WO2023280873A1 - Arbeitsmaschine - Google Patents

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WO2023280873A1
WO2023280873A1 PCT/EP2022/068617 EP2022068617W WO2023280873A1 WO 2023280873 A1 WO2023280873 A1 WO 2023280873A1 EP 2022068617 W EP2022068617 W EP 2022068617W WO 2023280873 A1 WO2023280873 A1 WO 2023280873A1
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WO
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uwb
mast
concrete pump
work machine
marking device
Prior art date
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PCT/EP2022/068617
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nils BUKSCHAT
Tobias Huth
Christian Ziemens
Hans-Bernd Dürr
Matthias Braun
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Putzmeister Engineering Gmbh
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/0209—Systems with very large relative bandwidth, i.e. larger than 10 %, e.g. baseband, pulse, carrier-free, ultrawideband
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    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/04—Devices for both conveying and distributing
    • E04G21/0418—Devices for both conveying and distributing with distribution hose
    • E04G21/0436—Devices for both conveying and distributing with distribution hose on a mobile support, e.g. truck
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    • G01S5/0284—Relative positioning
    • G01S5/0289—Relative positioning of multiple transceivers, e.g. in ad hoc networks

Definitions

  • UWB Ultra Wideband
  • the object of the invention is to provide a working machine that enables the safest possible operation.
  • The, in particular mobile, working machine has a conventional mast.
  • the work machine further includes an Ultra Wideband (UWB) system.
  • the UWB system has at least one traditional UWB tag, often referred to as a marker.
  • the at least one UWB tag can be a conventional mobile phone with integrated UWB technology, for example, or can be integrated into a mobile phone.
  • the UWB system further includes a number of UWB anchors.
  • the number of UWB anchors can be between 1 and 10, for example.
  • the UWB tag can be attached to another machine or attached during operation of the working machine.
  • the further machine can be moved relative to the working machine, i.e. a distance between the further machine and the working machine can fundamentally change during the operation of the working machine.
  • the UWB technology (German: Ultra-Wideband-Technology) is a radio-based communication technology for the short range for the transmission of data for positioning indoors and outdoors.
  • the position of the UWB tag or tags is determined by determining the transit time of ultra-wideband signals with frequencies of more than 1.5 GHz between the UWB tag or tags and the UWB anchors.
  • the ultra-wideband signals typically have a bandwidth between 0.1 GHz and 10 GHz, in particular between 0.5 GHz and 5 GHz, particularly preferably between 0.8 GHz and 1.2 GHz.
  • the frequency of the ultra-wideband signals is typically between 1.5 GHz and 20 GHz, in particular between 2 GHz and 15 GHz, particularly preferably between 3 GHz and 10 GHz.
  • the energy of the ultra-wideband signals is typically between -100 dBm/Hz and -1 dBm/Hz, in particular between -90 dBm/Hz and -10 dBm/Hz, particularly preferably between -60 dBm/Hz and -30 dBm/Hz.
  • dBm/Hz typically between -100 dBm/Hz and -1 dBm/Hz, in particular between -90 dBm/Hz and -10 dBm/Hz, particularly preferably between -60 dBm/Hz and -30 dBm/Hz.
  • the work machine also has a marking device that can be manipulated and actuated by a user, the UWB tag being attached to the marking device and/or being part of the marking device.
  • the working machine has a control unit coupled to the UWB system for data exchange, for example in the form of a microprocessor control.
  • the control unit When the marking device is actuated, the control unit is designed to store a position of the UWB tag determined by the UWB system at the time of actuation and to control the operation of the mobile working machine depending on the determined position.
  • the control unit is designed to store a respective position of the UWB tag determined by the UWB system at the time of the further actuation and to control the operation of the mobile working machine depending on the determined positions.
  • Positions or locations in the context of this description are understood in particular as positions or locations in space and can be described, for example, in a 3-dimensional coordinate system, in particular in a Cartesian 3-dimensional coordinate system.
  • the control unit is designed to control a movement of the mast depending on the stored position(s).
  • the mast can conventionally have a plurality of mast segments that are movable relative to one another, in particular rotatably movable relative to one another, with the control unit being designed to move the mast segments relative to one another by means of suitable activation of conventional mast segment actuators.
  • the mast segments can be connected to one another with/via joints, so that the mast can be positioned in different mast positions/mast poses. Different mast positions/mast poses can differ in terms of their rotational angle relative to a vertical axis (vertical axis) and/or differ in terms of the angle between the mast segments.
  • control unit is designed to control a movement of the mast as a function of the stored position(s) in such a way that the mast, in particular in its entirety, does not assume a position or position that the/the saved position(s). If several positions are stored, the control unit can be designed to calculate a geometry based on the stored positions, for example in the form of a volume, into which the mast does not penetrate in its entirety.
  • the control unit is designed to generate a warning message when the mast approaches the stored position(s).
  • the control unit can be designed to determine a current position of the mast or a mast tip based on sensor data that depict a current mast pose.
  • the work machine can have sensors for generating sensor data, for example, with the sensor data depicting angles between the mast segments and/or depicting a rotational angle position of the mast.
  • further UWB tags can be attached to the mast, in particular to the top of the mast, to determine the position of the mast, with the control unit being designed in this case to determine a current position of the mast or the top of the mast as a function of a To determine the current position of the other UWB tags determined by the UWB system.
  • the marking device has an actuating device, for example in the form of a button, a key, etc., by means of which the marking device can be actuated.
  • the marking device comprises a wand, with the actuator attached to one end of the wand and the UWB tag attached to the opposite end of the wand.
  • the rod is telescopic or is a telescopic rod.
  • the work machine is a truck-mounted concrete pump.
  • a UWB tag is attached, for example, to a telescopic rod that is provided with an activation button.
  • the UWB anchors are located, for example, on the work machine or on the mast.
  • the wand or UWB tag can be guided by a user to objects to be recorded as obstacles. By pressing the activation button the current position of the UWB tag is sent to the control unit, which allows this position of the obstacle to be recorded.
  • a three-dimensional image of the geometric restrictions of the action area of the mast can be created, which result, for example, from objects, scaffolding, etc. in the vicinity of the work machine. If a collision is imminent, acoustic or visual feedback can be output to the operator of the work machine, for example. A collision can also be avoided by, for example, reducing the traversing speed of the mast and finally stopping it completely.
  • UWB tags are attached to the support arms.
  • UWB anchors are suitably arranged on the concrete pump and/or in the vicinity of the concrete pump at known positions. The position of the outriggers can now be measured and monitored using the UWB system.
  • the position of the UWB tag is constantly determined by the UWB system, with the current image data of the drone being assigned its position using an evaluation algorithm, so that a valid three-dimensional image of the construction site can be generated. This can now in turn be used, for example, to find an optimal installation position for the concrete pump and/or to enable collision-free trajectory planning of the mast.
  • the movement of the mast or arm of a concrete pump requires an accurate measurement of the current configuration and position of the mast or arm.
  • sensors are currently used on the joints of the mast segments, which measure their angles. If these sensors fail, it is no longer possible to measure the arm position.
  • the invention makes it possible to measure the position of the mast or arm even more precisely and to still enable the position of the mast or arm to be determined even if one or more angle sensors fail.
  • UWB tags are attached to the mast or its segments.
