WO2018114669A1 - Measuring system for detecting the thickness of layers - Google Patents

Measuring system for detecting the thickness of layers Download PDF

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WO2018114669A1
WO2018114669A1 PCT/EP2017/083026 EP2017083026W WO2018114669A1 WO 2018114669 A1 WO2018114669 A1 WO 2018114669A1 EP 2017083026 W EP2017083026 W EP 2017083026W WO 2018114669 A1 WO2018114669 A1 WO 2018114669A1
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WO
WIPO (PCT)
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laser
measuring system
screed
paver
height
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/083026
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German (de)
French (fr)
Inventor
Marcus Watermann
Dominik Becher
Original Assignee
Moba Mobile Automation Ag
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Publication date
Application filed by Moba Mobile Automation Ag filed Critical Moba Mobile Automation Ag
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01CCONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/48Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for laying-down the materials and consolidating them, or finishing the surface, e.g. slip forms therefor, forming kerbs or gutters in a continuous operation in situ
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01CCONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C23/00Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/01Devices 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

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a measuring system for detecting layer thickness and a corresponding method and computer program.
  • the present invention is generally in the field of road finishers, in particular a paver with a layer thickness detection device.
  • a preferred embodiment relates to an apparatus and a method for detecting the thickness of a built-in by such a paver on a substrate material layer.
  • a paver with a chassis consisting of caterpillars or wheels runs on a prepared surface on which a road surface to be produced or a road surface to be produced is applied.
  • the built-in road surface is a bituminous material, but also sandy or stony layers or concrete layers can be installed.
  • a height-adjustable screed is provided at the front of a stockpile of the paving material is piled up, which is promoted and distributed by a conveyor, which ensures that on the front of the screed always a sufficient, but not too large amount the paving material is kept stockpiled.
  • the height of the trailing edge of the screed opposite the surface of the prepared ground which may optionally also be formed by an old pavement, defines the thickness of the finished pavement before its subsequent further consolidation by rolling.
  • the screed is held on a pulling arm, which is rotatably mounted about a arranged in the center region of the paver traction point, the altitude of the screed is set by a hydraulic adjustment.
  • EP 2 921 588 A1 and EP 3 048 199 A1 disclose road pavers with a screed for installing a material layer on a substrate and a layer thickness detection device for detecting the thickness of the incorporated material layer.
  • the layer thickness detection device comprises a first sensor in the direction of travel behind the screed for detecting a first distance to the built-in material layer and a second sensor in the direction of travel in front of the screed for detecting a second distance to the ground.
  • a laser control device for a construction machine for adjusting the height of a height-adjustable machining tool with a first, second and third laser measuring head is known, wherein the control device is arranged on the construction machine and the measuring points of the laser measuring heads on a reference surface from each other are spaced apart and lie substantially in the direction of movement of the construction machine one behind the other.
  • the first and second laser measuring heads are at a first angle and the first and third laser measuring heads are at a second angle to each other.
  • An evaluation determines depending on the output signals of the first, second and third laser measuring their distances from the reference surface and calculated due to the specific distances and the known geometric arrangement of the laser measuring heads with respect to the machining tool, the height of the machining tool relative to the reference plane. Depending on the calculated height and a desired height, the evaluation device generates a height control signal for the machining tool.
  • the object of the present invention is to provide a layer thickness detection concept which provides an improved compromise of reliable and accurate measurement function, flexibility and functionality.
  • the object is solved by the independent claims.
  • Exemplary embodiments of the present invention provide a measuring system for measuring layer thickness for a paver with a screed.
  • the measuring system includes a laser detector and a laser source.
  • the laser source is arranged to emit a laser beam to the laser detector.
  • the laser detector is designed to detect a position (ie the impact height) of a laser beam within a local area along an elevation axis, whereby a height change can be determined in the first place.
  • the measuring system further comprises a calculation unit which performs the evaluation of the position of the laser beam. Since a first of the two units of laser detector and laser source is connected to a chassis of the paver or a reference paver of the paver, this first unit is guided at a defined, previously known height to the substrate for the layer to be installed.
  • the corresponding second unit of the two units is connected to the screed, which rests on the layer to be installed, so that the second unit is moved to the layer in a defined (previously known) height depending on the layer thickness along the height axis.
  • the layer thickness can be calculated by forming a difference between the defined height of the first unit and the defined height of the second unit, whereby the height offset of the location of the emission of the laser beam to the mounting location of the laser source and the offset between the detection position and the location of the detector is taken into account.
  • Embodiments of the present invention is based on the finding that the layer thickness of a newly applied material layer, for example an asphalt layer by means of a laser transmitting unit and by means of a laser receiving unit can be measured by applying the unit in a fixed and known height to the substrate on which the layer is guided, while the other unit is guided in a fixed and also known height to the surface of the applied layer.
  • the two elements are then arranged at approximately the same absolute height so that the detector can detect a relative change between the two units if the detector can determine the point of impact of the laser beam and thus the impact height. Since the corresponding heights are known, the offset between the two surfaces (background, applied layer) and consequently also the layer thickness can be determined in this way.
  • each position or impingement point on the laser detector is assigned to a specific height difference between the laser transmitter and the laser detector, which corresponds to the layer thickness of the installed road surface.
  • the advantage of the rotary laser is that it simplifies the alignment of the laser source and the laser detector, as a rule, the laser beam or the laser beams, for example at the laser plane, are essentially parallel to the background, ie Substantially orthogonal to a direction of travel of the paver and substantially orthogonal to a width of the screed.
  • the term “substantially” implies that 100% parallelism or 100% orthogonality is not mandatory, so that deviations to, for example, 1 °, 3 ° or even 5 0 is allowed in terms of parallelism or orthogonality, or generally a deviation of 5 degrees, so that the ortho
  • the measuring system comprises two laser source / laser detector pairs, for. B. at different heights.
  • two laser detectors can be provided, which can be mounted on the left or right on the screed or left and right on the paver, for example, so that when starting from a laser that spans a laser plane parallel to the ground, goes through the height difference between left / right can detect a tilting of the screed.
  • the two detectors also two Laserqueiien are used, which are preferably (but not necessarily) arranged at different heights, so that the tilting of the two laser source / laser detector pairs is detectable.
  • the calculation of the transverse tilting takes place with the aid of the calculation device in such a way that a comparison of the positions of the two laser detectors is determined.
  • the measuring system comprises a control which is designed to control the road finisher for height regulation in such a way that the screed can be varied along the height axis.
  • a control which is designed to control the road finisher for height regulation in such a way that the screed can be varied along the height axis.
  • a (longitudinal) tilting of the screed with respect to a direction of travel of the paver can be determined.
  • longitudinal tilting i.e., orthogonal to the width and elevation axis
  • the detection of the tilting takes place, for example, in that two laser beams are emitted by the laser source in two different heights to the laser detector.
  • the two laser beams z. B. fanned out in V-shape, in which case according to a preferred variant, the two laser beams form a right triangle together with the elevation axis.
  • the two laser beams can also occur in each case in one laser plane (see above, rotational laser).
  • the longitudinal tilting of the screed immediately d. H. can be detected without latency.
  • this unit instead of the one unit on the road finisher (fixed coupled with the chassis of the paver) this unit also on an extra party recipient, such.
  • an additional landing gear which, for example, in Tensile or shear direction is coupled to the paver of the screed, be attached. This additional landing gear will be guided at a defined height to the ground (on which the paving is soft), so that the functionality here is analogous to that explained above.
  • this auxiliary undercarriage may comprise a so-called "telescopic mechanism", which allows the additional undercarriage to always be guided perpendicular to the ground, these embodiments advantageously allowing the auxiliary undercarriage to respond to significantly smaller unevenness of the ground compared to the paver's chassis, which can not follow the small bumps due to its tires in several Aufaufsembl.
  • both laser sources and laser detector preferably detachable, z. B. by means of a simple fastening mechanism or by means of a magnet to paver and screed are fastened bar.
  • Further exemplary embodiments relate to a method for detecting layer thickness for the above-mentioned road paver.
  • the method comprises the steps of emitting a laser beam to the laser detector, detecting a position of the laser beam along the height axis over a range of the laser detector, and determining from the position of the laser beam the slice thickness.
  • the above-explained assumptions regarding the position of the laser source for the laser beam and the laser detector for detection persist.
  • a computer program for carrying out the described method is provided. Further developments are defined in the subclaims. Show it:
  • 1 is a schematic block diagram of a measurement system according to a basic embodiment
  • 2a-c schematic representations of a road paver in combination with three different variants of a measuring system according to further embodiments
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a laser measuring system in combination with an additional landing gear according to a further exemplary embodiment
  • 4 shows a schematic representation of a laser measuring system with the additional functionality of the longitudinal angle detection according to a further exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows schematically a road paver 10 with a screed 34 which can be pulled behind, for example by means of a mechanism 32.
  • the road paver 10 has, for example, a chassis which is (fixedly) coupled to the chassis 31. About the chassis 31, it is moved on the ground 20 in the direction FR.
  • the screed 34 is pulled behind and distributes the material of the pavement 35, so that the road surface 35 is pulled smoothly and a flat surface is formed.
  • the road surface 35 has a (for example, constant) layer thickness SD. SD illustrates the height of the surface 35 o of the road surface 35 with respect to the ground 20.
  • a measuring system 100 is installed on screed 34 and paver 10 (or its chassis).
  • the measuring system 100 comprises a laser source 51 and a laser detector 61.
  • the laser source 51 is installed in this embodiment on the chassis 10 and designed to emit a laser beam L1 in the direction of the detector 61.
  • the detector 61 is mounted on the screed 34 (in the area of the screed trailing edge) and designed to determine the laser beam L1 or, more precisely, its position 61p. Depending on whether the detector 61 is moved along the elevation axis HA (up or down), the position 61p on the detector 61 varies. Within the area 61b of the detector 61, the position 61p of the laser beam L1 can be detected. In this embodiment or in the illustration, the point 61 p hits 61 h in height.
  • the detector 61 By determining the height 61 h of the laser beam L1 by means of the detector 61, it is already possible to detect a relative change in height of the screed 34, and consequently also a relative change in the layer thickness SD, since the detector 61 is thus coupled to the screed 34, that it is moved together with the screed 34 along the elevation axis HA.
  • the variation can be Reichs 61 b.
  • the beam L1 impinges on the height 61 h.
  • the laser source 51 or generally the first of the two units of the measuring system 100 ie either the laser source 51 or the laser detector 61
  • the predefined height 51 bh refers to the amount of emission of the laser beam L1 offset, for example, by an offset 51 v with respect to the actual connection between the laser source 51 and the chassis of the paver 10 along the axis HA.
  • the height 51 bh is composed of the distance between the mounting location of the laser source 51 with respect to the plane 20 and the offset 51 v.
  • the laser detector 61 or generally the second of the two units of the measuring system 100 is arranged in a known height 61 bh, wherein here 61 bh refers to the distance between the surface 35 o and the beginning of the region 61 b.
  • the height 61 bh in turn comprises an offset 61 v, around which the region 61 b relative to the mounting location (lower attachment point of the detector to the holder 65 or 66, see Fig. 2a-c, 3 and 4) of the detector 61 is shifted along the axis HA.
  • the laser beam L1 hits the height 61h of the region 61b, so that a total height value 61 ha of the impact point 61p with respect to the surface 35o results.
  • This height value of 61 ha varies depending on the layer thickness SD and thus also depending on the detected height 61 h. In other words, this means that the height value 61 ha has a variable portion 61 h (as a function of the layer thickness SD) and a predefined or known proportion 61 bh.
  • variable component 61 h can be determined by means of the position 61 p by means of the detector 61, so that by the detection of the point 61 p or to be precise, the height 61 h can be drawn a conclusion on the layer thickness SD.
  • This inference is carried out, for example, by a calculation device (not shown) which determines the layer thickness SD as a function of the determined value 61 h. If the height of the screed 34 changes in relation to the chassis of the road paver 10, for example due to unevenness of a reference line attached to the roadside or due to so-called “rising and falling" of the screed 34, this changes Consequently, the layer thickness SD of the newly applied road surface 35.
  • the information regarding the altitude of the screed 34 is either for logging purposes, for visualization purposes or for control purposes other units, such. B. a controller or a Moscowpanei provided.
  • the laser source 51 is arranged on the chassis of the paver 10, while the laser detector 61 is fixedly coupled to the screed 34, it should be noted that the arrangement may also be exactly mirrored, so that for example the detector 61 moves in a continuous distance to the ground 20 together with the chassis of the paver 10, while the laser beam of the laser source 51 is moved together with the screed 34 along the elevation axis HA.
  • a so-called rotary laser can be used as the laser unit 51, which is just attached to the chassis of the paver 10.
