[go: up one dir, main page]

WO2025113817A1 - MESSSYSTEM FÜR STRAßENBAUMASCHINEN - Google Patents

MESSSYSTEM FÜR STRAßENBAUMASCHINEN Download PDF

Info

Publication number
WO2025113817A1
WO2025113817A1 PCT/EP2023/084170 EP2023084170W WO2025113817A1 WO 2025113817 A1 WO2025113817 A1 WO 2025113817A1 EP 2023084170 W EP2023084170 W EP 2023084170W WO 2025113817 A1 WO2025113817 A1 WO 2025113817A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
measuring system
profile
sensor
road
edge profile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2023/084170
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Holger WEIS-LANZENDÖRFER
Torsten Schönbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MOBA Mobile Automation AG
Original Assignee
MOBA Mobile Automation AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MOBA Mobile Automation AG filed Critical MOBA Mobile Automation AG
Publication of WO2025113817A1 publication Critical patent/WO2025113817A1/de
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/48—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/22—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/23—Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/22—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/23—Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
    • E01C19/28—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows
    • E01C19/288—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows adapted for monitoring characteristics of the material being compacted, e.g. indicating resonant frequency, measuring degree of compaction, by measuring values, detectable on the roller; using detected values to control operation of the roller, e.g. automatic adjustment of vibration responsive to such measurements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C2301/00—Machine characteristics, parts or accessories not otherwise provided for
    • E01C2301/20—Screed or paver accessories for paving joint or edge treatment

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a measuring system for determining a slump and/or a layer thickness, as well as a corresponding method. Further embodiments relate to a construction machine, in particular a road roller and/or a road paver. In general, embodiments of the invention lie in the technical field of mobile construction and work machines, in particular road construction machines, such as road pavers or road rollers. Preferred embodiments relate to a measuring system for a road roller and a road paver for determining a slump and a layer thickness of a newly applied road surface.
  • a road paver with a crawler or wheeled chassis moves over a prepared subsurface onto which a pavement layer to be finished (e.g. a base or wearing course of a road, bound or unbound) is to be applied.
  • a pavement layer to be finished e.g. a base or wearing course of a road, bound or unbound
  • a height-adjustable paving screed At the rear of the road paver in the direction of travel is a height-adjustable paving screed, at the front of which a supply of road paving material is accumulated. This material is fed and distributed by a conveyor and distribution device that ensures that a sufficient, but not excessive, amount of road paving material is always kept on the front of the paving screed.
  • the height of the rear edge of the paving screed relative to the surface of the prepared subsurface determines the thickness of the finished road surface before it is subsequently further compacted by rolling.
  • the paving screed is held by towing arms that are pivoted around towing points located in the center of the road paver.
  • the height of the paving screed is determined by a hydraulic adjustment device. As long as the newly laid road surface is still hot and malleable, it is usually further compacted by road rollers following the paver, which can be tandem rollers, compactors, or pneumatic-tyred rollers.
  • the road rollers drive over the freshly laid road surface and, with frequent reversing runs, usually follow a fixed rolling pattern, with each pass achieving further compaction of the road surface up to maximum compaction.
  • the working area of the road rollers essentially shifts continuously in the at the front, meaning the road rollers move along with the considerably slower-moving road paver during the paving process.
  • Roads only achieve their maximum service life with an optimal degree of compaction. Both insufficient and excessive compaction lead to reduced durability of the road surface and thus to a reduced quality of the constructed road.
  • Essential elements of a road roller, particularly a self-propelled road roller are a machine frame, a drive motor, a driver's cab, and a front and rear roller drum, viewed in the direction of travel.
  • the state of the art also includes dynamic road rollers with vibrating and/or oscillating roller drums, in which the roller drum performs an additional movement in addition to a rotational movement when rolling over the subsoil around a rotational axis to increase compaction performance.
  • the layer thickness is desirable, for example, to monitor the quality of the newly installed road surface. If the calculated layer thickness, for example, of a bituminous layer, is too thin, there is a risk of premature cracking of the road surface, resulting in costly repairs. On the other hand, the layer thickness must be checked in relation to the amount of material installed to avoid installing too much material, which would lead to increased costs.
  • WO 2022/037764 A1 is known from the prior art, which describes a measuring system for determining a settlement dimension of a layer compacted by means of a construction machine, in particular a compactor, as well as a corresponding measuring method.
  • DE 10 2017 010 238 A1 describes a method for determining the thickness of the paving layer laid by a road paver using a self-propelled road roller, a self-propelled road roller for carrying out the method and a corresponding rolling system.
  • DE 297 23 171 U1 describes a rolling device for compacting asphalt pavements, with a roller body rotatably mounted in a suspension and with a device for determining the degree of compaction of the asphalt pavement achieved during rolling.
  • the device for determining the degree of compaction comprises two mutually spaced-apart sensors mounted on the suspension parallel to the axis of the roller body. sensors for measuring the distance to the asphalt surface, with one sensor being arranged in the area of the roller track and the other outside the area of the roller track, so that the difference between the measured values of the two sensors is a measure of the increase in compaction at the respective roller transition.
  • DE 102 34 217 A1 describes a device and a method for determining the thickness of an asphalt layer applied by a road paver.
  • the thickness of the newly laid asphalt layer which is applied by a road paver with a paving screed, is referred to as the paving thickness
  • the thickness of the asphalt layer after rolling is referred to as the pavement thickness.
  • the difference between the paving thickness and the pavement thickness is called the rolling gauge.
  • the term slump gauge is also used, which refers to the difference between the layer thickness applied by the paver and the finished thickness after rolling (compacting).
  • the object of the present invention is to provide a device for determining a layer thickness and/or a slump which offers an improved compromise between low system complexity, simple application and high functionality.
  • Embodiments of the present invention provide a measuring system for determining a slump and/or a layer thickness of a layer applied to a substrate, and the measuring system comprises a front sensor, a rear sensor, and a processor.
  • the front sensor is designed to scan a first initial profile along the layer, in particular an edge profile of an edge of the layer along the layer, and to detect a plurality of distance values, e.g., the height of the sensor above the profile or at different points along the width of the profile.
  • the rear sensor is designed to scan a resulting edge profile and to detect a plurality of sample values across the profile width.
  • the initial profile can represent the situation before the layer is processed or before the layer is applied, while the resulting edge profile represents the situation after after processing or after applying the layer.
  • the processor is designed to determine the slump and/or layer thickness based on the initial profile and the resulting edge profile.
  • this single concept with the two sensors can be used both for determining the slump when the layer is compacted by a roller and for determining the layer thickness when the layer is applied.
  • one sensor is arranged on the leading road paver, for example so that the subsoil is scanned before the layer is applied, while the rear sensor is arranged on the following vehicle, for example the road roller.
  • a comparison of the resulting edge profile with the initial profile (of the subsoil) can thus provide information about the layer thickness of the applied layer.
  • the components of the measuring system are not arranged on a construction machine, but distributed across a vehicle train.
  • the front sensor and the rear sensor are arranged on a road roller according to embodiments, e.g. on the front roller body and rear roller body or in the area of the roller body, so that the slump can be determined by comparing the initial (edge) profile with the resulting edge profile based on the change.
  • the senor is, for example, an optical sensor, such as a scanner, in particular a laser scanner, or LiDAR scanner.
  • an optical sensor such as a scanner, in particular a laser scanner, or LiDAR scanner.
  • Embodiments of the present invention are based on the finding that by using sensors designed for edge detection, such as LiDAR sensors or LiDAR edge-follower sensors, it is possible to determine additional values in the edge region, such as a slump and/or a layer thickness.
  • sensors designed for edge detection such as LiDAR sensors or LiDAR edge-follower sensors
  • additional values in the edge region such as a slump and/or a layer thickness.
  • two profiles, such as edge profiles are determined in the edge region before and after processing.
  • a comparison of the determined profiles provides information about the compaction or slump, or, in the case of layer thickness determination, about the layer thickness.
  • the measuring system can be used to map two scenarios, namely: (1 ) Determining the slump using a measuring system mounted on a road roller, and
  • Determining the slump and layer thickness can only be done at the edge, where the edge can be an edge of the newly applied road surface that needs to be compacted or an edge in an underlying or adjacent layer, such as a milled edge or a curb edge. Due to the large number of measuring points determined when scanning the edge profile, the accuracy of the measurements and the calculation of the slump and layer thickness is high. Compared to simple distance measurements, profile analysis is more complex but definitely more accurate.
  • the front sensor is arranged in the region of a front roller body or, in particular, in front of the front roller body of a road roller, while the rear sensor is arranged in the region of a rear roller body (or a rear wheel set) or, in particular, behind the rear roller body or behind the wheel set of the road roller.
  • This arrangement offers the advantage that the difference between the rolling process with the one or more roller bodies can be precisely mapped.
  • the front sensor is designed to detect a second initial edge profile (at a second point in time following the first point in time at which the initial edge profile is detected).
  • the rear sensor can be designed to detect a second resulting edge profile, for example at the second point in time.
  • the detection of the second initial edge profile and/or the second resulting edge profile can take place during a further crossing or also during the further crossing with a changed direction of travel.
  • the assignment of the front sensor would be linked to the assignment of the rear sensor at the time of the change in direction of travel. This means that, according to exemplary embodiments, the assignment of one sensor as the front sensor and the assignment of another sensor as the rear sensor depend on the direction of travel of the construction machine and/or a vehicle train.
  • the settlement can be updated based on the second initial edge profile and on the second resulting edge profile. This means that with further passes, the settlement, which has changed due to further settlement of the pavement, is determined again or updated.
  • the processor it would also be conceivable for the processor to be designed to update the determined settlement based on a pass counter using a forecast function. In particular, with repeated passes, settlement occurs in an area where measurement is difficult, so that a better determination of the settlement can be selected using a forecast function.
  • the determination and/or updating and/or the forecast function can be based on a Kl algorithm or self-learning algorithm.
  • the processor is designed to determine the slump based on a predetermined change in the resulting edge profile compared to the initial edge profile. This can be done, for example, by determining the slump based on a change to be determined in the distance between two regression curves (or regression lines) over the plurality of distance values in the resulting edge profile compared to two regression curves (or regression lines) over the plurality of distance values in the initial edge profile.
  • the regression curves or regression lines can refer to essentially horizontal measured values.
  • the regression curves or regression lines in the resulting edge profile, as well as in the initial edge profile, are therefore parallel to one another and have a distance from one another that provides an indication of the layer thickness.
  • a change in this distance between the regression curves or regression lines then provides an indication of the slump.
  • at least two sensors are mounted on the road roller at the level of the front and rear roller bodies to determine the slump.
  • the slump can be determined by comparing the edge profiles recorded before and after compaction. If the position of the roller or the measuring system is also determined for each measurement/calculation using an optional positioning device, e.g., GPS or GNSS, this is advantageous because a measurement/calculation is always performed under the same conditions at the same location/position.
  • GPS GPS
  • GNSS GNSS
  • other types of positioning are also conceivable, such as using tachymeters and reflectors or similar.
  • the sensor arrangement is arranged on a compactor, such as a road roller, e.g., at the front and rear.
  • a compactor such as a road roller
  • front and rear can also mean, for example, front and rear in the direction of travel.
  • a further exemplary embodiment relates to a compactor, such as a road roller, with the measuring systems explained above.
  • the measuring system can advantageously also be used to determine a further parameter, namely the layer thickness.
  • the measuring system can be arranged, for example, on a vehicle combination, e.g., a vehicle combination comprising a compactor or road roller and a road paver.
  • the front sensor can be arranged, for example, on the vehicle at the front in the direction of travel, such as the road paver, while the rear sensor can be arranged, for example, on the vehicle at the rear in the direction of travel, e.g., the road roller traveling behind.
  • a profile of the subsoil can thus be determined on the road paver, preferably before application or at a position before application of the layer to the subsoil.
  • the front sensor is arranged on the road paver, on a screed of a road paver, and/or on a side plate of a screed of a road paver, and is designed to determine a profile of the subsoil before the layer is laid.
  • the rear sensor is arranged at the level of a front roller body or, in particular, in front of the front roller body of a road roller traveling behind. This embodiment is advantageous because such a measuring system, simply by means of a different arrangement, makes it possible to determine a layer thickness in addition to the slump or, alternatively, to the slump.
  • the processor is therefore designed to determine the layer thickness based on a specific change in the resulting edge profile in comparison or in a position-related comparison to the initial profile.
  • a correction value is determined based on the determined layer thickness.
  • the determined layer thickness and/or a correction value derived from the layer thickness or a correction value derived from the determined layer thickness, which is determined taking into account a traction point adjustment can be transmitted to a road paver. This advantageously offers the possibility of taking the correction value into account directly in the control system or of displaying information about the correction value or the layer thickness.
  • the measuring system has a position receiver, e.g., a GNSS or GPS sensor, which is designed to determine position information.
  • a position receiver e.g., a GNSS or GPS sensor
  • This position information can also be used to compare the initial profile with the resulting edge profile.
  • the processor is designed to assign the position information to the values for the slump and/or the layer thickness. Additionally or alternatively, the processor is designed to use the position information to associate measured values from the initial profile and the resulting edge profile with one another.
  • the use of the GNSS sensor such as, for example, a GPS sensor, is advantageously possible both when determining the layer thickness and when determining the slump.
  • the measuring system has communication means configured to exchange data relating to the resulting edge profile and/or the initial profile within the measuring system. This is particularly advantageous when the measuring system is distributed across a vehicle combination or multiple vehicles within a vehicle combination.
  • wireless communication also offers advantages when the measuring system is mounted on a vehicle, such as a road roller, as this reduces the amount of cabling required.
  • the front and/or rear sensor is designed to continuously record the profile.
  • several measured values associated with the resulting edge profile and the initial profile along the direction of travel at different positions to map the slump or layer thickness at multiple points.
  • This optional feature can be advantageously used both for layer thickness determination and for slump determination.
  • Continuous recording also enables, as already explained above, repeated recording at the same position, for example, when the direction of travel is changed.
  • the processor of the measuring system can be configured to provide or adapt measurement parameters, such as, in particular, a sampling rate and/or a measurement point density, for the front and/or rear sensors. This advantageously offers the possibility of optimizing for current situations, such as a current driving speed or the evaluation/edge detection with current measured values.
  • the measuring system may also comprise communication means configured to transmit the determined slump and/or layer thickness externally.
  • a construction machine train (vehicle train) which comprises a measuring system, i.e. that according to one embodiment, a construction machine, such as a road roller, comprises a part of the measuring system, while the other part of the measuring system is arranged on another construction machine of the construction machine train, e.g. on the road paver.
  • Another embodiment includes a method for determining a slump and/or a layer thickness.
  • the method comprises the steps:
  • the method can also be computer-implemented. Therefore, a further embodiment relates to a computer program for carrying out the method or one of the method steps, as explained above.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a road roller with a measuring system according to embodiments to explain the embodiment of the slump determination;
  • Fig. 2 shows a schematic three-dimensional representation of a road roller with a measuring system according to embodiments
  • Fig. 3a, 3b are schematic representations of the measuring system arranged on a road roller to explain the functioning of the measuring system according to embodiments;
  • Fig. 4 is a schematic representation of a road roller with a measuring system for explaining optional aspects according to embodiments
  • Fig. 5 is a schematic representation of a road paver with a measuring system according to embodiments including optional aspects according to further embodiments;
  • Fig. 6 is a schematic representation of a vehicle train to explain the embodiment of the determination of the layer thickness.