  • UWB anchors are suitably placed on the concrete pump and/or in the vicinity of the concrete pump at known positions.
  • the position signals of the UWB system and the existing angle sensors are combined by means of UWB position determination of the UWB tags and sensor fusion based on a mathematical model of the mast and an estimation algorithm. This results in an improved determination of the position of the mast and, thanks to the redundant measurement, the position can also be determined if one or more angle sensors fail.
  • the working area is limited by the maximum reach of the mast.
  • the area that can be reached around the truck-mounted concrete pump is determined by the selection of the installation position.
  • the goal is to reach the entire area to be concreted without having to move it.
  • the construction site area of the area to be concreted is equipped with UWB anchors.
  • the anchors the construction site area is monitored over a large area using the UWB system and the UWB tags are located. While the UWB anchors are arranged in fixed, known positions, the UWB tags can be moved flexibly in space so that their current position can be determined.
  • a machine operator can, for example run down an outermost edge of the surface to be concreted. This boundary of the area is located and recorded. The machine operator then specifies the planned installation site for the truck-mounted concrete pump and a calculation is made as to whether the reach of the arm is sufficient to cover the entire area to be concreted from this installation site. If this condition is met, the construction of the truck-mounted concrete pump can begin. If this condition is not met, the machine operator can have the software check alternative mounting locations. Alternatively, it is also possible that installation sites are proposed that make it possible to cover the entire area with the mast.
  • a concrete pump is usually used on a construction site and therefore in a complex environment. It is therefore important for the employees and especially the operator of the concrete pump to have a good overview of the machine to be operated at all times. Furthermore, if a radio remote control is available, it allows for increased flexibility, but this means that the operator's view is regularly diverted from the machine to the display of the radio remote control. During this time, the machine is not monitored, which entails an increased safety risk.
  • the invention enables a complete monitoring of the machine and at the same time the machine data, regardless of where you are on the construction site.
  • UWB tags are attached to all machine elements to be monitored.
  • UWB anchors are suitably arranged on the concrete pump and/or in the vicinity of the concrete pump at known positions.
  • the position of the equipped machine elements can be determined at any time.
  • the information is processed in such a way that it is displayed in three dimensions on a display element that is attached to the machine or is located in AR/VR (augmented/virtual reality) glasses.
  • AR/VR augmented/virtual reality
  • the display in augmented reality glasses allows the driver to keep an eye on the visible and invisible elements of the machine at the same time.
  • a mast pose In order to control or regulate the speed of an end hose depending on the radius or up to a permissible speed, a mast pose must be recorded by sensors.
  • UWB tags are attached to the mast.
  • UWB anchors are suitable at the concrete pump and/or in the vicinity of the concrete pump at known positions arranged. By determining the position, the mast pose can be determined at any time and based on this the mast pose can be controlled/regulated in order to enable a high traversing speed.
  • the UWB tags are a cost-effective alternative to the inclination sensors currently used.
  • a concrete pump is usually operated using a radio remote control. If the range of the radio remote control is exceeded, there may be communication problems up to and including communication failure between the radio remote control and the concrete pump. Furthermore, a driver must not be out of sight of an end hose. Using the invention, a communication failure to the radio remote control can be avoided and/or it can be monitored whether the driver is within sight of the end hose.
  • a UWB tag is attached to or integrated into a radio remote control that can be used to control the support masts of a concrete pump. UWB anchors are suitably arranged on the concrete pump and/or in the vicinity of the concrete pump at known positions.
  • the radio remote control is now located by means of UWB position determination, so that before the range of the radio remote control is exceeded, the operator can be informed, for example visually or acoustically, of an imminent communication failure. In this way, a failure can be prevented and/or the machine can be switched off to be on the safe side if the range is exceeded. It can also be ensured that the driver is still within sight of the end hose.
  • a concrete pump is usually operated using several operating elements that are distributed over the concrete pump and control various actuators of the machine.
  • an operator has to go to the corresponding control panel in order to move the actuator required in each case. Frequent readjustments can therefore lead to frequently repeated changes in the operator's position.
  • the resulting movement profile of the operator can be extensive and indicates a sub-optimal arrangement of the operator controls.
  • the operating elements it is possible to arrange the operating elements in such a way that the movement profile of the operator is optimized and the time for setting up the machine can thus be shortened.
  • the movement profile or the course of the position of the operator is recorded by means of UWB position determination. Based on the recorded movement profile, the operating elements are then arranged in such a way that they result in an optimized movement profile.
  • pigs When cleaning a concrete pump, so-called “pigs” are usually used, which are inserted into the concrete delivery line and pass through it by generating pressure and cleaning it in this way. It is often desirable to record the current location of the pig within the pipeline.
  • a pig is provided with a UWB tag.
  • UWB anchors are suitably placed on the concrete pump and/or in the vicinity of the concrete pump at known positions. The precise position of the pig in three-dimensional space can now be determined by means of UWB position measurement. Based on a mast pose, the position of the pig within the pipeline can be determined in this way.
  • the outriggers attached to the concrete pump are usually extended. How far the outriggers need to be extended depends on how far the concrete pump mast needs to be extended during operation. It generally requires a lot of empirical knowledge to estimate in advance how far the outriggers have to be extended. Subsequent correction can lead to unwanted delays in the construction of the concrete pump.
  • several UWB tags are arranged at the boundaries of the area to be concreted.
  • a UWB tag can be attached to a radio remote control or to a rod and the respective limit position can be marked by entering a button.
  • UWB anchors are suitably placed on the concrete pump and/or in the vicinity of the concrete pump at known positions. Since the position of the UWB tags (place of insertion) relative to the UWB anchors (machine/environment of the machine) can be determined using the UWB system, a position of the mast that corresponds to the marked end position can be calculated automatically. In this way, a qualitative statement can be made about the current support in relation to the necessary mast deflection. Alternatively, a weight distribution of the machine can be determined via the necessary mast deflection, and in this way an automated estimate of how far the outriggers should be extended can be output.
  • the relative position ie end hose to formwork
  • the relative position can be calculated and displayed on a screen, for example.
  • the operator of the concrete pump can then easily determine whether he is currently holding the end hose with the type of concrete flowing out in the correct place on the formwork.
  • a construction site can be planned, executed and managed with the help of the so-called BIM "Building Information Modeling".
  • a virtual model of the construction project is generated.
  • the invention makes it possible to monitor the construction progress and to depict it in the virtual model.
  • the UWB anchors are arranged in a fixed position on the construction site.
  • the UWB tags are arranged in characteristic positions that reflect the construction progress as best as possible, for example the highest point of a shell.
  • the virtual model of the construction site can then be adapted to reality by means of UWB position determination.
  • the construction site area is provided with UWB anchors. Using the UWB anchors, the construction site area can be monitored over a large area and UWB tags can be located.
  • the UWB tags can be moved flexibly in the construction site area and the current position can be determined using the UWB system. All obstacles and areas that cannot be entered are stored in a localization system. Machines stored in the localization system have a blocked area around them that is evaluated in the localization system. If everyone on the construction site has a UWB tag with them, for example as a kind of wristwatch or integrated in their helmets, they can be localized. If the localization system registers a person in the danger area, it can warn this person about the obstacle or the area, for example, by means of a noise or an LED light on the relevant day or on the obstacle/machine.
