data L0 of the first soil profile B0, which can be stored and processed, in particular by the control system 21.
  • FIG. 12 shows a side schematic view of a first soil profile acquisition at time t0 according to FIG figure 3 and a second soil profile acquisition at time t1.
  • first data points 33 generated at time t0 which together form the first soil profile data L0
  • second data points 35 generated at time t1 which together form the second soil profile data L1
  • T In an overlap area T, the first soil profile data L0 and the second soil profile data L1 overlap.
  • the road finisher 1 From time t0 to time t1, the road finisher 1 has moved according to the vector V and has performed a rotation, for example tilting, due to the unevenness of the ground, as represented by the coordinate systems shown.
  • the overlapping area T is the starting point for determining the displacement and rotation matrix M, which maps the movement of the road finisher 1 from time t0 to time t1.
  • the displacement and rotation matrix M can be determined using a scan matching algorithm, in particular using an iterative closest point algorithm (ICP) using the first data points 33 and second data points 35 .
  • ICP iterative closest point algorithm
  • a suitable analysis area LA is selected, the changes in height of which are analyzed.
  • the analysis area LA can include data points 33, 35 of the first soil profile data L0 and the second soil profile data L1.
  • the analysis area LA can have a length of 5 meters.
  • figure 5 shows a schematic plan view of a soil profile acquisition at time t0 and a soil profile acquisition at time t1, two parallel line scans being carried out at positions y1 and y2 by means of two soil profile scanners 9.
  • the overlapping area T is shown, in which the first data points 33 of the first soil profile data L0 and the second data points 35 of the second soil profile data L1 overlap.
  • the left line scan at position y1 and the right line scan at position y2 can be combined, for example by averaging, to adapt a leveling control.
  • the left-hand line scan and the right-hand line scan can also be used separately from one another for adjusting a leveling control, which is separate from one another, of a left and a right traction point 13 .

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Abstract

Verfahren (100) zur Adaption einer Nivellierregelung (31) eines Straßenfertigers (1), umfassend- (101) Erfassen von ersten Bodenprofildaten L0 eines ersten Bodenprofils B0 eines Planums (17) in einer Umgebung des Straßenfertigers (1) zum Zeitpunkt t0, wobei sich der Straßenfertiger (1) an der Position x0 befindet;- (103) Erfassen von zweiten Bodenprofildaten L1 eines zweiten Bodenprofils B1 des Planums (17) in einer Umgebung des Straßenfertigers (1) zum Zeitpunkt t1, wobei sich der Straßenfertiger (1) an der Position x1 befindet, und wobei das zweite Bodenprofil B1 das erste Bodenprofil B0 teilweise überlappt;- (105) Bestimmen einer Verschiebungs- und Rotationsmatrix M, welche eine Bewegung des Straßenfertigers (1) im Raum vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 abbildet;- (109) Erstellen von korrigierten Bodenprofildaten L1' aus den Bodenprofildaten L1 mittels der Matrix M;- (111) Festlegen eines Analysebereichs LA, welcher wenigstens einen Abschnitt der Bodenprofildaten L0 und/oder einen Abschnitt der korrigierten Bodenprofildaten L1' umfasst;- (113) Analyse des Analysebereichs LA, insbesondere Ermittlung von Höhenänderungen;- (115) Anpassen der Nivellierregelung (31) für die Strecke des Analysebereichs LA anhand der bei der Analyse gewonnenen Daten.Darüber hinaus gibt es auch einen Straßenfertiger mit einer Einbaubohle und einem Chassis.Method (100) for adapting a leveling control (31) of a road finisher (1), comprising - (101) detecting first soil profile data L0 of a first soil profile B0 of a formation (17) in an area surrounding the road finisher (1) at time t0, wherein the road finisher (1) is at position x0;- (103) detecting second soil profile data L1 of a second soil profile B1 of the planum (17) in an area surrounding the road finisher (1) at time t1, the road finisher (1) being at the Position x1 is located, and wherein the second soil profile B1 partially overlaps the first soil profile B0;-(105) determining a displacement and rotation matrix M, which maps a movement of the road finisher (1) in space from time t0 to time t1;-( 109) Creation of corrected soil profile data L1' from the soil profile data L1 using the matrix M;-(111) Definition of an analysis area LA, which comprises at least a section of the soil profile data L0 and/or a section of the corrected soil profile data L1';-(113) Analysis of the analysis area LA, in particular determination of height changes;- (115) Adaptation of the leveling control (31) for the section of the analysis area LA using the data obtained during the analysis. There is also a road finisher with a screed and a chassis.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption einer Nivellierregelung eines Straßenfertigers sowie einen Straßenfertiger.The present invention relates to a method for adapting a leveling control of a road finisher and a road finisher.

Ein Straßenfertiger umfasst eine Zugmaschine und eine Einbaubohle, wobei die Einbaubohle mittels eines Bohlenholms mit der Zugmaschine verbunden ist. Der Zugpunkt, also der Ort, an dem der Bohlenholm mit der Zugmaschine verbunden ist, ist dabei höhenverstellbar. Über die Zugpunkthöhe können Unebenheiten ausgeglichen und Schichtdicken eingestellt werden. Es ist bekannt, die Einstellung der Zugpunkthöhe, also die Nivellierregelung, basierend auf erfassten Messgrößen automatisch vorzunehmen. So kann beispielsweise die Höhe der Oberfläche des zu asphaltierenden Planums mittels eines mechanischen Tasters oder eines Ultraschallsensors erfasst werden, um die Nivellierregelung darauf basierend einzustellen. Dazu können auch Höhenreferenzsysteme, wie Leitdraht oder Rotationslaser, verwendet werden.A road finisher comprises a tractor and a screed, the screed being connected to the tractor by means of a screed beam. The towing point, i.e. the place where the screed beam is connected to the tractor, is height-adjustable. Unevenness can be compensated for and layer thicknesses adjusted via the height of the pulling point. It is known to automatically adjust the tow point height, ie the leveling control, based on measured variables. For example, the height of the surface of the subgrade to be asphalted can be recorded using a mechanical probe or an ultrasonic sensor in order to adjust the leveling control based on this. Height reference systems such as guide wires or rotating lasers can also be used for this purpose.

Aus der EP 2 687 631 B1 ist es bekannt, ein dreidimensionales Oberflächenprofil des Planums in Form einer Punktwolke zu erstellen. Dazu ist an dem Straßenfertiger ein 3D-Scanner, insbesondere Laserscanner, vorhanden. Ein Steuerungssystem des Straßenfertigers wandelt die Punktwolke in ein Steuerungssignal für die Nivellierreglung um.From the EP 2 687 631 B1 it is known to create a three-dimensional surface profile of the planum in the form of a point cloud. For this purpose, a 3D scanner, in particular a laser scanner, is present on the road finisher. A paver control system converts the point cloud into a control signal for leveling control.

Nachteilig ist bei allen automatischen Verfahren zur Nivellierregelung bislang, dass trotz Erfassen des Höhenprofils des Planums, und damit dessen Unebenheiten, die automatische Nivellierregelung beim Einbau weiterhin Unebenheiten im eingebauten Straßenbelag erzeugt.A disadvantage of all automatic methods for leveling control so far is that, despite detecting the height profile of the planum and thus its unevenness, the automatic leveling control continues to produce unevenness in the paved road surface during paving.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Adaption einer Nivellierregelung und einen Straßenfertiger bereitzustellen, bei welchen die Einbaugüte weiter verbessert ist.The object of the present invention is to provide a method for adapting a leveling control and a road finisher, in which the paving quality is further improved.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie einen Straßenfertiger gemäß Anspruch 12. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a method according to claim 1 and a road finisher according to claim 12. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Adaption einer Nivellierregelung eines Straßenfertigers umfasst folgende Verfahrensschritte:

  • Erfassen von ersten Bodenprofildaten L0 eines ersten Bodenprofils eines Planums in einer Umgebung des Straßenfertigers zum Zeitpunkt t0, wobei sich der Straßenfertiger an der Position x0 befindet;
  • Erfassen von zweiten Bodenprofildaten L1 eines zweiten Bodenprofils des Planums in einer Umgebung des Straßenfertigers zum Zeitpunkt t1, wobei sich der Straßenfertiger an der Position x1 befindet, und wobei das zweite Bodenprofil das erste Bodenprofil teilweise überlappt;
  • Bestimmen einer Verschiebungs- und Rotationsmatrix M, welche eine Bewegung des Straßenfertigers im Raum vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 abbildet;
  • Erstellen von korrigierten Bodenprofildaten L1' aus den Bodenprofildaten L1 mittels der Matrix M;
  • Festlegen eines Analysebereichs LA, welcher wenigstens einen Abschnitt der Bodenprofildaten L0 und/oder einen Abschnitt der korrigierten Bodenprofildaten L1' umfasst;
  • Analyse des Analysebereichs LA, insbesondere Ermittlung von Höhenänderungen;
  • Anpassen der Nivellierregelung für die Strecke des Analysebereichs LA anhand der bei der Analyse gewonnenen Daten.
A method according to the invention for adapting a leveling control of a road finisher comprises the following method steps:
  • acquiring first soil profile data L0 of a first soil profile of a subgrade in a vicinity of the road finisher at time t0, the road finisher being located at position x0;
  • acquiring second soil profile data L1 of a second soil profile of the subgrade in a vicinity of the road finisher at the time t1, the road finisher being located at the position x1, and the second soil profile partially overlapping the first soil profile;
  • determining a translation and rotation matrix M which maps movement of the paver in space from time t0 to time t1;
  • Creation of corrected soil profile data L1' from the soil profile data L1 using the matrix M;
  • defining an analysis area LA, which comprises at least a portion of the soil profile data L0 and/or a portion of the corrected soil profile data L1';
  • Analysis of the analysis area LA, in particular determination of height changes;
  • Adjusting the leveling control for the section of the analysis area LA based on the data obtained during the analysis.