  • a measuring system consisting of a front and a rear sensor in combination with a processor enables both the determination of the slump when used on a compactor and the determination of the layer thickness when used on a road paver, or at least partially on a road paver.
  • Fig. 1 and 2 show a self-propelled construction machine, here a road roller with, for example, two drums 50 and 60.
  • This construction machine 10 is located on a layer 30 to be compacted with a surface 20 or an already compacted surface 22.
  • the layer 30 is in turn applied to a substrate 40.
  • the road roller has a sensor system 90.
  • the sensor system 90 comprises a first non-contact sensor, such as a laser scanner 92, and a second non-contact sensor, such as a laser scanner 93.
  • the laser scanner 92 represents the front sensor in the direction of travel
  • the laser scanner 93 represents the rear sensor in the direction of travel.
  • the front sensor 92 can, for example, be arranged on the road roller at the level of the front drum or in front of the front drum, so that an emitted laser beam 96 strikes the surface 20 of the newly applied layer 30.
  • the rear sensor 93 is arranged, for example, at the level of the rear drum 60 and detects the edge and/or the edge region 32 behind the road roller 10 (after rolling).
  • the initial situation or minimal configuration for this application is that the sensor system 90 scans the front and rear edge profiles (see laser beams 96 and 97) with two sensors 92 and 93 arranged at the level of the front and rear roller bodies 50 and 60.
  • the edge profiles include distance values across the (scanning) width.
  • the scan values using the laser beam 96 represent scan values before compaction (see uncompacted surface 20), while the scan values using the laser beam 97 represent scan values after compaction (see compacted surface 22).
  • the slump can be determined by comparing the edge profiles recorded before and after compaction.
  • the position of the roller 10 or the measuring system 90 is additionally determined for each measurement or calculation using an optional positioning device, e.g., using GNSS or GPS, this is advantageous because such a measurement or calculation is always performed under the same conditions at the same location.
  • an optional positioning device e.g., using GNSS or GPS
  • other types of positioning are also conceivable, such as using tachymeters and reflectors or the like.
  • the road roller 10 usually moves back and forth (or better: back and forth) several times during the compaction process, usually following a specific rolling pattern.
  • the described measuring system can also be used when changing the direction of travel.
  • the total slump value continues to increase, with the change in the slump value being greatest during the first pass, since the pavement has only been pre-compacted by the paving screed of the road paver and has not yet been compacted by the roller.
  • the increase in the total slump value decreases with the number of passes, as the degree of compaction of the newly applied road surface steadily increases.
  • a forecast of the number of necessary passes can also be derived from the repeated measurements.
  • the sampling rate (sampling frequency) of the sensor can be reduced and the number of measured values to be recorded (measurement point density) can be increased.
  • the processor could be designed to provide and/or adapt measurement parameters, such as in particular a sampling rate and/or a measurement point density, for the front and/or rear sensor.
  • the slump value determined on the road roller can be sent, along with other data and information such as position data of the measurement(s), number of passes, profile data, sensor parameters, etc., via a wireless communication connection to other rollers, to the cloud (i.e., to an external server), or directly to the preceding road paver(s).
  • the data and information can be displayed, for example, to the screed operator or used to automatically correct the layer thickness set there that is being applied.
  • communication means are provided in the system which are designed to transmit the determined slump externally. These communication means can of course also be used for the embodiment of the Layer thickness determination can be used. In this respect, according to embodiments, the communication means can be configured to transmit the determined layer thickness externally.
  • Fig. 6 shows a road paver 11 together with a road roller 10.
  • the road paver 11 has a measuring system 91, or actually a part of a measuring system.
  • the road roller includes a measuring system 90, as described in connection with Fig. 1.
  • a measuring system 90' comprising at least two sensors 94 and 92 is used to determine the layer thickness.
  • the sensor 92 is arranged in the front area of the compaction machine 10, i.e., to scan a resulting profile before compaction.
  • the sensor 94 is arranged on the road paver 11 in such a way that it scans the subsoil 40 before the layer 30 is applied. In this case, an initial profile is scanned.
  • the sensor 94 represents the front sensor here, while the sensor 92 represents the rear sensor.
  • one or more sensors 94 are arranged on the road paver 11, e.g., on the side shield(s) of the paving screed, in order to record a profile of the edge of the subsoil 40 or, in general, of the subsoil 40 before paving.
  • At least one sensor 92 is arranged on the road roller 10 at the level of the front roller body 50 in order to record an edge profile of the newly laid or newly installed road surface 30.
  • the same optical sensors, or more generally sensors 92 and 94 form a measuring system and enable a further application, namely layer thickness determination.
  • these sensors are non-contact sensors that can also be used as sensors for the edge follower.
  • Sensors 94 and 92 each determine a profile (the initial profile is determined by sensor 94 and the resulting profile by sensor 92). It should be noted that the profile does not necessarily have to be a profile in the sense of an edge profile, but can also be another profile, such as a flat profile.
  • the initial (first recorded or detected) profile can be a profile of a newly created subsurface without a lateral edge. This would then contain mainly or only horizontally running measuring points and thus only one (correspondingly horizontally running) regression curve. By comparing the edge profiles recorded before and after paving, the layer thickness of the newly applied road surface can be determined.
  • Both the position of the road paver 11 (or the measuring system, the sensor 92, the sensors 94/92) and the position of the roller (or the measuring system, the sensor) are determined for each measurement using GNSS or GPS, with the layer thickness always being calculated at one and the same location/position.
  • the layer thickness must always be calculated by comparing the edge profiles recorded before and after paving.
  • the road paver 11 and the road roller 10 each have a wireless communication device.
  • Profile data, position data, and other required parameters and data can thus be exchanged between the machines via a wireless communication connection or, for example, sent to the cloud (i.e., to an external server) or to other machines.
  • a calculation of the layer thickness can thus take place at various points or locations, i.e., a calculation can be performed in a calculation unit located on the road roller 10, in a calculation unit located on the road paver 11, or on the external server via a cloud service.
  • the layer thickness is determined as follows:
  • an edge-following sensor 94 continuously records the profile of the edge/subsoil 40 onto which the new pavement layer 30 is to be applied. This means that several measured values (point clouds) of the edge profile/subsoil 40 are continuously recorded. The recorded measured values are linked to continuously recorded position data (via GNSS or GPS) and stored and/or sent via a wireless communication connection to the road roller 10 or an external server (cloud, etc.).
  • the new pavement layer 30 is applied by the road paver 11.
  • the road roller 10 continuously records the profile of the edge of the newly applied surface with an edge follower sensor 92.
  • the recorded measured values (point cloud) of the edge profile / the sub- grounds 40 are stored together with the continuously recorded position data (via GNSS or GPS) and/or sent via wireless communication connection to the road paver 11 or the external server (cloud, etc.).
  • the layer thickness of the newly applied pavement can now be calculated from the recorded edge profile measurement data (i.e., based on measurement data before and after installation).
  • the layer thickness is calculated by comparing the recorded edge profiles with respect to their position.
  • the calculated layer thickness data can be displayed, for example, to the screed operator or used for manual or automatic correction of the layer thickness set there.
  • the layer thickness to be applied by the road paver 11 can be corrected accordingly (automatically).
  • the progression of the traction point adjustment from the time or position of the material placement can also be taken into account. This is because a certain amount of time elapses between the paving material installation and the determination of the actual layer thickness or the determination of the slump value on the road roller 10, during which the traction point of the paving screed may have been adjusted, which also influences the installed layer thickness.
  • the value set on the road finisher 11 for the layer thickness to be laid would have to be corrected accordingly, i.e. reduced, in order to achieve a desired layer thickness during further material placement, so that too much material is not permanently laid.
  • the problem has already been identified by the screed operator and the pulling point of the paving screed between the position of the edge profile measurement on the road finisher 11 (time/position of material placement) and the position of the edge profile measurement on the road roller 10 (time/position of material compaction) or the calculation of the layer thickness has been manually changed in such a way that If a lower material layer thickness is installed, the value of the tension point adjustment must be included in the correction value for the layer thickness.
  • Fig. 1 and 2 show a self-propelled construction machine 10 in a side and perspective view, respectively, here a road roller 10 with a driver's cab 70 and two drums (roller bodies) 50 and 60.
  • the drums 50 and 60 serve to compact the pavement layer 30 applied to the subsoil 40.
  • the road roller 10 stands with its drums on the surface 20 of the newly applied layer 30 and compacts the layer 30 through its own weight and/or vibration 80, wherein the vibration is introduced via the drum 50.
  • the edge or border area of the road is provided here by way of example with the reference numeral 32.
  • a sensor system 90 is arranged on the road roller 10, which comprises a first non-contact sensor or laser scanner 92 and a second non-contact sensor or laser scanner 93.
  • the first sensor/laser scanner 92 is arranged at the level of the front drum 50 and detects the edge or border area 32 in front of the road roller 10.
  • the first sensor/laser scanner 92 is arranged on the road roller 10 at the level of the front drum 50 such that an emitted laser beam 96 strikes the surface 20 of the newly applied layer 30.
  • the second sensor/laser scanner 93 is arranged at the level of the rear drum 60 and detects the edge or border area 32 behind the road roller 10 (after rolling). This means that the second sensor/laser scanner 93 is arranged on the road roller 10 at the level of the rear bandage 60 so that an emitted laser beam 97 hits the surface 22 of the newly applied and already compacted layer 30.
  • the sensors or laser scanners 92 and 93 are arranged, for example, in the lateral area of the road roller 10 and directed at the edge 32, so that the profile of the edge 32 is detected by both laser scanners, as shown, for example, in Fig. 2 or 3a/3b.
  • Fig. 3b shows a sectional view through the road surface layer 30, which is compacted by a drum 50.
  • the road surface layer 30 has an edge profile 32, which is detected by the laser scanner 92, which is mounted, for example, above the edge 32.
  • the laser scanner 92 and the laser scanner 93 are each configured to detect a pattern, in particular a reflection pattern, of an emitted laser beam 96 (laser beam 97).
  • the pattern includes, for example, intensity values and distances to the individual intensity values over the angular range to be detected. The angle thus results in a pattern or profile that is characteristic, for example, of a side edge, curb edge, milled edge, or edge of an underlying asphalt layer.
  • a calculation unit/signal processing unit 71 handles the detection and evaluation of the pattern or profile.
  • the laser scanner 92 detects the edge 32 of the applied layer 30 as follows.
  • the laser scanner 92 is arranged at a lateral distance 92a on the construction machine and optically scans the surface of the subsurface using one or more laser beams 96 within an angular range ⁇ in order to determine the distance(s) to the subsurface. These distances are plotted along with the corresponding intensity values of the reflected light over the angle ⁇ . Based on this pattern, the profile of an edge 32 can then be detected and evaluated.
  • the calculation unit/signal processing unit 71 comprises, according to embodiments, the evaluation of the laser scanners 92 and 93, ie the calculation unit/signal processing unit 71 essentially comprises a profile recognition and a profile evaluation by comparing the measured profiles at the level of the front drum 50 and at the level of the rear drum 60.
  • the individual calculation unit/signal processing unit 71 instead of the individual calculation unit/signal processing unit 71, several individual modules can also be provided, which is particularly useful offers, for example, if an already existing control of the road roller 10 (not shown) is to be used.
  • the laser scanner 92 (as well as the laser scanner 93) is preferably a (2D or 3D) LiDAR scanner.
  • Fig. 3c shows a diagram 150 of a profile of a sloping edge 32 recorded with the laser scanner, as shown, for example, in Fig. 3b.
  • Such an edge profile can, for example, be an edge profile formed by a pressure roller arranged on the road roller 10 (and not shown in the figures).
  • the profile shown in diagram 150 consists of a plurality of measuring points 151.
  • an upper regression curve or regression line 155 and a lower regression curve or regression line 156 are laid through the upper and lower, essentially horizontal rows of measuring points.
  • the slump AHS is now obtained from the comparison of the recorded or measured edge profiles, i.e.
  • the edge profile recorded at the level of the front drum 50 is compared with the edge profile recorded at the level of the rear drum 60, as shown in Fig. 3d.
  • the vertical distance between the two regression curves or regression lines 155 and 156 is calculated for each of the two profiles. The difference between the distances then yields the slump AHS.
  • Fig. 3d shows two different edge profiles 32 before (right-hand area of the figure) and after the rolling process (left-hand area of the figure).
  • the upper area of Fig. 3d shows a sloping edge profile 32 with a layer thickness HS after installation, as shown, for example, in Fig. 3b.
  • the lower area of Figure 3d shows an edge profile 32 similar to a curb edge or a milled edge.
  • paving material with a layer or installation thickness HS was installed in a previously milled subsurface.
  • the illustrations in Figure 3d are intended to show that a material settlement AHS of the installed material layers occurs as a result of the rolling process and that this material settlement AHS is reflected in the recorded edge profiles 32.
  • Fig. 4 shows a side view of a road roller 10 with a sensor system 90 according to exemplary embodiments.
  • the two sensors/laser scanners 92 and 93 are electrically connected to the calculation unit/signal processing unit 71 via (cable) connections 92k and 93k.
  • the calculation unit/signal processing unit 71 is designed to determine or calculate a slump AHS from the measured values of the two sensors/laser scanners 92 and 93 by comparing the recorded edge profiles 32 before and after compaction. Furthermore, the calculation unit/signal processing unit 71 can be designed to change parameters of the sensor system 90, for example to reduce the sampling rate (sampling frequency) of the laser scanners 92 and 93 or to increase the number of measured values to be recorded (measurement point density). This may be necessary, for example, in the case of very small or low settlement values (e.g. AHS ⁇ 0.3 mm) or in the case of external (negative) influences on the measuring system 90 such as vibrations 80 or the like.
  • very small or low settlement values e.g. AHS ⁇ 0.3 mm
  • external (negative) influences on the measuring system 90 such as vibrations 80 or the like.
  • the total value of the slump AHS continues to increase with repeated passes of the road roller 10 over the newly applied road surface.
  • the change in the slump AHS is generally greatest during the first pass, since the surface has only been pre-compacted by the screed of a road finisher and has not yet been compacted by the road roller 10.
  • the increase in the total slump value decreases with the number of passes of the road roller 10, since the degree of compaction of the newly applied road surface continuously increases.
  • the calculation unit/signal processing unit 71 it would also be conceivable for the calculation unit/signal processing unit 71 to derive a forecast of the number of necessary passes from repeated measurements.
  • the calculation unit/signal processing unit 71 can also be electrically connected to a positioning device 72, such as a GPS or GNSS receiver, as well as to a data communication device 73 (e.g., WLAN, Bluetooth, or the like) via (cable) connections 72k and 73k.