  • the rotating laser beam thus biases a laser plane comprising a plurality of laser beams, which are then received or scanned by the laser receiving unit 61.
  • the laser receiver 61 may, for example, be a laser receiver suitable for use in the construction industry, as disclosed in EP 1 983 299.
  • the laser receiving unit 61 calculates a height information 61 h, sends it to a, for example, on a paver 10 arranged control computer for determining the layer thickness.
  • FIGS. 2a-d further variants of a measuring system 100 will now be explained.
  • Fig. 2a-c shows each a paver 10, which moves over a substrate to be processed 20 while a new material layer 22, such.
  • a new material layer 22 such as an asphalt, applies.
  • Road pavers 10 of this type are well known. They usually have a material bunker 30 in the front region, in which material 35 is continuously introduced during the production process. The material 35 is transported via conveyor belts, not shown, in the rear region of the paver 10 and distributed over a screw 33 in front of the screed 34.
  • the screed 34 substantially flattens the material 35 and optionally further densifies it.
  • the screed 34 is not rigidly connected to the chassis of the paver, but is pulled by pulling arms 32, which are arranged laterally left and right of the paver 10. By lifting and leveling the traction arms are changed in height, whereby the altitude of the screed 34 changes accordingly, ie the screed moves during the manufacturing process according to up or down (see elevation axis HA).
  • a leveling system with appropriate sensors is usually used. Sensors (not shown) measure, for example, the distance of the screed to the ground 20 or to a reference, not shown, for example, a stretched along the road to be manufactured line.
  • the leveling system usually comprises a display and operating unit 40, which is arranged either only on one side of the screed 34 or on both sides of the screed 34. Hereby, installation parameters of the production process for the screed personnel are visualized or can be changed by the screed personnel or adapted to specific installation situations.
  • the paver 10 For operation and control of the paver 10, this further has a driver's station 36 and a control panel 42, in which input and display devices are integrated.
  • the driver thus also has an overview of installation parameters of the manufacturing process and can control the paver accordingly, for example, increase or decrease the installation speed.
  • the paver 10 In order to determine the layer thickness SD of the newly installed material layer 22, the paver 10 according to one embodiment has a laser transmitting unit 51 or 52, for example a rotary egg, which is arranged on the chassis of the paver 10. In the exemplary embodiment from FIG. 2 a, only the laser transmitter 51 is used, while in the exemplary embodiment from FIG. 2 b only the laser transmitter 52 is used. The two laser transmitters 51 and 52 are arranged at different heights.
  • Fig. 2c shows the use of both laser transmitters 51 and 52.
  • the laser transmitting unit 51, 52 emits a laser beam L1, L2, for example, a rotating laser beam, and thus "spans" a laser plane, which from a laser receiving unit 61 and 62 is received or sampled.
  • the laser receiving unit 61 is at the height of the laser transmitter 51, while the laser receiving unit 62 is disposed at the height of the laser transmitter 52.
  • the laser receiving side L61 is used, while in the embodiment of Fig. 2b, the laser receiving unit 62 is used.
  • both laser receiving units 61 and 62 are used.
  • the laser receiving unit 61 and 62 is arranged on the plank 34 via a holder 65 and 66.
  • the laser transmitting units 51/52 and the laser receiving units 61, 62 are spaced about 2 m apart or generally within the range of 50 cm to 8 m.
  • the laser receiving unit 61, 62 calculates a height information and sends it to an arranged on the paver control computer 71 for determining the layer thickness of the newly installed material layer 22.
  • the laser receiving unit 61, 62 may be connected either by cable to the control computer 71; However, a wireless connection is also conceivable.
  • a communication unit 72 is connected to the control computer 71, which can communicate wirelessly with various components.
  • This can for example be arranged on the paver components such as the laser receiving unit 61, 62 or even the display and control unit 40, or even external components such as mobile devices such as a laptop 81, a smart phone 82 or a tablet PC 83rd be as shown in particular in Fig. 2c.
  • a smartwatch or data glasses or the like can receive the signals 76 emitted by the communication unit 72.
  • the components arranged on the road paver 10 have a corresponding communication unit 78 which enables a wireless connection as described.
  • the control computer 71 can calculate the layer thickness of the newly installed material layer 22. If the altitude of the screed 34 changes in relation to the chassis of the paver and in relation to the mounting height of the laser transmitting unit 51, 52, then the layer thickness of the newly applied road surface 22 changes as well.
  • the layer thickness calculated by the control computer 71 can be changed either on the control panel 42 be displayed or used to control to a predetermined value of the layer thickness. To the value of Layer thickness display on the control panel 42, this is connected by means of a cable 75 to the control computer 71.
  • the configuration of Fig. 2c may be used with the two laser transmitting units 51 and 52 and the two laser receiving units 61 and 62 arranged, for example, on two different sides (left / right) of the paver 10 and the screed 34, respectively to determine a tilt to the left / right.
  • the determination of the tilting is possible because the height determined on the left side deviates from the height determined on the right side, so that a conclusion on the tilt can be drawn from the deviation and from a known distance of the two laser receivers 61 and 62.
  • the arrangement of the laser transmitter-laser receiver pairs 51 + 61 and 52 + 62 is advantageous because they do not affect each other so.
  • a laser transmitter which spans a laser plane, is used for both laser receivers 61 and 62, if they are arranged, for example, at the same height.
  • the laser beams Li and L2 and the laser planes including the laser beams L1 and L2 are substantially parallel to the ground 20, respectively.
  • “substantially” means, for example, with a deviation of less than 5 ° or less than 1.degree ..
  • the height plane HA is perpendicular, ie orthogonal to the width plane and orthogonal to the direction of travel FR or plane 20
  • “orthogonal” again means “substantially orthogonal", ie with a deviation of s 5 ° or s 17 of 90 °.
  • a laser transmitting unit is arranged on a pulling or pushing part instead of on the chassis of the paver, wherein the pulling or pushing part is located on the substrate to be processed in front of the screed.
  • This exemplary embodiment is shown in FIG.
  • FIG. 3 schematically shows a laser transmitting unit 51, 52 arranged on a pulling or pushing part 90, wherein the pulling or pushing part 90 moves in front of the screed 34 on the substrate 20 to be processed.
  • the pulling or pushing part 90 is connected via a height-movably mounted mechanism 91, 93 (telescopic bearing) with the screed 34, wherein this mechanism is attached to the screed itself rotatably mounted again (sie- he BZ 92).
  • the mechanism 91, 93 the existing surface 20 is "copied" in front of the screed 34 and transmitted by the laser transmitting unit 51, 52 to the laser plane Li, L2 and thus to the laser receiving unit 61, 62.
  • This pulling or pushing part can correspond to further embodiments also be embodied as a different kind of auxiliary landing gear, which copies the height profile of the substrate 20, so that by means of the laser transmitting unit 50 or 52 height changes of the ground so transmits that they are detectable by means of the laser detector 60, 61.
  • the advantage of such an additional landing gear or in the above-described pull and push part is that even small changes in the ground 20 are detectable, which is not possible, for example, when using the standard chassis of the paver 10.
  • the above-mentioned telescopic storage tilting the laser unit 51, 52 largely prevented, so that eleven Liche errors in the height calculation can be excluded.
  • the laser detector can also be interchanged with the laser transmitting unit in this variant, so that therefore the laser detector is arranged on the additional landing gear while the laser transmitter is connected to the screed.
  • the measuring system can be designed to detect tilting of the screed with respect to the longitudinal axis (see direction of travel).
  • the laser transmission unit is designed to emit a "fanned-out" point laser cone or two laser beams emitted at a predefined angle in a V-shaped manner.Thus, two laser distance sensors arranged at a predetermined angle can be used for this purpose explained on Fig. 4.
  • the laser transmitting unit 51, 52 may also be a "fanned-out" point laser or two laser distance sensors arranged at a predetermined angle to the laser receiving unit 61, 62.
  • the distances L1 / L1 'or L2 / L2' between the laser transmitting unit 51, 52 and the laser receiving unit 61, 62 are determined continuously, whereby tilting of the laser receiving unit, for example, when loading the paver detected and computationally compensated by the control unit 71 can be.
  • This is particularly advantageous in the case of regulation to a predetermined and constant layer thickness, since disturbing influences occur in the regulation during each loading process, which could be compensated or minimized with the structure according to FIG. 4.
  • Another embodiment provides a measurement system with an additional GNSS or GPS receiver. In order to be able to assign the measured layer thickness values to corresponding positions (so-called georeferenced data), an additional GNSS receiver can be arranged, for example, on the roof of the road finisher.
  • Further embodiments have an additional communication interface for exporting or generally displaying the data.
  • the measured data can be displayed on a display unit 42, both on the driver's station 36 and on the external control stations 40 on the left and right of the screed 34.
  • the measured data can be transmitted via an additional communication interface 72 (WLAN / Bluetooth, etc.) also be transmitted to a nearby construction site office or to a person standing on site (site supervisor) and displayed on a tablet PC, smartphone, smartwatch, etc.
  • the units of the measuring system or in particular of the laser transmitting unit 51, 52 or laser detector 61, 62 can be realized with releasable fasteners.
  • a further exemplary embodiment relates to a corresponding method, in particular a calculation method for determining layer thickness.
  • the method comprises the basic steps of emitting a laser beam, detecting the position or height of the laser beam by means of an oppositely arranged detector, wherein the laser source and the laser receiver are at a constant height to the ground on which they are to be stored. is to be applied, is arranged, or at a constant height to the surface of the currently applied layer.
  • the layer thickness is then calculated taking into account the known, constant heights on the basis of the determined position of the detected laser beam.
  • aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method such that a block or device of a device is also to be understood as a corresponding method step or feature of a method step , Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps may be performed by a hardware device (or using a hardware device). Apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.
  • embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic disk or optical memory are stored on the electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable computer system or cooperate such that the respective method is performed. Therefore, the digital storage medium can be computer readable.
  • some embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is performed.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer.
  • the program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier.
  • Other embodiments include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.
  • an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
  • a further embodiment of the method according to the invention is thus a data medium (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for performing one of the methods described herein.
  • a further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents or represents the computer program for performing one of the methods described herein.
  • the data stream or the sequence of signals may be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
  • Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.
  • a processing device such as a computer or a programmable logic device
  • Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.
  • Another embodiment according to the invention comprises a device or system adapted to transmit a computer program for performing at least one of the methods described herein to a receiver.
  • the transmission can be done for example electronically or optically.
  • the receiver may be, for example, a computer, a mobile device, a storage device, or a similar device. be direction.
  • the device or system may include a file server for transmitting the computer program to the recipient.
  • a programmable logic device eg, a field programmable gate array, an FPGA
  • a fid programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform any of the methods described herein.
  • the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.

Abstract

The invention relates to a measuring system for detecting the thickness of layers for a paving machine with a screed, comprising a laser source, a laser detector, and a computing device. The laser source emits a laser beam towards the laser detector, and the laser detector is designed to detect the position of the laser beam over a region along a vertical axis. One of two units, i.e. the laser detector and the laser source, is connected to a chassis of the paving machine or a reference sensor of the paving machine such that the first unit is guided at a defined height to the underlying surface for the layer to be assembled while the second of the two units is connected to the screed which lies on the layer to be assembled such that the second unit is moved along the vertical axis on the basis of the layer thickness. The computing device is designed to determine the layer thickness on the basis of the position of the laser beam along the vertical axis.