Die Verfahrensschritte sind dazu geeignet, in der hier dargestellten Reihenfolge ausgeführt zu werden.The method steps are suitable for being carried out in the order presented here.

Das Erstellen von korrigierten Bodenprofildaten L1' mittels der Verschiebungs- und Rotationsmatrix M kompensiert die Eigenbewegung des Straßenfertigers mit dem darauf angebrachten Bodenprofilscanner. So kann aus einer Abfolge von erfassten und korrigierten Bodenprofildaten L0 (=L0'), L1', L2', L3', ..., Ln' ein zusammenhängender Bereich von digitalen Bodenprofildaten Lges' erstellt und gespeichert werden. Der Analysebereich LA kann sich über einen gewünschten Abschnitt der Bodenprofildaten Lges' erstrecken und beispielsweise eine Länge von 2 bis 15 Meter aufweisen. Bevorzugt weist der Analysebereich LA eine Länge von 5 Meter oder 10 Meter auf. Die Analysebereiche LA können sich dann aneinander anschließen und bilden jeweils die Grundlage einer Neuberechnung der Anpassung der Nivellierregelung. Die Bewegung des Straßenfertigers wird also zu einer quasi schwebenden Bewegung korrigiert. Anpassen der Nivellierregelung für die Strecke des Analysebereichs LA bedeutet eine Beeinflussung oder Justierung der Nivellierregelung bzw. des Nivellierreglers, also deren Funktionsweise, an sich, stellt also einen der Nivellierregelung vorgelagerten Schritt dar. Die angepasste Nivellierregelung führt dann den Einbau des entsprechenden Streckenabschnitts durch. Die bislang bekannten und fest konfigurierten Nivellierregler erzeugten häufig eine Welligkeit des neu eingebauten Straßenbelags, wenn sie eine Unebenheit des Planums im Vergleich zu einer Höhenreferenz, beispielsweise eines Leitdrahtes, detektieren. Diese Welligkeit kann nun durch das Anpassen des Regelverhaltens der Nivellierregelung in Abhängigkeit der analysierten Höhenänderungen verringert oder sogar eliminiert werden.The creation of corrected soil profile data L1′ using the displacement and rotation matrix M compensates for the movement of the road paver with the soil profile scanner attached to it. A coherent area of digital soil profile data Lges' can thus be created and stored from a sequence of recorded and corrected soil profile data L0 (=L0'), L1', L2', L3', . . . , Ln'. The analysis area LA can extend over a desired section of the soil profile data Lges' and can have a length of 2 to 15 meters, for example. The analysis area LA preferably has a length of 5 meters or 10 meters. The analysis areas LA can then follow one another and each form the basis for a recalculation of the adaptation of the leveling control. The movement of the road paver is thus corrected to a quasi-floating movement. Adapting the leveling control for the section of the analysis area LA means influencing or adjusting the leveling control or the leveling controller, i.e. its functionality, per se, i.e. it represents a step preceding the leveling control. The adapted leveling control then carries out the installation of the corresponding section. The previously known and permanently configured leveling controllers often produced a ripple in the newly laid road surface when they detected an unevenness in the subgrade compared to a height reference, for example a guide wire. This waviness can now be reduced or even eliminated by adapting the control behavior of the leveling control depending on the analyzed changes in height.

Das Erfassen der Bodenprofildaten kann mit einem Bodenprofilscanner, welcher an dem Straßenfertiger angeordnet ist, erfolgen. Die Umgebung des Straßenfertigers, in welcher die Bodenprofildaten erfasst werden, kann insbesondere ein Bereich vor dem Straßenfertiger oder seitlich des Straßenfertigers sein. Denkbar ist es alternativ auch, dass das Erfassen der Bodenprofildaten mit einem an einem vorausfahrenden Beschicker angeordneten Bodenprofilscanner erfolgt. Das Bestimmen der Verschiebungs- und Rotationsmatrix M kann basierend auf der Überlappung des ersten und zweiten Bodenprofils erfolgen. Die Verschiebungs- und Rotationsmatrix M kann die gesamte Bewegung des Straßenfertigers, also Translation und Rotation in allen drei Raumrichtungen abbilden. Die Matrix M bildet insbesondere die Fahrbewegung, sowie Neigungsbewegungen um eine Längs- und/oder Querachse des Straßenfertigers ab. Die Neigungsbewegungen können beispielsweise durch Unebenheiten des Planums hervorgerufen sein. Die Analyse des Analysebereichs LA kann insbesondere die Ermittlung von Höhen von Unebenheiten im Vergleich zu einer Referenzhöhe umfassen. Das Anpassen der Nivellierregelung kann ein Anpassen von einem oder mehreren Parametern und/oder die Auswahl von zu verwendenden Eingangsgrößen, insbesondere Sensordaten, umfassen. Das Anpassen der Nivellierregelung kann zudem das Auswählen von zu verwendender Untereinheiten der Nivellierregelung, also beispielsweise einzelner Reglerelemente, Berechnungsblöcke, Algorithmen oder dergleichen umfassen.The soil profile data can be recorded with a soil profile scanner, which is arranged on the road finisher. The surroundings of the road finisher, in which the soil profile data are recorded, can in particular be an area in front of the road finisher or to the side of the road finisher. Alternatively, it is also conceivable that the acquisition of the soil profile data with a feeder arranged on a preceding vehicle Soil profile scanner done. Determining the translation and rotation matrix M can be based on the overlap of the first and second soil profiles. The displacement and rotation matrix M can map the entire movement of the paver, i.e. translation and rotation in all three spatial directions. In particular, the matrix M depicts the travel movement and tilting movements about a longitudinal and/or transverse axis of the road finisher. The inclination movements can be caused, for example, by unevenness in the subgrade. The analysis of the analysis area LA can in particular include the determination of heights of unevenness in comparison to a reference height. The adjustment of the leveling control can include an adjustment of one or more parameters and/or the selection of input variables to be used, in particular sensor data. The adjustment of the leveling control can also include the selection of sub-units of the leveling control to be used, ie for example individual control elements, calculation blocks, algorithms or the like.