  • the localization system can predict the movement path of both. If it registers a possible collision, it can warn both parties involved in good time via the tags, and they can react to avoid the collision.
  • the introduction of concrete into a formwork using a concrete pump requires a specific procedure depending on the concrete to be introduced.
  • the trajectory that the end hose of the concrete pump follows can influence the quality of the component.
  • the trajectory that is to be moved within the formwork can be optimized by means of the invention.
  • UWB anchors are arranged in the vicinity of the formwork to be filled.
  • UWB tags are arranged for marking at the formwork boundaries. The trajectory can now be calculated either within the formwork or along the tags and the end hose can be controlled accordingly so that the desired trajectory is followed.
  • An advantage of a concrete pump is that the concrete can be placed precisely at the desired location using a mast or arm to which an end hose is attached.
  • the mast is conventionally controlled manually by the driver of the concrete pump and must be coordinated in such a way that the end of the hose is as close as possible to the desired location. Moving the mast is a complex and usually time-consuming process.
  • the process of the mast can be simplified and accelerated the.
  • a UWB tag is placed at a starting point, an end point and at characteristic positions (e.g. kinks and curves) of the formwork to be concreted.
  • UWB anchors are attached to the surrounding target area or to the mast itself.
  • a trajectory that is optimal in terms of time and/or energy is automatically calculated using a path planning method. The arm is now automatically moved along the calculated trajectory.
  • the formwork modules are transported to their pre-planned location on rails, some of which are automated.
  • the formwork is flexibly assembled from the modules.
  • the concreting is then carried out using a stationary concrete pump with a placing boom.
  • the working area around the formwork is provided with UWB anchors.
  • the UWB tags can be moved flexibly in space, with the UWB technology being able to determine the current location of the UWB tags.
  • the UWB tags are now arranged at all relevant points of the formwork, for example at corners and/or edges and/or recesses for windows and doors.
  • a UWB tag is also placed on the end tube. This makes it possible to emulate the geometric structure or course of the formwork and to define a working area for the end hose using a control system.
  • the position of the end hose relative to the formwork is known, so that it can now be automatically controlled and lower the formwork and distribute the concrete. y environment during operation of a truck-mounted concrete pump:
  • Fig. 1 highly diagrammatically a work machine with an ultra-wideband (UWB)
  • FIG. 1 shows a highly schematic working machine 100 in the form of a truck-mounted concrete pump with an ultra-wideband (UWB) system and a conventional multi-section mast or arm 1.
  • UWB ultra-wideband
  • the UWB system has a UWB tag 2 and three UWB anchors 3 .
  • the UWB system can also have more than the three UWB anchors 3 shown.
  • the work machine 100 also has a marking device 4 that can be handled and actuated by a user, the UWB tag 2 being attached to the marking device 4 .
  • the marking device 4 has an actuating device 6 in the form of a button, by means of which the marking device 4 can be actuated.
  • the marking device 4 has a telescopic rod 7 , with the actuating device 6 being attached to one end of the telescopic rod 7 and the UWB tag 2 being attached to the opposite end of the telescopic rod 7 .
  • the work machine 100 also has a control unit 5 which is designed to store a position of the UWB tag 2 determined by the UWB system at the time of the respective actuation when the marking device 4 is actuated and to operate the mobile work machine 100 as a function to control from the determined position or positions.
  • the control unit 5 prevents the mast 1 from assuming or approaching positions that correspond to the stored positions.
  • a warning message can be issued when the mast 1 approaches the stored positions.
  • the control unit can be designed to calculate a more complex geometry based on the stored positions, which the mast 1 must not approach. In the simplest case, linear interpolation between two points can be used to determine a straight line that the mast must not approach. Of course, the determined points can also be linked to one another by more complex algorithms in order to calculate positions that are blocked for the mast 1 .
  • a user of the work machine 100 can, for example, use the marking device 4 to teach in the outer dimensions of a frame 8 by marking corner points of the frame 8 . Based on the marked positions, the control unit 5 then calculates a volume or a position cloud that the mast 1 must not approach.

Abstract

Arbeitsmaschine (100), aufweisend: einen beweglichen Mast (1), ein Ultra-Wideband (UWB)-System aufweisend ein UWB-Tag (2) und eine Anzahl von UWB-Ankern (3), eine von einem Benutzer handhabbare und von dem Benutzer betätigbare Markierungsvorrichtung (4), wobei das UWB-Tag (2) an der Markierungsvorrichtung (4) befestigt ist, und eine Steuereinheit (5), die dazu ausgebildet ist, bei einer Betätigung der Markierungsvorrichtung (4) eine zum Zeitpunkt der Betätigung mittels des UWB-Systems ermittelte Position des UWB-Tags (2) zu speichern und den Betrieb der mobilen Arbeitsmaschine (100) in Abhängigkeit von der ermittelten Position zu steuern.

Description

Arbeitsmaschine
Die DE 20 2019 107 198 U1 offenbart eine Vorrichtung mit einer Hebevorrichtung und einer Lokalisierungsvorrichtung basierend auf der Ultra-Wideband (UWB)-Technologie.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Arbeitsmaschine zur Verfügung zu stellen, die einen möglichst sicheren Betrieb ermöglicht.
Die, insbesondere mobile, Arbeitsmaschine weist einen herkömmlichen Mast auf.
Die Arbeitsmaschine weist weiter ein Ultra-Wideband (UWB)-System auf. Das UWB-System weist mindestens ein herkömmliches UWB-Tag auf, häufig auch als Marker bezeichnet. Das mindestens eine UWB-Tag kann beispielsweise ein herkömmliches Mobiltelefon mit integrierter UWB-Technologie sein bzw. in ein Mobiltelefon integriert sein.
Das UWB-System weist weiter eine Anzahl von UWB-Ankern auf. Die Anzahl von UWB-Ankern kann beispielsweise zwischen 1 und 10 betragen. Das UWB-Tag ist an einer weiteren Maschine befestigbar bzw. im Betrieb der Arbeitsmaschine befestig. Die weitere Maschine ist zur Arbeitsmaschine relativbeweglich, d.h. ein Abstand zwischen der weiteren Maschine und der Arbeits maschine kann sich während des Betriebs der Arbeitsmaschine grundsätzlich verändern.
Die UWB-Technologie (deutsch: Ultra-Breitband-Technologie) ist eine funkbasierte Kommunikationstechnologie für den Nahbereich zur Übertragung von Daten für die Positionsbestimmung im Innen- und Außenbereich. Die Positionsbestimmung des oder der UWB-Tags erfolgt hierbei mittels einer Laufzeitbestimmung von Ultrabreitbandsignalen mit Frequenzen von mehr als 1,5 GHz zwischen dem oder den UWB-Tags und den UWB-Ankern. Die Ultrabreitbandsignale wei sen typisch eine Bandbreite zwischen 0,1 GHz und 10 GHz, insbesondere zwischen 0,5 GHz und 5 GHz, besonders bevorzugt zwischen 0,8 GHz und 1 ,2 GHz, auf. Die Frequenz der Ultrabreitbandsignale beträgt typisch zwischen 1 ,5 GHz und 20 GHz, insbesondere zwischen 2 GHz und 15 GHz, besonders bevorzugt zwischen 3 GHz und 10 GHz. Die Energie der Ultrabreitbandsignale beträgt typisch zwischen -100 dBm/Hz und -1 dBm/Hz, insbesondere zwischen -90 dBm/Hz und -10 dBm/Hz, besonders bevorzugt zwischen -60 dBm/Hz und -30 dBm/Hz. Im Übrigen sei auch auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen.