Description

Messsystem zur Schichtdickenerfassung  Measuring system for coating thickness detection
Beschreibung description
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Messsystem zur Schichtdickenerfassung sowie ein entsprechendes Verfahren und Computerprogramm. Die vorliegende Erfindung liegt allgemein auf dem Gebiet von Straßenfertigern, insbeson- dere von einem Straßenfertiger mit einer Schichtdickenerfassungsvorrichtung. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Erfassen der Dicke einer durch einen solchen Straßenfertiger auf einem Untergrund eingebauten Materialschicht. Allgemein läuft ein Straßenfertiger mit einem Fahrwerk bestehend aus Raupenketten oder Rädern auf einem vorbereiteten Untergrund, auf den eine zu fertigende Straßendecke bzw. ein zu fertigender Straßenbelag aufzubringen ist. Im Regelfall handelt es sich bei dem eingebauten Straßenbelag um ein bituminöses Material, wobei aber ebenso sandige oder steinige Schichten oder Betonschichten eingebaut werden können. In Fahrtrichtung hinten am Straßenfertiger ist eine höhenverstellbare Bohle vorgesehen, an deren Vorderseite ein Vorrat des Straßenbelagmaterials angehäuft ist, der durch eine Fördereinrichtung gefördert und verteilt wird, die dafür Sorge trägt, dass auf der Vorderseite der Bohle immer eine ausreichende, jedoch nicht zu große Menge des Straßenbelagmaterials bevorratet gehalten wird. Die Höhe der Hinterkante der Bohle gegenüber der Oberfläche des vorbereiteten Untergrunds, der gegebenenfalls auch durch eine alte Straßenbelagdecke gebildet sein kann, legt die Dicke der gefertigten Straßendecke vor ihrer anschließenden weiteren Verfestigung durch Walzen fest. Die Bohle ist an einem Zugarm gehalten, der um einen im Mittenbereich des Straßenfertigers angeordneten Zugpunkt drehbeweglich gelagert ist, wobei die Höhenlage der Bohle von einer Hydraulikverstelleinrichtung festge- legt wird. Embodiments of the present invention relate to a measuring system for detecting layer thickness and a corresponding method and computer program. The present invention is generally in the field of road finishers, in particular a paver with a layer thickness detection device. A preferred embodiment relates to an apparatus and a method for detecting the thickness of a built-in by such a paver on a substrate material layer. In general, a paver with a chassis consisting of caterpillars or wheels runs on a prepared surface on which a road surface to be produced or a road surface to be produced is applied. As a rule, the built-in road surface is a bituminous material, but also sandy or stony layers or concrete layers can be installed. In the direction of travel behind the paver a height-adjustable screed is provided at the front of a stockpile of the paving material is piled up, which is promoted and distributed by a conveyor, which ensures that on the front of the screed always a sufficient, but not too large amount the paving material is kept stockpiled. The height of the trailing edge of the screed opposite the surface of the prepared ground, which may optionally also be formed by an old pavement, defines the thickness of the finished pavement before its subsequent further consolidation by rolling. The screed is held on a pulling arm, which is rotatably mounted about a arranged in the center region of the paver traction point, the altitude of the screed is set by a hydraulic adjustment.
Beim Bau einer Straße ist es erwünscht, die erzeugte Schicht möglichst kontinuierlich und in Echtzeit zu messen. Die Ermittlung der Schichtdicke ist beispielsweise erwünscht, um die Qualität des neu eingebauten Straßenbelags zu kontrollieren. Ist die berechnete Schichtdicke, beispielsweise einer bituminösen Schicht, zu gering, dann besteht die Gefahr, dass der Straßenbelag frühzeitig aufbricht, was kostspielige Nachbesserungen des Straßenbelags zur Folge hat. Andererseits ist die Schichtdicke im Hinblick auf die verbaute Materialmenge zu überprüfen, um nicht zu viel Material zu verbauen, was zu erhöhten Kosten führen würde. Aus der EP 2 921 588 A1 und der EP 3 048 199 A1 sind Straßenfertiger mit einer Bohle zum Einbau einer Materialschicht auf einem Untergrund und einer Schichtdickenerfas- sungsvorrichtung zum Erfassen der Dicke der eingebauten Materialschicht bekannt. Die Schichtdickenerfassungsvorrichtung umfasst einen ersten Sensor in Fahrtrichtung hinter der Bohle zum Erfassen eines ersten Abstands zu der eingebauten Materialschicht und einen zweiten Sensor in Fahrtrichtung vor der Bohle zum Erfassen eines zweiten Abstands zu dem Untergrund. When building a road, it is desirable to measure the generated layer as continuously as possible and in real time. The determination of the layer thickness is desired, for example, to control the quality of the newly installed road surface. If the calculated layer thickness, for example a bituminous layer, too low, then there is a risk that the road surface breaks early, resulting in costly rework of the Road pavement has the consequence. On the other hand, the layer thickness should be checked with regard to the amount of material used in order not to obstruct too much material, which would lead to increased costs. EP 2 921 588 A1 and EP 3 048 199 A1 disclose road pavers with a screed for installing a material layer on a substrate and a layer thickness detection device for detecting the thickness of the incorporated material layer. The layer thickness detection device comprises a first sensor in the direction of travel behind the screed for detecting a first distance to the built-in material layer and a second sensor in the direction of travel in front of the screed for detecting a second distance to the ground.
Weitere bekannte Systeme zur Ermittlung der Schichtdicke eines neu eingebauten Straßenbelags werden beispielsweise in der EP 2 535 458 A1 , der EP 2 535 457 A1 oder der EP 2 535 458 A1 beschrieben. Further known systems for determining the layer thickness of a newly installed road surface are described, for example, in EP 2 535 458 A1, EP 2 535 457 A1 or EP 2 535 458 A1.
Weiterhin ist aus der DE 100 60 903 A1 eine Laser-Regeleinrichtung für eine Baumaschine zur Einstellung der Höhe eines höhenverstellbaren Bearbeitungswerkzeugs mit einem ersten, zweiten und dritten Lasermesskopf bekannt, wobei die Regeleinrichtung an der Baumaschine angeordnet ist und die Messpunkte der Lasermessköpfe auf einer Referenzfläche voneinander beabstandet sind und im Wesentlichen in Bewegungsrichtung der Baumaschine hintereinander liegen. Der erste und der zweite Lasermesskopf sind in einem ersten Winkel, und der erste und der dritte Lasermesskopf sind in einem zweiten Winkel zueinander angeordnet. Eine Auswerteeinrichtung bestimmt abhängig von den Ausgangssignalen des ersten, zweiten und dritten Lasermesskopfs deren Abstände gegenüber der Referenzfläche und berechnet aufgrund der bestimmten Abstände und der bekannten geometrischen Anordnung der Lasermessköpfe bezüglich des Bearbeitungswerkzeugs die Höhe des Bearbeitungswerkzeugs gegenüber der Referenzebene. Abhängig von der berechneten Höhe und einer Soll-Höhe erzeugt die Auswerteeinrichtung ein Höhensteuersignal für das Bearbeitungswerkzeug. Furthermore, from DE 100 60 903 A1 a laser control device for a construction machine for adjusting the height of a height-adjustable machining tool with a first, second and third laser measuring head is known, wherein the control device is arranged on the construction machine and the measuring points of the laser measuring heads on a reference surface from each other are spaced apart and lie substantially in the direction of movement of the construction machine one behind the other. The first and second laser measuring heads are at a first angle and the first and third laser measuring heads are at a second angle to each other. An evaluation determines depending on the output signals of the first, second and third laser measuring their distances from the reference surface and calculated due to the specific distances and the known geometric arrangement of the laser measuring heads with respect to the machining tool, the height of the machining tool relative to the reference plane. Depending on the calculated height and a desired height, the evaluation device generates a height control signal for the machining tool.
Bekannt sind aus der DE 10 2009 044 581 A1 Verfahren zum Asphaltieren einer Fläche bis auf eine gewünschte Höhe unter Verwendung eines Straßenfertigers, der eine Asphaltmatte kontrollierter Dicke auf einer Gründungsebene ablegt und den Asphalt unter Verwendung einer Verdichtungsmaschine auf die gewünschte Höhe verdichtet. Dabei kann das Abtasten der Höhenlinie der Gründungsebene unter Verwendung einer Laserab- tastvorrichtung erfolgen. Zur Bestimmung der Höhe der Oberseite der Asphaltmatte nach der Komprimierung kann mit einem Laserscanner, der auf die Oberfläche hinter der Verdichtungsmaschine gerichtet ist, erfolgen. Deshalb besteht der Bedarf nach einem verbesserten Ansatz. Known from DE 10 2009 044 581 A1 are methods of asphalting a surface to a desired height using a paver laying a bituminous mat of controlled thickness on a foundation plane and compacting the asphalt to the desired height using a compacting machine. In this case, the scanning of the contour line of the foundation plane can be carried out using a laser ablation. tasting device done. To determine the height of the top of the asphalt mat after compression can be done with a laser scanner, which is directed to the surface behind the compacting machine. Therefore, there is a need for an improved approach.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Konzept zur Schichtdickenerfassung zu schaffen, das einen verbesserten Kompromiss aus zuverlässiger und genauer Messfunktion enthält, Flexibilität und Funktionalität ermöglicht. Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. The object of the present invention is to provide a layer thickness detection concept which provides an improved compromise of reliable and accurate measurement function, flexibility and functionality. The object is solved by the independent claims.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein Messsystem zur Schichtdickenerfassung für einen Straßenfertiger mit einer Bohle. Das Messsystem umfasst einen Laserdetektor sowie eine Laserquelle. Die Laserquelle ist so angeordnet, dass sie einen Laserstrahl zu dem Laserdetektor emittiert. Der Laserdetektor ist ausgebildet, um innerhalb eines lokalen Bereichs entlang einer Höhenachse eine Position (d.h. die Auftreff höhe) eines Laserstrahls zu detektieren, wodurch in erster Linie eine Höhenveränderung ermittelbar ist. Das Messsystem umfasst ferner eine Berechnungseinheit, die die Auswertung der Position des Laserstrahls durchführt. Da eine erste der zwei Einheiten Laserde- tektor und Laserquelle mit einem Chassis des Straßenfertigers oder einem Referenzneh- mer des Straßenfertigers verbunden ist, wird diese erste Einheit in einer definierten, vorbekannten Höhe zu dem Untergrund für die einzubauende Schicht geführt. Die entsprechende zweite Einheit der zwei Einheiten ist mit der Bohle verbunden, die auf der einzubauenden Schicht aufliegt, so dass die zweite Einheit in Abhängigkeit zu der Schichtdicke entlang der Höhenachse in einer definierten (vorbekannten) Höhe zu der Schicht bewegt wird. So ist nun auf Basis der ermittelten Position des Laserstrahls entlang der Höhenachse / Auftreffhöhe die Schichtdicke (und auch eine Schichtdickenveränderung) de- tektierbar. Entsprechend Ausführungsbeispielen ist die Schichtdicke dadurch berechenbar, dass eine Differenz zwischen der definierten Höhe der ersten Einheit und der definierten Höhe der zweiten Einheit gebildet wird, wobei hierbei auch der Höhenversatz des Ortes der Emission des Laserstrahls zu dem Anbringungsort der Laserquelle und der Versatz zwischen der Detektionsposition und dem Anbringungsort des Detektors berücksichtigt wird. Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Schichtdicke einer neu aufgebrachten Materialschicht, beispielsweise einer Asphaltschicht mittels einer Lasersendeeinheit und mittels einer Laserempfangseinheit gemessen werden kann, indem die eine Einheit in einer fixen und bekannten Höhe zu dem Untergrund, auf welchem die Schicht aufzubringen ist, geführt wird, während die andere Einheit in einer fixen und ebenfalls bekannten Höhe zu der Oberfläche der aufzubringenden Schicht geführt wird. Bevorzugt sind die zwei Elemente dann ungefähr in derselben absoluten Höhe angeordnet, so dass der Detektor eine relative Veränderung zwischen den zwei Einheiten detektieren kann, wenn der Detektor den Auftreffpunkt des Laserstrahls und damit die Auftreffhöhe bestimmen kann. Da die entsprechenden Höhen bekannt sind, können so auch der Versatz zwischen den zwei Oberflächen (Untergrund, aufgebrachte Schicht) und folglich auch die Schichtdicke bestimmt werden. In anderen Worten ausgedrückt heißt das, dass jede Position bzw. jeder Auftreffpunkt auf dem Laserdetektor einer bestimmten Höhendifferenz zwischen Lasersender und Laserdetektor zugeordnet ist, die der Schichtdicke des eingebauten Straßenbelags entspricht. Somit ist es also vorteilhafterweise möglich, beim Aufbringen des Straßenbelags auf den Untergrund direkt die Schichtdicke zu bestimmen und bei eventuellen Abweichungen sofort zu reagieren, so dass es nicht wie beim Stand der Technik zu„Latenzstrecken" kommt. Entsprechend Ausführungsbeispielen wird ein Rotationslaser als Laserquelle verwendet, der eine Laserebene mit einer Vielzahl von Laserstrahlen aufspannt. Der Rotationslaser hat den Vorteil, dass so die Ausrichtung von Laserquelle und Laserdetektor wesentlich vereinfacht wird. Im Regelfall verlaufen der Laserstrahl bzw. die Laserstrahlen z.B. der Laserebene im Wesentlichen parallel zum Untergrund, d. h. also im Wesentlichen ortho- gonal zu einer Fahrtrichtung des Straßenfertigers und im Wesentlichen orthogonal zu einer Breite der Bohle. Der Terminus„im Wesentlichen" impliziert, dass eine 100%ige Parallelität bzw. 100%ige Orthogonalität nicht zwingend erforderlich ist, so dass auch Abweichungen um beispielsweise 1 °, 3° oder sogar 5 0 in Bezug auf Parallelität oder Orthogonalität oder allgemein eine Abweichung £ 5 Grad zulässig ist, so dass die Orthogonalitäts- bzw. Parallelitätsbedingung erfüllt ist. Exemplary embodiments of the present invention provide a measuring system for measuring layer thickness for a paver with a screed. The measuring system includes a laser detector and a laser source. The laser source is arranged to emit a laser beam to the laser detector. The laser detector is designed to detect a position (ie the impact height) of a laser beam within a local area along an elevation axis, whereby a height change can be determined in the first place. The measuring system further comprises a calculation unit which performs the evaluation of the position of the laser beam. Since a first of the two units of laser detector and laser source is connected to a chassis of the paver or a reference paver of the paver, this first unit is guided at a defined, previously known height to the substrate for the layer to be installed. The