Vorzugsweise ist das erste und zweite Bodenprofil ein- oder zweidimensional und weist zumindest eine Raumrichtung parallel zur Fahrtrichtung des Straßenfertigers auf. So können insbesondere quer zur Fahrtrichtung verlaufende Unebenheiten, welche einen vorrangigen Einfluss auf die Ebenheit des Straßenbelags haben, erfasst werden. Insbesondere kann, beispielsweise mittels eines Laserscanners, ein parallel zur Fahrtrichtung verlaufender Linienscan durchgeführt werden. Der Linienscan der Bodenprofildaten L1 kann dann den Linienscan der Bodenprofildaten L0 teilweise überlappen. Eine entsprechende Überlappung der Messungen kann dann jeweils für die Bodenprofildaten Ln und Ln-1 erfolgen, wobei sich der Straßenfertiger zwischen den Messungen jeweils um eine gewisse Strecke in Fahrtrichtung fortbewegt hat. Die Erfassung der Bodenprofildaten, also der Scan, erfolgt zweckmäßig in einer Geschwindigkeit, welche hoch im Vergleich zur Geschwindigkeit des Straßenfertigers ist, so dass der Straßenfertiger für die Messung nicht anhalten muss. Denkbar ist auch eine dreidimensionale Bodenprofilerfassung einer Fläche des Planums, beispielsweise mittels Stereokamera. Auch die jeweils aufeinanderfolgenden dreidimensionalen Flächenaufnahmen können sich abschnittsweise überlappen. Ebenso können zwei Linienscans durch zwei nebeneinander angeordnete Bodenprofilscanner durchgeführt werden. Die zwei Linienscans haben dann in Kombination eine Erstreckung in Länge, Höhe und Breite (zwei nebeneinander liegende Datenpunkte) und stellen so bereits einen dreidimensionalen Datensatz dar.The first and second soil profile is preferably one- or two-dimensional and has at least one spatial direction parallel to the direction of travel of the road finisher. In particular, bumps running transversely to the direction of travel, which have a major influence on the evenness of the road surface, can be detected. In particular, a line scan running parallel to the direction of travel can be carried out, for example by means of a laser scanner. The line scan of the soil profile data L1 can then partially overlap the line scan of the soil profile data L0. A corresponding overlapping of the measurements can then take place for the soil profile data Ln and Ln-1, with the road finisher having moved a certain distance in the direction of travel between the measurements. The acquisition of the soil profile data, ie the scan, is expediently carried out at a speed which is high compared to the speed of the road finisher, so that the road finisher does not have to stop for the measurement. A three-dimensional soil profile recording of a surface of the planum is also conceivable, for example by means of a stereo camera. The successive three-dimensional surface recordings can also overlap in sections. Likewise, two line scans can be carried out by two soil profile scanners arranged side by side. The two line scans then have a combination of length, height and width (two adjacent data points) and thus already represent a three-dimensional data set.

Vorzugsweise umfasst die Nivellierregelung wenigstens einen der folgenden Regler: eine Robuste Regelung, eine H-unendlich Regelung, eine Model Predictive Control und/oder einen PID-Regler (Proportional-, Integral-, Differential-Regler). Die Regler können dazu geeignet sein, bezüglich einer bestimmten Wellenlänge optimiert zu werden.The leveling control preferably includes at least one of the following controllers: a robust control, an H-infinity control, a model predictive control and/or a PID controller (proportional, integral, differential controller). The regulators can be suitable for being optimized with regard to a specific wavelength.

In einer bevorzugten Variante umfasst die Nivellierregelung einen PID-Regler (Proportional-, Integral-, Differential-Regler) und die Anpassung der Nivellierregelung umfasst die Einstellung des P-Parameters und/oder des I-Parameters und/oder des D-Parameters des PID-Reglers oder die Auswahl eines PID-Parametersatzes. So kann eine optimale Dämpfung des PID-Reglers und damit der Nivellierregelung erreicht werden. Eine auftretende Unebenheit in Form einer Stufe oder Kante oder eine Serie von Unebenheiten, welche als Wellen mit einer gewissen Frequenz bzw. Wellenlängen und Amplituden betrachtet werden können, werden nun so berücksichtigt, dass kein Aufschaukeln oder Schwingen der Einbaubohle durch einen PID-Regler der Nivellierregelung stattfindet, sondern eine optimale Dämpfung der Störungen und damit ein ebener Einbau erfolgt. Es kann zweckmäßig sein, beim Erkennen einer Stufe oder einer bestimmten Wellenlänge einen dafür vordefinierten PID-Parametersatz, also festgelegten P-, I- und D-Anteil auszuwählen. Entsprechende Zuordnungen der Analyseergebnisse zu den Parametern können in Tabellen gespeichert sein oder mittels analytischem Zusammenhang, insbesondere mathematischer Zuordnung mittels einer Gleichung oder Formel, in einem Speicher eines digitalen Steuerungssystems hinterlegt sein.In a preferred variant, the leveling control includes a PID controller (proportional, integral, derivative controller) and the adjustment of the leveling control includes setting the P parameter and/or the I parameter and/or the D parameter of the PID controller or the selection of a PID parameter set. In this way, optimal damping of the PID controller and thus of the leveling control can be achieved. Any unevenness that occurs in the form of a step or edge or a series of bumps, which can be viewed as waves with a certain frequency or wavelength and amplitude, are now taken into account in such a way that no rocking or vibration of the screed is caused by a PID controller of the leveling control takes place, but an optimal damping of the disturbances and thus an even installation takes place. It can be expedient to select a predefined PID parameter set, i.e. defined P, I and D components, when a step or a specific wavelength is detected. Corresponding assignments of the analysis results to the parameters can be stored in tables or stored in a memory of a digital control system by means of an analytical relationship, in particular a mathematical assignment by means of an equation or formula.

In einer Variante umfasst das Anpassen der Nivellierregelung die Auswahl eines oder mehrerer Nivelliersensoren, welche an unterschiedlichen Positionen in Längsrichtung des Straßenfertigers angeordnet sind. Nivelliersensoren messen eine Höhe zum Planum oder zu einer Höhenreferenz, wie beispielsweise einem Leitdraht. Nivelliersensoren können Ultraschallsensoren oder mechanische Taster sein. Es können mehrere Nivelliersensoren entlang einer Längsachse seitlich am Straßenfertiger angebracht sein. Die Nivelliersensoren können an einem Bohlenholm angebracht sein. Ebenso können Nivelliersensoren am Chassis oder Gutbunker des Straßenfertigers angebracht sein. Die Nivelliersensoren können an einem Träger seitlich des Straßenfertigers angeordnet sein, wobei der Träger mit dem Straßenfertiger verbunden ist. Der Träger kann eine Länge von 5 Meter bis 15 Meter, insbesondere eine Länge von 13 Meter, aufweisen. An dem Träger können drei bis fünf Ultraschallsensoren angeordnet sein. Ein in Fahrtrichtung vorderster Ultraschallsensor kann zu einem hinteren Ultraschallsensor in einem Abstand von im Wesentlichen 15 Meter, insbesondere 13 Meter, angeordnet sein. Die Regelgüte der Nivellierregelung, also insbesondere die Ebenheit des Einbaus, kann in Abhängigkeit der Wellenlängen der Unebenheiten im Planum in weiterer Abhängigkeit von der Sensorposition sein. So können mittlere Wellenlängen mit einer Sensorposition näher an der Einbaubohle besser geglättet werden und große Wellenlängen besser mit einer Position des Nivelliersensors näher am Zugpunkt der Einbaubohle geglättet werden. Durch eine entsprechende Auswahl des Nivelliersensors nach seiner Position und je nach gemessener Wellenlänge kann also die Ebenheit des eingebauten Belags weiter verbessert werden. Es können auch zwei oder mehrere Nivelliersensoren ausgewählt werden und ein Mittelwert aus deren Messwerten gebildet werden. Wenn eine Unebenheit in Form einer Stufe festgestellt wird kann infolgedessen ebenfalls ein Nivelliersensor einer bestimmten Position ausgewählt werden.In a variant, the adjustment of the leveling control includes the selection of one or more leveling sensors, which are arranged at different positions in the longitudinal direction of the road finisher. Level sensors measure elevation to grade or to an elevation reference such as a stringline. Leveling sensors can be ultrasonic sensors or mechanical probes. Several leveling sensors can be attached to the side of the road finisher along a longitudinal axis. The leveling sensors can be attached to a screed beam. Likewise, leveling sensors can be attached to the chassis or bunker of the road finisher. The leveling sensors can be arranged on a carrier to the side of the road finisher, the carrier being connected to the road finisher. The carrier can have a length of 5 meters to 15 meters, in particular a length of 13 meters. Three to five ultrasonic sensors can be arranged on the carrier. A front ultrasonic sensor in the direction of travel can be arranged at a distance of essentially 15 meters, in particular 13 meters, from a rear ultrasonic sensor. The control quality of the leveling control, ie in particular the evenness of the paving, can be dependent on the wavelengths of the unevenness in the subgrade and can also be dependent on the sensor position. Thus, medium wavelengths can be smoothed better with a sensor position closer to the screed and large wavelengths can be smoothed better with a position of the leveling sensor closer to the traction point of the screed. By selecting the leveling sensor appropriately according to its position and depending on the measured wavelength, the evenness of the built-in covering can be further improved. Two or more leveling sensors can also be selected and an average value selected whose measured values are formed. As a result, when an unevenness in the form of a step is detected, a leveling sensor of a specific position can also be selected.

In einer vorteilhaften Variante erfolgt das Anpassen der Nivellierregelung unter Berücksichtigung eines bei der Analyse des Analysebereichs LA ermittelten Wellenlängenspektrums von Höhenänderungen des Planums und/oder ermittelter Amplituden von Höhenänderungen. So können vorherrschende Ausprägungen von wiederkehrenden Unebenheiten und auch singuläre Unebenheiten, wie beispielsweise Stufen, für die Anpassung der Nivellierregelung berücksichtigt werden.In an advantageous variant, the adjustment of the leveling control takes place taking into account a wavelength spectrum of height changes in the subgrade determined during the analysis of the analysis area LA and/or determined amplitudes of height changes. In this way, predominant characteristics of recurring bumps and also singular bumps, such as steps, can be taken into account for the adjustment of the leveling control.