Die Arbeitsmaschine weist weiter eine von einem Benutzer handhabbare und von dem Benutzer betätigbare Markierungsvorrichtung auf, wobei das UWB-Tag an der Markierungsvorrich tung befestigt ist und/oder Teil der Markierungsvorrichtung ist. Die Arbeitsmaschine weist eine mit dem UWB-System zum Datenaustausch gekoppelte Steu ereinheit auf, beispielsweise in Form einer Mikroprozessorsteuerung. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, bei einer Betätigung der Markierungsvorrichtung eine zum Zeitpunkt der Betäti gung mittels des UWB-Systems ermittelte Position des UWB-Tags zu speichern und den Be trieb der mobilen Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von der ermittelten Position zu steuern. Bei einer Betätigung der Markierungsvorrichtung zu weiteren Zeitpunkten ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine jeweilige zum Zeitpunkt der weiteren Betätigung mittels des UWB-Systems ermittelte Position des UWB-Tags zu speichern und den Betrieb der mobilen Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von den ermittelten Positionen zu steuern.
Positionen bzw. Orte im Kontext dieser Beschreibung werden insbesondere als Positionen bzw. Orte im Raum verstanden und können beispielsweise in einem 3-dimensionalen Koordinatensystem beschrieben werden, insbesondere in einem kartesischen 3-dimensionalen Koordina tensystem beschrieben werden.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine Bewegung des Masts in Abhängigkeit von der/den gespeicherten Position(en) zu steuern. Der Mast kann herkömmlich mehrere, relativ zueinander bewegliche, insbesondere relativ zueinander drehbewegliche, Mastsegmente aufweisen, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Mastsegmente mit tels geeigneten Ansteuerns von herkömmlichen Mastsegment-Aktuatoren relativ zueinander zu bewegen. Die Mastsegmente können mit/über Gelenke miteinander verbundenen sein, so dass der Mast in unterschiedlichen Maststellungen/Mastposen positionierbar ist. Verschiedene Maststellungen/Mastposen können sich durch ihre Drehwinkelstellung bezogen auf eine vertikal ver laufende Achse (Hochachse) unterscheiden und/oder durch die Winkel zwischen den Mast segmenten unterscheiden.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine Bewegung des Masts in Abhängigkeit von der/den gespeicherten Position(en) derart zu steuern, dass der Mast, insbe sondere in seiner Gesamtheit, keine Position bzw. keine Stellung einnimmt, die der/den gespeicherten Position(en) entspricht. Falls mehrere Positionen gespeichert sind, kann die Steuerein heit dazu ausgebildet sein, basierend auf den gespeicherten Positionen eine Geometrie, beispielsweise in Form eines Volumens, zu berechnen, in das der Mast in seiner Gesamtheit nicht eindringt.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, bei einer Annäherung des Masts an die gespeicherte(n) Position(en) eine Warnmeldung zu erzeugen. Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, eine momentane Position des Masts bzw. einer Mastspitze basierend auf Sensordaten zu bestimmen, die eine momentane Mastpose abbilden. Die Arbeitsmaschine kann hierzu beispielsweise Sensoren zur Erzeugung von Sensordaten aufweisen, wobei die Sensordaten Winkel zwischen den Mastsegmenten abbilden und/oder eine Drehwinkelstellung des Masts abbilden. Alternativ oder zusätzlich können zur Bestimmung der Position des Masts weitere UWB-Tags am Mast, insbesondere an der Mastspitze, befestigt werden, wobei die Steuereinheit für diesen Fall dazu ausgebildet ist, eine momentane Position des Masts bzw. der Mastspitze in Abhängigkeit von einer mittels des UWB-Systems ermittelten momentanen Position der weiteren UWB-Tags zu bestimmen.
In einer Ausführungsform weist die Markierungsvorrichtung eine Betätigungseinrichtung auf, beispielsweise in Form eines Knopfs, einer Taste, etc., mittels der die Markierungsvorrichtung betätigbar ist.
In einer Ausführungsform weist die Markierungsvorrichtung einen Stab auf, wobei die Betätigungseinrichtung an einem Ende des Stabs befestigt ist und das UWB-Tag an dem gegenüberliegenden Ende des Stabs befestigt ist.
In einer Ausführungsform ist der Stab teleskopierbar bzw. ist ein Teleskopstab.
In einer Ausführungsform ist die Arbeitsmaschine eine Autobetonpumpe.
Der Einsatz einer (Auto-) Betonpumpe auf einer Baustelle stellt hohe Ansprüche an den Bediener der Autobetonpumpe. Beim Bewegen des Masts kann es zu Kollisionen mit anderen, sich auf der Baustelle befindlichen Gegenständen, beispielsweise Gerüsten, kommen. Das lokale Umfeld führt zu einer Einschränkung des Aktionsraums.
Mittels der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die geometrische Einschränkung des Aktions raums des Masts einzuhalten.
Erfindungsgemäß wird ein UWB-Tag beispielsweise an einem Teleskop-Stab befestigt, der mit einem Aktivierungsknopf versehen ist. Die UWB-Anker befinden sich beispielsweise an der Ar beitsmaschine oder am Mast.
Der Stab bzw. das UWB-Tag kann von einem Benutzer an Gegenstände, die als Hindernisse aufgezeichnet werden sollen, geführt werden. Durch das Betätigen des Aktivierungsknopfs wird die momentane Position des UWB-Tags an die Steuereinheit gesendet, wodurch diese Position des Hindernisses aufgezeichnet werden kann.
Anschließend kann entsprechend mit der Markierung des nächsten Hindernisses fortgefahren werden.
Auf diese Weise kann beispielsweise ein dreidimensionales Abbild der geometrischen Ein schränkungen des Aktionsraums des Masts erstellt werden, die sich beispielsweise durch Gegenstände, Gerüste, etc. im Umfeld der Arbeitsmaschine ergeben. Steht eine Kollision bevor, kann beispielsweise eine akustische oder visuelle Rückmeldung an den Bediener der Arbeits maschine ausgegeben werden. Weiter kann eine Kollision vermieden werden, indem beispiels weise die Verfahrgeschwindigkeit des Masts reduziert und schließlich vollständig gestoppt wird.
Nachfolgend werden weitere Erfindungsaspekte beschrieben.
Beinstellunqserfassunq:
Zum Betrieb einer Betonpumpe müssen deren Stützausleger in Abhängigkeit von einem gewünschten Aktionsradius der Betonpumpe ausgefahren werden. Die finale Stellung der Stützausleger entscheidet über die Reichweite des Masts bzw. Arms der Betonpumpe sowie den Platzverbrauch der Abstützung und ist von der Umgebung abhängig. Vor allem in städti schen Gebieten können die Stützausleger nicht immer voll ausgefahren werden. Um die Stützausleger an die optimale Position zu fahren, muss deren Position beim Ausfahren gemes sen werden. Hierzu werden erfindungsgemäß UWB-Tags an den Stützauslegern befestigt. UWB-Anker werden geeignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Betonpumpe an be kannten Positionen angeordnet. Mittels des UWB-Systems kann nun die Position der Stützausleger gemessen und überwacht werden.
