WO2008064852A2 - Lokalisierungssystem für eine geländebearbeitungsmaschine - Google Patents

Lokalisierungssystem für eine geländebearbeitungsmaschine Download PDF

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WO2008064852A2
WO2008064852A2 PCT/EP2007/010263 EP2007010263W WO2008064852A2 WO 2008064852 A2 WO2008064852 A2 WO 2008064852A2 EP 2007010263 W EP2007010263 W EP 2007010263W WO 2008064852 A2 WO2008064852 A2 WO 2008064852A2
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detector
display
terrain
location system
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PCT/EP2007/010263
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Richard Fling
Simon Branson
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Leica Geosystems Ag
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Publication date
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Priority to AU2007324836A priority patent/AU2007324836B2/en
Priority to EP07846828.7A priority patent/EP2095156B1/de
Priority to US12/516,023 priority patent/US8164338B2/en
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Publication of WO2008064852A3 publication Critical patent/WO2008064852A3/de

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/15—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for use during transport, e.g. by a person, vehicle or boat
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/24—Safety devices, e.g. for preventing overload
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L1/00—Laying or reclaiming pipes; Repairing or joining pipes on or under water
    • F16L1/024—Laying or reclaiming pipes on land, e.g. above the ground
    • F16L1/06—Accessories therefor, e.g. anchors
    • F16L1/11—Accessories therefor, e.g. anchors for the detection or protection of pipes in the ground

Definitions

  • the invention relates to a localization system for
  • locating devices are advantageously used, by means of which the depth of the buried objects can be determined.
  • locating devices which have two antennas arranged at a distance from one another perpendicular to the object. From the means the antenna detected field conditions and the known fixed distance of the antennas, the distance of the object to the locating device can be derived.
  • the object data are stored and recorded, with which terrain documentation, such as maps, can be created or supplemented.
  • Terrain processing machines such as Excavators are well known in the art.
  • the invention relates to terrain working machines with a working part - in particular an excavator arm - having a terrain working part, such as an excavator bucket.
  • the terrain processing part is pivotally mounted, for example, on a lower boom component of the working part.
  • the working part has two or three members as boom components, which can be moved by means of hydraulic adjusting mechanisms.
  • US 2006/0265914 A1 describes a system for tracking a predetermined boundary in off-road work performed by an off-road machine.
  • subterranean signal transmission devices are arranged in the area, which determine the limit or a border area by their position.
  • the signals emitted by the transmitting devices are received and forwarded to an evaluation unit, wherein the evaluation unit derives from the received signals a position of the signal transmitting devices and from this information about the limit. It is proposed to fix the receiver device on the machine itself or alternatively mobile Locally separated from the work machine to position, for example, on another separate vehicle.
  • No. 6,633,163 shows an off-road machine with two magnetic field detectors arranged at different heights on the machine.
  • the comparison of the detector measurements provides information about the proximity of a field generator to the terrain machine.
  • the illustrated system determines the relative position of the field generator to the terrain machine.
  • the determination of the distance of the field generator to the terrain machine or the depth of the field generator is not mentioned in said US patent.
  • the system is only well suited for terrain machines, which pull a working part behind itself.
  • No. 5,592,092 describes two sensors mounted on the bucket of an excavator for detecting magnetic fields of underground objects. From the known distance of the sensors to each other, the difference of the detected field amounts and the blade position, the distance of the blade is derived to the object. Since the sensors are attached to the bucket, they are not vertically above the object depending on the blade position. Therefore the blade position must be taken into account when determining the distance. Also, due to the attachment directly to the blade, there is a risk that the sensors will be damaged during dredging.
  • An object of the invention is to provide an improved damage stabilization locating system for an off-road machine, by means of which underground objects can be detected in the terrain when excavating, which is or could be processed by the respective current position and position of the terrain working part.
  • a further object is the provision of a damage-stable localization system for an off-road machine, by means of which the distance to underground objects can also be determined.
  • a localization system for a terrain processing machine has a detector component pointing in the direction of the terrain processing part, such as an excavator bucket, with a defined detection direction, a computing component and a display component, for example for displaying or forwarding distance information.
  • the detector component is attached via a fastening component to a lower part of the working part - to which the terrain working part of the machine is attached - so that the Detection direction of the detector component is aligned substantially parallel to the longitudinal direction of the lower member, which is the lower boom component of the working part, aligned.
  • the fastening component is designed to be arranged, in particular detachable fastening, on the lower boom component of the excavator arm of the terrain-working machine.
  • the fastening component can be arranged on the working part such that the detector component is positioned as safe as possible against damage. Due to the arrangement of the detector component on the lower member of the arm, wherein the detection axis is aligned parallel to the longitudinal axis of the lower member, it follows that the detection axis and thus the defined detection direction of the detector component point to the terrain working part and to the terrain to be worked therewith. Also, this placement position will ensure that contact and collision with the terrain working part or with the terrain itself is prevented, which could otherwise damage the detector.
  • a locating system with a detector component is provided which detects objects in that terrain that is or could be processed by it in the current position and position of the terrain working part. A scanning of the terrain to be processed as a separate operation before editing the terrain is not necessary when using a location system according to the invention.
  • An advantageous embodiment of the detector component is an arrangement of two on an axis along the longitudinal direction of the lower member of the working part spaced antennas, wherein the detection direction of the detector component is defined in the direction of the axis. Because the antennas are mounted spaced apart on the axis, the detected strengths of the magnetic field emitted by an object are different in height at different positions along the axis. Based on the difference between the magnetic field intensities detected by the two spaced apart antennas and the distance between the antennas, the distance of the object to the detector component can be determined.
  • the electromagnetic fields that can be assigned to the objects are, for example, magnetic fields generated by alternating currents or induced magnetic fields.
  • subterranean supply lines such as high and low voltage lines, trunk lines or water lines, or alternative underground objects can often be located using time-varying magnetic fields from the lines.
  • the magnetic fields are generated, for example, as a result of current flowing through the lines, as in AC-powered high or low voltage lines.
  • the fields represent fields generated by application of electromagnetic signals to the lines or fields reflected on the lines.
  • Application is via direct application to current-carrying supply lines or by inducing a magnetic field in the line.
  • An alternating magnetic field of a current-carrying supply line may also be induced by signals from remote transmitters, such as radio signals from radio transmitters.
  • the fields can also emanate from transmitters on or in the lines. For example, in non-conductive supply lines, such as clay pipes or plastic pipe, a ladder inserted - or it will be the ladder next to the lines.