corresponding second unit of the two units is connected to the screed, which rests on the layer to be installed, so that the second unit is moved to the layer in a defined (previously known) height depending on the layer thickness along the height axis. Thus, based on the determined position of the laser beam along the height axis / impact height, the layer thickness (and also a layer thickness change) can be detected. According to exemplary embodiments, the layer thickness can be calculated by forming a difference between the defined height of the first unit and the defined height of the second unit, whereby the height offset of the location of the emission of the laser beam to the mounting location of the laser source and the offset between the detection position and the location of the detector is taken into account. Embodiments of the present invention is based on the finding that the layer thickness of a newly applied material layer, for example an asphalt layer by means of a laser transmitting unit and by means of a laser receiving unit can be measured by applying the unit in a fixed and known height to the substrate on which the layer is guided, while the other unit is guided in a fixed and also known height to the surface of the applied layer. Preferably, the two elements are then arranged at approximately the same absolute height so that the detector can detect a relative change between the two units if the detector can determine the point of impact of the laser beam and thus the impact height. Since the corresponding heights are known, the offset between the two surfaces (background, applied layer) and consequently also the layer thickness can be determined in this way. In other words, this means that each position or impingement point on the laser detector is assigned to a specific height difference between the laser transmitter and the laser detector, which corresponds to the layer thickness of the installed road surface. Thus, it is thus advantageously possible to directly determine the layer thickness when applying the road surface to the substrate and to react immediately in the event of deviations, so that "latency distances" do not occur, as in the prior art The advantage of the rotary laser is that it simplifies the alignment of the laser source and the laser detector, as a rule, the laser beam or the laser beams, for example at the laser plane, are essentially parallel to the background, ie Substantially orthogonal to a direction of travel of the paver and substantially orthogonal to a width of the screed., The term "substantially" implies that 100% parallelism or 100% orthogonality is not mandatory, so that deviations to, for example, 1 °, 3 ° or even 5 0 is allowed in terms of parallelism or orthogonality, or generally a deviation of 5 degrees, so that the orthogonality or parallelism condition is satisfied.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen umfasst das Messsystem zwei Laserquel- len-/Laserdetektor-Paare, z. B. in unterschiedlichen Höhen. Alternativ können auch zwei Laserdetektoren vorgesehen sein, die beispielsweise links und rechts auf der Bohle oder links und rechts auf dem Straßenfertiger angebracht sein können, so dass, wenn man von einem Laser, der eine Laserebene parallel zu dem Untergrund aufspannt, ausgeht, durch die Höhendifferenz zwischen links/rechts eine Verkippung der Bohle detektieren kann. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kommen zu den zwei Detektoren auch zwei Laserqueiien zum Einsatz, die bevorzugt (aber nicht notwendigerweise) in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, so dass die Verkippung anhand der zwei Laserquel- len-/Laserdetektor-Paare detektierbar ist. Bei beiden Ausführungsbeispielen erfolgt die Berechnung der Querverkippung unter Zuhilfenahme der Berechnungseinrichtung in der Art, dass ein Vergleich der Positionen der zwei Laserdetektoren bestimmt wird. Somit ist es also im Resultat vorteilhafterweise möglich, nicht nur die Höhe der Bohle, sondern auch eine Neigung desselben zu bestimmen. According to further embodiments, the measuring system comprises two laser source / laser detector pairs, for. B. at different heights. Alternatively, two laser detectors can be provided, which can be mounted on the left or right on the screed or left and right on the paver, for example, so that when starting from a laser that spans a laser plane parallel to the ground, goes through the height difference between left / right can detect a tilting of the screed. According to further embodiments, the two detectors also two Laserqueiien are used, which are preferably (but not necessarily) arranged at different heights, so that the tilting of the two laser source / laser detector pairs is detectable. In both exemplary embodiments, the calculation of the transverse tilting takes place with the aid of the calculation device in such a way that a comparison of the positions of the two laser detectors is determined. Thus, as a result, it is advantageously possible to determine not only the height of the screed but also an inclination thereof.
Weitere Ausführungsbeispieie schaffen ein Messsystem, bei welchem eine Bedieneinheit, insbesondere zur Visualisierung der Schichtdicke vorgesehen ist. Hierbei kann die Bedieneinheit auch als ein Smart-Device, wie z. B. als Tablet-PC ausgeführt sein. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann das Höhensignal nicht nur visualisiert wer- den, sondern auch direkt zur Steuerung benutzt werden. Deshalb umfasst das Messsys- tem entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen eine Steuerung, die ausgebildet ist, um zur Höhenregulierung den Straßenfertiger so zu steuern, dass die Bohle entlang der Höhenachse variierbar ist. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Messsystem, bei dem eine (Längs-) Verkippung der Bohle gegenüber einer Fahrtrichtung des Straßenfertigers bestimmbar ist. Insofern wird eine Längsverkippung (d. h. orthogonal zu der Breite und zu der Höhenachse) detektiert. Das Detektieren der Verkippung erfolgt beispielsweise dadurch, dass zwei Laserstrahlen durch die Laserquelle in zwei unterschiedliche Höhen zu dem Laserdetektor emittiert werden. Hierbei können die zwei Laserstrahlen z. B. in V-Form aufgefächert werden, wobei hier entsprechend einer bevorzugten Variante die zwei Laserstrahlen zusammen mit der Höhenachse ein rechtwinkliges Dreieck bilden. Durch die Laufzeitdifferenzen der zwei Laserstrahlen kann dann eine Verkippung bestimmt werden. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die zwei Laserstrahlen auch jeweils in einer Laserebene (vgl. oben Rota- tionslaser) vorkommen können. Bei dieser Gruppe von Ausführungsbeispielen ist es vorteilhafterweise möglich, dass unter Zuhilfenahme der Berechnungseinheit die Längsverkippung der Bohle sofort d. h. ohne Latenz detektierbar ist. Further exemplary embodiments provide a measuring system in which an operating unit, in particular for visualizing the layer thickness, is provided. In this case, the operating unit as a smart device such. B. be designed as a tablet PC. According to further embodiments, the height signal can not only be visualized, but also be used directly for control. Therefore, according to further exemplary embodiments, the measuring system comprises a control which is designed to control the road finisher for height regulation in such a way that the screed can be varied along the height axis. Further embodiments relate to a measuring system in which a (longitudinal) tilting of the screed with respect to a direction of travel of the paver can be determined. As such, longitudinal tilting (i.e., orthogonal to the width and elevation axis) is detected. The detection of the tilting takes place, for example, in that two laser beams are emitted by the laser source in two different heights to the laser detector. Here, the two laser beams z. B. fanned out in V-shape, in which case according to a preferred variant, the two laser beams form a right triangle together with the elevation axis. By the transit time differences of the two laser beams then a tilt can be determined. It should be noted at this point that the two laser beams can also occur in each case in one laser plane (see above, rotational laser). In this group of embodiments, it is advantageously possible that with the aid of the calculation unit, the longitudinal tilting of the screed immediately d. H. can be detected without latency.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann statt der einen Einheit auf dem Stra- ßenfertiger (fix gekoppelt mit dem Fahrwerk des Straßenfertigers) diese Einheit auch auf einem Extrareferenznehmer, wie z. B. einem Zusatzfahrwerk, welches beispielsweise in Zug- oder Schubrichtung mit dem Straßenfertiger der Bohle gekoppelt ist, befestigt sein. Dieses Zusatzfahrwerk wird in einer definierten Höhe zu dem Untergrund (auf weichem der Straßenbelag aufzubringen ist) geführt, so dass die Funktionalität hier analog zu der oben Erläuterten ist. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann dieses Zusatzfahrwerk eine sogenannte„Teleskopmechanik" umfassen, die es ermöglicht, dass das Zusatzfahrwerk immer senkrecht zu dem Untergrund geführt wird. Diese Ausführungsbeispiele ermöglichen vorteilhafterweise, dass das Zusatzfahrwerk auf wesentlich kleinere Unebenheiten des Untergrunds reagiert im Vergleich zu dem Fahrwerk des Straßenfertigers, der aufgrund seiner Bereifung in mehreren Aufstandspunkten nicht den kleinen Unebenheiten folgen kann. According to further embodiments, instead of the one unit on the road finisher (fixed coupled with the chassis of the paver) this unit also on an extra party recipient, such. B. an additional landing gear, which, for example, in Tensile or shear direction is coupled to the paver of the screed, be attached. This additional landing gear will be guided at a defined height to the ground (on which the paving is soft), so that the functionality here is analogous to that explained above. According to embodiments, this auxiliary undercarriage may comprise a so-called "telescopic mechanism", which allows the additional undercarriage to always be guided perpendicular to the ground, these embodiments advantageously allowing the auxiliary undercarriage to respond to significantly smaller unevenness of the ground compared to the paver's chassis, which can not follow the small bumps due to its tires in several Aufaufspunkte.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass sowohl Laserqueile als auch Laserdetektor vorzugweise lösbar, z. B. mittels einer einfachen Befestigungsmechanik oder mittels eines Magneten an Straßenfertiger und Bohle befestig bar sind. It should be noted that both laser sources and laser detector preferably detachable, z. B. by means of a simple fastening mechanism or by means of a magnet to paver and screed are fastened bar.
Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zur Schichtdickenerfassung für den oben genannten Straßenfertiger. Hierbei umfasst das Verfahren die Schritte Emittieren eines Laserstrahls zu dem Laserdetektor, Detektieren einer Position des Laserstrahls entlang der Höhenachse über einen Bereich des Laserdetektors und Bestim- men ausgehend von der Position des Laserstrahls der Schichtdicke. Die oben erläuterten Annahmen bezüglich der Position der Laserquelle für den Laserstrahl und des Laserdetektors zur Detektion bestehen fort. Entsprechend den weiteren Ausführungsbeispielen wird ein Computerprogramm zur Durchführung des erläuterten Verfahrens geschaffen. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert. Es zeigen: Further exemplary embodiments relate to a method for detecting layer thickness for the above-mentioned road paver. Here, the method comprises the steps of emitting a laser beam to the laser detector, detecting a position of the laser beam along the height axis over a range of the laser detector, and determining from the position of the laser beam the slice thickness. The above-explained assumptions regarding the position of the laser source for the laser beam and the laser detector for detection persist. According to the further embodiments, a computer program for carrying out the described method is provided. Further developments are defined in the subclaims. Show it:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Messsystems gemäß einem Basisausführungsbeispiel; Fig. 2a-c schematische Darstellungen eines Straßenfertigers in Kombination mit drei unterschiedlichen Varianten eines Messsystems gemäß weiteren Ausführungsbeispielen; 1 is a schematic block diagram of a measurement system according to a basic embodiment; 2a-c schematic representations of a road paver in combination with three different variants of a measuring system according to further embodiments;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Lasermesssystems in Kombination mit einem Zusatzfahrwerk gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Lasermesssystems mit der Zusatzfunktionalität der Längswinkeldetektion gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 3 shows a schematic representation of a laser measuring system in combination with an additional landing gear according to a further exemplary embodiment; and 4 shows a schematic representation of a laser measuring system with the additional functionality of the longitudinal angle detection according to a further exemplary embodiment.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente und Strukturen vorgesehen sind, so dass die Beschreibung derer aufeinander anwendbar bzw. austauschbar ist. Before explaining embodiments of the present invention with reference to the figures, it should be noted that the same reference numerals are provided for the same elements and structures, so that the description of which is mutually applicable or interchangeable.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Straßenfertiger 10 mit einer beispielsweise über eine Me- chanik 32 hinterherziehbaren Bohle 34. Der Straßenfertiger 10 weist beispielsweise ein Chassis, das (fix) mit dem Fahrwerk 31 gekoppelt ist, auf. Über das Fahrwerk 31 wird er auf dem Untergrund 20 in Fahrtrichtung FR fortbewegt. Hierbei wird die Bohle 34 hinterhergezogen und verteilt das Material des Straßenbelags 35, so dass der Straßenbelag 35 glattgezogen wird und eine ebene Oberfläche entsteht. Hierbei weist der Straßenbelag 35 eine (beispielsweise konstante) Schichtdicke SD auf. SD illustriert die Höhe der Oberfläche 35o des Straßenbelags 35 in Bezug auf den Untergrund 20. FIG. 1 shows schematically a road paver 10 with a screed 34 which can be pulled behind, for example by means of a mechanism 32. The road paver 10 has, for example, a chassis which is (fixedly) coupled to the chassis 31. About the chassis 31, it is moved on the ground 20 in the direction FR. Here, the screed 34 is pulled behind and distributes the material of the pavement 35, so that the road surface 35 is pulled smoothly and a flat surface is formed. In this case, the road surface 35 has a (for example, constant) layer thickness SD. SD illustrates the height of the surface 35 o of the road surface 35 with respect to the ground 20.