Kameradrohnen Tracking für 3D Aufnahmen:
Um eine optimale Positionierung einer Betonpumpe und deren anschließende Mast- bzw. Arm regelung auf einer Baustelle zu gewährleisten, ist es wünschenswert, ein genaues geometri sches Modell der aktuellen Situation auf der Baustelle zu haben. Dazu gehören beispielsweise Gegenstände und Gerüste, die sich auf der Baustelle befinden. Diese können potenzielle Hindernisse beim Verfahren des Masts bzw. Arms darstellen. Mittels der Erfindung ist es möglich, ein valides, dreidimensionales, virtuelles Abbild der Baustelle zu erzeugen. Hierzu wird ein UWB-Tag an einer ferngesteuerten, mit einer Kamera ausgestatteten Drohne befestigt. UWB- Anker werden geeignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Betonpumpe an bekannten Positionen angeordnet. Die Drohne kann nun über die Baustelle geflogen werden. Die Position des UWB-Tags wird mittels des UWB-Systems ständig ermittelt, wobei mittels eines Auswerte algorithmus den momentanen Bilddaten der Drohne deren Position zugeordnet wird, so dass ein valides dreidimensionales Abbild der Baustelle erzeugt werden kann. Dieses kann nun wie derum beispielsweise dazu genutzt werden, eine optimale Aufstellposition für die Betonpumpe zu finden und/oder eine kollisionsfreie T rajektorienplanung des Masts zu ermöglichen.
Sensorfusion Armwinkelsensoren und UWB:
Das Verfahren des Masts bzw. Arms einer Betonpumpe erfordert eine genaue Messung der aktuellen Konfiguration und Position des Masts bzw. Arms. Um dies zu erreichen, werden der zeit vor allem Sensoren an den Gelenken der Mastsegmente eingesetzt, die deren Winkel mes sen. Kommt es bei diesen Sensoren zu Ausfällen, ist keine Messung der Armposition mehr möglich. Mittels der Erfindung ist es möglich, die Position des Masts bzw. Arms noch genauer zu messen und auch beim Ausfall eines oder mehrerer Winkelsensoren immer noch eine Positionsbestimmung des Masts bzw. Arms zu ermöglichen. Hierzu werden UWB-Tags am Mast bzw. dessen Segmenten befestigt. UWB-Anker werden geeignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Betonpumpe an bekannten Positionen angeordnet. Mittels UWB- Positionsbestimmung der UWB-Tags und Sensorfusion basierend auf einem mathematischen Modell des Masts und einem Schätzalgorithmus werden erfindungsgemäß die Positionssignale des UWB-Systems und der vorhandenen Winkelsensoren kombiniert. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Positionsbestimmung des Masts und durch die redundante Messung kann die Posi tion auch bestimmt werden, wenn ein oder mehrere Winkel-Sensoren ausfallen.
Aufstellort einer Autobetonpumpe:
Wird eine Autobetonpumpe für das Betonieren einer großen Fläche eingesetzt, so ist der Ar beitsbereich durch die maximale Reichweite des Masts eingeschränkt. Mit der Wahl der Auf stellposition ist die erreichbare Fläche um die Autobetonpumpe festgelegt. Das Ziel ist es, mög lichst ohne Umsetzen den gesamten zu betonierenden Bereich zu erreichen. Mittels der Erfindung ist es möglich, eine möglichst optimale Position der Autobetonpumpe zu finden. Hierzu wird der Baustellenbereich der zu betonierenden Fläche mit UWB-Ankern ausgestattet. Mittels der Anker wird der Baustellenbereich großflächig mittels des UWB-Systems überwacht und die UWB-Tags geortet. Während die UWB-Anker an fixen, bekannten Positionen angeordnet sind, sind die UWB-Tags flexibel im Raum bewegbar, so dass deren momentane Position bestimmt werden kann. Mit einem UWB-Tag in der Hand kann ein Maschinenbediener beispielsweise eine äußerste Kante der zu betonierenden Fläche ablaufen. Diese Begrenzung der Fläche wird lokalisiert und aufgezeichnet. Anschließend gibt der Maschinenbediener den geplanten Aufstel- lort der Autobetonpumpe an und es wird berechnet, ob die Reichweite des Arms ausreichend ist, um von diesem Aufstellort aus die ganze zu betonierende Fläche abzudecken. Ist diese Be dingung erfüllt, so kann mit dem Aufbau der Autobetonpumpe begonnen werden. Ist diese Be dingung nicht erfüllt, so kann der Maschinenbediener alternative Aufste Horte von der Software überprüfen lassen. Alternativ ist es auch möglich, dass Aufstellorte vorgeschlagen werden, die eine Abdeckung der gesamten Fläche mit dem Mast möglich machen.
MaschinencockDit AR/VR Änzeiae:
Eine Betonpumpe kommt üblicherweise auf einer Baustelle und somit in einem komplexen Um feld zum Einsatz. Für die Mitarbeiter und insbesondere den Bediener der Betonpumpe ist es daher wichtig, zu jedem Zeitpunkt einen guten Überblick über die zu bedienende Maschine zu behalten. Ferner erlaubt eine gegebenenfalls zur Verfügung stehende Funkfernbedienung eine erhöhte Flexibilität, führt jedoch dazu, dass der Blick des Bedieners regelmäßig von der Maschine auf die Anzeige der Funkfernbedienung abgelenkt wird. Für diese Zeit ist die Maschine unüberwacht, was ein erhöhtes Sicherheitsrisiko birgt. Die Erfindung ermöglicht eine lückenlose Überwachung der Maschine und gleichzeitig der Maschinendaten unabhängig vom Aufenthaltsort auf der Baustelle. Hierzu werden UWB-Tags an allen zu überwachenden Maschinenelementen angebracht. UWB-Anker werden geeignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Be tonpumpe an bekannten Positionen angeordnet. Auf diese Weise kann die Position der ausge statteten Maschinenelemente zu jedem Zeitpunkt bestimmt werden. Die Informationen werden so aufbereitet, dass sie dreidimensional auf einem Anzeigeelement angezeigt werden, das an der Maschine angebracht ist oder sich in einer AR/VR (Augmented/Virtual Reality) Brille befin det. Insbesondere die Anzeige in einer Augmented Reality Brille erlaubt es, dass der Fahrer gleichzeitig den Blick auf die sichtbaren als auch die unsichtbaren Elemente der Maschinen behält.
Schnelles Mastfahren:
Um die Geschwindigkeit eines Endschlauches radiusabhängig bzw. bis zu einer zulässigen Ge schwindigkeit zu steuern bzw. zu regeln, muss eine Mastpose über Sensoren erfasst werden. Mittels der Erfindung ist es möglich, eine kostengünstigere Alternative für die derzeit eingesetz ten Sensoren zur Verfügung zu stellen, um ein gleichbleibend schnelles Verfahren des Masts zu ermöglichen. Erfindungsgemäß werden UWB-Tags am Mast befestigt. UWB-Anker werden geeignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Betonpumpe an bekannten Positionen angeordnet. Mittels Positionsbestimmung kann damit zu jeder Zeit die Mastpose bestimmt werden und basierend darauf die Mastpose gesteuert/geregelt werden, um eine hohe Verfahrge schwindigkeit zu ermöglichen. Die UWB-Tags bilden hierbei eine kostengünstige Alternative zu den derzeit verwendeten Neigungssensoren.