  • the strength of the magnetic field is a measure of the distance of the source - ie the line or the transmitter - to the measuring location. For a straight conductor through which current flows, the strength of the magnetic field decreases inversely proportional to the distance d - B ⁇ k / d, in the case of a magnetic dipole field inversely proportional to the cube of the distance d - B ⁇ k / d 3 , where k is a proportionality constant and B is the magnitude of the magnetic field.
  • a magnetic field of a source at two spaced measuring positions ie for two distances from the source detected.
  • the ratio of the measured strengths of the fields can be formed so that the proportionality constant is abbreviated.
  • the distance to the source can then be determined from the measured fields and the known relative distance of the antennas.
  • a detector component of a localization system according to the invention with three or more antennas makes it possible to determine the distance of an object with greater accuracy than a detector component with two antennas.
  • the antennas can represent one-, two- or three-axis antennas, biaxial antennas being referred to as xy antennas.
  • the field can be detected in several spatial directions, so that not only the distance but also a direction vector can be determined to an object and objects can be detected direction independent.
  • the detector component of the localization system according to the invention may also comprise magnetic field detectors, such as magnetometers or Hall sensors, as an alternative to the antennas.
  • the detector component can also be designed with a transmitter and receiver, in particular for distance measurements.
  • the detector component represents a radar, wherein the objects are detected on the basis of a radiation emitted by a transmitting unit of the detector component and received by a receiving unit of the detector component.
  • the detector component additionally comprises a laser distance meter, a GPS system or other optical surveying systems to measure the distance to the original or processed terrain. If the distance to an object can be determined on the basis of the detector component, the measurement of the position of the detector component or of the working part relative to the terrain can be used to determine the depth of the object. The working part can then be controlled according to the determined depth.
  • a position determination of the working part is also with alternative, common in the machine control, methods feasible. It is known, for example, to measure a reflector on the working part. Also known is a position determination - eg an excavator arm as a working part - by inclination and pressure sensors.
  • the localization system according to the invention is designed as a localization system for a terrain-working machine.
  • an excavator arm is formed from a plurality of boom components and an excavator bucket as a terrain machining part, each of which is height-adjustable.
  • the boom component to which the terrain working part is directly attached is referred to as the lower boom component.
  • the fastening component of a localization system according to the invention is preferably mounted such that it is arranged as close as possible to the blade, but is not hit by the blade in any position of the excavator arm.
  • the fastening component is formed for example as a metal plate and magnetically fastened to the working part.
  • the fastening component may be formed as a frame-like holder.
  • an integrated in the working part mounting component to which the detector component can be attached.
  • the fastening component consists of a rope or clamps to secure the detector component to the working part.
  • Formation of the mounting component as a housing is useful for, for example, housing the computing component and housing batteries, or tools for mounting the attachment and / or detector component.
  • the fastening component and the detector component may be arranged in a common housing.
  • the location system further comprises a display component for displaying the detection of the detector component. If the detection merely represents the detection of an electromagnetic field, the display component can generate a warning signal upon detection.
  • the warning signal is, for example, an audible or visual signal to a user, such as an excavator driver. Additionally or alternatively, the warning signal may represent a signal to a control device of the terrain-working machine, whereby e.g. the movement of the machine and / or its working part is stopped.
  • the localization system comprises a computing component.
  • the detection of the detector component is further processed.
  • the distance to the object is derived from the detection and optionally stored.
  • the computing component can communicate via corresponding interfaces with the display component, which then displays or forwards the information derived by means of the computing component, such as distance information.
  • the display component is designed, for example, as a graphic display and arranged in a driver's cab.
  • the detection is a warning signal, for example by means of flashing or shining larapae, representable.
  • the distance information can be visualized in a terrain model, with indicator lights or as numerical values. Additionally or alternatively, an acoustic alarm may be provided.
  • the computational component is e.g. a microprocessor. Furthermore, the arithmetic or display component can be assigned a controller.
  • Detector component, display component, as well as possibly computing component and optionally controllers each have means for communication.
  • the devices may be cable connections or wireless interfaces such as Bluetooth or CANBUS.
  • the components also communicate via radio signals. Communication takes place under the individual components.
  • the communication may further be to external devices, such as a user-operated control system, or to terrain machine control devices.
  • FIG. 1 shows an excavator as a terrain-working machine with a fastening and detector component arranged according to the invention
  • FIG. 2 shows an excavator arm, which is in a working position, with components of a localization system according to the invention
  • FIG. 3 shows an excavator arm, which is in a further working position, with components of a localization system according to the invention
  • FIG. 4 shows a detector component with two x-y antennas arranged along one axis and the consequent detection cone within which objects are detected;
  • FIG. 5 shows an excavator with a fastening, a detector and a display component of a localization system according to the invention
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a localization system according to the invention.
  • Figure 7 in four sub-figures embodiments relating to components of a localization system according to the invention.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of a display component of a localization system according to the invention.
  • FIG. 1 shows an excavator 2 a as an off-road machine with a localization system according to the invention.
  • the excavator 2a travels over a terrain 10 at which digging work is to be performed.
  • the grave work is done eg in the context of the creation of a road or the laying of pipes or pipes.
  • a supply line 1 is already laid as an underground object, from the supply line 1 a electromagnetic field emanates.
  • the excavator 2a has an excavator arm 3a with an upper boom component IIa, a lower boom component 12a and an excavator bucket 13a, each of which is height-adjustable by means of hydraulic cylinders.
  • a fastening component 4a which is embodied here as a magnetically fixed housing on the second arm component, and a detector component 5a are arranged on the lower arm component 12a.
  • the detector component 5a is arranged on the mounting component 4a such that the detection axis and thus the detection direction of the detector component 5a is substantially parallel to the longitudinal direction of the lower boom component 12a.
  • the detection direction always points in the direction of the bucket 13a and in the direction of the terrain to be worked with the bucket 13a.
  • the detector component 5a is designed for the detection of electromagnetic radiation.
  • the distance of the source is calculated by means of the arithmetic component arranged in the fastening component 4a designed as a housing and the information is forwarded, for example, to the display component or to a control device of the excavator 2a.
  • the forwarding takes place via radio - eg via Bluetooth interfaces.
  • Display component, detector component 5a and fastening component 4a could also be arranged in a common housing.
  • FIG. 2 shows an excavator arm 3b in a working position with components of a localization system according to the invention. From the presentation will It can be seen that the arrangement of the detector component 5b of the localization system is such that it is arranged as close as possible to the bucket 13b, but so far away that it is not hit by the blade. Furthermore, the detection cone 7b is shown within which objects can be detected. In each case, the terrain is scanned, which is processed in the current position of the bucket 13b or could be.