  • the position-determining device 72 can be used to continuously determine the position of the roll 10 during the rolling process, so that a position-related measurement/calculation of the slump AHS can always be performed under the same conditions at one and the same location.
  • a georeferenced slump value can be determined or calculated using the calculation unit/signal processing unit 71.
  • measured values of the edge profiles 32, position data, the number of passes (already performed or still to be performed), calculated slump values and/or parameter settings of the sensor system 90 as well as other relevant data of the roller 10 or the sensor system 90 can be sent or transmitted wirelessly to other machines 10', 11 or 11' (see Fig. 6), which are located nearby, for example, on the same construction site.
  • the external mobile devices 110 have a corresponding data communication interface 115, for example Bluetooth, WLAN or the like, for the transmission and exchange of data.
  • data can also be retrieved or received from other construction machines 10', 11 or 11' or from an external device 110 or data server 120, such as profile measurement data, position data and/or parameter settings.
  • Fig. 5 shows a self-propelled construction machine 11 in a lateral or perspective view, here a road paver 11 with a driver's cab 75, a material hopper 12 for receiving road paving material such as asphalt material, and a height-adjustable paving screed 14, which is hinged to a pulling point on the road paver via a towing arm 13.
  • the road paver 11 moves on the subsoil 40 and paves road paving material to a paving thickness HS.
  • Side plates 15 are arranged on both lateral ends of the paving screed 14, whereby only the left side plate 15 is shown in Fig. 5.
  • a sensor system 91 according to the invention is arranged on the road paver 11 or on the side plate 15.
  • the sensor system 91 is comparable to the sensor system 90 on the roller, i.e. It essentially consists of a contactless sensor/laser scanner 94 and a calculation unit/signal processing unit 76 and optionally an operating unit 79 that is electrically connected thereto, for example.
  • the sensor/laser scanner 94 can be electrically connected to the calculation unit/signal processing unit 96 via a (cable) connection 94k.
  • the sensor/laser scanner 94 detects, for example, during the material laying process, the profile of the edge or border area of the subsoil in front of the road finisher 11.
  • the sensor/laser scanner 94 is arranged on the road finisher 11 at the level of the side plate 15 such that an emitted laser beam 98 is directed onto the surface of the subsurface 30 and detects the profile of the edge or marginal area of the subsurface.
  • the laser scanner 94 is designed (like the laser scanners 92 or 93 on the road roller 10) to detect a pattern, in particular a reflection pattern, of an emitted laser beam 98.
  • the pattern comprises, for example, intensity values and distances to the individual intensity values over the angular range to be detected.
  • the angle thus results in a pattern or profile, which can, for example, be a simple, flat subsurface or is characteristic of a side edge, curb edge, milled edge, or edge of an underlying asphalt layer (for example, a previously produced base course).
  • the calculation unit/signal processing unit 76 detects and evaluates the pattern or profile.
  • the laser scanner 94 is preferably a (2D or 3D) LiDAR scanner, as is the case with the laser scanners 92 and 93 on the road roller 10.
  • the calculation unit/signal processing unit 76 can also be electrically connected to a position-determining device 77, such as a GPS or GNSS receiver, as well as to a data communication device 78 (e.g., WLAN, Bluetooth, or the like) via (cable) connections 77k and 78k.
  • a position-determining device 77 such as a GPS or GNSS receiver
  • a data communication device 78 e.g., WLAN, Bluetooth, or the like
  • measured values of the profile, position data, material and paving data such as material temperature, paving width, paving thickness and/or parameter settings of the sensor system 91 as well as other relevant data of the road paver 11 or the sensor system 91 can be sent or transmitted wirelessly via a data communication 101 to other machines 10, 10' or 1 T (see Fig. 6), which are located nearby, for example, on the same construction site. It is also possible, for example, to transmit the aforementioned data to one or more external devices 110 or to an external data server 120 (cloud storage) for storage or further processing.
  • data such as profile measurement data, position data and/or parameter settings can also be retrieved or received from other construction machines 10, 10' or 1 T or from an external device 110 or data server 120.
  • the layer thickness HS of the newly applied road surface can be determined by comparing the recorded edge profiles before and after installation. It is advantageous that both the position of the road paver 11 (or the measuring system 91 or the sensor 94) and the position of the road roller 10 (or the measuring system 90 or the sensor 92) are determined for each measurement using GNSS or GPS, and the layer thickness HS is essentially always calculated at one and the same location/position.
  • Fig. 6 shows the described construction machines 10 and 11 in conjunction with other construction machines 10' and 11' on a construction site.
  • the construction machines 10, 10', 11, and 11' are connected to each other, for example, via a network 100, as well as to one or more external mobile devices 110 and/or a data server 120 (cloud storage), and can exchange data via the data communication paths 101 to 106.
  • the illustrated construction machines 10, 10', 11, and 11' are each equipped with a sensor system 90 or 91 as described above.
  • all construction machines 10, 10', 11, and 11' on the construction site can access and process the required (measured, determined, or calculated) data from other machines.
  • a calculation of the slump AHS or the layer thickness HS can take place at different points or locations, i.e., a calculation can be performed in a calculation unit 71 arranged on the road roller 10, 10', in a calculation unit 76 arranged on the road paver 11, 11', or on the external server 120 via a cloud service.
  • a construction site manager can also access data via an external mobile device 110 and thus always keep an eye on the construction site's progress.
  • a further layer thickness measuring system arranged on the road paver 11 can automatically correct the paving parameters from the measured and/or calculated data (e.g. slump AHS or layer thickness HS) and thus further automate the paving process.
  • the method comprises the three basic steps of scanning an initial profile, scanning a resulting profile, and determining a slump or edge dimension based on the initial and resulting profiles.
  • the initial profile When determining the slump, the profile is the profile before compaction, while the resulting profile is the profile after compaction. This can always be referred to as an edge profile.
  • the initial profile When determining the layer thickness, the initial profile is the profile of the subsoil before the layer is applied, while the resulting profile is the profile of the applied surface in the area of the edge before compaction.
  • aspects have been described in connection with a device, it should be understood that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or component of a device can also be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Analogously, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block, detail, or feature of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps can be performed by (or using) a hardware apparatus, such as a microprocessor, a programmable computer, or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the key method steps can be performed by such an apparatus.
  • embodiments of the invention may be implemented in hardware or 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 a FLASH memory, a hard disk, or other magnetic or optical storage device storing electronically readable control signals that can interact or cooperate with a programmable computer system to perform the respective method. Therefore, the digital storage medium may be computer-readable.
  • Some embodiments according to the invention thus comprise 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 carried out.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product is run on a computer.
  • the program code can, for example, also be stored on a machine-readable medium.
  • embodiments include the computer program for performing one of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.
  • one embodiment of the method according to the invention is thus a computer program that has program code for performing one of the methods described herein when the computer program is executed on a computer.
  • a further embodiment of the method according to the invention is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program for carrying out one of the methods described herein is recorded.
  • a further embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals that represents the computer program for carrying out one of the methods described herein.
  • the data stream or the sequence of signals can be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
  • a further embodiment comprises a processing device, for example a computer or a programmable logic device, which is configured or adapted to carry out one of the methods described herein.
  • a processing device for example a computer or a programmable logic device, which is configured or adapted to carry out one of the methods described herein.
  • a further embodiment comprises a computer on which the computer program for performing one of the methods described herein is installed.
  • a further embodiment according to the invention comprises a device or a system designed to transmit a computer program for performing at least one of the methods described herein to a recipient.
  • the transmission can be electronic or optical, for example.
  • the recipient can be, for example, a computer, a mobile device, a storage device, or a similar device.
  • the device or system can, for example, comprise a file server for transmitting the computer program to the recipient.
  • a programmable logic device e.g., a field-programmable gate array, an FPGA
  • a field-programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform any of the methods described herein.
  • the methods are performed by any hardware device. This may be general-purpose hardware such as a computer processor (CPU) or method-specific hardware such as an ASIC.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Road Paving Machines (AREA)

Abstract

Messsystem (90, 90') zum Ermitteln eines Setzmaßes und/oder Schichtdicke einer auf einem Untergrund (40) aufgebrachten Schicht (30), mit folgenden Merkmalen: einem vorderen Sensor (92, 93, 94), der ausgebildet ist, ein erstes initiales Profil entlang der Schicht (30), insbesondere ein Kantenprofil (32) einer Kante der Schicht (30) entlang der Schicht (30) abzutasten und eine Vielzahl von Abstandswerten über eine Breite des Profils zu erfassen; einem hinteren Sensor (92, 93, 94), der ausgebildet ist, ein resultierendes Kantenprofil (32) abzutasten und eine Vielzahl von Abstandswerten über die Profilbreite zu erfassen; einem Prozessor (71), der ausgebildet ist, auf Basis des initialen Profils und auf Basis des resultierenden Kantenprofils (32) das Setzmaß und/oder die Schichtdicke zu bestimmen wobei der vordere Sensor (92, 93, 94) in Fahrtrichtung weiter vorne und wobei der hintere Sensor (92, 93, 94) in Fahrtrichtung weiter hinten angeordnet ist.

Description

Messsystem für Straßenbaumaschinen
Beschreibung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Messsystem zum Ermitteln eines Setzmaßes und/oder einer Schichtdicke sowie ein entsprechendes Verfahren. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Baumaschine, insbesondere eine Straßenwalze und/oder einen Straßenfertiger. Im Allgemeinen liegen Ausführungsbeispiele der Erfindung auf dem technischen Gebiet von mobilen Bau- und Arbeitsmaschinen, insbesondere von Straßenbaumaschinen, wie z. B. Straßenfertigern oder Straßenwalzen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Messsystem für eine Straßenwalze und einen Straßenfertiger zum Ermitteln eines Setzmaßes und einer Schichtdicke eines neu aufgebrachten Fahrbahnbelags.
Allgemein bewegt sich ein Straßenfertiger mit einem Raupen- oder Radfahrwerk auf einem vorbereiteten Untergrund, auf den eine zu fertigende Belagsschicht (bspw. eine Trag- oder Deckschicht einer Straße, gebunden oder ungebunden) aufzubringen ist. In Fahrtrichtung hinten am Straßenfertiger ist eine höhenverstellbare Einbaubohle vorgesehen, an deren Vorderseite ein Vorrat von Straßenbelagsmaterial angehäuft ist, der durch eine Förder- und Verteileinrichtung nachgeführt und verteilt wird, die dafür Sorge trägt, dass auf der Vorderseite der Einbaubohle immer eine ausreichende, jedoch nicht zu große Menge des Straßenbelagsmaterials bevorratet gehalten wird. Die Höhe der Hinterkante der Einbaubohle gegenüber der Oberfläche des vorbereiteten Untergrundes, der gegebenenfalls auch durch eine bereits vorhandene Belagsschicht (Straßenbelagsdecke) gebildet sein kann, legt die Dicke der gefertigten Straßendecke vor ihrer anschließenden weiteren Verfestigung durch Walzen fest. Die Einbaubohle ist an Zugarmen gehalten, die um im Mittenbereich des Straßenfertigers angeordnete Zugpunkte drehbeweglich gelagert sind, wobei die Höhenlage der Einbaubohle von einer Hydraulikverstelleinrichtung festgelegt wird. Solange der neu aufgebrachte Straßenbelag noch heiß und verformbar ist, wird dieser üblicherweise von dem Straßenfertiger nachfolgenden Straßenwalzen, die beispielsweise als Tandemwalzen, Walzenzüge oder Gummiradwalzen ausgebildet sind, weiter verdichtet. Dabei überfahren die Straßenwalzen den frisch aufgebrachten Straßenbelag und folgen mit häufigen Reversierfahrten meist einem festgelegten Walzschema, wobei bei jeder Überfahrt eine weitere Verdichtung des Straßenbelags bis hin zu einer Maximalverdichtung erzielt wird. Das Arbeitsgebiet der Straßenwalzen verschiebt sich dabei im Wesentlichen kontinuierlich nach vorne, das heißt die Straßenwalzen wandern mit dem erheblich langsam fahrenden Straßenfertiger im Einbauprozess mit. Nur bei einem optimalen Verdichtungsgrad erreichen Straßen ihre maximale Lebensdauer. Sowohl eine zu geringe als auch eine zu starke Verdichtung führen zu einer verringerten Haltbarkeit des Straßenbelages und damit zu einer verringerten Qualität der erstellten Straße. Wesentliche Elemente einer Straßenwalze, insbesondere einer selbstfahrenden Straßenwalze, sind ein Maschinenrahmen, ein Antriebsmotor, eine Fahrerkabine sowie eine in Arbeitsrichtung gesehen vordere und hintere Walzenbandage. Neben statischen Straßenwalzen, bei denen ausschließlich das Eigengewicht der Walzenbandagen zur Verdichtung des Untergrunds führt, kennt der Stand der Technik darüber hinaus dynamische Straßenwalzen mit vibrierenden und/oder oszillierenden Walzenbandagen, bei denen zur Erhöhung der Verdichtungsleistung die Walzenbandage neben einer beim Überrollen des Untergrunds um eine Rotationsachse erfolgenden Rotationsbewegung eine zusätzliche Bewegung ausführt. 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 dem Stand der Technik ist die WO 2022/037764 A1 bekannt, welche ein Messsystem zur Ermittlung eines Setzungsmaßes einer mittels einer Baumaschine, insbesondere eines Verdichters, verdichteten Schicht sowie ein entsprechendes Messverfahren beschreibt.
Weiterhin beschreibt die DE 10 2017 010 238 A1 ein Verfahren zur Bestimmung der Dicke der durch einen Straßenfertiger eingebauten Einbauschicht durch eine selbstfahrende Straßenwalze, eine selbstfahrende Straßenwalze zur Durchführung des Verfahrens und ein entsprechendes Walzsystem.
Ferner sei noch die DE 297 23 171 U1 genannt, welche eine Walzeinrichtung zur Verdichtung von Asphaltdecken beschreibt, mit einem in einer Aufhängung drehbar angeordneten Walzenkörper und mit einer Einrichtung zur Bestimmung des beim Walzen erreichten Verdichtungsgrads der Asphaltdecke. Die Einrichtung zur Bestimmung des Verdichtungsgrads umfasst zwei an der Aufhängung parallel zur Achse des Walzenkörpers zueinander beab- standete Sensoren zum Messen des Abstands zur Asphaltdecke, wobei ein Sensor im Bereich der Walzenspur und der andere außerhalb des Bereichs der Walzenspur angeordnet ist, so dass die Differenz der Messwerte der beiden Sensoren ein Maß für die Verdichtungszunahme beim jeweiligen Walzenübergang ist.
Die DE 102 34 217 A1 beschreibt eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Ermittlung der Dicke einer mit einem Straßenfertiger aufgetragenen Asphaltschicht. Gemäß dieser Druckschrift wird die Dicke der neu eingebauten Asphaltschicht, die durch einen Straßenfertiger mit einer Einbaubohle aufgetragen wird, als Einbaudicke bezeichnet und die Dicke der Asphaltschicht nach dem Walzen wird als Belagsdicke bezeichnet. Die Differenz zwischen Einbaudicke und Belagsdicke wird Walzmaß genannt. In der Fachliteratur spricht man neben dem Walzmaß auch von einem Setzmaß bzw. Setzungsmaß, welches die Differenz zwischen der durch den Fertiger eingebauten Schichtstärke und dem Fertigmaß nach dem Abwalzen (Verdichten) bezeichnet.