Warnen beim Verlassen des Funkbereichs:
Die Bedienung einer Betonpumpe erfolgt üblicherweise mittels einer Funkfernbedienung. Beim Überschreiten der Reichweite der Funkfernbedienung kann es Kommunikationsschwierigkeiten bis hin zum Ausfall der Kommunikation zwischen Funkfernbedienung und Betonpumpe kom men. Ferner darf der sich ein Fahrer nicht außerhalb der Sichtweite eines Endschlauchs befinden. Mittels der Erfindung kann ein Kommunikationsausfall zur Funkfernbedienung vermieden werden und/oder überwacht werden, ob sich der Fahrer in Sichtweite des Endschlauchs befindet. Hierzu wird ein UWB-Tag an eine Funkfernbedienung, mit der die Stützmasten einer Be tonpumpe gesteuert werden können, befestigt bzw. in diese integriert. UWB-Anker werden ge eignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Betonpumpe an bekannten Positionen an geordnet. Mittels UWB-Positionsbestimmung wird nun die Funkfernbedienung geortet, so dass vor dem Überschreiten der Reichweite der Funkfernbedienung dem Bediener, beispielsweise visuell oder akustisch, ein bevorstehender Kommunikationsausfall mitgeteilt werden kann. Da mit kann ein Ausfall verhindert werden und/oder gegebenenfalls die Maschine bei einem Über schreiten der Reichweite sicherheitshalber abgeschaltet werden. Weiter kann sichergestellt werden, dass sich der Fahrer noch in Sichtweite des Endschlauchs befindet.
Datenloaqinq für Beweounasprofil zwischen Bedienelementen:
Die Bedienung einer Betonpumpe erfolgt üblicherweise über mehrere Bedienelemente, die über die Betonpumpe verteilt sind und verschiedene Aktoren der Maschine steuern. Während des Rüstens muss ein Bediener zu dem entsprechenden Bedienfeld gehen, um den jeweils notwendigen Aktor zu bewegen. Häufiges Nachjustieren kann daher zu häufig wiederholtem Posi tionswechsel des Bedieners führen. Das dabei entstehende Bewegungsprofil des Bedieners kann dementsprechend umfangreich sein und deutet auf eine suboptimale Anordnung der Be dienelemente hin. Mittels der Erfindung ist es möglich, die Bedienelemente derart anzuordnen, dass das Bewegungsprofil des Bedieners optimiert wird und somit die Zeit für das Rüsten der Maschine verkürzt werden kann. Mittels UWB-Positionsbestimmung wird erfindungsgemäß das Bewegungsprofil bzw. der Positionsverlauf des Bedieners aufgezeichnet. Auf Grundlage des aufgezeichneten Bewegungsprofils werden dann die Bedienelemente derart angeordnet, dass sie zu einem optimierten Bewegungsprofil führen. Molch-Lokalisation in der Betonförderleitunq:
Beim Reinigen einer Betonpumpe werden üblicherweise sogenannte "Molche" eingesetzt, die in die Betonförderleitung eingesetzt werden und durch Druckerzeugung diese durchfahren und auf diese Weise reinigen. Oftmals ist es wünschenswert, den aktuellen Aufenthaltsort des Molches innerhalb der Leitung zu erfassen. Erfindungsgemäß wird ein Molch mit einem UWB-Tag versehen. UWB-Anker werden geeignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Betonpumpe an bekannten Positionen angeordnet. Mittels UWB-Positionsmessung kann nun die genaue Position des Molchs im dreidimensionalen Raum bestimmt werden. Basierend auf einer Mastpose kann derart die Position des Molchs innerhalb der Rohrleitung bestimmt werden.
Reichweitenvorhersage des Masts:
Das Aufstellen einer Betonpumpe werden üblicherweise die an der Betonpumpe angebrachten Stützausleger ausgefahren. Wie weit die Stützausleger ausgefahren werden müssen, hängt davon ab, wie weit der Mast der Betonpumpe während des Betriebs ausgefahren werden muss. Es erfordert im Allgemeinen viel Erfahrungswissen, um vorab abzuschätzen, wie weit die Stützausleger ausgefahren werden müssen. Eine nachträgliche Korrektur kann zu ungewünsch ten Verzögerungen im Aufbau der Betonpumpe führen. Mittels der Erfindung ist es möglich, eine valide Abschätzung dafür zu ermitteln, ob die aktuelle Stützauslegerkonfiguration ausreicht bzw. wie weit die Stützausleger der Betonpumpe ausgefahren werden müssen, um einen siche ren Aufbau zu gewährleisten. Hierzu werden mehrere UWB-Tags an den Begrenzungen der zu betonierenden Fläche angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann ein UWB-Tag an einer Funk fernsteuerung oder an einem Stab befestigt und mittels Knopfeingabe die jeweilige Begrenzungs-Position markiert werden. UWB-Anker werden geeignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Betonpumpe an bekannten Positionen angeordnet. Da die Position der UWB-Tags (Einbringungsort) relativ zu den UWB-Ankern (Maschine/Umfeld der Maschine) mittels des UWB-Systems ermittelbar ist, kann eine Position des Masts, wie sie der markierten Endlage entspricht, automatisch berechnet werden. Somit kann eine qualitative Aussage über die aktuelle Abstützung bezogen auf die notwendige Mastauslenkung gemacht werden. Alternativ kann über die notwendige Mastauslenkung eine Gewichtsverteilung der Maschine ermittelt und so automatisiert eine Schätzung darüber ausgegeben werden, wie weit die Stützausleger ausgefahren werden sollen.
Zuordnung von Beton in Schalung: Vorgegeben sei folgende Situation: Schalungen müssen mit verschiedenen Arten von Beton ausgefüllt werden. Dabei gibt es Bereiche innerhalb der Schalungen, in denen anderer Beton vorgesehen ist als im restlichen Teil. Aus statischen oder optischen Gründen ist es teilweise erforderlich, verschiedene Sorten Beton in eine gemeinsame Schalung einzufüllen. Mittels der Erfindung ist es nun möglich, eine korrekte Zuordnung von Betonsorte zur Position in der Schalung sicherzustellen. Hierzu wird ein Arbeitsbereich um die Schalung mit Referenzstationen, d.h. UWB-Ankern, versehen. Während die UWB-Anker an jeweils einer fixen bekannten Positi on angeordnet sind, sind die UWB-Tags flexibel im Raum bewegbar und der aktuelle Aufenthaltsort kann bestimmt werden. Es werden die Schalungen an ihren äußeren Kanten sowie der Endschlauch der Betonpumpe jeweils mit UWB-Tags versehen. Damit ist es möglich, ständig deren Positionen festzustellen. Basierend darauf kann die Lage zueinander, d.h. Endschlauch zu Schalung, berechnet und beispielsweise auf einem Bildschirm angezeigt werden. Der Bedie ner der Betonpumpe kann dann auf einfache Art und Weise feststellen, ob er momentan den Endschlauch mit der ausfließenden Sorte von Beton an der dafür korrekten Stelle der Schalung hält.