  • FIG. 3 shows an excavator arm 3c in a further working position with components of the localization system. Furthermore, a reflective element 14 is attached. The reflective element 14 can be measured with a tachymeter and thus the position of the element can be determined.
  • the excavator 3c further sensors are assigned: The - not shown - hydraulic cylinders for adjusting the upper boom component 11c and the lower boom component 12c of the excavator arm 3c, and the bucket 13c, respectively pressure sensors 15, 15 '15''assigned. Further, the upper boom component Hd, the lower boom component 12d, and the bucket 13c are respectively associated with a tilt sensor. The tilt sensors are not shown.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a detector component 5d according to the invention with two xy-antennas 20a 'and 20a''spaced apart on an axis, whereby the detection direction 30 of the detector component 5d along the axis is defined, and the detection cone 7d within which objects are detected.
  • excavation is carried out in a terrain 10 'by means of the excavator 2e.
  • the detector component 5e is disposed on the lower boom component 12e rotatably connected to the bucket 13e via the attachment component 4e.
  • the detector component 5e is provided with antennas and a laser distance meter according to the following FIG. 7C.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a localization system according to the invention with a fastening component designed as a housing 4f for the computing component. On the housing 4f, the detector component 5f is arranged.
  • the attachment component is attached to the lower boom component 12f of the excavator 2f, as in the previous figures.
  • the housing 4f as a mounting component has magnetic strips on the housing rear wall, via which it is magnetically fastened to the front boom component 12f.
  • the magnetic attachability allows quick and easy assembly and removal of the housing 4f.
  • a display component 6f including a graphic display is arranged in the cab of the excavator 2f.
  • the display component 6f is formed, for example, according to the embodiment shown below in FIG.
  • FIG. 7A shows in more detail an embodiment of the fastening component 4f, which is designed as a housing for a battery compartment 16, as well as a computing component 8f.
  • FIG. 7B shows the detector component 5f, which has a first antenna 20b 'and a second antenna 20b ", which antennas are arranged in a housing 18 at a known center distance d from one another.
  • FIG. 7C shows an exemplary embodiment of a detector component which likewise has a first and a second antenna 20c 'and 20c "arranged at a fixed distance from each other, and additionally a laser distance meter 19.
  • the antennas are, for example, each with a coil or with a plurality of coils as the uniaxial antenna 2Od, the x- y antenna 2Oe or the three-axis antenna 2Of executed in Figure 7D.
  • a time-varying magnetic field of a subterranean conductor induces a voltage between the ends of the coil and the coils of the antennas, respectively, which induced voltage depends on the magnitude of the magnetic field.
  • a distance value of the conductor is derived in the computing component 8f.
  • the deriving may simply represent assigning a distance value to the antenna outputs.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of a display component 6g of a localization system according to the invention.
  • the display component 6g has a graphic display 6g 'and is designed as a display and control unit.
  • a plurality of LEDs are formed as visual display means, as well as a plurality of buttons for selecting settings.
  • buttons include a mute button 21 for muting an audible alarm in addition to the visual alarms, and another button 22 for switching the locator system to "stand by" or “active.”
  • LED 's 23 indicate by flashing which setting is active
  • Two further LED' s 24 indicate the battery level of the computing component 8f and detector component 5f and the display 6g '
  • the LEDs 25 in the upper area of the display 6g' represent a visual one Display of distance information regarding a detected underground object They are divided into three color sections - green, yellow, red - If the green LEDs 25 'illuminate, an underground object is detected, but still at a distance of more than 30 cm The yellow LED 's 25''indicates that the object is now less than 30 cm apart. When the red LED 's 25''' is lit, the object is less than 10 cm away and the highest alarm level prevails.

Abstract

Ein Lokalisierungssystem zum Lokalisieren eines unterirdischen Objektes (1) für eine Geländebearbeitungsmaschine (2a), die ein Arbeitsteil (3a) aufweist, umfasst eine Befestigungskomponente (4a) und eine Detektorkomponente (5a). Die Befestigungskomponente (4a) ist - beispielsweise magnetisch - am Arbeitsteil (3a) anordenbar. Die Detektorkomponente (5a) ist zur Detektion des Objektes (1) anhand eines dem Objekt (1) zuordenbaren elektromagnetischen Feldes ausgebildet. Die Detektorkomponente weist eine definierte Detektionsrichtung auf und ist mittels der Befestigungskomponente (4a) derart an der unteren Auslegerkomponente des Arbeitsteils angeordnet, dass die Detektionsrichtung im Wesentlichen parallel zur longitudinalen Richtung der unteren Auslegerkomponente (12a) ausgerichtet ist und in Richtung des Geländebearbeitungsteils (13a) zeigt. Dadurch wird stets jenes Gelände detektiert, welches in der jeweiligen momentanen Stellung des Geländebearbeitungsteils (13a) bearbeitet wird oder werden könnte. Gegebenenfalls umfasst das Lokalisierungssystem eine Rechenkomponente zum Ableiten von Abstandsinformation des Objektes (1) aus der Detektion. Das Lokalisierungssystem weist weiters eine Anzeigekomponente auf, um die Detektion und/oder die Abstandsinformation anzuzeigen bzw. weiterzuleiten.

Description

LokalisierungsSystem für eine Geländebearbeitungsmaschine
Die Erfindung betrifft ein Lokalisierungssystem zum
Lokalisieren eines unterirdischen Objektes für eine
Geländebearbeitungsmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Durchführung von Erdarbeiten und vor allem von Grabarbeiten ist es notwendig zu wissen, wo unterirdische Objekte, wie unterirdisch verlegte Versorgungsleitungen, vergraben sind, um eine Beschädigung z.B. der Versorgungsleitungen und/oder der verwendeten Geländebearbeitungsmaschinen zu verhindern. Oft sind diese Objekte unvollständig, falsch oder gar nicht dokumentiert. Demzufolge muss das zu bearbeitende Gelände vor Beginn der Erdarbeiten auf unterirdische Objekte untersucht werden. Die Untersuchung erfolgt im Allgemeinen anhand einer Detektion von den Objekten zuordenbaren elektromagnetischen Feldern, beispielsweise mit handelsüblichen handgehaltenen Ortungsgeräten.