In einer Variante erfolgt das Anpassen der Nivellierregelung auf Basis einer selektiven Gewichtung von Wellenlängen von erfassten Höhenänderungen. So kann die vorherrschende Wellenlänge eines Wellenlängenspektrums identifiziert werden und diese beispielsweise als Grundlage zur Auswahl der Parameter der Nivellierregelung dienen. Ebenso kann sie als Grundlage zur Auswahl des Nivelliersensors dienen. Ebenso können die Amplituden der erfassten Höhenänderungen gewichtet werden. Somit kann eine Filterung von Unebenheiten erfolgen, derart, dass nicht alle Unebenheiten gleiche Auswirkung auf das Nivellierverhalten haben. Beispielsweise kann die Anpassung der Nivellierregelung so erfolgen, dass kurze Unebenheiten einen Regler nur minimal beeinflussen, zum Beispiel durch Reduzierung des D-Anteils im PID-Regler. Im Fall von längeren Unebenheiten ist auch eine Verstärkung der Reglersensitivität zur Unterstützung des Eigeninivellierverhaltens des Straßenfertigers möglich.In one variant, the leveling control is adapted on the basis of a selective weighting of wavelengths of detected changes in height. In this way, the prevailing wavelength of a wavelength spectrum can be identified and this can be used, for example, as a basis for selecting the parameters of the leveling control. It can also serve as a basis for selecting the leveling sensor. The amplitudes of the detected changes in height can also be weighted. Unevenness can thus be filtered in such a way that not all unevenness has the same effect on the leveling behavior. For example, the leveling control can be adjusted in such a way that short bumps only have a minimal effect on a controller, for example by reducing the D component in the PID controller. In the case of longer bumps, it is also possible to increase the controller sensitivity to support the road finisher's self-levelling behavior.

Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen der Verschiebungs- und Rotationsmatrix M mittels eines Scan Matching Algorithmus. Ein Scan Matching Algorithmus ist ein Verfahren zum Finden einer räumlichen Transformation, um zwei Sätze von Datenpunkten bzw. zwei Punktwolken miteinander in Deckung zu bringen. Die Datenpunkte der zweiten Bodenprofildaten L1, welche dem Teil des zweiten Bodenprofils entsprechen, der das erste Bodenprofil überlappt, können für den Scan Matching Algorithmus herangezogen werden und mit den entsprechenden Datenpunkten der ersten Bodenprofildaten L0 in Deckung gebracht werden, umso die Verschiebungs- und Rotationsmatrix M zu bestimmen. Der Scan Matching Algorithmus kann sukzessive jeweils für zwei aufeinanderfolgend ermittelte Bodenprofildaten Ln und Ln-1 durchgeführt werden. Insbesondere kann das Bestimmen der Verschiebungs- und Rotationsmatrix M mittels eines iterativen Algorithmus erfolgen. Insbesondere kann das Bestimmen der Verschiebungs- und Rotationsmatrix M mittels eines Iterative Closest Point - Algorithmus (ICP) erfolgen.The displacement and rotation matrix M is preferably determined by means of a scan matching algorithm. A scan matching algorithm is a method of finding a spatial transformation to match two sets of data points or two point clouds. The data points of the second soil profile data L1, which correspond to the part of the second soil profile that overlaps the first soil profile, can be used for the scan matching algorithm and brought into coincidence with the corresponding data points of the first soil profile data L0, so the translation and rotation matrix M to determine. The scan matching algorithm can be carried out successively for two successively determined soil profile data Ln and Ln-1. In particular, the displacement and rotation matrix M can be determined by means of an iterative algorithm. In particular, the displacement and rotation matrix M can be determined by means of an iterative closest point algorithm (ICP).

Bevorzugt umfasst das Bestimmen der Verschiebungs- und Rotationsmatrix M die Verarbeitung von mittels eines GNSS-Moduls (Global Navigation Satellite System) ermittelten Positionsdaten und/oder die Verarbeitung von Fahrantriebsdaten und/oder die Verarbeitung einer ortsgebundenen Georeferenzierung. Diese Varianten der Datenverarbeitung können besonders zweckmäßig sein, wenn das Planum sehr eben ist und keine signifikanten Unebenheiten aufweist. Insbesondere die horizontale Verschiebung des Straßenfertigers kann damit bestimmt werden. Diese Verfahren können auch als Ergänzung zum Scan Matching Algorithmus eingesetzt werden. Es können mit GPS (Global Positioning System) empfangene Positionsdaten verarbeitet werden. Es kann anhand einer erfassten Fahrgeschwindigkeit des Straßenfertigers dessen Fortbewegung und somit Position ermittelt werden. Ebenso können Lenkausschläge detektiert und verarbeitet werden. Dazu können Sensoren am Antrieb und/oder der Lenkung des Straßenfertigers vorhanden sein. Ein ortsgebundenes Georeferenzierungssystem kann Laserbasiert sein und kann die Position des Straßenfertigers zu vorab installierten Referenzpunkten erfassen. Des Weiteren kann ein Trägheitsnavigationssystem zum Einsatz kommen.The determination of the displacement and rotation matrix M preferably includes the processing of position data determined by means of a GNSS module (Global Navigation Satellite System) and/or the processing of traction drive data and/or the processing of a location-based georeferencing. These variants of data processing can be particularly be appropriate when the subgrade is very level and does not show any significant unevenness. In particular, the horizontal displacement of the road finisher can be determined with it. These methods can also be used as a supplement to the scan matching algorithm. Position information received using GPS (Global Positioning System) can be processed. Using a recorded driving speed of the road finisher, its movement and thus its position can be determined. Likewise, steering deflections can be detected and processed. For this purpose, sensors can be present on the drive and/or the steering of the road finisher. A fixed georeferencing system can be laser based and can record the position of the paver to pre-installed reference points. Furthermore, an inertial navigation system can be used.

In einer Variante umfasst die Analyse des Analysebereichs LA eine Fast-Fourier-Transformation und/oder eine Unstetigkeitserkennung, insbesondere Differenzenbildung. Die Fast-Fourier-Transformation dient insbesondere zu Analyse des Frequenzspektrums der Unebenheiten, also von wiederkehrenden Arten von Unebenheiten. So kann ein Wellenlängenspektrum und die einzelnen Wellenlängen der Unebenheiten erkannt werden. Die Unstetigkeitserkennung kann insbesondere auch Stufen, Löcher, Fräskanten und ähnliche im Analysebereich LA vereinzelt auftretende Unebenheiten erkennen.In one variant, the analysis of the analysis area LA includes a fast Fourier transformation and/or a discontinuity detection, in particular difference formation. The Fast Fourier Transform is used in particular to analyze the frequency spectrum of the bumps, ie recurring types of bumps. In this way, a wavelength spectrum and the individual wavelengths of the bumps can be identified. The discontinuity detection can, in particular, also detect steps, holes, milled edges and similar unevenness occurring sporadically in the analysis area LA.

In einer bevorzugten Variante wird die Schichtstärke des bereits eingebauten Belags gemessen und das Anpassen der Nivellierregelung erfolgt unter Berücksichtigung der gemessenen Schichtstärke. So kann das Einbauergebnis kontrolliert werden und als Rückkoppelung das Anpassen der Nivellierregelung weiter verbessern. Es ist ebenso möglich, dass die Schichtstärke des eingebauten Belags als Rückkopplung direkt auf die Nivellierregelung einwirkt.In a preferred variant, the layer thickness of the covering that has already been installed is measured and the adjustment of the leveling control takes place taking into account the measured layer thickness. In this way, the paving result can be checked and, as feedback, the adjustment of the leveling control can be further improved. It is also possible that the layer thickness of the built-in pavement has a direct feedback effect on the leveling control.

In einer Variante wird das Verfahren für zwei oder mehrere nebeneinander angeordnete Messstrecken mittels zwei oder mehrerer an dem Straßenfertiger angeordneten Bodenprofilscanner ausgeführt. So kann einerseits die Einbaugüte weiter verbessert werden, da eine größere Datenbasis vorhanden ist. Beispielsweise kann das Anpassen der Nivellierregelung auf Basis eines Mittelwerts der erhaltenen Bodenprofildaten der beiden nebeneinander liegenden Messstrecken erfolgen. Die Bodenprofildaten der beiden Messstrecken können jedoch auch ganz oder zumindest teilweise getrennt voneinander zur getrennten Anpassung der Nivellierregelung des rechten und linken Zugpunkts der Einbaubohle dienen.In one variant, the method is carried out for two or more measurement sections arranged next to one another by means of two or more soil profile scanners arranged on the road finisher. On the one hand, the paving quality can be further improved because a larger database is available. For example, the leveling control can be adjusted on the basis of an average value of the soil profile data obtained from the two adjacent measurement sections. However, the soil profile data of the two measurement sections can also be used, completely or at least partially separately from one another, for the separate adjustment of the leveling control of the right and left traction point of the screed.