Da die Bohle 34 auf der Oberfläche 35o aufliegt, kann ausgehend von der Höhendifferenz zwischen der Bohle 34 und den Aufstandspunkt des Fahrwerks 31 auf dem Untergrund 20 die Schichtdicke SD berechnet werden. Um die Höhendifferenz zu bestimmen, wird ein Messsystem 100 an Bohle 34 und Straßenfertiger 10 (bzw. dessen Chassis) installiert. Das Messsystem 100 umfasst eine Laserquelle 51 sowie einen Laserdetektor 61. Die Laserquelle 51 ist in diesem Ausführungsbeispiel auf dem Chassis 10 installiert und ausgebildet ein Laserstrahl L1 in Richtung des Detektors 61 zu emittieren. Since the screed 34 rests on the surface 35o, based on the height difference between the screed 34 and the contact point of the undercarriage 31 on the ground 20, the layer thickness SD can be calculated. To determine the height difference, a measuring system 100 is installed on screed 34 and paver 10 (or its chassis). The measuring system 100 comprises a laser source 51 and a laser detector 61. The laser source 51 is installed in this embodiment on the chassis 10 and designed to emit a laser beam L1 in the direction of the detector 61.
Der Detektor 61 ist in diesem Ausführungsbeispiel auf der Bohle 34 angebracht (im Bereich der Bohlenhinterkante) und ausgebildet, um den Laserstrahl L1 bzw. um genau zu sein seine Position 61 p zu bestimmen. Je nachdem, ob der Detektor 61 entlang der Höhenachse HA (hoch oder runter) bewegt wird, variiert die Position 61 p auf dem Detektor 61. Innerhalb des Bereichs 61 b des Detektors 61 kann die Position 61 p des Laserstrahls L1 detektiert werden. In diesem Ausführungsbeispiel bzw. in der Darstellung trifft der Punkt 61 p in der Höhe 61 h auf. Durch die Bestimmung der Höhe 61 h des Laserstrahls L1 mittels des Detektors 61 kann bereits eine relative Höhenänderung der Bohle 34, und folglich auch eine relative Änderung der Schichtdicke SD detektiert werden, da ja der De- tektor 61 so mit der Bohle 34 gekoppelt ist, dass er zusammen mit der Bohle 34 entlang der Höhenachse HA bewegt wird. Die Variation kann beispielsweise innerhalb des Be- reichs 61 b erfolgen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel trifft der Strahl L1 in der Höhe 61 h auf. In this embodiment, the detector 61 is mounted on the screed 34 (in the area of the screed trailing edge) and designed to determine the laser beam L1 or, more precisely, its position 61p. Depending on whether the detector 61 is moved along the elevation axis HA (up or down), the position 61p on the detector 61 varies. Within the area 61b of the detector 61, the position 61p of the laser beam L1 can be detected. In this embodiment or in the illustration, the point 61 p hits 61 h in height. By determining the height 61 h of the laser beam L1 by means of the detector 61, it is already possible to detect a relative change in height of the screed 34, and consequently also a relative change in the layer thickness SD, since the detector 61 is thus coupled to the screed 34, that it is moved together with the screed 34 along the elevation axis HA. For example, the variation can be Reichs 61 b. In the exemplary embodiment illustrated here, the beam L1 impinges on the height 61 h.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird davon ausgegangen, dass die Laserquelle 51 bzw. allgemein die erste der zwei Einheiten des Messsystems 100 (d. h. entweder die Laserquelle 51 oder der Laserdetektor 61) in einer vorbestimmten und bekannten Höhe 51 bh zu dem Untergrund 20 angeordnet ist. Hier bezieht sich die vordefinierte Höhe 51 bh auf die Höhe der Emission des Laserstrahls L1 , der beispielsweise um einen Versatz 51 v gegenüber der tatsächlichen Verbindung zwischen der Laserquelle 51 und dem Chassis des Straßenfertigers 10 entlang der Achse HA versetzt ist. In anderen Worten ausgedrückt heißt das, dass sich die Höhe 51 bh aus dem Abstand zwischen dem Anbringungsort der Laserquelle 51 gegenüber der Ebene 20 sowie dem Versatz 51 v zusammensetzt. Analog hierzu ist der Laserdetektor 61 bzw. allgemein die zweite der zwei Einheiten des Messsystems 100 in einer vorbekannten Höhe 61 bh angeordnet, wobei sich hier 61 bh auf den Abstand zwischen der Oberfläche 35o und dem Beginn des Bereichs 61 b bezieht. Hierbei sei angemerkt, dass die Höhe 61 bh wiederum einen Versatz 61 v umfasst, um welchen der Bereich 61 b gegenüber dem Anbringungsort (unterer Befestigungspunkt des Detektors an der Halterung 65 oder 66, siehe Fig. 2a-c, 3 und 4) des Detektors 61 entlang der Achse HA verschoben ist. Hier trifft der Laserstrahl L1 in der Höhe 61 h des Bereichs 61 b auf, so dass sich ein totaler Höhenwert 61 ha des Auftreffpunkts 61 p in Bezug auf die Oberfläche 35o ergibt. Dieser Höhenwert 61 ha variiert je nach Schichtdicke SD und damit auch je nach detektierter Höhe 61 h. In anderen Worten ausgedrückt, heißt das, dass der Höhenwert 61 ha einen variablen Anteil 61 h (in Abhängigkeit von der Schichtdicke SD) sowie einen vordefinierten bzw. bekannten Anteil 61 bh hat. 1, it is assumed that the laser source 51 or generally the first of the two units of the measuring system 100 (ie either the laser source 51 or the laser detector 61) at a predetermined and known height 51 bh to the ground 20 is arranged. Here, the predefined height 51 bh refers to the amount of emission of the laser beam L1 offset, for example, by an offset 51 v with respect to the actual connection between the laser source 51 and the chassis of the paver 10 along the axis HA. In other words, this means that the height 51 bh is composed of the distance between the mounting location of the laser source 51 with respect to the plane 20 and the offset 51 v. Analogously, the laser detector 61 or generally the second of the two units of the measuring system 100 is arranged in a known height 61 bh, wherein here 61 bh refers to the distance between the surface 35 o and the beginning of the region 61 b. It should be noted that the height 61 bh in turn comprises an offset 61 v, around which the region 61 b relative to the mounting location (lower attachment point of the detector to the holder 65 or 66, see Fig. 2a-c, 3 and 4) of the detector 61 is shifted along the axis HA. Here, the laser beam L1 hits the height 61h of the region 61b, so that a total height value 61 ha of the impact point 61p with respect to the surface 35o results. This height value of 61 ha varies depending on the layer thickness SD and thus also depending on the detected height 61 h. In other words, this means that the height value 61 ha has a variable portion 61 h (as a function of the layer thickness SD) and a predefined or known proportion 61 bh.
Der variable Anteil 61 h lässt sich anhand der Position 61 p mittels des Detektors 61 bestimmen, so dass durch die Detektion des Punkts 61 p bzw. um genau zu sein, der Höhe 61 h ein Rückschluss auf die Schichtdicke SD gezogen werden kann. The variable component 61 h can be determined by means of the position 61 p by means of the detector 61, so that by the detection of the point 61 p or to be precise, the height 61 h can be drawn a conclusion on the layer thickness SD.
Diesen Rückschluss führt beispielsweise eine Berechnungseinrichtung (nicht dargestellt) aus, die in Abhängigkeit von dem bestimmten Wert 61 h die Schichtdicke SD bestimmt. Ändert sich nun die Höhenlage der Bohle 34 in Bezug auf das Chassis des Straßenferti- gers 10, beispielsweise durch Unebenheiten einer am Straßenrand angebrachten Referenzschnur oder durch sogenanntes„Auf- und Abschwimmen" der Bohle 34, so ändert sich folglich auch die Schichtdicke SD des neu aufgebrachten Straßenbelags 35. Eine Änderung der Höhenlage der Bohle 34 in Bezug zum Chassis des Straßenfertigers 10 wird jedoch durch das Messsystem 100, insbesondere durch die Laserempfangseinheit 61 detektiert. Die Information bezüglich der Höhenlage der Bohle 34 wird entweder zu Protokollierungszwecken, zu Visualisierungszwecken oder zu Steuerungszwecken weiteren Einheiten, wie z. B. einer Steuerung oder einem Bedienpanei zur Verfügung gestellt. This inference is carried out, for example, by a calculation device (not shown) which determines the layer thickness SD as a function of the determined value 61 h. If the height of the screed 34 changes in relation to the chassis of the road paver 10, for example due to unevenness of a reference line attached to the roadside or due to so-called "rising and falling" of the screed 34, this changes Consequently, the layer thickness SD of the newly applied road surface 35. A change in the altitude of the screed 34 in relation to the chassis of the paver 10, however, is detected by the measuring system 100, in particular by the laser receiving unit 61. The information regarding the altitude of the screed 34 is either for logging purposes, for visualization purposes or for control purposes other units, such. B. a controller or a Bedienpanei provided.
Auch wenn bei obigem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 davon ausgegangen worden ist, dass die Laserquelle 51 auf dem Chassis des Straßenfertigers 10 angeordnet ist, wäh- rend der Laserdetektor 61 fix mit der Bohle 34 gekoppelt ist, sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Anordnung auch genau spiegelverkehrt sein kann, so dass beispielsweise der Detektor 61 sich in einem kontinuierlichen Abstand zu dem Untergrund 20 zusammen mit dem Chassis des Straßenfertigers 10 bewegt, während der Laserstrahl der Laserquelle 51 zusammen mit der Bohle 34 entlang der Höhenachse HA bewegt wird. Although in the above embodiment of FIG. 1 it has been assumed that the laser source 51 is arranged on the chassis of the paver 10, while the laser detector 61 is fixedly coupled to the screed 34, it should be noted that the arrangement may also be exactly mirrored, so that for example the detector 61 moves in a continuous distance to the ground 20 together with the chassis of the paver 10, while the laser beam of the laser source 51 is moved together with the screed 34 along the elevation axis HA.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann als Lasereinheit 51 ein sogenannter Rotationslaser zum Einsatz kommen, der eben an dem Chassis des Straßenfertigers 10 angebracht ist. Der rotierende Laserstrahl spannt somit eine Laserebene, umfassend eine Vielzahl von Laserstrahlen, auf, welche dann von der Laserempfangseinheit 61 empfan- gen bzw. abgetastet werden. Bei dem Laserempfänger 61 kann es sich beispielsweise um einen baumaschinentauglichen Laserempfänger, wie er in der EP 1 983 299 offenbart ist, handeln. Wie bereits oben erläutert, berechnet die Laserempfangseinheit 61 eine Höheninformation 61 h, sendet diese an einen beispielsweise an einem Straßenfertiger 10 angeordneten Steuerrechner zur Bestimmung der Schichtdicke. According to further embodiments, a so-called rotary laser can be used as the laser unit 51, which is just attached to the chassis of the paver 10. The rotating laser beam thus biases a laser plane comprising a plurality of laser beams, which are then received or scanned by the laser receiving unit 61. The laser receiver 61 may, for example, be a laser receiver suitable for use in the construction industry, as disclosed in EP 1 983 299. As already explained above, the laser receiving unit 61 calculates a height information 61 h, sends it to a, for example, on a paver 10 arranged control computer for determining the layer thickness.
Bezug nehmend auf Fig. 2a-d werden nun weitere Varianten eines Messsystems 100 erläutert. Referring to FIGS. 2a-d, further variants of a measuring system 100 will now be explained.
Fig. 2a-c zeigt jeweils einen Straßenfertiger 10, welcher sich über einen zu bearbeitenden Untergrund 20 bewegt und dabei eine neue Materialschicht 22, wie z. B. einen Asphalt, aufbringt. Fig. 2a-c shows each a paver 10, which moves over a substrate to be processed 20 while a new material layer 22, such. As an asphalt, applies.