Eine solche Gelände-Abtastung ist aber insbesondere für die Bearbeitung grosser Flächen zu zeit- und kostenaufwändig. Daher ist es üblich, Lokalisierungs- oder Ortungsgeräte, wie Kabeldetektoren, direkt an der Geländebearbeitungsmaschine - z.B. einem Bagger - anzubringen und die vergrabenen Objekte im Rahmen der laufenden Erdarbeiten zu erfassen. Um mit grosser Sicherheit zu vermeiden, dass die Objekte beim Graben getroffen werden, werden vorteilhaft Ortungsgeräte verwendet, mittels welchen auch die Tiefe der vergrabenen Objekte bestimmbar ist. Dazu sind Ortungsgeräte bekannt, die zwei entlang einer Senkrechten auf das Objekt beabstandet angeordnete Antennen aufweisen. Aus den mittels der Antennen erfassten Feld-Verhältnissen und dem bekannten festen Abstand der Antennen ist der Abstand des Objektes zum Ortungsgerät ableitbar. Vorteilhaft werden die Objekt- Daten abgespeichert und aufgezeichnet, womit Gelände- Dokumentationen, wie Karten, erstellt bzw. ergänzt werden können.
Geländebearbeitungsmaschinen, wie z.B. Bagger, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Erfindung bezieht sich dabei auf Geländebearbeitungsmaschinen mit einem Arbeitsteil - insbesondere einen Baggerarm -, der ein Geländebearbeitungsteil, wie eine Baggerschaufel, aufweist. Das Geländebearbeitungsteil ist dabei beispielsweise an einer unteren Auslegerkomponente des Arbeitsteils schwenkbar befestigt. Insbesondere weist der Arbeitsteil zwei oder drei Glieder als Auslegerkomponenten auf, die mittels hydraulischen Verstellmechanismen bewegt werden können.
Die US 2006/0265914 Al beschreibt ein System zum Verfolgen einer vorgegebenen Grenze bei Geländebearbeitungsarbeiten, die durch eine Geländebearbeitungsmaschine durchgeführt werden. Dazu sind im Gelände insbesondere unterirdisch Signalsendegeräte angeordnet, die durch ihre Position die Grenze oder einen Grenzbereich festgelegen. Anhand einer Empfängervorrichtung werden die von den Sendegeräten emittierten Signale empfangen und an eine Auswerteeinheit weitergeleitet, wobei die Auswerteeinheit aus den empfangenen Signalen eine Position der Signalsendegeräte und daraus Informationen über die Grenze ableitet. Es wird dabei vorgeschlagen, die Empfängervorrichtung auf der Arbeitsmaschine selbst zu befestigen oder alternativ mobil von der Arbeitsmaschine örtlich getrennt zu positionieren, beispielsweise auf einem weiteren separaten Fahrzeug.
Für den Gebrauch zum Orten beispielsweise einer unterirdischen, ein Magnetfeld erzeugenden Versorgungsleitung ist das in der US 2006/0265914 Al geoffenbarte System jedoch unbrauchbar, da für eine Detektion einer Versorgungsleitungen sich von einem Sender-Empfänger-System unterscheidende Anforderungen notwendig sind.
In der US 6,633,163 ist eine Geländebearbeitungsmaschine mit zwei an der Maschine unterschiedlich hoch angeordneten Magnetfeld-Detektoren dargestellt. Der Vergleich der Detektor-Messungen liefert Informationen über die Nähe eines Feld-Erzeugers zur Geländebearbeitungsmaschine. Mit dem dargestellten System wird die relative Position des Feld-Erzeugers zur Geländebearbeitungsmaschine bestimmt. Die Bestimmung des Abstandes des Feld-Erzeugers zur Geländebearbeitungsmaschine bzw. der Tiefe des Feld- Erzeugers wird in der genannten US-Patentschrift nicht erwähnt. Weiters ist - aufgrund der Anordnung der Detektoren direkt an der Maschine - das System nur für Geländebearbeitungsmaschinen gut geeignet, die ein Arbeitsteil hinter sich herziehen.
Die US 5,592,092 beschreibt zwei an der Schaufel eines Baggers beabstandet angebrachte Sensoren zur Erfassung von Magnetfeldern unterirdischer Objekte. Aus dem bekannten Abstand der Sensoren zueinander, der Differenz der detektierten Feldbeträge und der Schaufelstellung wird der Abstand der Schaufel zum Objekt abgeleitet. Da die Sensoren an der Baggerschaufel angebracht sind, liegen sie je nach Schaufelstellung nicht senkrecht über dem Objekt. Daher muss die Schaufelstellung bei der Bestimmung des Abstands berücksichtigt werden. Auch besteht - aufgrund der Befestigung direkt an der Schaufel - die Gefahr, dass die Sensoren bei den Baggerarbeiten beschädigt werden.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes beschädigungsstabiles Lokalisierungssystem für eine Geländebearbeitungsmaschine bereitzustellen, mittels welchem bei der Durchführung von Erdarbeiten unterirdische Objekte in dem Gelände erfassbar sind, welches durch die jeweilige momentane Stellung und Position des Geländebearbeitungsteils bearbeitet wird oder werden könnte .
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines beschädigungsstabilen Lokalisierungssystems für eine Geländebearbeitungsmaschine, mittels welchem auch der Abstand zu unterirdischen Objekten bestimmbar ist.
Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände des Anspruches 1 oder der abhängigen Ansprüche gelöst bzw. die Lösungen weitergebildet.
Erfindungsgemäss weist ein Lokalisierungssystem für eine Geländebearbeitungsmaschine eine in Richtung des Geländebearbeitungsteils, wie einer Baggerschaufel, zeigende Detektorkomponente mit definierter Detektions- richtung, eine Rechenkomponente und eine Anzeigekomponente z.B. zum Anzeigen oder Weiterleiten von Abstandsinformationen auf. Die Detektorkomponente ist dabei über eine Befestigungskomponente an einem unteren Glied des Arbeitsteils - an dem das Geländebearbeitungsteil der Maschine befestigt ist - angebracht, sodass die Detektionsrichtung der Detektorkomponente im Wesentlichen parallel zur longitudinalen Richtung des unteren Glieds, das die untere Auslegerkomponente des Arbeitsteils darstellt, ausgerichtet ist. Die Befestigungskomponente ist zur Anordnung, insbesondere lösbaren Befestigung, an der unteren Auslegerkomponente des Baggerarms der Geländebearbeitungsmaschine ausgeführt. Vorteilhaft ist die Befestigungskomponente derart am Arbeitsteil anordenbar, dass die Detektorkomponente möglichst beschädigungssicher positioniert wird. Durch die Anordnung der Detektorkomponente am unteren Glied des Arms, wobei die Detektionsachse parallel zur Längsachse des unteren Glieds ausgerichtet ist, folgt, dass die Detektionsachse und somit die definierte Detektionsrichtung der Detektorkomponente auf das Geländebearbeitungsteil und auf das damit zu bearbeitende Terrain zeigen. Ebenso wird durch diese Anordnungsposition erreicht, dass ein Kontakt und ein Zusammenstoss mit dem Geländebearbeitungsteil oder mit dem Gelände selbst verhindert werden, was ansonsten zu einer Beschädigung des Detektors führen könnte. Damit wird mit einer wenig komplexen und beschädigungsstabilen Anordnung ein Lokalisierungssystem mit einer Detektorkomponente bereitgestellt, welche Objekte in jenem Gelände detektiert, das in der momentanen Stellung und Position des Geländebearbeitungsteils durch selbiges bearbeitet wird oder werden könnte. Ein Abscannen des zu bearbeitenden Geländes als separater Arbeitsgang vor dem Bearbeiten des Geländes ist bei der Verwendung eines erfindungsgemässen Lokalisierungssystems nicht nötig.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Detektorkomponente ist eine Anordnung zweier auf einer Achse entlang der longitudinalen Richtung des unteren Glieds des Arbeitsteils beabstandet angeordneten Antennen, wobei die Detektionsrichtung der Detektorkomponente in Richtung der Achse definiert ist. Da die Antennen auf der Achse beabstandet angebracht sind, sind die detektierten Stärken des von einem Objekt ausgehenden Magnetfeldes an unterschiedlichen Positionen entlang der Achse unterschiedlich hoch. Anhand des Unterschiedes der durch die beiden beabstandeten Antennen detektierten Magnetfeldstärken und des Abstandes der Antennen zueinander ist der Abstand des Objektes zur Detektorkomponente bestimmbar.