Ein erfindungsgemäßer Straßenfertiger umfasst eine Einbaubohle und ein Chassis, wobei die Einbaubohle mittels eines Bohlenholms über einen Zugpunkt an dem Chassis angelenkt ist. Die Zugpunkthöhe ist mittels eines Nivellierzylinders höhenverstellbar. Der Straßenfertiger umfasst des Weiteren einen Nivelliersensor und einen Bodenprofilscanner. Der Straßenfertiger umfasst ein Steuerungssystem mit einem Nivellierregler bzw. Nivellierregelung zum Steuern der Zugpunkthöhe unter Berücksichtigung der Daten des Nivelliersensors. Das Steuerungssystem ist dazu konfiguriert, den Nivellierregler auf Basis der mit dem Bodenprofilscanner erfassten Daten zu parametrisieren. Zweckmäßig kann die Einlbaubohle mittels einem linken und einem rechten Bohlenholm über jeweils einen Zugpunkt an einer linken und einer rechten Seite des Chassis angelenkt sein. Entsprechend ist ein linker und ein rechter Nivellierzylinder vorhanden. Das Steuerungssystem kann eine Komponente zur Datenspeicherung, eine Komponente zur Datenverarbeitung und eine Schnittstelle zur Dateneingabe und Datenausgabe umfassen. Der Nivelliersensor kann ein Ultraschallsensor, ein Lasersensor oder ein mechanischer Tastsensor sein.A road finisher according to the invention comprises a screed and a chassis, the screed being articulated to the chassis by means of a screed beam via a towing point. The height of the towing point can be adjusted using a leveling cylinder. The paver also includes a leveling sensor and a soil profile scanner. The road finisher includes a control system with a leveling controller or leveling control for controlling the Height of tow point considering the data of the leveling sensor. The control system is configured to parameterize the leveling controller based on the data collected with the soil profile scanner. The installation screed can expediently be linked to a left and right side of the chassis by means of a left and a right screed beam via a respective towing point. Accordingly, there is a left and a right leveling cylinder. The control system may include a data storage component, a data processing component, and an interface for data input and data output. The leveling sensor can be an ultrasonic sensor, a laser sensor or a mechanical tactile sensor.

Vorzugsweise umfasst der Straßenfertiger zwei oder mehrere Nivelliersensoren, welche entlang einer Längsrichtung des Straßenfertigers angeordnet sind, wobei das Steuerungssystem dazu konfiguriert ist, auf Basis der mit dem Bodenprofilscanner erfassten Daten einen oder mehrere Nivelliersensoren zur Verwendung mit dem Nivellierregler auszuwählen. So kann in Abhängigkeit der gemessenen Unebenheiten der oder die Nivelliersensoren ausgewählt werden, welcher bei diesen Unebenheiten das beste Einbauergebnis erzielt. Es können ein oder mehrere Nivelliersensoren jeweils an der linken und der rechten Seite des Straßenfertigers angeordnet sein. Die Nivelliersensoren können an einem Bohlenholm angebracht sein. Ebenso können Nivelliersensoren am Chassis oder Gutbunker des Straßenfertigers angebracht sein. Die Nivelliersensoren können an einem Träger seitlich des Straßenfertigers angeordnet sein, wobei der Träger mit dem Straßenfertiger verbunden ist. Der Träger kann eine Länge von 5 Meter bis 15 Meter, insbesondere eine Länge von 13 Meter, aufweisen. An dem Träger können drei bis fünf Ultraschallsensoren angeordnet sein. Ein in Fahrtrichtung vorderster Ultraschallsensor kann zu einem hinteren Ultraschallsensor in einem Abstand von im Wesentlichen 15 Meter, insbesondere 13 Meter, angeordnet sein.Preferably, the paver includes two or more leveling sensors arranged along a longitudinal direction of the paver, wherein the control system is configured to select one or more leveling sensors for use with the leveling controller based on the data collected with the soil profile scanner. Depending on the measured unevenness, the leveling sensor or sensors can be selected which achieves the best paving result with these unevennesses. One or more leveling sensors can be arranged on the left and the right side of the paver respectively. The leveling sensors can be attached to a screed beam. Likewise, leveling sensors can be attached to the chassis or bunker of the road finisher. The leveling sensors can be arranged on a carrier to the side of the road finisher, the carrier being connected to the road finisher. The carrier can have a length of 5 meters to 15 meters, in particular a length of 13 meters. Three to five ultrasonic sensors can be arranged on the carrier. A front ultrasonic sensor in the direction of travel can be arranged at a distance of essentially 15 meters, in particular 13 meters, from a rear ultrasonic sensor.

In einer Variante ist der Bodenprofilscanner ein Laserscanner. Insbesondere kann der Bodenprofilscanner ein Linienscanner sein, welcher Bodenprofildaten eines Bodenprofils entlang einer Linie sammelt. Dieser Linienscan kann sich parallel zur Fahrtrichtung des Straßenfertigers erstrecken. Der Bodenprofilscanner kann mittig oder seitlich am Straßenfertiger angeordnet sein. Der Bodenprofilscanner kann seitlich so am Straßenfertiger angeordnet sein, dass der Linienscan nicht durch einen den Gutbunker des Straßenfertigers beladenden LKW behindert wird, sondern sich seitlich von diesem erstreckt.In one variant, the soil profile scanner is a laser scanner. In particular, the soil profile scanner can be a line scanner which collects soil profile data of a soil profile along a line. This line scan can extend parallel to the direction of travel of the paver. The soil profile scanner can be arranged in the middle or on the side of the paver. The soil profile scanner can be arranged on the side of the road finisher in such a way that the line scan is not impeded by a truck loading the material bunker of the road finisher, but rather extends to the side of it.

In einer vorteilhaften Variante umfasst der Straßenfertiger zwei oder mehrere Bodenprofilscanner. Somit können Bodenprofildaten von zwei oder mehreren parallelen Bodenprofilen erfasst werden. Diese können dann für eine weiter verbesserte Anpassung der Nivellierregelung kombiniert werden. Die Daten können jedoch auch für die getrennte Einstellung der Nivellierregelung eines rechten und eines linken Zugpunktes der Einbaubohle separat verwendet werden.In an advantageous variant, the road finisher includes two or more soil profile scanners. Thus, soil profile data can be collected from two or more parallel soil profiles. These can then be combined for further improved level control customization. However, the data can also be used for the separate setting the leveling control of a right and a left traction point of the screed can be used separately.

Der erfindungsgemäße Straßenfertiger ist dazu geeignet das erfindungsgemäße Verfahren zur Adaption einer Nivellierregelung auszuführen.The road finisher according to the invention is suitable for carrying out the method according to the invention for adapting a leveling control.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen

  • Figur 1: eine Seitenansicht eines Straßenfertigers mit Bodenprofilscanner,
  • Figur 2: eine Rückansicht eines Straßenfertigers mit zwei Bodenprofilscannern,
  • Figur 3: eine schematische Ansicht einer Bodenprofilerfassung zum Zeitpunkt t0,
  • Figur 4: eine seitliche schematische Ansicht einer Bodenprofilerfassung zum Zeitpunkt t0 und einer Bodenprofilerfassung zum Zeitpunkt t1,
  • Figur 5: eine schematische Draufsicht einer Bodenprofilerfassung zum Zeitpunkt t0 und einer Bodenprofilerfassung zum Zeitpunkt t1,
  • Figur 6: ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Adaption einer Nivellierregelung eines Straßenfertigers,
Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the figures. show it
  • figure 1 : a side view of a paver with soil profile scanner,
  • figure 2 : a rear view of a paver with two soil profile scanners,
  • figure 3 : a schematic view of a soil profile acquisition at time t0,
  • figure 4 : a lateral schematic view of a soil profile acquisition at time t0 and a soil profile acquisition at time t1,
  • figure 5 : a schematic top view of a soil profile acquisition at time t0 and a soil profile acquisition at time t1,
  • figure 6 : a flowchart of a method for adapting a leveling control of a road finisher,

Einander entsprechende Komponenten sind in den Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding components are each provided with the same reference symbols in the figures.