Baufortschritt in Kombination mit BIM:
Eine Baustelle kann mit Hilfe des sogenannten BIM "Building Information Modeling" geplant, ausgeführt und bewirtschaftet werden. Dabei wird ein virtuelles Modell des Bauvorhabens gene riert. Mittels der Erfindung ist es möglich, den Baufortschritt zu überwachen und im virtuellen Modell abzubilden. Hierzu werden die UWB-Anker ortsfest auf der Baustelle angeordnet. Die UWB-Tags werden an charakteristischen Positionen, die den Baufortschritt bestmöglich abbilden, angeordnet, beispielsweise dem höchsten Punkt eines Rohbaus. Mittels UWB- Positionsbestimmung kann dann das virtuelle Modell der Baustelle an die Realität angepasst werden.
Überwachung von definierten Bereichen auf einer Baustelle:
Auf einer Baustelle, vor allem mit zunehmender Größe, sind viele Baufahrzeuge, Werkzeuge sowie bereits angeliefertes Baumaterial bis zur nächsten Nutzung zwischengelagert. Weiter gibt es auf einer Baustelle regelmäßig Hindernisse, wie beispielsweise Baugruben und Mauern, und/oder Bereiche, die nicht betreten werden sollen. Diese Hindernisse und gefährlichen Berei che sind nicht immer an derselben Position. So ist beispielsweise der Aufenthalt im Arbeitsbe reich von Baggern oder unter Masten von Betonpumpen oder Kranen nicht gestattet. Bauarbei ter und andere Personen auf der Baustelle müssen vor diesen Hindernissen gewarnt bzw. an dem Eintritt in gefährliche Bereiche gehindert werden. Dies ist mittels der Erfindung möglich. Hierzu wird der Baustellenbereich mit UWB-Ankern versehen. Mittels der UWB-Anker können der Baustellenbereich großflächig überwacht und UWB-Tags geortet werden. Während die UWB-Anker an einer fixen, bekannten Position angeordnet sind, sind die UWB-Tags flexibel im Baustellenbereich bewegbar und die aktuelle Position kann mittels des UWB-Systems bestimmt werden. Alle Hindernisse sowie nicht zu betretende Bereiche sind in einem Lokalisierungssys tem hinterlegt. Im Lokalisierungssystem hinterlegte Maschinen tragen um sich herum einen ge sperrten Bereich, der im Lokalisierungssystem ausgewertet wird. Tragen alle Personen auf der Baustelle ein UWB-Tag mit sich, beispielsweise als eine Art Armbanduhr oder integriert im Helm, so können sie lokalisiert werden. Registriert das Lokalisierungssystem eine Person im Gefahrenbereich, so kann es diese Person beispielsweise durch ein Geräusch oder eine LED- Leuchte am entsprechenden Tag oder am Hindernis/der Maschine vor dem Hindernis oder dem Bereich warnen. Wenn die Positionen bzw. Orte der Baufahrzeuge und Personen auf der Bau stelle bekannt sind, ist es weiter möglich, dass das Lokalisierungssystem den Bewegungspfad von beiden vorausberechnet. Registriert es eine mögliche Kollision, so kann es beide Beteilig ten rechtzeitig über die Tags warnen und diese können reagieren, um die Kollision zu vermei den.
Traiektorienoptimierung innerhalb von Schalung:
Das Einbringen von Beton mittels einer Betonpumpe in eine Schalung erfordert in Abhängigkeit vom einzubringenden Beton eine bestimmte Vorgehensweise. Insbesondere die Trajektorie, die dabei der Endschlauch der Betonpumpe abfährt, kann die Qualität des Bauteils beeinflussen. Mittels der Erfindung kann die Trajektorie, die innerhalb der Schalung verfahren werden soll, optimiert werden. Hierzu werden UWB-Anker in der näheren Umgebung der zu befüllenden Schalung angeordnet. Weiter werden UWB-Tags zur Markierung an den Schalungsbegrenzungen angeordnet. Nun kann die Trajektorie entweder innerhalb der Schalung oder entlang der Tags berechnet werden und der Endschlauch dementsprechend so gesteuert werden, dass die gewünschte T rajektorie abgefahren wird.
T raiektorienplanuna des Arms:
Ein Vorteil einer Betonpumpe besteht darin, dass der Beton mittels eines Masts oder Arms, an dem ein Endschlauch befestigt ist, punktgenau an den gewünschten Ort eingebracht werden kann. Das Steuern des Masts erfolgt herkömmlich manuell durch den Fahrer der Betonpumpe und muss so koordiniert werden, dass sich das Schlauchende möglichst nahe am gewünschten Ort befindet. Das Verfahren des Masts ist ein komplexer und in der Regel zeitaufwendiger Vor gang. Mittels der Erfindung kann das Verfahren des Masts vereinfacht und beschleunigt wer- den. Hierzu wird jeweils ein UWB-Tag an einen Startpunkt, einen Endpunkt und an charakteristischen Positionen (z.B. Knicke und Kurven) der zu betonierenden Verschalung angeordnet. Ferner werden UWB-Anker im umliegenden Zielgebiet oder am Mast selbst befestigt. Mittels eines Bahnplanungsverfahrens wird automatisch eine zeit- und/oder energieoptimale T rajekto- rie berechnen. Der Arm wird nun automatisiert entlang der berechneten Trajektorie gefahren.
Absolute Messung der Schalung bzw. Sollpositionen:
In einem Betonfertigteilwerk werden die Schalmodule teilweise automatisiert auf Schienen an ihren vorgeplanten Ort gefahren. Aus den Modulen werden die Schalungen flexibel aufgebaut. Anschließend erfolgt die Betonage über eine stationäre Betonpumpe mit Verteilermast. Mittels der Erfindung ist es möglich, einen Endschlauch entlang der Schalung derart automatisiert zu fahren, dass der Beton gleichmäßig verteilt wird. Diese Aufgabe soll mit der im Folgenden be schriebenen Erfindung automatisiert werden. Hierzu wird der Arbeitsbereich um die Schalung mit UWB-Ankern versehen. Die UWB-Tags sind flexibel im Raum bewegbar, wobei mittels der UWB-Technologie der aktuelle Aufenthaltsort der UWB-Tags bestimmt werden kann. Die UWB- Tags werden nun erfindungsgemäß an allen relevanten Punkten der Schalung angeordnet, beispielsweise an Ecken und/oder Kanten und/oder Aussparungen für Fenster und Türen. Weiter wird am Endschlauch ein UWB-Tag angeordnet. Damit ist es möglich, den geometrischen Auf bau bzw. den Verlauf der Schalung nachzubilden und über ein Steuerungssystem einen Arbeitsbereich des Endschlauchs zu definieren. Die Lage des Endschlauchs relativ zur Schalung ist bekannt, so dass dieser nun automatisch gesteuert die Schalung abfahren und den Beton verteilen kann. y ung der Umgebung im Betrieb einer Autobetonpumpe:
Im Betrieb einer (Auto-) Betonpumpe gibt es Betriebsbedingungen, bei denen sich in der Umgebung der Betonpumpe beispielsweise Mauern oder Hallendecken befinden. Diese stellen Hindernisse für das Ausfahren der Stützbeine und/oder für das Ausklappen und die Bewegung des Masts dar. Mittels der Erfindung ist es möglich, Komponenten der Betonpumpe automati siert vor Kollisionen mit der Umgebung zu schützen. Hierzu wird der Baustellenbereich oder die Autobetonpumpe mit UWB-Ankern ausgestattet. Erfindungsgemäß werden alle bewegten Kom ponenten der Betonpumpe, beispielsweise die Stützausleger und die Gelenke des Masts, mit UWB-Tags ausgestattet. Dies ermöglich es, deren Position jederzeit mittels des UWB-Systems zu ermitteln. Weiter werden Hindernisse in der Umgebung, beispielsweise Mauern, Hallende cken oder Bodenöffnung, ebenfalls mit UWB-Tags versehen und lokalisiert. Registriert nun ein Steuerungssystem der Betonpumpe, dass sich Komponenten der Maschine und ein Hindernis immer näherkommen, also die beiden Positionen bzw. Orte sich annähern, stoppt das Steuerungssystem, insbesondere sofort, die Bewegung der Komponenten, womit Kollisionen verhin dern werden können.