Den Objekten zuordenbare elektromagnetische Felder sind z.B. durch Wechselströme erzeugte Magnetfelder oder induzierte Magnetfelder. So können unterirdisch verlegte Versorgungsleitungen, wie Hoch- und Niederspannungsleitungen, Fernmeldeleitungen oder Wasserleitungen, bzw. alternative unterirdische Objekte oft anhand von zeitlich veränderlichen Magnetfeldern der Leitungen geortet werden. Die Magnetfelder werden beispielsweise infolge von Stromflüssen durch die Leitungen erzeugt, wie bei mit Wechselstrom betriebenen Hoch- oder Niederspannungsleitungen. Alternativ stellen die Felder mittels Anlegen elektromagnetischer Signale an die Leitungen erzeugte Felder oder an den Leitungen reflektierte Felder dar. Das Anlegen erfolgt über direktes Anlegen an Strom leitende Versorgungsleitungen oder mittels Induzieren eines Magnetfeldes in der Leitung. Ein magnetisches Wechselfeld einer Strom leitenden Versorgungsleitung kann auch durch Signale von entfernten Transmittern, wie Funksignale von Radiotransmittern, induziert sein. Auch können die Felder von Transmittern an oder in den Leitungen ausgehen. Beispielsweise wird in nicht leitende Versorgungsleitungen, wie tönerne Rohre oder Kunststoffröhre, ein Leiter eingeführt - oder es wird der Leiter neben den
Versorgungsleitungen geführt - und mit Wechselstrom gespeist.
Die Stärke des Magnetfeldes ist ein Mass für den Abstand der Quelle - also der Leitung oder des Transmitters - zum Messort. Für einen geraden stromdurchflossenen Leiter nimmt die Stärke des Magnetfeldes umgekehrt proportional mit dem Abstand d ab - B ~ k/d, im Falle eines magnetischen Dipolfeldes umgekehrt proportional mit der dritten Potenz des Abstandes d - B ~ k/d3, wobei k eine Proportionalitätskonstante bezeichnet und B den Betrag des Magnetfeldes.
Mittels einer Detektorkomponente mit beabstandeten Antennen, wie vorgängig beschrieben, wird ein Magnetfeld einer Quelle an zwei beabstandeten Messpositionen, also für zwei Abstände zur Quelle, erfasst. Anschliessend kann das Verhältnis der gemessenen Stärken der Felder gebildet werden, sodass sich die Proportionalitätskonstante herauskürzt. Aus den gemessenen Feldern und dem bekannten Relativabstand der Antennen ist dann der Abstand zur Quelle bestimmbar.
Eine Detektorkomponente eines erfindungsgemässen Lokalisierungssystems mit drei - oder mehr - Antennen ermöglicht die Ermittlung des Abstands eines Objektes mit grosserer Genauigkeit als eine Detektorkomponente mit zwei Antennen.
Weist die Detektorkomponente Antennen zum Erfassen des Feldes auf, so können die Antennen ein-, zwei- oder dreiachsige Antennen darstellen, wobei zweiachsige Antennen als x-y-Antennen bezeichnet werden. Anhand mehrachsiger Antennen ist das Feld in mehreren Raumrichtungen erfassbar, sodass nicht nur der Abstand sondern auch ein Richtungsvektor zu einem Objekt bestimmt werden kann und Objekte richtungsunabhängig detektiert werden können.
Die Detektorkomponente des erfindungsgemässen Lokalisierungssystems kann ebenso alternativ zu den Antennen Magnetfeld-Detektoren, wie Magnetometer oder Hall-Sensoren, umfassen.
Die Detektorkomponente kann auch mit einem Sender und Empfänger, insbesondere für Entfernungsmessungen, ausgebildet sein.
Beispielsweise stellt die Detektorkomponente ein Radar dar, wobei die Objekte anhand von einer Sendeeinheit der Detektorkomponente ausgesandter und einer Empfangseinheit der Detektorkomponente empfangener Strahlung detektiert werden.
Gegebenenfalls umfasst die Detektorkomponente zusätzlich einen Laserdistanzmesser, ein GPS System oder andere optische Vermessungssysteme um die Distanz zum ursprünglichen oder bearbeiteten - Terrain zu messen. Ist anhand der Detektorkomponente der Abstand zu einem Objekt bestimmbar, so kann die Messung der Position der Detektorkomponente respektive des Arbeitsteils relativ zum Terrain verwendet werden, um die Tiefe des Objektes zu bestimmen. Das Arbeitsteil kann dann entsprechend der ermittelten Tiefe gesteuert werden.
Eine Positionsbestimmung des Arbeitsteils ist auch mit alternativen, in der Maschinensteuerung üblichen, Methoden durchführbar. Bekannt ist beispielsweise, einen Reflektor am Arbeitsteil zu vermessen. Ebenfalls bekannt ist eine Positionsbestimmung - z.B. eines Baggerarms als Arbeitsteil - mittels Neigungs- und Drucksensoren.