Die oben eingeführten und definierten Begrifflichkeiten werden bei nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung entsprechend verwendet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Schichtdicke und/oder eines Setzmaßes zu schaffen, die einen verbesserten Kompromiss aus geringer Systemkomplexität, einfacher Anwendung und hoher Funktionalität bietet.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein Messsystem zum Ermitteln eines Setzmaßes und/oder einer Schichtdicke einer auf einem Untergrund aufgebrachten Schicht und das Messsystem umfasst einen vorderen Sensor, einen hinteren Sensor sowie einen Prozessor. Der vordere Sensor ist ausgebildet, ein erstes initiales Profil entlang der Schicht, insbesondere ein Kantenprofil einer Kante der Schicht entlang der Schicht abzutasten und eine Vielzahl von Abstandswerten, d. h. beispielsweise Höhe des Sensors über dem Profil bzw. in unterschiedlichen Punkten entlang der Breite des Profils, zu erfassen. Der hintere Sensor ist ausgebildet, ein resultierendes Kantenprofil abzutasten und eine Vielzahl von Abtastwerten über die Profilbreite zu erfassen. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann das initiale Profil die Situation vor dem Bearbeiten der Schicht bzw. vor dem Aufträgen der Schicht darstellen, während das resultierende Kantenprofil die Situation nach dem Bearbeiten bzw. nach dem Aufträgen der Schicht darstellt. Der Prozessor ist ausgebildet, auf Basis des initialen Profils und auf Basis des resultierenden Kantenprofils das Setzmaß und/oder die Schichtdicke zu bestimmen.
Entsprechend Ausführungsbeispielen ist dieses eine Konzept mit den zwei Sensoren sowohl für die Ermittlung des Setzmaßes im Falle des Verdichtens der Schicht durch eine Walze sowie für das Ermitteln einer Schichtdicke beim Aufträgen der Schicht anwendbar. Bei der Bestimmung der Schichtdicke wird entsprechend Ausführungsbeispielen der eine Sensor am vorausfahrenden Straßenfertiger, beispielsweise so, dass der Untergrund vor dem Einbau der Schicht abgetastet wird, angeordnet, während der hintere Sensor am nachfolgenden Fahrzeug, beispielsweise der Straßenwalze, angeordnet ist. So kann ein Vergleich des resultierenden Kantenprofils gegenüber dem initialen Profil (des Untergrunds) Auskunft über die Schichtdicke der aufgebrachten Schicht geben. In diesem Fall sind also die Komponenten des Messsystems nicht auf einer Baumaschine, sondern auf einen Fahrzeugzug verteilt angeordnet.
Bei der anderen Anwendung der Bestimmung des Setzmaßes ist der vordere Sensor sowie der hintere Sensor auf einer Straßenwalze entsprechend Ausführungsbeispielen angeordnet, z. B. am vorderen Walzenkörper und hinteren Walzenkörper bzw. im Bereich der Walzenkörper, so dass durch einen Vergleich des initialen (Kanten)Profils mit dem resultierenden Kantenprofil anhand der Veränderung das Setzmaß bestimmt werden kann.
Entsprechend Ausführungsbeispielen handelt es sich bei dem Sensor beispielsweise um einen optischen Sensor, wie z. B. einen Scanner, insbesondere einen Laserscanner, oder auch LiDAR-Scanner.
Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass durch die Verwendung von zur Kantendetektion ausgebildeten Sensoren, wie z. B. LiDAR- Sensoren oder LiDAR-Kantenfolgersensoren, es möglich ist, im Kantenbereich weitere Werte, wie z. B. ein Setzmaß und/oder eine Schichtdicke, zu bestimmen. Hierzu werden zwei Profile, wie z. B. Kantenprofile, im Kantenbereich vor und nach der Bearbeitung bestimmt, wobei ein Vergleich der bestimmten Profile einen Rückschluss auf die Verdichtung bzw. das Setzmaß gibt oder im Falle der Schichtdickenbestimmung einen Rückschluss auf die Schichtdicke.
Somit lassen sich also mit dem Messsystem zwei Szenarien abbilden, nämlich: (1 ) Ermitteln des Setzmaßes mithilfe eines an einer Straßenwalze angeordneten Messsystems, und
(2) Ermitteln der Schichtdicke eines neu aufgetragenen Fahrbahnbelags mithilfe des an der Straßenwalze angeordneten Messsystems sowie eines an einem vorausfahrenden Straßenfertiger angeordneten vergleichbaren Messsystems.
Ein Bestimmen des Setzmaßes sowie der Schichtdicke kann dabei nur im Kantenbereich erfolgen, wobei es sich bei der Kante um eine Kante des neu aufgetragenen Straßenbelags, den es zu verdichten gilt oder eine Kante in einer darunterliegenden Schicht oder angrenzenden Schicht, wie z. B. eine Fräskante oder eine Bordsteinkante, handeln kann. Durch die hohe Anzahl von Messpunkten, die beim Abtasten des Kantenprofils ermittelt werden, ist die Genauigkeit der Messungen bzw. der Berechnung des Setzmaßes und der Schichtdicke hoch. Im Vergleich zu einfachen Abstandsmessungen ist eine Profilauswertung zwar aufwändiger, aber durchaus genauer.
Nachfolgend werden optionale Merkmale insbesondere für den Aspekt der Setzmaßbestimmung erläutert, wobei einzelne der Aspekte auch Anwendung bei der Bestimmung der Schichtdicke haben können.
Entsprechend Ausführungsbeispielen ist der vordere Sensor im Bereich eines vorderen Walzenkörpers oder insbesondere vor dem vorderen Walzenkörper einer Straßenwalze angeordnet, wobei der hintere Sensor im Bereich eines hinteren Walzenkörpers (oder eines hinteren Radsatzes) oder insbesondere hinter dem hinteren Walzenkörper bzw. hinter dem Radsatz der Straßenwalze angeordnet ist. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass so genau der Unterschied zwischen dem Walzvorgang mit den ein oder mehreren Walzenkörpern abbildbar ist.
Entsprechend Ausführungsbeispielen ist der vordere Sensor ausgebildet, ein zweites initiales Kantenprofil (zu einem zweiten Zeitpunkt nachfolgend zu dem ersten Zeitpunkt, in welchem das initiale Kantenprofil erfasst wird) zu erfassen. Analog hierzu kann der hintere Sensor ausgebildet sein, ein zweites resultierendes Kantenprofil, beispielsweise zu dem zweiten Zeitpunkt, zu erfassen. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann das Erfassen des zweiten initialen Kantenprofils und/oder des zweiten resultierenden Kantenprofils bei einer weiteren Überfahrt oder auch bei der weiteren Überfahrt mit geänderter Fahrtrichtung erfolgen. In diesem Fall würde die Zuordnung des vorderen Sensors mit der Zuordnung des hinteren Sensors zum Zeitpunkt der Fahrtrichtungsänderung mitwechseln. Das heißt also, dass entsprechend Ausführungsbeispielen die Zuordnung eines Sensors als vorderer Sensor sowie die Zuordnung eines weiteren Sensors als hinterer Sensor abhängig von der Fahrtrichtung der Baumaschine und/oder eines Fahrzeugzuges ist.
Entsprechend Ausführungsbeispielen kann auf Basis des zweiten initialen Kantenprofils und auf Basis des zweiten resultierenden Kantenprofils das Setzmaß aktualisiert werden. Das heißt also, dass bei weiteren Überfahrten das Setzmaß, das aufgrund einer weiteren Setzung des Belags eine Änderung erfahren hat, erneut bestimmt bzw. fortgeschrieben wird. Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel wäre es auch denkbar, dass der Prozessor ausgebildet ist, auf Basis eines Überfahrtenzählers das ermittelte Setzmaß unter Anwendung einer Prognosefunktion zu aktualisieren. Insbesondere bei wiederholten Überfahrten kommt es zu einer Setzung in einem Bereich, bei welchem eine messtechnische Erfassung schwierig möglich ist, so dass hier eine bessere Bestimmung des Setzmaßes anhand einer Prognosefunktion gewählt werden kann. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann das Bestimmen und/oder das Aktualisieren und/oder die Prognosefunktion auf einem Kl-Algorithmus oder Selbstlernalgorithmus basieren.
Bei der Bestimmung des Setzmaßes ist der Prozessor ausgebildet, das Setzmaß anhand einer vorbestimmten Veränderung des resultierenden Kantenprofils im Vergleich zu dem initialen Kantenprofil zu bestimmen. Das kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Setzmaß anhand einer zu bestimmenden Abstandsänderung von zwei Regressionskurven (oder Regressionsgeraden) über die Vielzahl von Abstandswerten im resultierenden Kantenprofil im Vergleich zu zwei Regressionskurven (oder Regressionsgeraden) über die Vielzahl von Abstandswerten im initialen Kantenprofil bestimmt wird. Entsprechend Ausführungsbeispielen können die Regressionskurven bzw. Regressionsgeraden sich auf im Wesentlichen waagrechte Messwerte beziehen. Die Regressionskurven bzw. Regressionsgeraden im resultieren Kantenprofil, wie auch im initialen Kantenprofil, sind also parallel zueinander und weisen einen Abstand zueinander auf, der einen Rückschluss auf die Schichtdicke gibt. Eine Änderung dieses Abstandes der Regressionskurven bzw. Regressionsgeraden gibt dann einen Rückschluss auf das Setzmaß. Bei der ersten neuen Anwendung sind also an der Straßenwalze zum Ermitteln des Setzmaßes mindestens zwei Sensoren auf Höhe des vorderen und hinteren Walzenkörpers angeordnet. Durch einen Vergleich der aufgenommenen Kantenprofile vor und nach dem Verdichten kann das Setzmaß ermittelt werden. Wird zusätzlich noch die Position der Walze bzw. des Messsystems bei jeder Messung/Berechnung mittels einer optionalen Positionsbestimmungseinrichtung, bspw. mittels GPS oder allgemein GNSS bestimmt, so ist dies vorteilhaft, da eine Messung/Berechnung immer unter gleichen Bedingungen an ein und derselben Stelle/Position erfolgt. Denkbar sind neben einer satellitengestützten Positionsermittlung auch andere Arten von Positionsbestimmung, wie bspw. mittels Tachymeter(n) und Reflektoren oder dergleichen.
Alle oben erläuterten Merkmale sind in erster Linie mit der Bestimmung des Setzmaßes einsetzbar. Hier ist entsprechend Ausführungsbeispielen die Sensoranordnung an einem Verdichter, wie z. B. einer Straßenwalze, angeordnet, z. B. vorne und hinten, wobei wie oben bereits erläutert beispielsweise vorne und hinten auch bedeuten kann in Fahrtrichtung vorne und Fahrtrichtung hinten. Ausgehend hiervon bezieht ein weiteres Ausführungsbeispiel auf einen Verdichter, wie z. B. eine Straßenwalze mit oben erläuterten Messsystemen.
Das Messsystem ist vorteilhafterweise auch zur Ermittlung einer weiteren Größe, nämlich zur Ermittlung der Schichtdicke, einsetzbar. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann das Messsystem beispielsweise auf einem Fahrzeugzug, z. B. einem Fahrzeugzug umfassend einen Verdichter bzw. Straßenwalze sowie einen Straßenfertiger, angeordnet sein. Der vordere Sensor kann hierbei beispielsweise an dem in Fahrtrichtung vorderen Fahrzeug, wie z. B. dem Straßenfertiger, angeordnet sein, während der hintere Sensor beispielsweise an dem in Fahrtrichtung hinteren Fahrzeug, z. B. der hinterherfahrenden Straßenwalze, angeordnet ist. Am Straßenfertiger kann so entsprechend Ausführungsbeispielen ein Profil des Untergrunds in bevorzugter Weise vor dem Aufbringen bzw. an einer Position vor dem Aufbringen der Schicht auf den Untergrund ermittelt werden. Hierzu ist entsprechend Ausführungsbeispielen der vordere Sensor an dem Straßenfertiger, an einer Bohle eines Straßenfertigers und/oder an einem Seitenschild einer Bohle eines Straßenfertigers angeordnet und ausgebildet, um ein Profil des Untergrunds vor dem Einbau der Schicht zu bestimmen. Entsprechend Ausführungsbeispielen ist der hintere Sensor auf Höhe eines vorderen Walzenkörpers oder insbesondere vor dem vorderen Walzenkörper einer hinterherfahrenden Straßenwalze angeordnet. Dieses Ausführungsbeispiel ist deshalb vorteilhaft, weil so ein Messsystem allein durch eine andere Anordnung es ermöglicht, neben dem Setzmaß bzw. alternativ zu dem Setzmaß auch eine Schichtdicke zu bestimmen. Entsprechend Ausführungsbeispielen ist der Prozessor deshalb dazu ausgebildet, die Schichtdicke anhand einer bestimmten Veränderung des resultierenden Kantenprofils im Vergleich oder im positionsbezogenen Vergleich zu dem initialen Profil zu bestimmen. Entsprechend Ausführungsbeispielen wird anhand der bestimmten Schichtdicke ein Korrekturwert bestimmt. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann die bestimmte Schichtdicke und/oder ein von der Schichtdicke abgeleiteter Korrekturwert oder ein von der bestimmten Schichtdicke abgeleiteter Korrekturwert, der unter Berücksichtigung einer Zugpunktverstellung ermittelt ist, an einen Straßenfertiger übermittelt werden. Das bietet vorteilhafterweise die Möglichkeit, den Korrekturwert direkt in der Steuerung zu berücksichtigen oder eine Information über den Korrekturwert bzw. die Schichtdicke anzuzeigen.
Entsprechend Ausführungsbeispielen weist das Messsystem einen Positionsempfänger, bspw. einen GNSS- oder GPS-Sensor auf, der ausgebildet ist, um Positionsinformationen zu ermitteln. Das bietet den Vorteil, dass so zu jedem Schichtdickenwert bzw. zu jedem Setzmaßwert eine entsprechende GNSS- oder GPS-Position zugeordnet werden kann. Auch kann diese Positionsinformation zu dem Vergleich des initialen Profils mit dem resultierenden Kantenprofil dienen. Das heißt, dass entsprechend Ausführungsbeispielen der Prozessor ausgebildet ist, die Positionsinformation den Werten für das Setzmaß und/oder der Schichtdicke zuzuordnen. Additiv oder alternativ ist der Prozessor dazu ausgebildet, anhand der Positionsinformation Messwerte aus dem initialen Profil und dem resultierenden Kantenprofil einander zuzuordnen. Die Verwendung des GNSS-Sensors, wie z. B. eines GPS-Sensors, ist vorteilhafterweise sowohl bei der Anwendung der Schichtdickenbestimmung als auch bei der Anwendung der Setzmaßbestimmung möglich.