Straßenfertiger 10 dieser Art sind hinreichend bekannt. Sie verfügen üblicherweise im vorderen Bereich über einen Materialbunker 30, in welchen während des Fertigungspro- zesses kontinuierlich Material 35 eingefüllt wird. Das Material 35 wird über nicht dargestellte Förderbänder in den hinteren Bereich des Straßenfertigers 10 transportiert und über eine Schnecke 33 vor der Bohle 34 verteilt. Die Bohle 34 zieht das Material 35 im Wesentlichen glatt und verdichtet dies gegebenenfalls noch. Die Bohle 34 ist dabei nicht starr mit dem Chassis des Straßenfertigers verbunden, sondern wird über Zugarme 32, welche seitlich links und rechts am Straßenfertiger 10 angeordnet sind, gezogen. Durch Hub- und Nivellierzylinder werden die Zugarme in ihrer Höhe verändert, wodurch sich die Höhenlage der Bohle 34 entsprechend ändert, d. h. die Bohle sich während des Fertigungsprozesses entsprechend nach oben oder unten (vgl. Höhenachse HA) bewegt. Road pavers 10 of this type are well known. They usually have a material bunker 30 in the front region, in which material 35 is continuously introduced during the production process. The material 35 is transported via conveyor belts, not shown, in the rear region of the paver 10 and distributed over a screw 33 in front of the screed 34. The screed 34 substantially flattens the material 35 and optionally further densifies it. The screed 34 is not rigidly connected to the chassis of the paver, but is pulled by pulling arms 32, which are arranged laterally left and right of the paver 10. By lifting and leveling the traction arms are changed in height, whereby the altitude of the screed 34 changes accordingly, ie the screed moves during the manufacturing process according to up or down (see elevation axis HA).
Zur Regelung der Höhenlage der Bohle 34 wird in der Regel ein Nivellierungssystem mit entsprechender Sensorik eingesetzt. Sensoren (nicht dargestellt) messen beispielsweise den Abstand der Bohle zum Untergrund 20 oder zu einer nicht dargestellten Referenz, beispielsweise einer entlang der zu fertigenden Straße gespannten Schnur. Weiterhin umfasst das Nivellierungssystem üblicherweise eine Anzeige- und Bedieneinheit 40, welche entweder nur auf einer Seite der Bohle 34 oder auf beiden Seiten der Bohle 34 ange- ordnet ist. Hierüber werden Einbauparameter des Fertigungsprozesses für das Bohlenpersonal visualisiert bzw. können vom Bohlenpersonal geändert bzw. bestimmten Einbausituationen angepasst werden. To regulate the altitude of the screed 34, a leveling system with appropriate sensors is usually used. Sensors (not shown) measure, for example, the distance of the screed to the ground 20 or to a reference, not shown, for example, a stretched along the road to be manufactured line. Furthermore, the leveling system usually comprises a display and operating unit 40, which is arranged either only on one side of the screed 34 or on both sides of the screed 34. Hereby, installation parameters of the production process for the screed personnel are visualized or can be changed by the screed personnel or adapted to specific installation situations.
Zur Bedienung und Steuerung des Straßenfertigers 10 verfügt dieser weiterhin über einen Fahrerstand 36 und ein Bedienpult 42, in welches Eingabe- und Anzeigegeräte integriert sind. Der Fahrer hat somit auch einen Überblick über Einbauparameter des Fertigungsprozesses und kann den Fertiger entsprechend steuern, beispielsweise die Einbaugeschwindigkeit erhöhen oder verringern. Um die Schichtdicke SD der neu eingebauten Materialschicht 22 zu bestimmen, verfügt der Straßenfertiger 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel über eine Lasersendeeinheit 51 bzw. 52, beispielsweise einen Rotationsiaser, welcher an dem Chassis des Straßenfertigers 10 angeordnet ist. In dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2a wird nur der Lasersender 51 benutzt, während in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2b nur der Lasersender 52 be- nutzt wird. Die beiden Lasersender 51 und 52 sind in unterschiedlichen Höhen angeordnet. Alternativ wäre auch eine Anordnung an unterschiedlichen Seiten in Breitenebenen (links/rechts) des Straßenfertiger 10 denkbar. Das Ausführungsbeispiei aus Fig. 2c zeigt die Nutzung von beiden Lasersendern 51 und 52. Die Lasersendeeinheit 51 , 52 sendet einen Laserstrahl L1 , L2 aus, beispielsweise einen rotierenden Laserstrahl, und„spannt" somit eine Laserebene auf, welche von einer Laserempfangseinheit 61 bzw. 62 empfangen oder abgetastet wird. Die Laserempfangseinheit 61 ist in der Höhe des Lasersenders 51 angeordnet, während die Laserempfangseinheit 62 in der Höhe des Lasersenders 52 angeordnet ist. insofern wird beim Ausführungsbeispiel aus Fig. 2a die Laserempfangsseite L61 verwendet, während bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2b die Laserempfangseinheit 62 verwendet wird. Bei einem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2c werden beide Laserempfangseinheiten 61 und 62 verwendet. Die Laserempfangseinheit 61 und 62 ist über eine Halterung 65 und 66 an der Bohle 34 angeordnet. Vorzugsweise sind die Lasersendeeinheiten 51/52 und die Laserempfangseinheiten 61 , 62 ca. 2 m oder allgemein im Bereich von 50 cm bis 8 m voneinander beabstandet. Die Laserempfangseinheit 61 , 62 berechnet eine Höheninformation und sendet diese an einen am Straßenfertiger angeordneten Steuerungsrechner 71 zur Bestimmung der Schichtdicke der neu eingebauten Materialschicht 22. Dabei kann die Laserempfangseinheit 61 , 62 entweder per Kabel mit dem Steuerungsrechner 71 verbunden sein; denkbar ist jedoch auch eine drahtlose Verbindung. Dazu ist mit dem Steuerungsrechner 71 eine Kommunikationseinheit 72 verbunden, welche drahtlos mit verschiedenen Komponenten kommunizieren kann. Dies können zum Beispiel am Straßenfertiger angeordnete Komponenten, wie die Laserempfangseinheit 61 , 62 oder aber auch die Anzeige- und Bedieneinheit 40, oder aber auch externe Komponenten, wie beispielsweise mobile Geräte wie ein Laptop 81 , ein Smartphone 82 oder auch ein Tablet-PC 83 sein, wie insbesondere in Fig. 2c dargestellt ist. For operation and control of the paver 10, this further has a driver's station 36 and a control panel 42, in which input and display devices are integrated. The driver thus also has an overview of installation parameters of the manufacturing process and can control the paver accordingly, for example, increase or decrease the installation speed. In order to determine the layer thickness SD of the newly installed material layer 22, the paver 10 according to one embodiment has a laser transmitting unit 51 or 52, for example a rotary egg, which is arranged on the chassis of the paver 10. In the exemplary embodiment from FIG. 2 a, only the laser transmitter 51 is used, while in the exemplary embodiment from FIG. 2 b only the laser transmitter 52 is used. The two laser transmitters 51 and 52 are arranged at different heights. Alternatively, an arrangement on different sides in width planes (left / right) of the paver 10 would be conceivable. The Ausführungsbeispiei of Fig. 2c shows the use of both laser transmitters 51 and 52. The laser transmitting unit 51, 52 emits a laser beam L1, L2, for example, a rotating laser beam, and thus "spans" a laser plane, which from a laser receiving unit 61 and 62 is received or sampled. The laser receiving unit 61 is at the height of the laser transmitter 51, while the laser receiving unit 62 is disposed at the height of the laser transmitter 52. In this respect, in the embodiment of Fig. 2a, the laser receiving side L61 is used, while in the embodiment of Fig. 2b, the laser receiving unit 62 is used. In an embodiment of Fig. 2c, both laser receiving units 61 and 62 are used. The laser receiving unit 61 and 62 is arranged on the plank 34 via a holder 65 and 66. Preferably, the laser transmitting units 51/52 and the laser receiving units 61, 62 are spaced about 2 m apart or generally within the range of 50 cm to 8 m. The laser receiving unit 61, 62 calculates a height information and sends it to an arranged on the paver control computer 71 for determining the layer thickness of the newly installed material layer 22. In this case, the laser receiving unit 61, 62 may be connected either by cable to the control computer 71; However, a wireless connection is also conceivable. For this purpose, a communication unit 72 is connected to the control computer 71, which can communicate wirelessly with various components. This can for example be arranged on the paver components such as the laser receiving unit 61, 62 or even the display and control unit 40, or even external components such as mobile devices such as a laptop 81, a smart phone 82 or a tablet PC 83rd be as shown in particular in Fig. 2c.
Denkbar ist es allerdings auch, dass eine Smartwatch oder eine Datenbrille oder dergleichen (nicht dargestellt) die von der Kommunikationseinheit 72 ausgesendeten Signale 76 empfangen kann. Die am Straßenfertiger 10 angeordnete Komponenten verfügen dabei über eine entsprechende Kommunikationseinheit 78, die eine drahtlose Verbindung wie beschrieben ermöglicht. However, it is also conceivable that a smartwatch or data glasses or the like (not shown) can receive the signals 76 emitted by the communication unit 72. The components arranged on the road paver 10 have a corresponding communication unit 78 which enables a wireless connection as described.
Aus den gemessenen Werten der Laserempfangseinheit 61 , 62 und der bekannten Anbringungshöhe der Lasersendeeinheit 51 , 52 kann der Steuerungsrechner 71 die Schicht- dicke der neu eingebauten Materialschicht 22 berechnen. Ändert sich die Höhenlage der Bohle 34 in Bezug zum Chassis des Straßenfertigers und in Bezug zur Anbringungshöhe der Lasersendeeinheit 51 , 52, so ändert sich folglich auch die Schichtdicke des neu aufgebrachten Straßenbelags 22. Die durch den Steuerungsrechner 71 berechnete Schichtdicke kann entweder auf dem Bedienpult 42 angezeigt werden oder aber auch zur Rege- lung auf einen vorgegebenen Wert der Schichtdicke verwendet werden. Um den Wert der Schichtdicke auf dem Bedienpult 42 anzuzeigen, ist dieses mittels eines Kabels 75 mit dem Steuerungsrechner 71 verbunden. From the measured values of the laser receiving unit 61, 62 and the known mounting height of the laser transmitting unit 51, 52, the control computer 71 can calculate the layer thickness of the newly installed material layer 22. If the altitude of the screed 34 changes in relation to the chassis of the paver and in relation to the mounting height of the laser transmitting unit 51, 52, then the layer thickness of the newly applied road surface 22 changes as well. The layer thickness calculated by the control computer 71 can be changed either on the control panel 42 be displayed or used to control to a predetermined value of the layer thickness. To the value of Layer thickness display on the control panel 42, this is connected by means of a cable 75 to the control computer 71.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann die Konfiguration aus Fig. 2c mit den zwei Lasersendeeinheiten 51 und 52 und den zwei Laserempfangseinheiten 61 und 62, die beispielsweise auf zwei unterschiedlichen Seiten (links/rechts) des Straßenfertigers 10 bzw. der Bohle 34 angeordnet sind, dazu genutzt werden, um eine Verkippung nach links/rechts zu bestimmen. Die Bestimmung der Verkippung ist dadurch möglich, dass die linksseitig bestimmte Höhe von der rechtsseitig bestimmten Höhe abweicht, so dass aus- gehend von der Abweichung und von einem bekannten Abstand der zwei Laserempfänger 61 und 62 ein Rückschluss auf die Verkippung geschlossen werden kann. Die Anordnung der Lasersender-Laserempfänger-Paare 51 + 61 bzw. 52 + 62 ist deshalb vorteilhaft, da dieses sich so gegenseitig nicht beeinflussen. Alternativ wäre es auch denkbar, dass ein Lasersender, der eine Laserebene aufspannt, für beide Laserempfänger 61 und 62 eingesetzt wird, wenn diese beispielsweise in der gleichen Höhe angeordnet sind. According to further embodiments, the configuration of Fig. 2c may be used with the two laser transmitting units 51 and 52 and the two laser receiving units 61 and 62 arranged, for example, on two different sides (left / right) of the paver 10 and the screed 34, respectively to determine a tilt to the left / right. The determination of the tilting is possible because the height determined on the left side deviates from the height determined on the right side, so that a conclusion on the tilt can be drawn from the deviation and from a known distance of the two laser receivers 61 and 62. The arrangement of the laser transmitter-laser receiver pairs 51 + 61 and 52 + 62 is advantageous because they do not affect each other so. Alternatively, it would also be conceivable that a laser transmitter, which spans a laser plane, is used for both laser receivers 61 and 62, if they are arranged, for example, at the same height.