Das erfindungsgemässe Lokalisierungssystem ist als Lokalisierungssystem für eine Geländebearbeitungsmaschine ausgebildet. Die Geländebearbeitungsmaschine stellt insbesondere einen Bagger mit einem Baggerarm als Arbeitsteil dar. Üblicherweise ist ein Baggerarm aus mehreren Auslegerkomponenten und einer Baggerschaufel als Geländebearbeitungsteil, die jeweils höhenverstellbar sind, gebildet. Die Auslegerkomponente, an welcher das Geländebearbeitungsteil unmittelbar befestigt ist, wird als untere Auslegerkomponente bezeichnet. An der unteren Auslegerkomponente wird die Befestigungskomponente eines erfindungsgemässen Lokalisierungssystems vorzugsweise derart angebracht, dass sie möglichst nahe an der Schaufel angeordnet ist, aber in keiner Stellung des Baggerarms von der Schaufel getroffen wird.
Die Befestigungskomponente ist beispielsweise als Metallplatte ausgebildet und magnetisch am Arbeitsteil befestigbar. Alternativ kann die Befestigungskomponente als rahmenartige Halterung ausgebildet sein. Ebenso möglich ist eine im Arbeitsteil integrierte Befestigungskomponente, an welcher die Detektorkomponente befestigt werden kann. In einem einfachen Fall besteht die Befestigungskomponente aus einem Seil oder aus Klemmen um die Detektorkomponente am Arbeitsteil zu befestigen. Eine Ausbildung der Befestigungskomponente als Gehäuse ist nützlich für z.B. die Unterbringung der Rechenkomponente und die Unterbringung von Batterien, oder Werkzeugen zum Montieren der Befestigungs- und/oder Detektorkomponente. Ebenso können die Befestigungskomponente und die Detektorkomponente in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.
Das erfindungsgemässe Lokalisierungssystem umfasst weiters eine Anzeigekomponente zum Anzeigen der Detektion der Detektorkomponente. Stellt die Detektion lediglich das Erfassen eines elektromagnetischen Feldes dar, so kann die Anzeigekomponente beim Erfassen ein Warnsignal erzeugen. Das Warnsignal ist beispielsweise ein akustisches oder optisches Signal für einen Benutzer, wie einen Baggerfahrer. Zusätzlich oder alternativ kann das Warnsignal ein Signal für eine Steuereinrichtung der Geländebearbeitungsmaschine darstellen, wodurch z.B. die Bewegung der Maschine und/oder deren Arbeitsteils gestoppt wird.
Gegebenenfalls umfasst das erfindungsgemässe Lokalisierungssystem eine Rechenkomponente. Mittels der Rechenkomponente wird die Detektion der Detektorkomponente weiterverarbeitet. Beispielsweise wird aus der Detektion der Abstand zum Objekt abgeleitet und gegebenenfalls abgespeichert. Die Rechenkomponente kann über entsprechende Schnittstellen mit der Anzeigekomponente kommunizieren, welche dann die mittels der Rechenkomponente abgeleiten Informationen, wie Abstandsinformationen, anzeigt bzw. weiterleitet .
Zur Anzeige für einen Benutzer ist die Anzeigekomponente z.B. als graphisches Display ausgebildet und in einer Fahrerkabine angeordnet. Auf dem Display ist die Detektion als Warnsignal, beispielsweise mittels blinkender bzw. leuchtender Larapen, darstellbar. Die Abstandsinformation kann bildlich in einem Geländemodell, mit Anzeigelampen oder als Zahlenwerte dargestellt werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein akustischer Alarm vorgesehen sein.
Die Rechenkomponente ist z.B. ein Mikroprozessor. Weiters kann der Rechen- oder Anzeigekomponente ein Controller zugeordnet sein.
Detektorkomponente, Anzeigekomponente, sowie gegebenenfalls Rechenkomponente und gegebenenfalls Controller weisen jeweils Einrichtungen zur Kommunikation auf. Die Einrichtungen können Kabelverbindungen oder kabellose Schnittstellen, wie Bluetooth oder CANBUS, darstellen. Beispielsweise kommunizieren die Komponenten auch über Funk-Signale. Die Kommunikation erfolgt unter den einzelnen Komponenten. Die Kommunikation kann weiters zu externen Einrichtungen, wie einem von einem Benutzer bedienten Steuersystem, oder zu Steuereinrichtungen der Geländebearbeitungsmaschine erfolgen.
Das erfindungsgemässe Lokalisierungssystem wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben oder erläutert. Im Einzelnen zeigen
Figur 1 einen Bagger als Geländebearbeitungsmaschine mit einer erfindungsgemäss angeordneten Befestigungsund Detektorkomponente;
Figur 2 einen Baggerarm, welcher sich in einer Arbeitsposition befindet, mit Komponenten eines erfindungsgemässen LokalisierungsSystems; Figur 3 einen Baggerarm, welcher sich in einer weiteren Arbeitsposition befindet, mit Komponenten eines erfindungsgemässen LokalisierungsSystems;
Figur 4 eine Detektorkomponente mit zwei entlang einer Achse angeordneten x-y-Antennen und den daraus folgenden Detektionskegel, innerhalb welchem Objekte detektiert werden;
Figur 5 einen Bagger mit einer Befestigungs-, einer Detektor- und einer Anzeigekomponente eines erfindungsgemässen LokalisierungsSystems;
Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen LokalisierungsSystems;
Figur 7 in vier Teilfiguren Ausführungsbeispiele betreffend Komponenten eines erfindungsgemässen Lokalisierungssystems; und
Figur 8 ein Ausführungsbeispiel für eine Anzeigekomponente eines erfindungsgemässen Lokalisierungssystems.
In Figur 1 ist ein Bagger 2a als Geländebearbeitungsmaschine mit einem erfindungsgemässen Lokalisierungssystem dargestellt. Der Bagger 2a fährt über ein Terrain 10, an welchem Grabarbeiten durchgeführt werden sollen. Die Grabarbeiten erfolgen z.B. im Rahmen der Erstellung einer Strasse oder der Verlegung von Leitungen bzw. Rohren. Unter dem zu bearbeitenden Terrain ist bereits eine Versorgungsleitung 1 als unterirdisches Objekt verlegt, wobei von der Versorgungsleitung 1 ein elektromagnetisches Feld ausgeht. Der Bagger 2a weist als Arbeitsteil einen Baggerarm 3a mit einer oberen Auslegerkomponente IIa, einer unteren Auslegerkomponente 12a und einer Baggerschaufel 13a, die jeweils mittels hydraulischer Zylinder höhenverstellbar sind, auf. An der unteren Auslegerkomponente 12a sind als Komponenten des erfindungsgemässen Lokalisierungssystems eine Befestigungskomponente 4a, die hier als magnetisch an der zweiten Auslegerkomponente befestigtes Gehäuse ausgebildet ist, und eine Detektorkomponente 5a angeordnet. Die Detektorkomponente 5a ist an der Befestigungskomponente 4a derart angeordnet, dass die Detektionsachse und somit die Detektionsrichtung der Detektorkomponente 5a im Wesentlichen parallel zur longitudinalen Richtung der unteren Auslegerkomponente 12a ist. Dadurch zeigt die Detektionsrichtung stets in Richtung der Baggerschaufel 13a und in Richtung des mit der Baggerschaufel 13a zu bearbeitenden Geländes. Die Detektorkomponente 5a ist zur Detektion elektromagnetischer Strahlung ausgebildet. Sobald Strahlung detektiert wird, wird die Entfernung der Quelle mittels der in der - als Gehäuse ausgebildeten Befestigungskomponente 4a angeordneten Rechenkomponente berechnet und die Information z.B. an die - hier nicht dargestellte - Anzeigekomponente oder an eine Steuereinrichtung des Baggers 2a weitergeleitet. Das Weiterleiten erfolgt über Funk - z.B. über Bluetooth-Schnittstellen. Anzeigekomponente, Detektorkomponente 5a und Befestigungskomponente 4a könnten auch in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.