Entsprechend Ausführungsbeispielen weist das Messsystem Kommunikationsmittel auf, die ausgebildet sind, innerhalb des Messsystems Daten, das resultierende Kantenprofil und/oder das initiale Profil betreffend auszutauschen. Das ist insbesondere vorteilhaft bei der verteilten Anordnung des Messsystems auf einem Fahrzeugzug bzw. mehreren Fahrzeugen eines Fahrzeugzugs. Natürlich bietet der Austausch per Funk auch Vorteile, wenn das Messsystem auf einem Fahrzeug, wie z. B. einer Straßenwalze, angeordnet ist, da so der Verkabelungsaufwand reduziert wird.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel ist der vordere und/oder der hintere Sensor dazu ausgebildet, das Profil kontinuierlich zu erfassen. Somit werden also mehrere Messwerte zugehörig zum resultierenden Kantenprofil sowie zum initialen Profil entlang der Fahrtrichtung an unterschiedlichen Positionen bestimmt, um das Setzmaß oder die Schichtdicke an mehreren Punkten abzubilden. Dieses optionale Merkmal kann vorteilhafterweise sowohl bei der Anwendung der Schichtdickenbestimmung als auch bei der Anwendung der Setzmaßbestimmung eingesetzt werden. Das kontinuierliche Erfassen ermöglicht auch, wie oben bereits erläutert, das wiederholte Erfassen an ein und derselben Position, wenn beispielsweise die Fahrtrichtung geändert wird.
Ebenfalls für beide Anwendungen ist folgendes Ausführungsbeispiel gedacht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor des Messsystems ausgebildet sein, Messparameter, wie insbesondere eine Abtastrate und/oder eine Messpunktdichte, für den vorderen und/oder den hinteren Sensor bereitzustellen oder anzupassen. Dies bietet vorteilhafterweise die Möglichkeit, dass so auf aktuelle Situationen, wie z. B. eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit oder die Auswertung/Kantendetektion mit aktuellen Messwerten, optimiert wird.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel kann das Messsystem auch Kommunikationsmittel umfassen, die ausgebildet sind, das bestimmte Setzmaß und/oder die Schichtdicke nach extern zu übertragen.
Im Zusammenhang mit der Schichtdickenbestimmung sei angemerkt, dass entsprechend einem Ausführungsbeispiel ein Baumaschinenzug (Fahrzeugzug) geschaffen wird, der ein Messsystem umfasst, d. h. also, dass entsprechend einem Ausführungsbeispiel eine Baumaschine, wie z. B. eine Straßenwalze, einen Teil des Messsystems umfasst, während der andere Teil des Messsystems auf einer weiteren Baumaschine des Baumaschinenzugs, z. B. auf dem Straßenfertiger, angeordnet ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Ermitteln eines Setzmaßes und/oder einer Schichtdicke. Das Verfahren umfasst die Schritte:
Abtasten eines ersten initialen Profil entlang der Schicht, insbesondere eines Kantenprofils einer Kante der Schicht entlang der Schicht und Erfassen einer Vielzahl von Abstandswerten über eine Breite des Profils unter Verwendung des vorderen Sensors; Abtasten eines resultierenden Kantenprofils und Erfassen einer Vielzahl von Abstandswerten über die Profilbreite unter Verwendung des hinteren Sensors;
Bestimmen auf Basis des initialen Profils und auf Basis des resultierenden Kantenprofils das Setzmaß und/oder die Schichtdicke, wobei der vordere Sensor in Fahrtrichtung weiter vorne und wobei der hintere Sensor in Fahrtrichtung weiter hinten angeordnet ist.
Entsprechend Ausführungsbeispielen kann das Verfahren auch computerimplementiert sein. Deshalb bezieht sich ein weiteres Ausführungsbeispiel auf ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens bzw. eines der Verfahrensschritte, wie es oben erläutert worden ist.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitendarstellung einer Straßenwalze mit einem Messsystem gemäß Ausführungsbeispielen zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels der Setzmaßbestimmung;
Fig. 2 eine schematische dreidimensionale Darstellung einer Straßenwalze mit einem Messsystem gemäß Ausführungsbeispielen;
Fig. 3a, 3b schematische Darstellungen des Messsystems angeordnet an einer Straßenwalze zur Erläuterung der Funktionsweise des Messsystems gemäß Ausführungsbeispielen;
Fig. 3c, 3d schematische Darstellungen von Messwerten zur Erläuterung der Funktionsweise bei der Auswertung derselben gemäß Ausführungsbeispielen;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Straßenwalze mit einem Messsystem zur Erläuterung optionaler Aspekte gemäß Ausführungsbeispielen; Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Straßenfertigers mit einem Messsystem gemäß Ausführungsbeispielen inklusive optionaler Aspekte gemäß weiteren Ausführungsbeispielen; und
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugzugs zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels der Bestimmung der Schichtdicke.
Bevor Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleichwirkende Elemente und Strukturen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer aufeinander anwendbar bzw. austauschbar ist.
Wie eingangs erwähnt, ermöglicht ein Messsystem bestehend aus einem vorderen und einem hinteren Sensor in Kombination mit einem Prozessor sowohl die Bestimmung des Setzmaßes beim Einsatz auf einem Verdichter als auch die Bestimmung der Schichtdicke beim Einsatz auf einem Straßenfertiger bzw. zumindest teilweise Einsatz auf einem Straßenfertiger. Diese zwei Ausführungsbeispiele werden nachfolgend separiert zueinander anhand der Fig. 1 und 2, die eine Straßenwalze illustrieren, sowie anhand der Fig. 5 und 6, die einen Straßenfertiger bzw. einen Straßenfertiger zusammen mit einer Straßenwalze illustrieren, erläutert.
Fig. 1 und 2 zeigen eine selbstfahrende Baumaschine, hier eine Straßenwalze mit beispielsweise zwei Bandagen 50 und 60. Diese Baumaschine 10 befindet sich auf einer zu verdichtenden Schicht 30 mit einer Oberfläche 20 bzw. einer bereits verdichteten Oberfläche 22. Die Schicht 30 ist wiederum auf einem Untergrund 40 aufgebracht.
Die Straßenwalze weist ein Sensorsystem 90 auf. Das Sensorsystem 90 umfasst einen ersten berührungslosen Sensor, wie z. B. einen Laserscanner 92, sowie einen zweiten berührungslosen Sensor, wie z. B. einen Laserscanner 93. Der Laserscanner 92 stellt den in Fahrtrichtung vorderen Sensor dar, während der Laserscanner 93 den in Fahrtrichtung hinteren Sensor darstellt. Der vordere Sensor 92 kann beispielsweise an der Straßenwalze auf Höhe der vorderen Bandage bzw. vor der vorderen Bandage angeordnet sein, so dass ein ausgesendeter Laserstrahl 96 auf die Oberfläche 20 der neu aufgebrachten Schicht 30 trifft. Der hintere Sensor 93 ist beispielsweise auf Höhe der hinteren Bandage 60 angeordnet und erfasst die Kante und/oder den Randbereich 32 hinter der Straßenwalze 10 (nach dem Walzen). Nachdem nun die grundsätzliche Struktur erläutert wurde, wird die Funktionsweise des Sensorsystems 90 bei der Setzmaßbestimmung erläutert. Ausgangssituation bzw. Minimalkonfiguration ist bei dieser Anwendung, dass das Sensorsystem 90 mit zwei Sensoren 92 und 93 angeordnet auf Höhe des vorderen und hinteren Walzenkörpers 50 und 60 das vordere und hintere Kantenprofil (vgl. Laserstrahlen 96 und 97) abtastet. Die Kantenprofile umfassen Abstandswerte über die (Abtast)Breite. Die Abtastwerte mittels des Laserstrahls 96 stellen Abtastwerte vor dem Verdichten dar (vgl. nicht verdichtete Oberfläche 20), während die Abtastwerte mittels des Laserstrahls 97 Abtastwerte nach dem Verdichten darstellen (vgl. verdichtete Oberfläche 22). Durch einen Vergleich der aufgenommenen Kantenprofile vor und nach dem Verdichten kann das Setzmaß ermittelt werden. Wird zusätzlich noch die Position der Walze 10 bzw. des Messsystems 90 bei jeder Messung oder Berechnung mittels einer optionalen Positionsbestimmungseinrichtung, bspw. mittels GNSS oder GPS bestimmt, so ist dies vorteilhaft, da so eine Messung bzw. Berechnung immer unter gleichen Bedingungen an ein und derselben Stelle erfolgt. Denkbar sind neben einer satellitengestützten Positionsermittlung auch andere Arten von Positionsbestimmung, wie bspw. mittels Tachymeter(n) und Reflektoren oder dergleichen.
Nachfolgend wird die Bestimmung des Setzmaßes anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels unter Verwendung zusätzlicher Merkmale bzw. vor allem zusätzlicher optionaler Merkmale erläutert.
Wie bereits eingangs erläutert, so fährt die Straßenwalze 10 während des Verdichtungsvorgangs üblicherweise mehrfach hin und her (besser: vor und zurück), meist einem bestimmten Walzschema folgend. Auch bei einer Änderung der Fahrtrichtung kann das beschriebene Messsystem verwendet werden. Durch die sich wiederholenden Überfahrten steigt der Gesamtwert des Setzmaßes immer weiter an, wobei bei einer ersten Überfahrt die Änderung des Setzmaßwertes am größten ist, da hier der Belag lediglich durch die Einbaubohle des Straßenfertigers vorverdichtet und bis dahin noch nicht durch die Walze verdichtet wurde. Die Zunahme des Gesamtsetzmaßwertes nimmt mit der Anzahl der Überfahrten ab, da sich der Verdichtungsgrad des neu aufgebrachten Straßenbelags stetig erhöht. So kann gemäß Ausführungsbeispielen aus den sich wiederholenden Messungen auch eine Prognose der Anzahl der notwendigen Überfahrten abgeleitet werden. Das würde dann wie folgt aussehen: Angenommen, die Walze überfährt und verdichtet einen Bereich des neu verlegten Fahrbahnbelags vier Mal. Bei der ersten Überfahrt beträgt das Setzmaß 1 mm, bei der zweiten Überfahrt 0,37 mm, bei der dritten Überfahrt 0,2 mm und bei der letzten Überfahrt lediglich 0,1 mm. Somit beträgt der Gesamtwert des Setzmaßes nach vier Überfahrten 1 ,67 mm. Weitere Überfahrten würden zu Setzmaßwerten < 0,1 mm führen, wobei es in der Praxis sehr schwierig ist, diese mit dem Messsystem in einer adäquaten Genauigkeit zu ermitteln. Ein geeigneter Weg erscheint gemäß Ausführungsbeispielen daher, weitere Setzmaßwerte sowie eine Prognose der noch notwendigen Anzahl Überfahrten aus den bereits ermittelten Setzmaßwerten (Überfahrten 1 bis 4) rechnerisch zu ermitteln. Hierzu ist es auch gemäß Ausführungsbeispielen denkbar, dass die entsprechenden Rechenmethoden auf Kl-Methoden zurückgreifen bzw. Kl-Methoden anwenden. Des Weiteren ist es möglich, bei sehr kleinen bzw. geringen Setzmaßwerten (bspw. < 0,3 mm) oder bei äußeren (negativen) Einflüssen auf das Messsystem wie Vibrationen oder dergleichen, einige Parameter des Sensorsystems 90 zu verändern, um brauchbare Messwerte zu erhalten. Beispielsweise können gemäß Ausführungsbeispielen die Abtastrate (Abtastfrequenz) des Sensors verringert sowie die Anzahl der aufzunehmenden Messwerte (Messpunktdichte) erhöht werden.
Sowohl bei dem Ausführungsbeispiel zur Bestimmung des Setzmaßes als auch bei anderen Ausführungsbeispielen, z. B. zur Bestimmung der Schichtdicke, wäre es also denkbar, dass der Prozessor ausgebildet ist, Messparameter, wie insbesondere eine Abtastrate und/oder eine Messpunktdichte, für den vorderen und/oder den hinteren Sensor bereitzustellen und/oder anzupassen.
Wie schon in der zum Stand der Technik genannten WO 2022/037764 A1 beschrieben, so kann der an der Straßenwalze ermittelte Wert für das Setzmaß (und/oder ein rechnerisch ermittelter Gesamtwert des Setzmaßes) zusammen mit weiteren Daten und Informationen wie Positionsdaten der Messung(en), Anzahl der Überfahrten, Profildaten, Sensorparameter usw. per drahtloser Kommunikationsverbindung an andere Walzen, in die Cloud (d. h. zu einem externen Server) als auch direkt an den oder die vorausfahrenden Straßenfertiger gesendet werden. Am Straßenfertiger können die Daten und Informationen beispielsweise dem Bohlenbedienpersonal angezeigt werden oder zur automatischen Korrektur der dort eingestellten Schichtdicke, die aufgetragen wird, verwendet werden.
Gemäß Ausführungsbeispielen wäre es denkbar, dass Kommunikationsmittel in dem System vorgesehen sind, die ausgebildet sind, das bestimmte Setzmaß nach extern zu übertragen. Diese Kommunikationsmittel können natürlich auch für das Ausführungsbeispiel der Schichtdickenbestimmung verwendet werden. Insofern kann entsprechend Ausführungsbeispielen das Kommunikationsmittel ausgebildet sein, die bestimmte Schichtdicke nach extern zu übertragen.
Anhand von Fig. 6 wird ausgehend von dem gleichen Messsystem mit denselben Komponenten die Bestimmung der Schichtdicke erläutert. Fig. 6 zeigt einen Straßenfertiger 11 zusammen mit einer Straßenwalze 10. Der Straßenfertiger 11 weist ein Messsystem 91 bzw. eigentlich einen Teil eines Messsystems auf. Die Straßenwalze umfasst ein Messsystem 90, wie es im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden ist.