Entsprechend Ausführungsbeispielen wurde bei obigen Ausführungsbeispielen davon ausgegangen, dass die Laserstrahlen Li und L2 bzw. die Laserebenen, die die Laserstrahlen L1 und L2 umfassen, im Wesentlichen parallel zu dem Untergrund 20 verlaufen. Hierbei heißt„im Wesentlichen" beispielsweise mit einer Abweichung kleiner 5° oder kleiner 1 ° zu der Parallelen. Weiter wurde entsprechend Ausführungsbeispielen davon ausgegangen, dass die Höhenebene HA senkrecht, d. h. orthogonal zu der Breitenebene und orthogonal zu der Fahrtrichtung FR bzw. der Ebene 20 verläuft. Hierbei meint„orthogonal" wiederum„im Wesentlichen orthogonal", d. h. mit einer Abweichung von s 5° oder s 17 von 90°. According to embodiments, in the above embodiments, it has been assumed that the laser beams Li and L2 and the laser planes including the laser beams L1 and L2 are substantially parallel to the ground 20, respectively. In this case, "substantially" means, for example, with a deviation of less than 5 ° or less than 1.degree .. Parallel to exemplary embodiments, it has been assumed that the height plane HA is perpendicular, ie orthogonal to the width plane and orthogonal to the direction of travel FR or plane 20 Here, "orthogonal" again means "substantially orthogonal", ie with a deviation of s 5 ° or s 17 of 90 °.
Gemäß einer alternativen Variante wird eine Lasersendeeinheit anstatt auf dem Chassis des Straßenfertigers auf einem Zug- oder Schubteil angeordnet, wobei das Zug- oder Schubteil sich auf dem zu verarbeitenden Untergrund vor der Bohle befindet. Dieses Aus- führungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt. According to an alternative variant, a laser transmitting unit is arranged on a pulling or pushing part instead of on the chassis of the paver, wherein the pulling or pushing part is located on the substrate to be processed in front of the screed. This exemplary embodiment is shown in FIG.
Fig. 3 zeigt schematisch eine auf einem Zug- oder Schubteil 90 angeordnet Lasersendeeinheit 51 , 52 wobei das Zug- oder Schubteil 90 sich auf dem zu bearbeitenden Untergrund 20 vor der Bohle 34 bewegt. Das Zug- oder Schubteil 90 ist über eine in der Höhe beweglich gelagerte Mechanik 91 , 93 (Teleskoplagerung) mit der Bohle 34 verbunden, wobei diese Mechanik an der Bohle selbst noch einmal drehbar gelagert befestigt ist (sie- he BZ 92). Durch die Mechanik 91 , 93 wird die bestehende Fläche 20 vor der Bohle 34 „kopiert" und durch die Lasersendeeinheit 51 , 52 auf die Laserebene Li , L2 und somit auf die Laserempfangseinheit 61 , 62 übertragen. Dieses Zug- oder Schubteil kann entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen auch als anders geartetes Zusatzfahrwerk ausgeführt sein, das das Höhenprofil des Untergrunds 20 kopiert, so dass mittels der Lasersendeeinheit 50 bzw. 52 Höhenänderungen des Untergrunds derart überträgt, dass diese mittels des Laserdetektors 60, 61 detektierbar sind. Der Vorteil bei einem derartigen Zusatzfahrwerk bzw. bei dem oben erläuterten Zug- und Schubteil ist, dass selbst kleine Veränderungen des Untergrunds 20 detektierbar sind, was beispielsweise bei einer Nutzung des Standardfahrwerks des Straßenfertigers 10 nicht möglich ist. An dieser Stelle sei auch angemerkt, dass die oben erläuterte Teleskoplagerung ein Kippen der Lasereinheit 51 , 52 weitestgehend verhindert, so dass erhebliche Fehler in der Höhenberechnung ausgeschlossen werden können. 3 schematically shows a laser transmitting unit 51, 52 arranged on a pulling or pushing part 90, wherein the pulling or pushing part 90 moves in front of the screed 34 on the substrate 20 to be processed. The pulling or pushing part 90 is connected via a height-movably mounted mechanism 91, 93 (telescopic bearing) with the screed 34, wherein this mechanism is attached to the screed itself rotatably mounted again (sie- he BZ 92). By means of the mechanism 91, 93, the existing surface 20 is "copied" in front of the screed 34 and transmitted by the laser transmitting unit 51, 52 to the laser plane Li, L2 and thus to the laser receiving unit 61, 62. This pulling or pushing part can correspond to further embodiments also be embodied as a different kind of auxiliary landing gear, which copies the height profile of the substrate 20, so that by means of the laser transmitting unit 50 or 52 height changes of the ground so transmits that they are detectable by means of the laser detector 60, 61. The advantage of such an additional landing gear or in the above-described pull and push part is that even small changes in the ground 20 are detectable, which is not possible, for example, when using the standard chassis of the paver 10. At this point it should also be noted that the above-mentioned telescopic storage tilting the laser unit 51, 52 largely prevented, so that eleven Liche errors in the height calculation can be excluded.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann auch bei dieser Variante der Laserdetektor mit der Lasersendeeinheit vertauscht sein, so dass also der Laserdetektor auf dem Zusatzfahrwerk angeordnet ist, während der Lasersender mit der Bohle verbunden ist. According to further embodiments, the laser detector can also be interchanged with the laser transmitting unit in this variant, so that therefore the laser detector is arranged on the additional landing gear while the laser transmitter is connected to the screed.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann das Messsystem dazu ausgebildet sein, um ein Verkippen der Bohle gegenüber der Längsachse (vgl. Fahrtrichtung) zu de- tektieren. Hierzu ist die Lasersendeeinheit ausgebildet, um einen„aufgefächerten" Punktlaserkegel bzw. zwei in einem vorgegebenen Winkel emittierte Laserstrahlen V-förmig zu emittieren. Hierzu können dann auch zwei in einem vorgegebenen Winkel angeordnete Laser-Distanz-Sensoren verwendet werden. Dieses Ausführungsbeispiel wird Bezug nehmend auf Fig. 4 erläutert. According to further embodiments, the measuring system can be designed to detect tilting of the screed with respect to the longitudinal axis (see direction of travel). For this purpose, the laser transmission unit is designed to emit a "fanned-out" point laser cone or two laser beams emitted at a predefined angle in a V-shaped manner.Thus, two laser distance sensors arranged at a predetermined angle can be used for this purpose explained on Fig. 4.
Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, so kann die Lasersendeeinheit 51 , 52 auch ein „aufgefächerter" Punktlaser bzw. zwei in einem vorgegebenen Winkel angeordnete Laser- Distanzsensoren sein. Der„aufgefächerte" Punktlaser spannt eine V-förmige Fläche mit einem Öffnungswinkel α zur Laserempfangseinheit 61 , 62 hinauf. Durch eine integrierte Abstandsmessung werden kontinuierlich die Abstände L1/L1 ' bzw. L2/L2' zwischen der Lasersendeeinheit 51 , 52 und der Laserempfangseinheit 61 , 62 bestimmt, wodurch ein Verkippen der Laserempfangseinheit beispielsweise beim Beladen des Straßenfertigers festgestellt und rechnerisch durch die Steuerungseinheit 71 kompensiert werden kann. Dies ist insbesondere bei einer Regelung auf eine vorgegebene und konstante Schichtdicke vorteilhaft, da es hier bei jedem Beladevorgang zu Störeinflüssen bei der Regelung kommt, die mit dem Aufbau gemäß Fig. 4 kompensiert bzw. minimiert werden könnten. Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein Messsystem mit einem zusätzlichen GNSS- bzw. GPS-Empfänger. Um die gemessenen Schichtdickenwerte entsprechenden Positionen zuordnen zu können (sogenannte georeferenzierte Daten), kann ein zusätzlicher GNSS-Empfänger beispielsweise auf dem Dach des Straßenfertigers angeordnet sein. 4, the laser transmitting unit 51, 52 may also be a "fanned-out" point laser or two laser distance sensors arranged at a predetermined angle to the laser receiving unit 61, 62. By an integrated distance measurement, the distances L1 / L1 'or L2 / L2' between the laser transmitting unit 51, 52 and the laser receiving unit 61, 62 are determined continuously, whereby tilting of the laser receiving unit, for example, when loading the paver detected and computationally compensated by the control unit 71 can be. This is particularly advantageous in the case of regulation to a predetermined and constant layer thickness, since disturbing influences occur in the regulation during each loading process, which could be compensated or minimized with the structure according to FIG. 4. Another embodiment provides a measurement system with an additional GNSS or GPS receiver. In order to be able to assign the measured layer thickness values to corresponding positions (so-called georeferenced data), an additional GNSS receiver can be arranged, for example, on the roof of the road finisher.
Weitere Ausführungsbeispiele weisen zum Exportieren bzw. allgemein ein Anzeigen der Daten eine zusätzliche Kommunikationsschnittstelle auf. Die gemessenen Daten sind auf einer Anzeigeeinheit 42 darstellbar, sowohl am Fahrerstand 36 als auch auf den Außen- steuerständen 40 links und rechts an der Bohle 34. Über eine zusätzliche Kommunikationsschnittstelle 72 (WLAN/Bluetooth etc.; GSM etc.) können die gemessenen Daten auch zu einem nah gelegenen Baustellenbüro oder zu einer an der Baustelle stehenden Person (Baustellenleiter) übertragen werden und auf einem Tablet-PC, Smartphone, Smartwatch etc. angezeigt werden. Further embodiments have an additional communication interface for exporting or generally displaying the data. The measured data can be displayed on a display unit 42, both on the driver's station 36 and on the external control stations 40 on the left and right of the screed 34. The measured data can be transmitted via an additional communication interface 72 (WLAN / Bluetooth, etc.) also be transmitted to a nearby construction site office or to a person standing on site (site supervisor) and displayed on a tablet PC, smartphone, smartwatch, etc.
Mithilfe des Messsystems ist eine Regelung auf eine vorgegebene Schichtdicke, beispielsweise 5 cm bei einer Deckschicht (oberste und zuletzt aufgetragene Asphaltschicht), denkbar. With the aid of the measuring system, it is conceivable to regulate to a predefined layer thickness, for example 5 cm, in the case of a top layer (top layer and last applied asphalt layer).
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen können die Einheiten des Messsystems bzw. insbesondere der Lasersendeeinheit 51 , 52 bzw. Laserdetektor 61 , 62 mit lösbaren Befestigungen realisiert sein. According to further embodiments, the units of the measuring system or in particular of the laser transmitting unit 51, 52 or laser detector 61, 62 can be realized with releasable fasteners.
Alle Komponenten sind lösbar an der Maschine befestigt. Bei den Halterungen 65 und 66 für die Laserempfangseinheiten sind vibrationsgedämpfte Halterungen sinnvoll, da diese die Vibrationen der Bohle dämpfen. Auch wenn bei obigem Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wurde, dass das Messsystem als Vorrichtung implementiert ist, so sei darauf hingewiesen, dass ein weiteres Ausführungsbeispiel sich auf ein entsprechendes Verfahren, insbesondere ein Berechnungsverfahren zur Schichtdickenbestimmung bezieht. Das Verfahren umfasst die Basisschritte: Emittieren eines Laserstrahls, Detektieren der Position bzw. der Höhe des Laser- Strahls mittels eines gegenüber angeordneten Detektor, wobei Laserquelle und Laserempfänger mit einer konstanten Höhe zu dem Untergrund, auf welchem die aufzubrin- gende Schicht aufgebracht werden soll, angeordnet ist, bzw. in einer konstanten Höhe zu der Oberfläche der gerade aufgebrachten Schicht. In einem letzten Schritt wird dann ausgehend von der bestimmten Position des detektierten Laserstrahls die Schichtdicke unter Berücksichtigung der bekannten, konstanten Höhen berechnet. All components are detachably attached to the machine. In the holders 65 and 66 for the laser receiving units vibration-damped brackets are useful because they dampen the vibrations of the screed. Although it has been assumed in the above exemplary embodiment that the measuring system is implemented as a device, it should be pointed out that a further exemplary embodiment relates to a corresponding method, in particular a calculation method for determining layer thickness. The method comprises the basic steps of emitting a laser beam, detecting the position or height of the laser beam by means of an oppositely arranged detector, wherein the laser source and the laser receiver are at a constant height to the ground on which they are to be stored. is to be applied, is arranged, or at a constant height to the surface of the currently applied layer. In a last step, the layer thickness is then calculated taking into account the known, constant heights on the basis of the determined position of the detected laser beam.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmai eines Verfahrensschrittes zu ver- stehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen program- mierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden. Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method such that a block or device of a device is also to be understood as a corresponding method step or feature of a method step , Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device. Some or all of the method steps may be performed by a hardware device (or using a hardware device). Apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steu- ersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Depending on particular implementation requirements, embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software. The implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic disk or optical memory are stored on the electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable computer system or cooperate such that the respective method is performed. Therefore, the digital storage medium can be computer readable.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Thus, some embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is performed.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerpro- grammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein. Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist. In general, embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer. The program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier. Other embodiments include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft. In other words, an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Daten- träger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. A further embodiment of the method according to the invention is thus a data medium (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for performing one of the methods described herein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Da- tenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden. A further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents or represents the computer program for performing one of the methods described herein. The data stream or the sequence of signals may be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist. Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein. Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumin- dest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vor- richtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen. Another embodiment according to the invention comprises a device or system adapted to transmit a computer program for performing at least one of the methods described herein to a receiver. The transmission can be done for example electronically or optically. The receiver may be, for example, a computer, a mobile device, a storage device, or a similar device. be direction. For example, the device or system may include a file server for transmitting the computer program to the recipient.