Die Darstellung der Figur 2 zeigt einen Baggerarm 3b in einer Arbeitsposition mit Komponenten eines erfindungs- gemässen Lokalisierungssystems. Aus der Darstellung wird ersichtlich, dass die Anordnung der Detektorkomponente 5b des Lokalisierungssystems derart erfolgt, dass diese möglichst nahe der Baggerschaufel 13b angeordnet ist, jedoch so weit entfernt, dass sie von der Schaufel nicht getroffen wird. Weiters wird der Detektionskegel 7b gezeigt, innerhalb welchem Objekte detektiert werden können. Dabei wird jeweils das Gelände gescannt, welches in der momentanen Stellung der Baggerschaufel 13b bearbeitet wird oder werden könnte.
Figur 3 zeigt einen Baggerarm 3c in einer weiteren Arbeitsposition mit Komponenten des Lokalisierungssystems. Weiters ist ein reflektives Element 14 angebracht. Das reflektive Element 14 kann mit einem Tachymeter angemessen und so die Position des Elements bestimmt werden. Dem Baggerarm 3c sind weitere Sensoren zugeordnet: Den - nicht dargestellten - hydraulischen Zylindern zum Verstellen der oberen Auslegerkomponente 11c und der unteren Auslegerkomponente 12c des Baggerarms 3c, sowie der Baggerschaufel 13c, sind jeweils Drucksensoren 15, 15' 15'' zugeordnet. Weiters ist der oberen Auslegerkomponente Hd, der unteren Auslegerkomponente 12d und der Baggerschaufel 13c jeweils ein Neigungssensor zugeordnet. Die Neigungssensoren sind nicht dargestellt. Mittels des reflektiven Elements 14 und der Sensoren kann die Position der Schaufel-Unterkante aus der Position des reflektiven Elements 14 und den Neigungsinformationen anhand einfacher Geometrie berechnet werden. Wird nun über das Lokalisierungssystem der Abstand zu einem unterirdischen Objekt ermittelt, kann mit der Kenntnis der Position des Baggerarms 3d - und damit der Detektorkomponente 5c, die in einer festen Positionsbeziehung zum Baggerarm 3c steht die Tiefe des Objektes bestimmt werden. Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Detektorkomponente 5d mit zwei auf einer Achse beabstandet angeordneten x-y-Antennen 20a' und 20a' ' , wodurch die Detektionsrichtung 30 der Detektorkomponente 5d entlang der Achse definiert wird, und den Detektionskegel 7d, innerhalb welchem Objekte detektiert werden.
In Figur 5 wird ein Aushub in einem Terrain 10' mittels des Baggers 2e durchgeführt. Am Baggerarm ist an der unteren Auslegerkomponente 12e, die mit der Schaufel 13e drehbar verbunden ist, über die Befestigungskomponente 4e die Detektorkomponente 5e angeordnet. Die Detektorkomponente 5e ist entsprechend der nachfolgenden Figur 7C mit Antennen und einem Laserdistanzmesser versehen. Indem mit dem Laserdistanzmesser die Distanz zum Terrain - hier z.B. zum ausgehobenen Terrain 10' ' - gemessen wird, kann aus einem aus den Detektionsdaten der Detektorkomponente 5e berechneten Abstand eines erfassten Objektes auch die Tiefe des Objektes bestimmt werden. Aus der Darstellung geht hervor, dass die Anordnung der Detektorkomponente 5e über das Verbindungselement 7e und die Befestigungskomponente 4e an der Auslegerkomponente 12e derart ist, dass die Detektorkomponente 5e auch in einer Endposition der Schaufel 13e von dieser nicht getroffen wird - und damit gegen Beschädigung durch die Schaufel 13e geschützt ist. Beim Transport des Baggers - wenn der Bagger also nicht aktiv eingesetzt wird - kann die Detektorkomponente 5e und ggf. die weiteren Komponenten z.B. zum Schutz gegen Diebstahl einfach abgenommen werden. Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Lokalisierungssystems mit einer als Gehäuse 4f für die Rechenkomponente ausgebildeten Befestigungskomponente. Am Gehäuse 4f ist die Detektorkomponente 5f angeordnet. Die Befestigungskomponente ist - entsprechend den vorherigen Figuren - an der unteren Auslegerkomponente 12f des Baggers 2f angebracht. Das Gehäuse 4f als Befestigungskomponente weist an der Gehäuse-Rückwand Magnetstreifen auf, über welche es magnetisch an der vorderen Auslegerkomponente 12f befestigt ist. Die magnetische Befestigbarkeit ermöglicht eine schnelle und einfache Montage und Abnahme des Gehäuses 4f. In der Fahrerkabine des Baggers 2f ist eine Anzeigekomponente 6f, die ein graphisches Display umfasst, angeordnet. Die Anzeigekomponente 6f ist beispielsweise entsprechend dem nachfolgend in Figur 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet .
Figur 7A zeigt etwas detaillierter eine Ausführungsform der Befestigungskomponente 4f, welche als Gehäuse für ein Batteriefach 16, sowie eine Rechenkomponente 8f ausgebildet ist .