Gemäß weiter Ausführung zur Schichtdickenbestimmung wird ein Messsystem 90‘ umfassend zumindest die zwei Sensoren 94 und 92 verwendet. Der Sensor 92 ist wie oben erläutert auf der Verdichtungsmaschine 10 im vorderen Bereich, das heißt also zur Abtastung eines resultierenden Profils vor der Verdichtung, angeordnet. Der Sensor 94 ist auf dem Straßenfertiger 11 angeordnet, und zwar derart, dass er den Untergrund 40 vor dem Aufbringen der Schicht 30 abtastet. Hierbei wird ein initiales Profil abgetastet. Der Sensor 94 stellt hier den vorderen Sensor dar, während der Sensor 92 den hinteren Sensor darstellt. In anderen Worten, ein oder mehrere Sensoren 94 sind an dem Straßenfertiger 11 , z. B. an dem oder an den Seitenschildern der Einbaubohle, angeordnet, um ein Profil der Kante der Untergrunds 40 bzw. allgemein des Untergrunds 40 vor dem Einbau aufzunehmen. An der Straßenwalze 10 ist zumindest ein Sensor 92 auf Höhe des vorderen Walzenkörpers 50 angeordnet, um ein Kantenprofil des neu eingebauten bzw. neu verlegten Straßenbelags 30 aufzunehmen. Das heißt also, dass dieselben optischen Sensoren bzw. allgemein Sensoren 92 und 94 ein Messsystem bilden und eine weitere Anwendung, nämlich die Schichtdickenbestimmung ermöglichen. Diese Sensoren sind, wie oben bereits erläutert, berührungslose Sensoren, die auch als Sensoren für den Kantenfolger eingesetzt werden können. Die Sensoren 94 und 92 ermitteln jeweils ein Profil (initiales Profil wird durch den Sensor 94 und resultierendes Profil durch den Sensor 92). Es sei angemerkt, dass das Profil nicht zwingend ein Profil im Sinne eines Kantenprofils sein muss, sondern auch ein anderes Profil, wie ein flaches Profil sein kann. Z.B. kann das initiale (zuerst aufgenommene oder erfasste) Profil ein Profil eines neu erstellten Untergrunds ohne seitliche Kante sein. Hier wären dann vor allem oder nur waagerecht verlaufende Messpunkte enthalten und somit auch nur eine (entsprechend waagerecht verlaufende) Regressionskurve. Durch einen Vergleich der aufgenommenen Kantenprofile vor und nach dem Einbau kann die Schichtdicke des neu aufgebrachten Fahrbahnbelags ermittelt werden. Dabei wird sowohl die Position des Straßenfertigers 11 (bzw. des Messsystems, des Sensors 92, der Sensoren 94 / 92) als auch die Position der Walze (bzw. des Messsystems, des Sensors) bei jeder Messung mittels GNSS oder GPS bestimmt, wobei eine Berechnung der Schichtdicke immer an ein und derselben Stelle/Position erfolgt. D. h., eine Berechnung der Schichtdicke muss immer durch einen positionsbezogenen Vergleich der aufgenommenen Kantenprofile vor und nach dem Einbau erfolgen. Um die an dem Straßenfertiger 11 und an der Straßenwalze 10 aufgenommenen Kantenprofile vergleichen und eine Schichtdicke berechnen zu können, verfügen der Straßenfertiger 11 und die Straßenwalze 10 jeweils über eine Drahtloskommunikationsvorrichtung. Profildaten, Positionsdaten sowie weitere erforderliche Parameter und Daten können so per drahtloser Kommunikationsverbindung zwischen den Maschinen ausgetauscht werden oder beispielsweise in die Cloud (d. h. zu einem externen Server) oder zu anderen Maschinen gesendet werden. Eine Berechnung der Schichtdicke kann somit an verschiedenen Stellen oder Orten stattfinden, d. h. eine Berechnung kann sowohl in einer auf der Straßenwalze 10 angeordneten Berechnungseinheit als auch in einer auf dem Straßenfertiger 11 angeordneten Berechnungseinheit oder auf dem externen Server per Clouddienst erfolgen.
Die Ermittlung der Schichtdicke erfolgt dabei wie folgt:
Am Straßenfertiger 11 wird mit einem Kantenfolger-Sensor 94 das Profil der Kante / des Untergrunds 40, auf den die neue Belagsschicht 30 aufgetragen werden soll, kontinuierlich erfasst. D. h. es werden kontinuierlich mehrere Messwerte (Punktwolke) des Kantenprofils / des Untergrunds 40 aufgenommen. Die aufgenommenen Messwerte werden mit ebenfalls kontinuierlich erfassten Positionsdaten (via GNSS oder GPS) verknüpft und abgespeichert und/oder per drahtloser Kommunikationsverbindung zu der Straßenwalze 10 oder einem externen Server (Cloud, etc.) gesendet.
Die neue Belagsschicht 30 wird durch den Straßenfertiger 11 aufgetragen.
Die Straßenwalze 10 erfasst während des Verdichtungsvorgangs mit einem Kan- tenfolger-Sensor 92 kontinuierlich das Profil der Kante des neu aufgetragenen Belags. Die aufgenommenen Messwerte (Punktwolke) des Kantenprofils / des Unter- grunds 40 werden zusammen mit den ebenfalls kontinuierlich erfassten Positionsdaten (via GNSS oder GPS) abgespeichert und/oder per drahtloser Kommunikationsverbindung zu dem Straßenfertiger 11 oder dem externen Server (Cloud, etc.) gesendet.
Die Schichtdicke des neu aufgetragenen Belags kann nun aus den aufgenommenen Kantenprofilmessdaten (d. h. anhand von Messdaten vor und nach dem Einbau) berechnet werden. Dabei erfolgt eine Berechnung der Schichtdicke durch einen positionsbezogenen Vergleich der aufgenommenen Kantenprofile.
Am Straßenfertiger 11 können die berechneten Schichtdickendaten beispielsweise dem Bohlenbedienpersonal angezeigt werden oder zur manuellen oder automatischen Korrektur der dort eingestellten Schichtdicke verwendet werden.
Weicht die derzeit am Straßenfertiger 11 eingestellte Schichtdicke von der berechneten Ist- Schichtdicke ab, oder muss die Schichtdicke aufgrund des ermittelten Setzmaßwertes erhöht oder verringert werden, so kann die durch den Straßenfertiger 11 einzubauende Schichtdicke entsprechend (automatisch) korrigiert werden.
Dabei kann bei einer Korrektur der einzubauenden Schichtdicke zusätzlich noch der Verlauf der Zugpunkteinstellung ab dem Zeitpunkt bzw. der Position des Materialeinbaus mitberücksichtigt werden. Denn zwischen dem Einbau des Belagsmaterials und einer Bestimmung der Ist-Schichtdicke bzw. Ermittlung des Setzmaßwertes an der Straßenwalze 10 vergeht eine bestimmte Zeit, in der der Zugpunkt der Einbaubohle gegebenenfalls verändert wurde, was auch einen Einfluss auf die eingebaute Schichtdicke hat.
Ist beispielsweise der Wert der aus den Kantenprofildaten berechneten Ist-Schichtdicke zu hoch, d. h. der eingebaute Belag oder die eingebaute Schicht 30 war an der gemessenen Position zu dick, so müsste der am Straßenfertiger 11 eingestellte Wert für die einzubauende Schichtdicke entsprechend korrigiert werden, d. h. herabgesetzt werden, um eine gewünschte Schichtdicke beim weiteren Materialeinbau zu erhalten, so dass nicht dauerhaft zu viel Material eingebaut wird. Wurde das Problem beispielsweise vom Bohlenbedienpersonal bereits erkannt und der Zugpunkt der Einbaubohle zwischen der Position der Kantenprofilmessung an dem Straßenfertiger 11 (Zeitpunkt/Position des Materialeinbaus) und der Position der Kantenprofilmessung an der Straßenwalze 10 (Zeitpunkt/Position des Materialverdichtens) bzw. der Berechnung der Schichtdicke manuell derart verändert, dass eine geringere Materialschichtdicke eingebaut wird, so muss der Wert der Zugpunktverstellung mit in den Korrekturwert für die Schichtdicke eingerechnet werden.
Je nachdem, um welchen Wert die Schichtdicke vom Bohlenbedienpersonal bereits korrigiert wurde, ist eine weitere Korrektur ggf. nicht mehr notwendig.
Ohne Berücksichtigung der bereits durchgeführten manuellen Zugpunktverstellung würde sich das Problem bei der Korrektur der Schichtdicke gegebenenfalls in die andere Richtung verlagern und es würde zu wenig Material eingebaut werden. Insofern ist es wichtig, einen Verlauf der Zugpunkteinstellung der Einbaubohle ab dem Zeitpunkt / der Position des Materialeinbaus sowie einen vorhandenen (bzw. einen zu erwartenden) Setzmaßwert mitzuberücksichtigen.
Nachfolgend werden bezugnehmend auf die Figuren neben den Merkmalen von Basisausführungsbeispielen auch weitere Merkmale im Zusammenhang mit dem Messsystem erläutert.
Fig. 1 und 2 zeigen eine selbstfahrende Baumaschine 10 in seitlicher bzw. perspektivischer Ansicht, hier eine Straßenwalze 10 mit einem Fahrerhaus 70 sowie zwei Bandagen (Walzenkörper) 50 und 60. Die Bandagen 50 und 60 dienen zur Verdichtung der auf den Untergrund 40 aufgebrachten Belagsschicht 30. Hierzu steht die Straßenwalze 10 mit ihren Bandagen auf der Oberfläche 20 der neu aufgebrachten Schicht 30 und verdichtet die Schicht 30 durch Eigengewicht und/oder Vibration 80, wobei die Vibration über die Bandage 50 eingebracht wird. Der Kanten- oder Randbereich der Straße ist hier exemplarisch mit dem Bezugszeichen 32 versehen.
An der Straßenwalze 10 ist weiterhin ein Sensorsystem 90 angeordnet, welches einen ersten berührungslosen Sensor bzw. Laserscanner 92 sowie einen zweiten berührungslosen Sensor bzw. Laserscanner 93 umfasst. Der erste Sensor/Laserscanner 92 ist dabei auf Höhe der vorderen Bandage 50 angeordnet und erfasst den Kanten- oder Randbereich 32 vor der Straßenwalze 10. Anders ausgedrückt, so ist der erste Sensor/Laserscanner 92 an der Straßenwalze 10 derart auf Höhe der vorderen Bandage 50 angeordnet, so dass ein ausgesendeter Laserstrahl 96 auf die Oberfläche 20 der neu aufgebrachten Schicht 30 trifft. Der zweite Sensor/Laserscanner 93 ist auf Höhe der hinteren Bandage 60 angeordnet und erfasst den Kanten- oder Randbereich 32 hinter der Straßenwalze 10 (nach dem Walzen). D. h., der zweite Sensor/Laserscanner 93 ist an der Straßenwalze 10 derart auf Höhe der hinteren Bandage 60 angeordnet, so dass ein ausgesendeter Laserstrahl 97 auf die Oberfläche 22 der neu aufgebrachten und bereits verdichteten Schicht 30 trifft.
Die Sensoren bzw. Laserscanner 92 und 93 sind beispielsweise im seitlichen Bereich der Straßenwalze 10 angeordnet und auf die Kante 32 gerichtet, so dass das Profil der Kante 32 von beiden Laserscannern erfasst wird, wie beispielsweise in den Fig. 2 oder 3a/3b dargestellt. Fig. 3b stellt eine Schnittdarstellung durch die Straßenbelagsschicht 30 dar, der durch eine Bandage 50 verdichtet wird. Die Straßenbelagsschicht 30 weist ein Kantenprofil 32 auf, welches mittels des beispielsweise oberhalb der Kante 32 angebrachten Laserscanners 92 erfasst wird.
Der Laserscanner 92 sowie auch der Laserscanner 93 sind jeweils dazu ausgebildet, ein Muster, insbesondere ein Reflexionsmuster, eines ausgesendeten Laserstrahls 96 (Laserstrahl 97) zu erkennen. Das Muster umfasst beispielsweise über den zu erfassenden Winkelbereich Intensitätswerte und Abstände zu den einzelnen Intensitätswerten. Über den Winkel ergibt sich so ein Muster oder ein Profil, das beispielsweise charakteristisch für eine Seitenkante, Bordsteinkante, Fräskante oder Kante einer darunterliegenden Asphaltschicht ist. Eine Berechnungseinheit/Signalverarbeitungseinheit 71 übernimmt die Erkennung und Auswertung des Musters bzw. des Profils.
Wie in Fig. 3a und 3b dargestellt, so erfasst der Laserscanner 92 die Kante 32 der aufgebrachten Schicht 30 wie folgt. Der Laserscanner 92 ist in einem lateralen Abstand 92a an der Baumaschine angeordnet und tastet optisch mittels eines Laserstrahls 96 bzw. mehrerer Laserstrahlen 96 innerhalb eines Winkelbereichs a die Oberfläche des Untergrunds ab, um die/alle Abstände zum Untergrund zu ermitteln. Die Abstände trägt diese zusammen mit den entsprechenden Intensitätswerten des reflektierten Lichts über den Winkel a auf. Anhand dieses Musters kann dann das Profil einer Kante 32 erkannt und ausgewertet werden.
Die Berechnungseinheit/Signalverarbeitungseinheit 71 umfasst entsprechend Ausführungsbeispielen die Auswertung der Laserscanner 92 und 93, d. h. die Berechnungsein- heit/Signalverarbeitungseinheit 71 umfasst im Wesentlichen eine Profilerkennung sowie eine Profilauswertung durch Vergleich der gemessenen Profile auf Höhe der vorderen Bandage 50 und auf Höhe der hinteren Bandage 60. An dieser Stelle sei gleich darauf hingewiesen, dass natürlich statt der einzelnen Berechnungseinheit/Signalverarbeitungseinheit 71 auch mehrere einzelne Module vorgesehen sein können, was sich insbesondere dann anbietet, wenn beispielsweise eine sowieso vorhandene Steuerung der Straßenwalze 10 (nicht dargestellt) genutzt werden soll.
Bei dem Laserscanner 92 (sowie auch bei dem Laserscanner 93) handelt es sich entsprechend Ausführungsbeispielen vorzugsweise um einen (2D- oder 3D-) LiDAR-Scanner.
Fig. 3c zeigt ein Diagramm 150 eines mit dem Laserscanner aufgenommenen Profils einer schräg abfallenden Kante 32, wie beispielsweise in Fig. 3b dargestellt. Ein solches Kantenprofil kann bspw. ein durch eine an der Straßenwalze 10 angeordnete (und in den Figuren nicht dargestellte) Andruckrolle geformtes Kantenprofil sein. Das im Diagramm 150 dargestellte Profil besteht aus einer Vielzahl von Messpunkten 151. Um aus den Messpunkten ein Setzmaß AHS berechnen zu können, wird durch die obere und untere, jeweils im Wesentlichen waagerecht verlaufende Messpunktereihe eine obere Regressionskurve bzw. Regressionsgerade 155 und untere Regressionskurve bzw. Regressionsgerade 156 gelegt. Das Setzmaß AHS ergibt sich nunmehr aus dem Vergleich der aufgenommenen bzw. gemessenen Kantenprofile, d. h., das auf Höhe der vorderen Bandage 50 aufgenommene Kantenprofil wird mit dem auf Höhe der hinteren Bandage 60 aufgenommenen Kantenprofil verglichen, wie in Fig. 3d dargestellt. Dazu wird der vertikale Abstand der beiden Regressionskurven bzw. Regressionsgeraden 155 und 156 für jedes der beiden Profile berechnet. Die Differenz der Abstände ergibt dann das Setzmaß AHS.