Bei manchen Ausführungsbeispieien kann ein programmierbares Logikbaueiement (bei- spielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feidprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Aligemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC. In some embodiments, a programmable logic device (eg, a field programmable gate array, an FPGA) may be used to perform some or all of the functionality of the methods described herein. In some embodiments, a fid programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform any of the methods described herein. Generally, in some embodiments, the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.

Claims

Patentansprüche claims
Messsystem (100) zur Schichtdickenerfassung für einen Straßenfertiger (10) mit einer Bohle (34), mit folgenden Merkmalen: einem Laserdetektor, der ausgebildet ist, um über einen Bereich (61 b) entlang einer Höhenachse (HA) eine Position (61 p) eines Laserstrahls (L1 , L2) zu detektie- ren; einer Laserquelle, die so angeordnet ist, dass sie den Laserstrahl (L1 , L2) zu dem Laserdetektor (61 , 62) emittiert; und einer Berechnungseinheit (71 ); wobei eine erste von zwei Einheiten, umfassend Laserdetektor (61 , 62) und Laserquelle (51 , 52), mit einem Chassis (31 ) des Straßenfertigers (10) oder einem Referenznehmer (95) des Straßenfertigers (10) verbunden ist, so dass die erste Einheit in einer definierten Höhe (51 bh) zu einem Untergrund (20) für eine einzu- bauende Schicht geführt wird, und eine zweite der zwei Einheiten mit der Bohle (34), die auf der einzubauenden Schicht aufliegt, verbunden ist, so dass die zweite Einheit in Abhängigkeit zu der Schichtdicke (SD) entlang der Höhenachse (HA) bewegt wird, wobei die Berechnungseinheit (71 ) ausgebildet ist, ausgehend von der Position (61 p) des Laserstrahls (L1 , L2) entlang der Höhenachse (HA) die Schichtdicke (SD) zu bestimmen. Measuring system (100) for detecting layer thickness for a road paver (10) with a screed (34), comprising: a laser detector which is designed to move over a region (61 b) along a height axis (HA) to a position (61 p) to detect a laser beam (L1, L2); a laser source arranged to emit the laser beam (L1, L2) to the laser detector (61, 62); and a calculation unit (71); wherein a first of two units comprising laser detector (61, 62) and laser source (51, 52) is connected to a chassis (31) of the paver (10) or a reference receiver (95) of the paver (10), so that the first unit is guided at a defined height (51 bh) to a base (20) for a layer to be built in, and a second of the two units is connected to the screed (34) which rests on the layer to be installed, so that the second unit is moved as a function of the layer thickness (SD) along the elevation axis (HA), the calculation unit (71) being formed starting from the position (61 p) of the laser beam (L1, L2) along the elevation axis (HA) to determine the layer thickness (SD).
Messsystem (100) gemäß Anspruch 1 , wobei die Laserquelle (51 , 52) einen Rotationslaser umfasst, der ausgebildet ist, um eine Laserebene umfassend eine Vielzahl an Laserstrahlen (L1 , L1 ', L2, L2') aufzuspannen. The measurement system (100) of claim 1, wherein the laser source (51, 52) comprises a rotating laser configured to span a laser plane including a plurality of laser beams (L1, L1 ', L2, L2').
Ein System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Laserstrahl (L1 , L2) im Wesentlichen parallel zum Untergrund (20) verläuft; und/oder wobei die Höhenachse (HA) im Wesentlichen orthogonal zu einer Fahrtrichtung (FR) des Straßenfertigers (10) und im Wesentlichen orthogonal zu einer Breite der Bohle (34) ist. A system according to any preceding claim, wherein the laser beam (L1, L2) is substantially parallel to the ground (20); and or wherein the elevation axis (HA) is substantially orthogonal to a direction of travel (FR) of the paver (10) and substantially orthogonal to a width of the plank (34).
Messsystem (100) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei das Messsystem zwei Laserdetektoren (61 , 62) umfasst. Measuring system (100) according to one of the preceding claims, wherein the measuring system comprises two laser detectors (61, 62).
Messsystem (100) gemäß Anspruch 4, wobei das Messsystem (100) zwei Laserquellen (51 , 52) umfasst. Measuring system (100) according to claim 4, wherein the measuring system (100) comprises two laser sources (51, 52).
Messsystem gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die zwei Laserdetektoren (61 , 62) in unterschiedlichen Höhen angebracht sind. Measuring system according to claim 4 or 5, wherein the two laser detectors (61, 62) are mounted at different heights.
Messsystem (100) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die zwei Laserdetektoren (61 , 62) und/oder die zwei Laserquellen (51 , 52) auf zwei unterschiedlichen Seiten der Bohle (34) angeordnet sind, wobei die Berechnungseinheit (71 ) ausgebildet ist durch Vergleichen der beiden Positionen (61 p) der Laserstrahlen (L , L2) der zwei unterschiedlichen Detektoren eine Querverkippung der Bohle (34) gegenüber der Höhenachse (HA) zu bestimmen. Measuring system (100) according to one of claims 4 to 6, wherein the two laser detectors (61, 62) and / or the two laser sources (51, 52) are arranged on two different sides of the screed (34), wherein the calculation unit (71) is formed by comparing the two positions (61 p) of the laser beams (L, L2) of the two different detectors to determine a transverse tilting of the screed (34) relative to the height axis (HA).
Messsystem (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Messsystem (100) eine Bedieneinheit (40) und/oder ein Smart-Device (81 , 82, 83) zur Visualisierung der Schichtdicke (SD) aufweist. Measuring system (100) according to one of the preceding claims, wherein the measuring system (100) has an operating unit (40) and / or a smart device (81, 82, 83) for visualizing the layer thickness (SD).
Messsystem (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Messsystem (100) eine Steuerung aufweist, die ausgebildet ist, um zur Höhenregulierung den Straßenfertiger (10) so zu steuern, dass die Bohle (34) entlang der Höhenachse (HA) variierbar ist. 10. Messsystem (100) gemäß Anspruch 9, wobei eine Höhenposition entlang der Höhenachse (HA) in direkter Abhängigkeit zu der Schichtdicke (SD) steht. Measuring system (100) according to one of the preceding claims, wherein the measuring system (100) has a control which is designed to control the height adjustment of the paver (10) so that the plank (34) along the elevation axis (HA) is variable , 10. Measuring system (100) according to claim 9, wherein a height position along the height axis (HA) is directly dependent on the layer thickness (SD).
Messsystem (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Berech nungseinheit (71) ausgebildet ist, um eine Verkippung der Bohle (34) gegenübe einer Fahrtrichtung (FR) des Straßenfertigers (10) zu bestimmen. Messsystem (100) gemäß Anspruch 1 1 , wobei die Laserquelle (51 , 52) ausgebildet ist, zwei Laserstrahlen (L1 , L2, L1 ', L2') in zwei unterschiedlichen Höhen zu dem Laserdetektor (61 , 62) zu emittieren. Measuring system (100) according to one of the preceding claims, wherein the calculation unit (71) is designed to determine a tilt of the screed (34) against a direction of travel (FR) of the paver (10). Measuring system (100) according to claim 1 1, wherein the laser source (51, 52) is adapted to emit two laser beams (L1, L2, L1 ', L2') at two different levels to the laser detector (61, 62).
Messsystem (100) gemäß Anspruch 12, wobei die zwei Laserstrahlen (Li , L2, L1 ', L2') aufgefächert sind; und/oder wobei die zwei Laserstrahlen (Li , L2, L1 ', L2') so aufgefächert sind, dass die zwei Laserstrahlen (L1 , L2, L1 !, L2') zusammen mit der Höhenachse (HA) ein rechtwinkliges Dreieck bilden. A measuring system (100) according to claim 12, wherein the two laser beams (Li, L2, L1 ', L2') are fanned out; and / or wherein the two laser beams (Li, L2, L1 ', L2') are fanned out such that the two laser beams (L1, L2, L1 !, L2 ') together with the elevation axis (HA) form a right-angled triangle.
Messsystem (100) gemäß einem der Ansprüche 12, 13, wobei die Berechnungseinheit (71 ) ausgebildet ist, um die Verkippung der Bohle (34) gegenüber der Fahrtrichtung (FR) ausgehend von einer Laufzeitdifferenz der zwei Laserstrahlen (L1 , L2, L1 \ L2') zu bestimmen. Measuring system (100) according to any one of claims 12, 13, wherein the calculation unit (71) is adapted to the tilting of the screed (34) relative to the direction of travel (FR) based on a transit time difference of the two laser beams (L1, L2, L1 \ L2 ').
Messsystem (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Referenz- nehmer (95) durch ein Zusatzfahrwerk gebildet ist, wobei das Zusatzfahrwerk auf dem Untergrund (SD) geführt wird, so dass die erste Einheit immer in einer definierten Höhe zu dem Untergrund (SD) ist. Measuring system (100) according to one of the preceding claims, wherein the reference person (95) is formed by an additional chassis, wherein the auxiliary chassis is guided on the ground (SD), so that the first unit always at a defined height to the ground ( SD).
Messsystem (100) gemäß Anspruch 15, wobei das Zusatzfahrwerk in Zug- oder Schubrichtung an der Bohle (34) und/oder an dem Straßenfertiger (10) befestigt ist. Measuring system (100) according to claim 15, wherein the auxiliary undercarriage is fastened in the pulling or pushing direction to the screed (34) and / or to the road paver (10).
Messsystem (100) gemäß Anspruch 15 und 16, wobei das Zusatzfahrwerk eine Teleskopmechanik aufweist, die ausgebildet ist, um ein Rad des Zusatzfahrwerks (94) entlang der Höhenachse (HA) zu führen. Measuring system (100) according to claim 15 and 16, wherein the auxiliary landing gear has a telescopic mechanism which is designed to guide a wheel of the auxiliary undercarriage (94) along the height axis (HA).
Messsystem (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Einheit und/oder die zweite Einheit durch lösbare Verbindungen mit dem Straßenfertiger (10) und/oder der Bohle (34) befestigt sind. Measuring system (100) according to one of the preceding claims, wherein the first unit and / or the second unit are fastened by releasable connections to the paver (10) and / or the screed (34).
Verfahren zur Schichtdickenerfassung für einen Straßenfertiger (10) mit einer Bohle (34), mit folgenden Schritten: Method for detecting layer thickness for a road paver (10) with a screed (34), comprising the following steps:
Emittieren, mittels einer Laserquelle (51 , 52), eines Laserstrahls (L1 , L2) zu einem Laserdetektor (61 , 62); Detektieren, mittels des Laserdetektors (61 , 62), einer Position (61 p) des Laserstrahls (L1 , L2) entlang einer Höhenachse (HA) über einen Bereich (61 b); wobei eine erste von zwei Einheiten, umfassend Laserdetektor (61 , 62) und Laserquelle (51 , 52), mit einem Chassis (31 ) des Straßenfertigers (10) oder einem Referenznehmer (95) verbunden ist, so dass die erste Einheit in einer definierten Höhe (51 bh) zu einem Untergrund (SD) für eine einzubauende Schicht ist, und eine zweite der zwei Einheiten mit der Bohle (34), die auf der einzubauenden Schicht aufliegt, verbunden ist, so dass die zweite Einheit in Abhängigkeit zu der Schichtdicke (SD) entlang der Höhenachse (HA) bewegt wird; und Emitting, by means of a laser source (51, 52), a laser beam (L1, L2) to a laser detector (61, 62); Detecting, by means of the laser detector (61, 62), a position (61p) of the laser beam (L1, L2) along an elevation axis (HA) over a region (61b); wherein a first of two units, comprising laser detector (61, 62) and laser source (51, 52), is connected to a chassis (31) of the paver (10) or a reference receiver (95), so that the first unit in a defined Height (51 bh) to a substrate (SD) for a layer to be installed, and a second of the two units with the screed (34), which rests on the layer to be installed, is connected, so that the second unit in dependence on the layer thickness (SD) is moved along the elevation axis (HA); and
Bestimmen ausgehend von der Position (61 p) des Laserstrahls (L1 , L2) der Schichtdicke (SD). Determining from the position (61 p) of the laser beam (L1, L2) the layer thickness (SD).
Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 19, wenn das Programm auf einem Computer abläuft. A computer program comprising program code for performing the method of claim 19 when the program is run on a computer.
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