Figur 7B zeigt die Detektorkomponente 5f, welche eine erste Antenne 20b' und eine zweite Antenne 20b' ' aufweist, welche Antennen in einem bekannten Achsabstand d zueinander in einem Gehäuse 18 angeordnet sind. In Figur 7C ist ein Ausführungsbeispiel einer Detektorkomponente dargestellt, die ebenfalls eine erste und zweite, in einem festen Abstand zueinander angeordnete Antennen 20c' und 20c' ' , sowie zusätzlich einen Laserdistanzmesser 19 aufweist. Die Antennen sind beispielsweise jeweils mit einer Spule bzw. mit mehreren Spulen als die einachsige Antenne 2Od, die x- y-Antenne 2Oe oder die dreiachsige Antenne 2Of aus Figur 7D ausgeführt. Ein zeitlich veränderliches Magnetfeld eines unterirdischen Leiters induziert eine Spannung zwischen den Enden der Spule bzw. der Spulen der Antennen, welche induzierte Spannung vom Betrag des Magnetfeldes abhängt. Aus den Antennen-Ausgaben wird in der Rechenkomponente 8f ein Abstandswert des Leiters abgeleitet. Das Ableiten kann beispielsweise einfach ein Zuordnen eines Abstandswertes zu den Antennen-Ausgaben darstellen.
In Figur 8 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Anzeigekomponente 6g eines erfindungsgemässen Lokalisierungssystems dargestellt. Die Anzeigekomponente 6g weist ein graphisches Display 6g' auf und ist als Anzeige- und Steuereinheit ausgebildet. Auf dem graphischen Display 6g' ist eine Vielzahl von LED' s als visuelle Anzeigemittel, sowie mehrere Schaltknöpfe zum Wählen von Einstellungen ausgebildet. Die Schaltknöpfe umfassen hier eine „mute"- Schaltknopf 21 zum Stummstellen eines akustischen Alarms, der zusätzlich zu den visuellen Alarmsignalen vorgesehen ist. Mit einem weiteren Schaltknopf 22 kann das Lokalisierungssystem auf „stand by" oder „active" geschalten werden. Zu den Schaltknöpfen gehörige LED' s 23 zeigen durch Aufleuchten an, welche Einstellung aktiv ist. Zwei weitere LED' s 24 zeigen den Batteriestand der Rechenkomponente 8f und Detektorkomponente 5f, sowie des Displays 6g' an. Die LED's 25 im oberen Bereich des Displays 6g' stellen eine visuelle Anzeige von Abstandsinformation bzgl. eines detektierten unterirdischen Objekts dar. Sie sind in drei Farbabschnitte - grün, gelb, rot - unterteilt. Leuchten die grünen LED's 25', so ist ein unterirdisches Objekt detektiert, das sich jedoch noch in einem Abstand von mehr als 30 cm befindet. Das Aufleuchten der gelben LED' s 25'' indiziert, dass das Objekt nun einen Abstand von weniger als 30 cm einnimmt. Beim Leuchten der roten LED' s 25''' ist das Objekt weniger als 10 cm entfernt und es herrscht höchste Alarmstufe.

Claims

Patentansprüche
1. Lokalisierungssystem zum Lokalisieren eines unterirdischen Objektes (1), wie einer Versorgungsleitung, für eine
Geländebearbeitungsmaschine (2a, 2b), die ein Arbeitsteil (3a) , insbesondere einen Baggerarm (3b,3c,3d), aus mindestens einer unteren Auslegerkomponente (12a, 12c, 12e, 12f) und einem Geländebearbeitungsteil (13a, 13b, 13c, 13e) aufweist, mit
■ einer Befestigungskomponente (4a, 4b, 4c, 4e, 4f) ,
■ einer an der Befestigungskomponente (4a, 4b, 4c, 4e, 4f) mittel- oder unmittelbar angeordneten Detektorkomponente (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) zur Detektion des Objektes (1) anhand eines dem Objekt (1) zuordenbaren elektromagnetischen Feldes,
■ gegebenenfalls einer Rechenkomponente (8f) zum Auswerten des Detektorsignals, insbesondere zum Ableiten und Speichern von Abstandsinformationen bezüglich des Objektes (1), und
■ einer Anzeigekomponente (6f,6g), um das Detektiorsignal und/oder die Auswertungen des Detektorsignals, insbesondere die Abstandsinformationen, anzuzeigen bzw. weiterzuleiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorkomponente eine definierte Detektionsrichtung (30) aufweist und mittels der Befestigungskomponente derart an der unteren Auslegerkomponente (12a, 12c, 12e, 12f) angeordnet ist, dass die Detektionsrichtung (30) im Wesentlichen parallel zur longitudinalen Richtung der unteren Auslegerkomponente (12a, 12c, 12e, 12f) ausgerichtet ist und in Richtung des
Geländebearbeitungsteils (13a, 13b, 13c, 13e) zeigt.
2. Lokalisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorkomponente (5e,5f) eine erste Antenne (2Ob', 20c') und zweite Antenne (2Ob' ' , 20c' ' ) zum Erfassen des elektromagnetischen Feldes aufweist, welche Antennen auf einer die Detektionsrichtung (30) definierenden Achse im Wesentlichen parallel zur longitudinalen Richtung der unteren
Auslegerkomponente (12a, 12c, 12e, 12f) in einem festen Abstand zueinander derart angeordnet sind, dass aus dem Verhältnis hinsichtlich der Stärken des mittels der ersten Antenne (2Ob', 20c') und zweiten
Antenne (2Ob' ' , 20c' ' ) erfassten Feldes der Abstand der Detektorkomponente (5e,5f) zum Objekt (1) ableitbar ist.
3. Lokalisierungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Antenne als x-y- Antennen (2Oa' , 20a' ' , 2Oe) ausgebildet sind.
4. Lokalisierungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungskomponente (4a, 4f) und die Detektorkomponente in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
5. Lokalisierungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungskomponente (4a, 4f) magnetisch befestigbar ausgebildet ist.
6. Lokalisierungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigekomponente (6f,6g) die Detektion und/oder die Abstandsinformation
■ einem Benutzer anzeigt und weiters oder alternativ
■ an eine Steuereinrichtung der Geländebearbeitungsmaschine (2a, 2b), beispielsweise eine Betätigungseinrichtung des Arbeitsteils (3a) , weiterleitet .
7. Lokalisierungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigekomponente (βf,6g) ein graphisches Display (6g') aufweist.
8. Lokalisierungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigekomponente (6g)
■ visuelle Anzeigemittel, wie LED' s (25), und/oder
■ akustische Anzeigemittel aufweist .
9. Lokalisierungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungskomponente (4a, 4f) als Gehäuse (4a, 4f) für
- die Rechenkomponente (8f) und/oder
- die Anzeigekomponente ausgebildet ist.
10. Lokalisierungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entfernungsmesser vorgesehen ist, welcher dem Lokalisierungssystem zugeordnet ist, und insbesondere an der Detektorkomponente (5e) angeordnet ist.
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