Fig. 3d zeigt zwei verschiedene Kantenprofile 32 vor (rechter Bereich der Figur) und nach dem Walzvorgang (linker Bereich der Figur). Im oberen Bereich von Fig. 3d ist ein schräg abfallendes Kantenprofil 32 mit einer Schichtdicke HS nach dem Einbau gezeigt, wie beispielsweise in Fig. 3b dargestellt. Im unteren Bereich der Figur 3d ist ein Kantenprofil 32 ähnlich einer Bordsteinkante oder einer Fräskante dargestellt. Beispielsweise wurde Belagsmaterial mit einer Schicht- bzw. Einbaudicke HS in einen zuvor ausgefrästen Untergrund eingebaut. Mit den Darstellungen in Figur 3d soll aufgezeigt werden, dass sich eine Materialsetzung AHS der eingebauten Materialschichten durch den Walzvorgang einstellt und sich diese Materialsetzung AHS in den erfassten Kantenprofilen 32 widerspiegelt. Der Wert der Materialsetzung AHS ist daher durch einen Vergleich der erfassten Kantenprofile 32 vor und nach dem Walzvorgang berechenbar. Dabei ist der Wert der Materialsetzung AHS zwischen der Oberfläche 20 der neu aufgebrachten Schicht 30 und der Oberfläche 22 der verdichteten Schicht 30 nach dem Walzen unter anderem abhängig vom verwendeten Material und dem Verdichtungsgrad. Fig. 4 zeigt eine Straßenwalze 10 in seitlicher Ansicht mit einem Sensorsystem 90 gemäß Ausführungsbeispielen. Die beiden Sensoren / Laserscanner 92 und 93 sind über (Kabel)- Verbindungen 92k und 93k mit der Berechnungseinheit / Signalverarbeitungseinheit 71 elektrisch verbunden. Die Berechnungseinheit / Signalverarbeitungseinheit 71 ist dazu ausgebildet, aus den Messwerten der beiden Sensoren / Laserscanner 92 und 93 ein Setzmaß AHS durch einen Vergleich der aufgenommenen Kantenprofile 32 vor und nach dem Verdichten zu ermitteln bzw. zu berechnen. Weiterhin kann die Berechnungseinheit / Signalverarbeitungseinheit 71 dazu ausgebildet sewin, Parameter des Sensorsystems 90 zu verändern, beispielsweise die Abtastrate (Abtastfrequenz) der Laserscanner 92 und 93 zu verringern oder die Anzahl der aufzunehmenden Messwerte (Messpunktdichte) zu erhöhen. Dies kann zum Beispiel bei sehr kleinen bzw. geringen Setzmaßwerten (bspw. AHS < 0,3 mm) oder bei äußeren (negativen) Einflüssen auf das Messsystem 90 wie Vibrationen 80 oder dergleichen notwendig sein.
Der Gesamtwert des Setzmaßes AHS steigt durch sich wiederholende Überfahrten der Straßenwalze 10 über den neu aufgebrachten Straßenbelag immer weiter an. Bei einer ersten Überfahrt ist die Änderung des Setzmaßwertes AHS in der Regel am größten, da hier der Belag lediglich durch die Einbaubohle eines Straßenfertigers vorverdichtet und bis dahin noch nicht durch die Straßenwalze 10 verdichtet wurde. Die Zunahme eines Gesamtsetzmaßwertes nimmt mit der Anzahl der Überfahrten der Straßenwalze 10 ab, da sich der Verdichtungsgrad des neu aufgebrachten Straßenbelags stetig erhöht. So wäre es in einer weiteren Ausführung der Erfindung auch denkbar, dass die Berechnungseinheit / Signalverarbeitungseinheit 71 aus sich wiederholenden Messungen eine Prognose der Anzahl der notwendigen Überfahrten ableitet.
Die Berechnungseinheit / Signalverarbeitungseinheit 71 kann ferner mit einer Positionsbestimmungseinrichtung 72, wie bspw. ein GPS- oder GNSS-Empfänger, sowie mit einer Datenkommunikationseinrichtung 73 (bspw. WLAN, Bluetooth oder dergleichen) über (Kabel)- Verbindungen 72k und 73k elektrisch verbunden sein. Mittels der Positionsbestimmungseinrichtung 72 kann eine kontinuierliche Positionsbestimmung der Walze 10 während des Walzvorgangs durchgeführt werden, sodass eine positionsbezogene Messung/Berechnung des Setzmaßes AHS immer unter gleichen Bedingungen an ein und derselben Stelle erfolgen kann. Es kann somit mit der Berechnungseinheit / Signalverarbeitungseinheit 71 ein georeferenzierter Setzmaßwert ermittelt bzw. berechnet werden. Mittels der Datenkommunikationseinrichtung 73 können beispielsweise Messwerte der Kantenprofile 32, Positionsdaten, Anzahl der (bereits durchgeführten oder noch durchzuführenden) Überfahrten, berechnete Setzmaßwerte und/oder Parametereinstellungen des Sensorsystems 90 sowie weitere relevante Daten der Walze 10 oder des Sensorsystems 90 drahtlos zu anderen Maschinen 10‘ , 11 oder 11 ‘ (siehe hierzu Fig. 6), die sich beispielsweise auf der gleichen Baustelle in der Nähe befinden, gesendet bzw. übertragen werden. Dabei ist es gemäß Ausführungsbeispielen auch möglich, die genannten Daten zu einem oder mehreren externen mobile Geräten 110 oder zu einem externen Datenserver 120 (Cloudspeicher) zur Ablage oder weiteren Bearbeitung zu übertragen. Die externen mobilen Geräte 110 verfügen zur Übertragung und zum Austausch von Daten über eine entsprechende Datenkommunikationsschnittstelle 115, beispielsweise Bluetooth, WLAN oder dergleichen. Mithilfe der Datenkommunikationseinrichtung 73 können jedoch auch Daten von anderen Baumaschinen 10‘, 11 oder 11 ‘ oder von einem externen Gerät 110 oder Datenserver 120 abgerufen oder empfangen werden, wie bspw. Profilmessdaten, Positionsdaten und/oder Parametereinstellungen.
Fig. 5 zeigt eine selbstfahrende Baumaschine 11 in seitlicher bzw. perspektivischer Ansicht, hier einen Straßenfertiger 11 mit einem Fahrerhaus 75, einem Gutbunker 12 zur Aufnahme von Straßenbelagsmaterial wie bspw. Asphaltmaterial, und einer höhenverstellbaren Einbaubohle 14, die über einen Zugarm 13 an einem Zugpunkt an dem Straßenfertiger angelenkt ist. Der Straßenfertiger 11 bewegt sich auf dem Untergrund 40 und baut Straßenbelagsmaterial in einer Einbaudicke HS ein. An der Einbaubohle 14 sind an beiden seitlichen Enden Seitenschilder 15 angeordnet, wobei in der Fig. 5 nur das linke Seitenschild 15 dargestellt ist. Im vorderen Bereich des Seitenschilds 15 ist ein erfindungsgemäßes Sensorsystem 91 am dem Straßenfertiger 11 oder am Seitenschild 15 angeordnet. Das Sensorsystem 91 ist dabei mit dem Sensorsystem 90 an der Walze vergleichbar, d. h. es besteht im Wesentlichen aus einem berührungslosen Sensor / Laserscanner 94 sowie einer Berechnungseinheit / Signalverarbeitungseinheit 76 und optional einer damit z.B. elektrisch verbundenen Bedieneinheit 79. Der Sensor / Laserscanner 94 können über eine (Kabel)- Verbindung 94k mit der Berechnungseinheit / Signalverarbeitungseinheit 96 elektrisch verbunden sein.
Der Sensor / Laserscanner 94 erfasst beispielsweise während des Materialeinbaus das Profil des Kanten- oder Randbereichs des Untergrunds vor dem Straßenfertiger 11 . Anders ausgedrückt, so ist der Sensor / Laserscanner 94 an dem Straßenfertiger 11 derart auf Höhe des Seitenschilds 15 angeordnet, sodass ein ausgesendeter Laserstrahl 98 auf die Oberfläche der Untergrunds 30 trifft und das Profil des Kanten- oder Randbereichs des Untergrunds erfasst. Der Laserscanner 94 ist (wie auch die Laserscanner 92 oder 93 an der Straßenwalze 10) dazu ausgebildet, ein Muster, insbesondere ein Reflexionsmuster, eines ausgesendeten Laserstrahls 98 zu erkennen. Das Muster umfasst beispielsweise über den zu erfassenden Winkelbereich Intensitätswerte und Abstände zu den einzelnen Intensitätswerten. Über den Winkel ergibt sich so ein Muster oder ein Profil, das beispielsweise ein einfacherflacher Untergrund sein kann oder charakteristisch für eine Seitenkante, Bordsteinkante, Fräskante oder Kante einer darunterliegenden Asphaltschicht ist (beispielsweise eine zuvor gefertigte Tragschicht). Die Berechnungseinheit / Signalverarbeitungseinheit 76 übernimmt die Erkennung und Auswertung des Musters bzw. des Profils.
Bei dem Laserscanner 94 handelt es sich entsprechend Ausführungsbeispielen - wie bei den Laserscannern 92 und 93 an der Straßenwalze 10 - vorzugsweise um einen (2D- oder 3D-) LiDAR-Scanner.
Die Berechnungseinheit / Signalverarbeitungseinheit 76 kann ferner mit einer ositionsbe- stimmungseinrichtung 77, wie bspw. ein GPS- oder GNSS-Empfänger, sowie mit einer Datenkommunikationseinrichtung 78 (bspw. WLAN, Bluetooth oder dergleichen) über (Kabel)- Verbindungen 77k und 78k elektrisch verbunden sein. Mittels der Positionsbestimmungseinrichtung 77 kann eine kontinuierliche Positionsbestimmung des Straßenfertigers 11 während des Einbauvorgangs durchgeführt werden, sodass eine positionsbezogene Messung des Profils des Kanten- oder Randbereichs des Untergrunds vor dem Straßenfertiger 11 erfolgt. Mittels der Datenkommunikationseinrichtung 78 können beispielsweise Messwerte des Profils, Positionsdaten, Material- und Einbaudaten wie Materialtemperatur, Einbaubreite, Einbaudicke und/oder Parametereinstellungen des Sensorsystems 91 sowie weitere relevante Daten des Straßenfertigers 11 oder des Sensorsystems 91 drahtlos über eine Datenkommunikation 101 zu anderen Maschinen 10, 10‘ oder 1 T (siehe hierzu Fig. 6), die sich beispielsweise auf der gleichen Baustelle in der Nähe befinden, gesendet bzw. übertragen werden. Dabei ist es z.B. auch möglich, die genannten Daten zu einem oder mehreren externen Geräten 110 oder zu einem externen Datenserver 120 (Cloudspeicher) zur Ablage oder weiteren Bearbeitung zu übertragen. Mithilfe der Datenkommunikationseinrichtung 78 können jedoch auch Daten von anderen Baumaschinen 10, 10‘ oder 1 T oder von einem externen Gerät 110 oder Datenserver 120 abgerufen oder empfangen werden, wie bspw. Profilmessdaten, Positionsdaten und/oder Parametereinstellungen.
Mithilfe des an dem Straßenfertiger 11 angeordneten Sensorsystems 91 , mit welchem ein
Profil der Kante des Untergrunds 40 vor dem Einbau aufgenommen wird, sowie des an der Straßenwalze 10 angeordneten Sensorsystems 90, insbesondere mit dem ersten Sensor 92 auf Höhe des vorderen Walzenkörpers 50, mit welchem ein Kantenprofil des neu eingebauten bzw. neu verlegten Fahrbahnbelags aufgenommen wird, kann durch einen Vergleich der aufgenommenen Kantenprofile vor und nach dem Einbau die Schichtdicke HS des neu aufgebrachten Fahrbahnbelags ermittelt werden. Dabei ist es vorteilhaft, dass sowohl die Position des Straßenfertigers 11 (bzw. des Messsystems 91 oder des Sensors 94) als auch die Position der Straßenwalze 10 (bzw. des Messsystems 90 oder des Sensors 92) bei jeder Messung mittels GNSS oder GPS bestimmt wird und eine Berechnung der Schichtdicke HS im Wesentlichen immer an ein und derselben Stelle/Position erfolgt.
Fig. 6 zeigt die beschriebenen Baumaschinen 10 und 11 im Verbund mit weiteren Baumaschinen 10‘ und 11 ‘ auf einer Baustelle. Die Baumaschinen 10, 10‘, 11 und 11 ‘ sind z.B. über ein Netzwerk 100 miteinander sowie mit einem oder mehreren externen mobilen Geräten 110 und/oder einem Datenserver 120 (Cloudspeicher) verbunden und können Daten über die Datenkommunikationswege 101 bis 106 austauschen. Die dargestellten Baumaschinen 10, 10‘, 11 und 11 ‘ sind jeweils mit einem wie zuvor beschriebenen Sensorsystem 90 bzw. 91 ausgerüstet.
Durch die Möglichkeit des Datenaustauschs bzw. der Datenbereitstellung können alle auf der Baustelle befindlichen Baumaschinen 10, 10‘, 11 und 11 ‘ auf benötigte (gemessene, ermittelte oder berechnete) Daten anderer Maschinen zugreifen und diese verarbeiten. So kann beispielsweise eine Berechnung des Setzmaßes AHS oder der Schichtdicke HS an verschiedenen Stellen oder Orten stattfinden, d. h. eine Berechnung kann sowohl in einer auf der Straßenwalze 10, 10‘ angeordneten Berechnungseinheit 71 als auch in einer auf dem Straßenfertiger 11 , 11 ‘ angeordneten Berechnungseinheit 76 oder auf dem externen Server 120 per Clouddienst erfolgen. Auch kann ein Baustellenleiter über ein externes mobiles Gerät 110 auf Daten zugreifen und so den Baustellenverlauf und Fortschritt stets im Blick behalten. In vorteilhafter Weise kann ein weiteres, am Straßenfertiger 11 angeordnetes Schichtdickenmesssystem aus den gemessenen und/oder berechneten Daten (bspw. Setzmaß AHS oder Schichtdicke HS) eine automatische Korrektur der Einbauparameter vornehmen und so den Einbauprozess weiter automatisieren.
Wie oben bereits erläutert, können einige Ausführungsbeispiele auch durch Verfahren implementiert sein. Das Verfahren umfasst die drei Basisschritte des Abtastens eines initialen Profils, das Abtasten eines resultierenden Profils sowie des Bestimmens auf Basis des initialen und des resultierenden Profils eines Setzmaßes oder Kantenmaßes. Das initiale Profil ist bei der Bestimmung des Setzmaßes das Profil vor dem Verdichten, während das resultierende Profil dann das Profil nach dem Verdichten ist. Hierbei kann immer von einem Kantenprofil gesprochen werden. Bei der Bestimmung der Schichtdicke ist das initiale Profil das Profil des Untergrunds vor dem Aufbringen der Schicht, während das resultierende Profil das Profil der aufgetragenen Fläche im Bereich der Kante vor dem Verdichten ist.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eine Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart Zusammenwirken können oder Zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode 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. 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.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die 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. Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor Zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
Die 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.