Figur 1 zeigt einen Straßenfertiger 1 mit einer Einbaubohle 3, einem Chassis 5, einem Gutbunker 7 und einem Bodenprofilscanner 9. Die Einbaubohle 3 ist mittels eines Bohlenholms 11 über einen Zugpunkt 13 an dem Chassis 5 angelenkt. Der Zugpunkt 13 ist mittels eines Nivellierzylinders 15 höhenverstellbar und weist eine Höhe H gegenüber einer Höhenreferenz, beispielsweise einem Leitdraht oder einem Planum 17, auf. An dem Bohlenholm 11 sind drei Nivelliersensoren 19 an unterschiedlichen Positionen in einer Längsrichtung F des Straßenfertigers 1 angeordnet. Der Straßenfertiger 1 weist des Weiteren ein Steuerungssystem 21, geeignet zum Senden, Empfangen und Verarbeiten von Daten, sowie eine Antenne 23 zum Senden und/oder Empfangen von Daten, beispielsweise einem GNSS-Signal, auf. Die Antenne 23 kann dazu mit einem GNSS-Modul 24 verbunden sein, welches wiederrum mit dem Steuerungssystem 21 verbunden ist. Der Bodenprofilscanner 9 erfasst ein Bodenprofil des Planums 17, auf welchem sich der Straßenfertiger 1 in Fahrtrichtung x fortbewegt und mittels der Einbaubohle 3 Einbaumaterial 25 zu einem neuen Belag 27 mit einer Schichtstärke S einbaut. Der Bodenprofilscanner 9 der gezeigten Ausführungsform ist ein Laserscanner und tastet mit einem Laserstrahl 29 die Oberfläche des Planums 17 ab. Der Laserstrahl 29 ist um eine Achse quer zur Fahrtrichtung x schwenkbar, um mittels eines Linienscans Bodenprofildaten längs der Fahrtrichtung x zu erfassen. Die Bodenprofildaten dienen als Basis zum Parametrisieren eines Nivellierreglers 31, welcher Teil des Steuerungssystems 21 sein kann. figure 1 shows a road finisher 1 with a screed 3, a chassis 5, a material bunker 7 and a soil profile scanner 9. The screed 3 is articulated by means of a screed beam 11 via a towing point 13 on the chassis 5. The towing point 13 can be adjusted in height by means of a leveling cylinder 15 and has a height H in relation to a height reference, for example a stringline or a subgrade 17 . Three leveling sensors 19 are arranged on the screed beam 11 at different positions in a longitudinal direction F of the road finisher 1 . The road finisher 1 also has a control system 21 suitable for sending, receiving and processing data, and an antenna 23 for sending and/or receiving data, for example a GNSS signal. For this purpose, the antenna 23 can be connected to a GNSS module 24 which in turn is connected to the control system 21 . The soil profile scanner 9 detects a soil profile of the subgrade 17 on which the road finisher 1 moves in the direction of travel x and uses the screed 3 to install paving material 25 to form a new surface 27 with a layer thickness S. The soil profile scanner 9 of the embodiment shown is a laser scanner and scans the surface of the planum 17 with a laser beam 29 . The laser beam 29 can be pivoted about an axis transverse to the direction of travel x in order to record soil profile data along the direction of travel x by means of a line scan. The ground profile data serves as a basis for parameterizing a leveling controller 31 which may be part of the control system 21 .

Figur 2 zeigt eine Rückansicht eines Straßenfertigers 1 mit Einbaubohle 3, Chassis 5, Antenne 23 sowie zwei Bodenprofilscannern 9. Mit dieser Anordnung zweier Bodenprofilscanner 9 können zwei in Fahrtrichtung x parallele Bodenprofile erfasst werden. figure 2 shows a rear view of a road finisher 1 with screed 3, chassis 5, antenna 23 and two soil profile scanners 9. With this arrangement of two soil profile scanners 9, two soil profiles that are parallel in the direction of travel x can be detected.

Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht einer Bodenprofilerfassung zum Zeitpunkt t0, wobei sich der Straßenfertiger 1 an einer Position x0 befindet. Ein von dem Bodenprofilscanner 9 ausgesendeter Laserstrahl 29 tastet sukzessive ein erstes Bodenprofil B0 des Planums 17 parallel zu der Fahrtrichtung x ab. Dazu kann der Laserstrahl 29 um eine y-Achse quer zur Fahrtrichtung x geschwenkt werden, was hier durch mehrere Linien für den zeitlichen Verlauf der Position des Laserstrahls 29 dargestellt ist. Das erste Bodenprofil B0 wird durch einen Linienscan erfasst, wobei sich der Bodenprofilscanner 9 an einer bestimmter Position y befindet. Die y-Achse erstreckt sich quer zur Fahrtrichtung x. Die erzeugten ersten Datenpunkte 33 bilden zusammen die ersten Bodenprofildaten L0 des ersten Bodenprofils B0, welche gespeichert und verarbeitet werden können, insbesondere durch das Steuerungssystem 21. figure 3 shows a schematic view of a soil profile detection at the time t0, with the road finisher 1 being at a position x0. A laser beam 29 emitted by the soil profile scanner 9 successively scans a first soil profile B0 of the planum 17 parallel to the direction of travel x. For this purpose, the laser beam 29 can be pivoted about a y-axis transversely to the direction of travel x, which is illustrated here by several lines for the time profile of the position of the laser beam 29 . The first soil profile B0 is recorded by a line scan, with the soil profile scanner 9 being located at a specific position y. The y-axis extends transversely to the direction of travel x. The first data points 33 generated together form the first soil profile data L0 of the first soil profile B0, which can be stored and processed, in particular by the control system 21.

Figur 4 zeigt eine seitliche schematische Ansicht einer ersten Bodenprofilerfassung zum Zeitpunkt t0 gemäß Figur 3 und einer zweiten Bodenprofilerfassung zum Zeitpunkt t1. Wie in Figur 3 sind die zum Zeitpunkt t0 erzeugten ersten Datenpunkte 33, welche zusammen die ersten Bodenprofildaten L0 bilden, als hohle Kreise dargestellt. Die zum Zeitpunkt t1 erzeugten zweiten Datenpunkte 35, welche zusammen die zweiten Bodenprofildaten L1 bilden, sind als ausgefüllte Kreise dargestellt. In einem Überlappungsbereich T überlappen sich die ersten Bodenprofildaten L0 und die zweiten Bodenprofildaten L1. Vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 hat sich der Straßenfertiger 1 gemäß dem Vektor V fortbewegt und hat aufgrund der Bodenunebenheit eine Rotation, beispielsweise Verkippung, ausgeführt, wie durch die gezeigten Koordinatensysteme dargestellt. Der Überlappungsbereich T ist Ausgangsbasis zur Bestimmung der Verschiebungs- und Rotationsmatrix M, welche die Bewegung des Straßenfertigers 1 vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 abbildet. Die Bestimmung der Verschiebungs- und Rotationsmatrix M kann mittels eines Scan Matching Algorithmus, insbesondere mittels eines Iterative Closest Point - Algorithmus (ICP) anhand der ersten Datenpunkte 33 und zweiten Datenpunkte 35 erfolgen. Zum Anpassen der Nivellierregelung wird ein geeigneter Analysebereich LA ausgewählt, dessen Höhenänderungen analysiert werden. Der Analysebereich LA kann Datenpunkte 33, 35 der ersten Bodenprofildaten L0 und der zweiten Bodenprofildaten L1 umfassen. Beispielsweise kann der Analysebereich LA eine Länge von 5 Meter aufweisen. figure 4 FIG. 12 shows a side schematic view of a first soil profile acquisition at time t0 according to FIG figure 3 and a second soil profile acquisition at time t1. As in figure 3 the first data points 33 generated at time t0, which together form the first soil profile data L0, are shown as hollow circles. The second data points 35 generated at time t1, which together form the second soil profile data L1, are shown as filled-in circles. In an overlap area T, the first soil profile data L0 and the second soil profile data L1 overlap. From time t0 to time t1, the road finisher 1 has moved according to the vector V and has performed a rotation, for example tilting, due to the unevenness of the ground, as represented by the coordinate systems shown. The overlapping area T is the starting point for determining the displacement and rotation matrix M, which maps the movement of the road finisher 1 from time t0 to time t1. The displacement and rotation matrix M can be determined using a scan matching algorithm, in particular using an iterative closest point algorithm (ICP) using the first data points 33 and second data points 35 . To adapt the leveling control, a suitable analysis area LA is selected, the changes in height of which are analyzed. The analysis area LA can include data points 33, 35 of the first soil profile data L0 and the second soil profile data L1. For example, the analysis area LA can have a length of 5 meters.