Kollisionsvermeidunq Betonpumpe mit Kränen:
Der Einsatz einer fahrbaren/stationären Betonpumpe auf einer Baustelle bzw. im Fertigteilwerk stellt hohe Ansprüche. Beim Bewegen des Masts kann es zu Kollisionen mit anderen, sich in der Umgebung befindlichen beweglichen Maschinen, insbesondere Kränen, kommen. Das lokale Umfeld führt zu einer Einschränkung des Aktionsraums. Mittels der Erfindung kann sichergestellt werden, dass geometrische Einschränkung des Aktionsraums des Arms eingehalten wer den. Hierzu werden UWB-Tags an den jeweiligen, sich in der Umgebung befindlichen Maschi nen befestigt. UWB-Anker werden an der Betonpumpe und/oder am Mast befestigt. Mittels UWB-Positionsmessung können andere Maschinen, selbst wenn sich diese bewegen, lokalisiert werden. Steht eine Kollision bevor, wird eine akustische oder visuelle Rückmeldung ausgege ben oder die Kollision wird mittels einer geeigneten Steuerung direkt verhindert, indem die Verfahrgeschwindigkeit des Masts reduziert oder vollständig gestoppt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert beschrieben. Hierbei zeigt:
Fig. 1 höchst schematisch eine Arbeitsmaschine mit einem Ultra-Wideband (UWB)-
System.
Fig. 1 zeigt hoch schematisch eine Arbeitsmaschine 100 in Form einer Autobetonpumpe mit einem Ultra-Wideband (UWB)-System und einem herkömmlichen mehrsegmentigen Mast bzw. Arm 1.
Das UWB-System weist ein UWB-Tag 2 und drei UWB-Anker 3 auf. Selbstverständlich kann das UWB-System auch mehr als die drei dargestellten UWB-Anker 3 aufweisen.
Die Arbeitsmaschine 100 weist weiter eine von einem Benutzer handhabbare und von dem Benutzer betätigbare Markierungsvorrichtung 4 auf, wobei das UWB-Tag 2 an der Markierungsvor richtung 4 befestigt ist.
Die Markierungsvorrichtung 4 weist eine Betätigungseinrichtung 6 in Form eines Tasters auf, mittels der die Markierungsvorrichtung 4 betätigbar ist. Die Markierungsvorrichtung 4 weist einen Teleskop-Stab 7 auf, wobei die Betätigungseinrich tung 6 an einem Ende des Teleskop-Stabs 7 befestigt ist und das UWB-Tag 2 an dem gegen überliegenden Ende des Teleskop-Stabs 7 befestigt ist.
Die Arbeitsmaschine 100 weist weiter eine Steuereinheit 5 auf, die dazu ausgebildet ist, bei einer Betätigung der Markierungsvorrichtung 4 eine zum Zeitpunkt der jeweiligen Betätigung mittels des UWB-Systems ermittelte Position des UWB-Tags 2 zu speichern und den Betrieb der mobilen Arbeitsmaschine 100 in Abhängigkeit von der oder den ermittelten Positionen zu steuern.
Die Steuereinheit 5 verhindert, dass der Mast 1 Positionen einnimmt bzw. anfährt, die den ge speicherten Positionen entsprechen. Zusätzlich kann bei einer Annäherung des Masts 1 an die gespeicherten Positionen eine Warnmeldung ausgegeben werden. Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, basierend auf den gespeicherten Positionen eine komplexere Geometrie zu berechnen, die der Mast 1 nicht anfahren darf. Im einfachsten Fall kann durch lineare Interpolation zwischen zwei Punkten eine Gerade ermittelt werden, die der Mast nicht anfahren darf. Selbstverständlich können die ermittelten Punkte auch durch komplexere Algorithmen mitei nander verknüpft werden, um für den Mast 1 gesperrte Positionen zu errechnen.
Ein Benutzer der Arbeitsmaschine 100 kann beispielsweise mittels der Markierungsvorrichtung 4 die äußeren Abmessungen eines Gerüstes 8 einlernen, indem er Eckpunkte des Gerüsts 8 markiert. Die Steuereinheit 5 errechnet dann basierend auf den markierten Positionen ein Vo lumen bzw. eine Positionswolke, die der Mast 1 nicht anfahren darf.

Claims

Patentansprüche
1. Arbeitsmaschine (100), aufweisend: einen beweglichen Mast (1), ein Ultra-Wideband (UWB)-System aufweisend ein UWB-Tag (2) und eine Anzahl von UWB-Ankern (3), eine von einem Benutzer handhabbare und von dem Benutzer betätigbare Markierungsvorrichtung (4), wobei das UWB-Tag (2) an der Markierungsvorrichtung (4) befestigt ist, und eine Steuereinheit (5), die dazu ausgebildet ist, bei einer Betätigung der Markierungsvor richtung (4) eine zum Zeitpunkt der Betätigung mittels des UWB-Systems ermittelte Position des UWB-Tags (2) zu speichern und den Betrieb der mobilen Arbeitsmaschine (100) in Abhängigkeit von der ermittelten Position zu steuern.
2. Arbeitsmaschine (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Masts (1) in Abhängigkeit von der gespeicherten Position zu steuern.
3. Arbeitsmaschine (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Masts (1) in Abhängigkeit von der gespeicherten Position derart zu steuern, dass der Mast (1) keine Position ein nimmt, die der gespeicherten Position entspricht.
4. Arbeitsmaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Steuereinheit (5) dazu ausgebildet ist, bei einer Annäherung des Masts (1) an die ge speicherte Position eine Warnmeldung zu erzeugen.
5. Arbeitsmaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsvorrichtung (4) eine Betätigungseinrichtung (6) aufweist, mittels der die Markierungsvorrichtung (4) betätigbar ist.
6. Arbeitsmaschine (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsvorrichtung (4) einen Stab (7) aufweist, wobei die Betätigungseinrichtung (6) an einem Ende des Stabs (7) befestigt ist und das UWB-Tag (2) an dem gegenüber liegenden Ende des Stabs (7) befestigt ist.
7. Arbeitsmaschine (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (7) teleskopierbar ist.
8. Arbeitsmaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine (100) eine Autobetonpumpe ist.
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