Figur 5 zeigt eine schematische Draufsicht einer Bodenprofilerfassung zum Zeitpunkt t0 und einer Bodenprofilerfassung zum Zeitpunkt t1, wobei mittels zweier Bodenprofilscanner 9 zwei parallele Linienscans an den Positionen y1 und y2 durchgeführt werden. Es ist der Überlappungsbereich T dargestellt, in welchem sich die ersten Datenpunkte 33 der ersten Bodenprofildaten L0 und die zweiten Datenpunkte 35 der zweiten Bodenprofildaten L1 überlappen. Der linke Linienscan an der Position y1 und der rechte Linienscan an der Position y2 können, beispielsweise durch Mittelwertbildung, für ein Anpassen einer Nivellierregelung kombiniert werden. Der linke Linienscan und der rechte Linienscan können jedoch auch getrennt voneinander zum Anpassen jeweils einer voneinander separaten Nivellierregelung eines linken und eines rechten Zugpunktes 13 verwendet werden. figure 5 shows a schematic plan view of a soil profile acquisition at time t0 and a soil profile acquisition at time t1, two parallel line scans being carried out at positions y1 and y2 by means of two soil profile scanners 9. The overlapping area T is shown, in which the first data points 33 of the first soil profile data L0 and the second data points 35 of the second soil profile data L1 overlap. The left line scan at position y1 and the right line scan at position y2 can be combined, for example by averaging, to adapt a leveling control. However, the left-hand line scan and the right-hand line scan can also be used separately from one another for adjusting a leveling control, which is separate from one another, of a left and a right traction point 13 .

Figur 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zur Adaption einer Nivellierregelung eines Straßenfertigers 1. Es werden folgende Verfahrensschritte ausgeführt:

  • 101 - Erfassen von ersten Bodenprofildaten L0 eines ersten Bodenprofils B0 des Planums 17 in einer Umgebung des Straßenfertigers 1 zum Zeitpunkt t0, wobei sich der Straßenfertiger 1 an der Position x0 befindet.
  • 103 - Erfassen von zweiten Bodenprofildaten L1 eines zweiten Bodenprofils B1 des Planums 17 in einer Umgebung des Straßenfertigers 1 zum Zeitpunkt t1, wobei sich der Straßenfertiger 1 an der Position x1 befindet, und wobei das zweite Bodenprofil B1 das erste Bodenprofil B0 teilweise überlappt.
    Das Erfassen der Bodenprofildaten B0, B1 kann durch einen Linienscan mit dem Bodenprofilscanner 9 erfolgen.
  • 105 - Bestimmen der Verschiebungs- und Rotationsmatrix M, welche eine Bewegung des Straßenfertigers 1 im Raum vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 abbildet. Zum Bestimmen der Verschiebungs- und Rotationsmatrix M können die Daten einer Wegstreckenermittlung 107 herangezogen werden, welche beispielsweise mittels GNSS-Empfänger und/oder Sensoren des Fahrantriebs des Straßenfertigers 1 Positionsdaten des Straßenfertigers 1 ermittelt.
  • 109 - Erstellen von korrigierten Bodenprofildaten L1' aus den Bodenprofildaten L1 mittels der Matrix M. Als Resultat werden durchgängige Bodenprofildaten Lges' erhalten, welche sich bis zu einer Länge, welche der Summe aus dem ersten Bodenprofil B0 und dem zweiten Bodenprofil B1 entspricht, erstrecken können. Es können auch mehr als zwei entsprechende Bodenprofildaten erfasst, korrigiert und kombiniert werden.
  • 111 - Festlegen eines Analysebereichs LA, welcher wenigstens einen Abschnitt der Bodenprofildaten L0 und/oder einen Abschnitt der korrigierten Bodenprofildaten L1' umfasst. Der Analysebereich LA kann auch weitere korrigierte Bodenprofildaten Ln' umfassen. Der Analysebereich LA kann zweckmäßig im Verlauf des Einbaus neu festgelegt werden. Beispielsweise kann der Analysebereich LA jeweils 5 m Länge umfassen und es können so aneinander angrenzende Analysebereiche LA definiert werden, welches jeweils die Basis für die weiteren Verfahrensschritte darstellen.
  • 113 - Analyse des Analysebereichs LA, insbesondere Ermittlung von Höhenänderungen. Die Analyse kann eine Fast-Fourier-Transformation und/oder eine Unstetigkeitserkennung, insbesondere Differenzenbildung umfassen. Als Resultat dieses Verfahrensschritts sind die Höhenänderungen des Planums 17 im Analysebereich LA bekannt. Insbesondere kann die Analyse ein Wellenlängenspektrum der Höhenänderungen angeben, Frequenz und Amplitude eines Wellenlängenspektrums sowie einzelner Höhenänderungen angeben und singuläre Höhenänderungen, wie beispielsweise Stufen angeben.
  • 115 - Anpassen der Nivellierregelung für die Strecke des Analysebereichs LA anhand der bei der Analyse gewonnenen Daten. Beispielsweise können in Abhängigkeit einer gefundenen Wellenlänge die Parameter des oder der verwendeten Regler eingestellt werden. Beispielsweise können die Parameter P_n, I_n, D_n eines PID-Reglers eingestellt werden. Ebenso können die Parameter des Reglers, insbesondere des PID-Reglers, in Abhängigkeit einer einzelnen Unebenheit, beispielsweise einer Stufe, eingestellt werden. Des Weiteren können 1 bis k der vorhandenen k Nivelliersensoren 19 für die nachfolgende Nivellierregelung 117 ausgewählt werden.
  • 117 - Nivellierregelung während des Einbaubetriebs. Mit der angepassten Nivellierregelung 31 erfolgt der Einbau des Einbaumaterials 25 zu einem Straßenbelag 27. Dabei steuert die Nivellierregelung 31 die Nivellierzylinder 15 um die Zugpunkthöhe H einzustellen.
  • 119 - Vermessen des Einbaus. Der neu eingebaute Straßenbelag 27 kann vermessen werden, um beispielsweise eine Schichtstärke zu bestimmen. Diese Messergebnisse können dann zusätzlich als Rückkopplungsmechanismus die Nivellierregelung 117 beeinflussen.
figure 6 shows a flowchart of a method 100 for adapting a leveling control of a road finisher 1. The following method steps are carried out:
  • 101 - Acquisition of first soil profile data L0 of a first soil profile B0 of subgrade 17 in an area surrounding road finisher 1 at time t0, road finisher 1 being located at position x0.
  • 103 - Acquisition of second soil profile data L1 of a second soil profile B1 of subgrade 17 in an area surrounding road finisher 1 at time t1, road finisher 1 being at position x1, and second soil profile B1 partially overlapping first soil profile B0.
    The soil profile data B0, B1 can be recorded by a line scan with the soil profile scanner 9.
  • 105 - Determination of the displacement and rotation matrix M, which maps a movement of the road finisher 1 in space from time t0 to time t1. To determine the displacement and rotation matrix M, the data of a route determination 107 can be used, which determines position data of the road finisher 1 for example by means of GNSS receivers and/or sensors of the traction drive of the road finisher 1 .
  • 109 - Creation of corrected soil profile data L1' from the soil profile data L1 using the matrix M. As a result, continuous soil profile data Lges' is obtained, which can extend up to a length which corresponds to the sum of the first soil profile B0 and the second soil profile B1 . More than two corresponding soil profile data can also be collected, corrected and combined.
  • 111 - defining an analysis area LA, which comprises at least a portion of the soil profile data L0 and/or a portion of the corrected soil profile data L1'. The analysis area LA can also include further corrected soil profile data Ln'. The analysis area LA can expediently be redefined in the course of installation. For example, the analysis area LA can each have a length of 5 m and it is thus possible to define adjacent analysis areas LA, which in each case represent the basis for the further method steps.
  • 113 - Analysis of the analysis area LA, in particular determination of height changes. The analysis can include a fast Fourier transformation and/or a discontinuity detection, in particular difference formation. As a result of this step are the Height changes of planum 17 in analysis area LA known. In particular, the analysis can indicate a wavelength spectrum of the changes in altitude, indicate frequency and amplitude of a wavelength spectrum as well as individual changes in altitude, and indicate singular changes in altitude, such as steps.
  • 115 - Adjusting the leveling control for the section of the analysis area LA based on the data obtained during the analysis. For example, the parameters of the controller or controllers used can be set as a function of a wavelength found. For example, the parameters P_n, I_n, D_n of a PID controller can be set. Likewise, the parameters of the controller, in particular the PID controller, can be set as a function of an individual unevenness, for example a step. Furthermore, 1 to k of the existing k leveling sensors 19 can be selected for the subsequent leveling control 117 .
  • 117 - Leveling control during paving operation. The paving material 25 is installed on a road surface 27 with the adapted leveling control 31 .
  • 119 - Measuring the installation. The newly installed road surface 27 can be measured in order to determine a layer thickness, for example. These measurement results can then additionally influence leveling control 117 as a feedback mechanism.

Claims (15)

Verfahren (100) zur Adaption einer Nivellierregelung (31) eines Straßenfertigers (1), umfassend - (101) Erfassen von ersten Bodenprofildaten L0 eines ersten Bodenprofils B0 eines Planums (17) in einer Umgebung des Straßenfertigers (1) zum Zeitpunkt t0, wobei sich der Straßenfertiger (1) an der Position x0 befindet; - (103) Erfassen von zweiten Bodenprofildaten L1 eines zweiten Bodenprofils B1 des Planums (17) in einer Umgebung des Straßenfertigers (1) zum Zeitpunkt t1, wobei sich der Straßenfertiger (1) an der Position x1 befindet, und wobei das zweite Bodenprofil B1 das erste Bodenprofil B0 teilweise überlappt; - (105) Bestimmen einer Verschiebungs- und Rotationsmatrix M, welche eine Bewegung des Straßenfertigers (1) im Raum vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 abbildet; - (109) Erstellen von korrigierten Bodenprofildaten L1' aus den Bodenprofildaten L1 mittels der Matrix M; - (111) Festlegen eines Analysebereichs LA, welcher wenigstens einen Abschnitt der Bodenprofildaten L0 und/oder einen Abschnitt der korrigierten Bodenprofildaten L1' umfasst; - (113) Analyse des Analysebereichs LA, insbesondere Ermittlung von Höhenänderungen; - (115) Anpassen der Nivellierregelung (31) für die Strecke des Analysebereichs LA anhand der bei der Analyse gewonnenen Daten. Method (100) for adapting a leveling control (31) of a road finisher (1), comprising - (101) detecting first soil profile data L0 of a first soil profile B0 of a subgrade (17) in an area surrounding the road finisher (1) at time t0, the road finisher (1) being at position x0; - (103) Recording of second soil profile data L1 of a second soil profile B1 of the subgrade (17) in the vicinity of the road finisher (1) at time t1, with the road finisher (1) being at position x1, and with the second soil profile B1 first soil profile B0 partially overlapped; - (105) determining a displacement and rotation matrix M which maps a movement of the road finisher (1) in space from time t0 to time t1; - (109) creating corrected soil profile data L1' from the soil profile data L1 by means of the matrix M; - (111) defining an analysis area LA, which comprises at least a portion of the soil profile data L0 and/or a portion of the corrected soil profile data L1'; - (113) Analysis of the analysis area LA, in particular determination of height changes; - (115) Adjusting the leveling control (31) for the section of the analysis area LA based on the data obtained during the analysis. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bodenprofil B0 und das zweite Bodenprofil B1 ein- oder zweidimensional ist und zumindest eine Raumrichtung parallel zur Fahrtrichtung (x) des Straßenfertigers (1) aufweist.Method according to Claim 1, characterized in that the first soil profile B0 and the second soil profile B1 is one- or two-dimensional and has at least one spatial direction parallel to the direction of travel (x) of the road finisher (1). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nivellierregelung (31) wenigstens einen der folgenden Regler umfasst: eine Robuste Regelung, eine H-unendlich Regelung, eine Model Predictive Control und/oder einen PID-Regler.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the leveling control (31) comprises at least one of the following controllers: a robust control, an H-infinity control, a model predictive control and/or a PID controller. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der Nivellierregelung (31) die Auswahl eines oder mehrerer Nivelliersensoren (19), welche an unterschiedlichen Positionen in Längsrichtung F des Straßenfertigers (1) angeordnet sind, umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the adjustment of the leveling control (31) includes the selection of one or more leveling sensors (19) which are arranged at different positions in the longitudinal direction F of the road finisher (1). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der Nivellierregelung (31) unter Berücksichtigung eines bei der Analyse des Analysebereichs LA ermittelten Wellenlängenspektrums von Höhenänderungen des Planums (17) und/oder ermittelter Amplituden von Höhenänderungen erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the adjustment of the leveling control (31) takes place taking into account a wavelength spectrum of changes in height of the subgrade (17) and/or amplitudes of changes in height determined during the analysis of the analysis area LA. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der Nivellierregelung (31) auf Basis einer selektiven Gewichtung von Wellenlängen von erfassten Höhenänderungen erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the leveling control (31) is adapted on the basis of a selective weighting of wavelengths of detected changes in height. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Verschiebungs- und Rotationsmatrix M mittels eines Scan Matching Algorithmus, insbesondere eines iterativen Algorithmus, erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement and rotation matrix M is determined by means of a scan matching algorithm, in particular an iterative algorithm. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Verschiebungs- und Rotationsmatrix M die Verarbeitung von mittels einem GNSS-Moduls (24) ermittelten Positionsdaten und/oder die Verarbeitung von Fahrantriebsdaten und/oder die Verarbeitung einer ortsgebundenen Georeferenzierung umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the displacement and rotation matrix M includes the processing of position data determined by means of a GNSS module (24) and/or the processing of traction drive data and/or the processing of a location-specific georeferencing. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse des Analysebereichs LA eine Fast-Fourier-Transformation und/oder eine Unstetigkeitserkennung, insbesondere Differenzenbildung, umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the analysis of the analysis area LA comprises a fast Fourier transformation and/or discontinuity detection, in particular difference formation. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtstärke (S) des bereits eingebauten Belags (27) gemessen wird und das Anpassen der Nivellierregelung (31) unter Berücksichtigung der gemessenen Schichtstärke (S) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the layer thickness (S) of the covering (27) already installed is measured and the adjustment of the leveling control (31) takes place taking into account the measured layer thickness (S). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, für zwei oder mehrere nebeneinander angeordnete Messstrecken y1, y2 mittels zwei oder mehrerer an dem Straßenfertiger (1) angeordneten Bodenprofilscanner (9) ausgeführt zu werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is carried out for two or more measuring sections y1, y2 arranged next to one another by means of two or more soil profile scanners (9) arranged on the road finisher (1). Straßenfertiger (1) mit einer Einbaubohle (3) und einem Chassis (5), wobei die Einbaubohle (3) mittels eines Bohlenholms (11) über einen Zugpunkt (13) an dem Chassis (5) angelenkt ist und eine Zugpunkthöhe (H) mittels eines Nivellierzylinders (15) höhenverstellbar ist, wobei der Straßenfertiger (1) des Weiteren einen Nivelliersensor (19) und einen Bodenprofilscanner (9) umfasst, und wobei der Straßenfertiger (1) ein Steuerungssystem (21) mit einem Nivellierregler (31) zum Steuern der Zugpunkthöhe (H) unter Berücksichtigung der Daten des Nivelliersensors (19) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (21) dazu konfiguriert ist, den Nivellierregler (31) auf Basis der mit dem Bodenprofilscanner (9) erfassten Daten zu parametrisieren.Road finisher (1) with a screed (3) and a chassis (5), the screed (3) being articulated on the chassis (5) by means of a screed beam (11) via a traction point (13) and a traction point height (H) by means of a leveling cylinder (15) is adjustable in height, wherein the road finisher (1) further comprises a leveling sensor (19) and a soil profile scanner (9), and wherein the road finisher (1) has a control system (21) with a leveling controller (31) for controlling the Tow point height (H) taking into account the data of the leveling sensor (19), characterized in that the control system (21) is configured to parameterize the leveling controller (31) on the basis of the data recorded with the soil profile scanner (9). Straßenfertiger nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere Nivelliersensoren (19), welche entlang einer Längsrichtung (F) des Straßenfertigers (1) angeordnet sind, wobei das Steuerungssystem (21) dazu konfiguriert ist, auf Basis der mit dem Bodenprofilscanner (9) erfassten Daten einen oder mehrere Nivelliersensoren (19) zur Verwendung mit dem Nivellierregler (31) auszuwählen.Road finisher according to claim 12, characterized by two or more leveling sensors (19) which are arranged along a longitudinal direction (F) of the road finisher (1), wherein the control system (21) is configured on the basis of the ground profile scanner (9) detected data to select one or more leveling sensors (19) for use with the leveling controller (31). Straßenfertiger nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenprofilscanner (9) ein Laserscanner ist.Road finisher according to one of Claims 12 or 13, characterized in that the soil profile scanner (9) is a laser scanner. Straßenfertiger nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere Bodenprofilscanner (9).Road finisher according to one of Claims 12 to 14, characterized by two or more soil profile scanners (9).
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