Bezuqszeichenliste
10,10' Straßenwalze
11 , 11 ' Straßenfertiger
12 Gutbunker
13 Zugarm
14 Einbaubohle
15 Seitenschild
20 Oberfläche des neuen Straßenbelags (nach dem Einbau)
22 Oberfläche des neuen Straßenbelags (nach dem Walzen)
30 Belagsschicht / Untergrund
32 Kante / Kantenprofil
40 Untergrund
50,60 Vordere und hintere Walzenbandagen
70 Fahrerhaus Straßenwalze
71 Berechnungseinheit / Signalverarbeitungseinheit
72 Positionsbestimmungseinrichtung (GPS / GNSS / ...)
73 Datenkommunikationseinrichtung (WLAN / Bluetooth / ...)
75 Fahrerhaus Straßenfertiger
76 Berechnungseinheit / Signalverarbeitungseinheit
77 Positionsbestimmungseinrichtung (GPS / GNSS / ...)
78 Datenkommunikationseinrichtung (WLAN / Bluetooth / ...)
79 Anzeige- und Bedieneinheit
72k, 73k (Kabel)-Verbindungen
77k, 78k (Kabel)-Verbindungen
80 Vibration
90 Sensorsystem/Messsystem Straßenwalze
90‘ Sensorsystem/Messsystem Straßenfertiger/Straßenwalze
91 Sensorsystem/Messsystem Straßenfertiger
92,93 Sensoren Straßenwalze
92a Abstand zwischen Baumaschine und Sensor
94 Sensor Straßenfertiger
96,97,98 Laserstrahlen
92k, 93k (Kabel)-Verbindungen
94k, 95k (Kabel)-Verbindungen
100 Netzwerk / Internet 101-106 Datenkommunikation
110 Mobiles Gerät (Laptop, Smartphone, Tablet-PC, ...)
115 Datenkommunikationsschnittstelle
120 Datenserver
150 Diagramm
151 Messpunkt(e)
155,156 Regressionskurven / Regressionsgeraden
HS Schichtdicke (Einbaudicke)
AHS Änderung der Schichtdicke (Änderung der Einbaudicke) a Winkelbereich

Claims

Ansprüche
1 . Messsystem (90, 90‘) zum Ermitteln eines Setzmaßes und/oder Schichtdicke einer auf einem Untergrund (40) aufgebrachten Schicht (30), mit folgenden Merkmalen: einem vorderen Sensor (92, 93, 94), der ausgebildet ist, ein erstes initiales Profil entlang der Schicht (30), insbesondere ein Kantenprofil (32) einer Kante der Schicht (30) entlang der Schicht (30) abzutasten und eine Vielzahl von Abstandswerten über eine Breite des Profils zu erfassen; einem hinteren Sensor (92, 93, 94), der ausgebildet ist, ein resultierendes Kantenprofil (32) abzutasten und eine Vielzahl von Abstandswerten über die Profilbreite zu erfassen; einem Prozessor (71 ), der ausgebildet ist, auf Basis des initialen Profils und auf Basis des resultierenden Kantenprofils (32) das Setzmaß und/oder die Schichtdicke zu bestimmen, wobei der vordere Sensor (92, 93, 94) in Fahrtrichtung weiter vorne und wobei der hintere Sensor (92, 93, 94) in Fahrtrichtung weiter hinten angeordnet ist.
2. Messsystem (90, 90‘) gemäß Anspruch 1 , wobei der Sensor einen optischen Sensor, einen Scanner, insbesondere einen Laserscanner, oder LIDAR-Scanner umfasst.
3. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Messsystem (90, 90‘) auf einer Baumaschine (10, 11 ), insbesondere einer Straßenwalze (10) und/oder einem Straßenfertiger (11 ) angeordnet ist.
4. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der vordere Sensor (92, 93, 94) auf Höhe eines vorderen Walzenkörpers (50) oder insbesondere vor dem vorderen Walzenkörper (50) einer Straßenwalze (10) angeordnet ist und der hintere Sensor (92, 93, 94) auf Höhe eines hinteren Walzenkörpers (60) oder eines hinteren Radsatzes oder insbesondere hinter dem hinteren Walzenkörper (60) oder des hinteren Radsatzes der Straßenwalze (10) angeordnet ist.
5. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei das Messsystem (90, 90‘) an einem Fahrzeugzug, insbesondere einem Fahrzeugzug umfassend zumindest eine Straßenwalze (10) und/oder einen Straßenfertiger (11 ), angeordnet ist; und/oder wobei der vordere Sensor (92, 93, 94) am in Fahrtrichtung vorderen Fahrzeug des Fahrzeugzugs angeordnet ist.
6. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei der vordere Sensor (92, 93, 94) ausgebildet ist, ein zweites initiales Kantenprofil (32) zu erfassen und/oder wobei der hintere Sensor (92, 93, 94) ausgebildet ist, ein zweites resultierendes Kantenprofil zu erfassen.
7. Messsystem (90, 90‘) gemäß Anspruch 6, wobei die Erfassung des zweiten initialen Kantenprofils (32) und/oder des zweiten resultierenden Kantenprofils (32) bei weiteren Überfahrten oder bei weiteren Überfahrten mit geänderter Fahrtrichtung erfolgt.
8. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zuordnung eines Sensors als der vordere Sensor (92, 93, 94) sowie die Zuordnung eines weiteren Sensors als der hintere Sensor (92, 93, 94) abhängig von der Fahrtrichtung der Baumaschine (10, 11 ) und/oder eines Fahrzugzugs erfolgt.
9. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der Ansprüche 6-8, wobei der Prozessor (71 ) ausgebildet ist, auf Basis des zweiten initialen Kantenprofils (32) und auf Basis des zweiten resultierenden Kantenprofils (32) das Setzmaß zu aktualisieren.
10. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der Ansprüche 1-4 und 6-9, wobei der Prozessor (71 ) ausgebildet ist, auf Basis eines Überfahrtenzählers das ermittelte Setzmaß unter Anwendung einer Prognosefunktion zu aktualisieren.
11 . Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der Ansprüche 1 -4 und 6-10, wobei der Prozessor (71 ) zur Bestimmung und/oder Aktualisierung und/oder für eine Prognosefunktion auf einen Kl-Algorithmus oder selbstlernenden Algorithmus zurückgreift.
12. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Prozessor (71 ) ausgebildet ist, Messparameter, wie insbesondere eine Abtastrate oder eine Messpunktdichte für den vorderen und/oder den hinteren Sensor (92, 93, 94) bereitzustellen und/oder anzupassen.
13. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, das Kommunikationsmittel umfasst, die ausgebildet sind, das bestimmte Setzmaß und/oder die bestimmte Schichtdicke nach extern zu übertragen.
14. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der Ansprüche 1 -4 und 6-13, wobei der Prozessor (71 ) ausgebildet ist, das Setzmaß anhand einer bestimmten Veränderung des resultierenden Kantenprofils (32) im Vergleich zu dem initialen Kantenprofil (32) zu bestimmen.
15. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der Ansprüche 1-4 und 6-14, wobei der Prozessor (71 ) ausgebildet ist, das Setzmaß anhand einer zu bestimmenden Abstandsänderung von zwei Regressionskurven oder Regressionsgeraden über die Vielzahl von Abstandswerten im resultierenden Kantenprofil (32) im Vergleich zu zwei Regressionskurven oder Regressionsgeraden über die Vielzahl von Abstandswerten im initialen Kantenprofil (32) zu bestimmen; oder wobei der Prozessor (71 ) ausgebildet ist, das Setzmaß anhand einer zu bestimmenden Abstandsänderung von zwei Regressionskurven oder Regressionsgeraden über die Vielzahl von Abstandswerten im resultierenden Kantenprofil (32) im Vergleich zu zwei Regressionskurven oder Regressionsgeraden über die Vielzahl von Abstandswerten im initialen Kantenprofil (32) zu bestimmen, wobei die zwei Regressionskurven oder Regressionsgeraden im resultierenden Kantenprofil (32) und die zwei Regressionskurven oder Regressionsgeraden im initialen Kantenprofil (32) im Wesentlichen waagrechte Messwerte aufweisen.
16. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der Ansprüche 1-5, wobei der vordere Sensor (92, 93, 94) an einem Straßenfertiger (11 ), einer Bohle (14) eines Straßenfertigers (11 ) und/oder einem Seitenschild (15) einer Bohle (14) eines Straßenfertigers (11 ) angeordnet ist und ausgebildet ist, um ein Profil des Untergrunds (40) vor dem Einbau der Schicht (30) zu bestimmen und/oder wobei der hintere Sensor (92, 93, 94) auf Höhe eines vorderen Walzenkörpers (50) oder insbesondere vor dem vorderen Walzenkörper (50) einer hinterherfahrenden Straßenwalze (10) angeordnet ist.
17. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der Ansprüche 1-5 und 16, wobei der Prozessor (71 ) ausgebildet ist, die Schichtdicke anhand einer bestimmten Veränderung des resultierenden Kantenprofils (32) im Vergleich oder im positionsbezogenen Vergleich zu dem initialen Profil zu bestimmen.
18. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der Ansprüche 1-5 und 16-17, wobei die bestimmte Schichtdicke oder ein von der bestimmten Schichtdicke abgeleiteter Korrekturwert oder ein von der bestimmten Schichtdicke abgeleiteter Korrekturwert, der unter Berücksichtigung einer Zugpunktverstellung ermittelt ist, an einen Straßenfertiger (11 ) übermittelt wird.
19. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, das eine Positionsbestimmungseinrichtung wie einen GNSS- oder GPS-Sensor (72) aufweist, der ausgebildet ist, um Positionsinformationen zu ermitteln, wobei der Prozessor (71 ) ausgebildet ist, die Positionsinformationen den Werten für das Setzmaß und/oder die Schichtdicke zuzuordnen; und/oder wobei der Prozessor (71 ) ausgebildet ist, anhand der Positionsinformationen Werte aus dem initialen Profil und dem resultierenden Kantenprofil (32) einander zuzuordnen.
20. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, das Kommunikationsmittel umfasst, die ausgebildet sind, innerhalb des Messystems Daten, das resultierende Kantenprofil (32) und/oder das initiale Profil betreffend auszutauschen.
21. Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der vordere und/oder der hintere Sensor (92, 93, 94) ausgebildet ist, das Profil kontinuierlich zu erfassen.
22. Baumaschine (10, 11 ), insbesondere einer Straßenwalze (10) und/oder einem Straßenfertiger (11 ) umfassend ein Messsystem (90, 90‘) gemäß einem der vorherigen Ansprüche oder ein Teil des Messsystems (90, 90‘), wobei der andere Teil des Messsystems (90, 90‘) auf einer weiteren Baumaschine (10, 11 ) eines Baumaschinenzugs angeordnet ist.
23. Verfahren zum Ermitteln eines Setzmaßes und/oder Schichtdicke einer auf einem Untergrund (40) aufgebrachten Schicht (30) mittels eines Messsystem (90, 90‘) nach einem der Ansprüche 1- 21 , mit folgenden Schritten: Abtasten eines ersten initialen Profils entlang der Schicht (30), insbesondere eines Kantenprofils (32) einer Kante der Schicht (30) entlang der Schicht (30) und Erfassen einer Vielzahl von Abstandswerten über eine Breite des Profils unter Verwendung des vorderen Sensors (92, 93, 94); Abtasten eines resultierenden Kantenprofils (32) und Erfassen einer Vielzahl von
Abstandswerten über die Profilbreite unter Verwendung des hinteren Sensors (92, 93, 94);
Bestimmen auf Basis des initialen Profils und auf Basis des resultierenden Kantenprofils (32) das Setzmaß und/oder die Schichtdicke, wobei der vordere Sensor (92, 93, 94) in Fahrtrichtung weiter vorne und wobei der hintere Sensor (92, 93, 94) in Fahrtrichtung weiter hinten angeordnet ist.
24. Computerprogramm zum Durchführen des Schrittes Bestimmen des Verfahrens nach Anspruch 23.
PCT/EP2023/084170 2023-11-29 2023-12-04 MESSSYSTEM FÜR STRAßENBAUMASCHINEN Pending WO2025113817A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP23213095.5 2023-11-29
EP23213095 2023-11-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025113817A1 true WO2025113817A1 (de) 2025-06-05

Family

ID=89121491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/084170 Pending WO2025113817A1 (de) 2023-11-29 2023-12-04 MESSSYSTEM FÜR STRAßENBAUMASCHINEN

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2025113817A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29723171U1 (de) 1997-03-06 1998-04-23 ABG Allgemeine Baumaschinen-Gesellschaft mbH, 31785 Hameln Walzeneinrichtung zur Verdichtung von Asphaltdecken
US6287048B1 (en) * 1996-08-20 2001-09-11 Edmund D. Hollon Uniform compaction of asphalt concrete
DE10234217A1 (de) 2002-07-27 2004-02-05 Hermann Kirchner Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Dicke einer Asphaltschicht
CN113152215A (zh) * 2021-06-01 2021-07-23 山推工程机械股份有限公司 一种压路机贴边系统
WO2022037764A1 (de) 2020-08-18 2022-02-24 Moba Mobile Automation Ag MESSSYSTEM FÜR EINE STRAßENBAUMASCHINE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6287048B1 (en) * 1996-08-20 2001-09-11 Edmund D. Hollon Uniform compaction of asphalt concrete
DE29723171U1 (de) 1997-03-06 1998-04-23 ABG Allgemeine Baumaschinen-Gesellschaft mbH, 31785 Hameln Walzeneinrichtung zur Verdichtung von Asphaltdecken
DE10234217A1 (de) 2002-07-27 2004-02-05 Hermann Kirchner Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Dicke einer Asphaltschicht
WO2022037764A1 (de) 2020-08-18 2022-02-24 Moba Mobile Automation Ag MESSSYSTEM FÜR EINE STRAßENBAUMASCHINE
CN113152215A (zh) * 2021-06-01 2021-07-23 山推工程机械股份有限公司 一种压路机贴边系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3480362B1 (de) Strassenwalze und verfahren zur bestimmung der einbauschichtdicke
EP2562309B1 (de) Straßenfertiger mit Messvorrichtung
DE69910571T2 (de) Vorrichtungzum bestimmen der kontur einer strassenoberfläche
EP3406799B1 (de) Maschinenzug aus einer strassenfräsmaschine und einem strassenfertiger und verfahren zum betreiben einer strassenfräsmaschine und eines strassenfertigers
DE112009001610T5 (de) Pflastersystem und Pflasterverfahren
EP2921588B1 (de) Straßenfertiger mit Schichtdickenerfassungsvorrichtung und Verfahren zum Erfassen der Dicke einer eingebauten Materialschicht
DE102020117095A1 (de) Automatische breiteneingabe für strassenfertigungsvorgänge
DE102019125045A1 (de) Baustellenplanung für autonome baufahrzeuge
EP3147406B1 (de) Messsystem und verfahren zur verdichtungskontrolle eines belages und computerprogramm mit einem programmcode zur durchführung des verfahrens
DE102005040326A1 (de) Ausgabeüberwachungssystem für eine Pflastermaschine
DE112015004191T5 (de) System und Verfahren zum Validieren der Verdichtung einer Arbeits- bzw. Baustelle
DE112015003743T5 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Steuern der Verdichtung auf der Grundlage zuvor kartierter Daten
EP3896223B1 (de) Verfahren zum fertigen eines strassenbelags, asphaltierungssystem und verdichter
DE112016000279T5 (de) Systeme und verfahren zur führung einer verdichtungsmaschine
WO2022037764A1 (de) MESSSYSTEM FÜR EINE STRAßENBAUMASCHINE
EP1118713A1 (de) Verfahren zum Steuern einer Baumaschine bzw. eines Strassenfertigers und Strassenfertiger
EP4224112B1 (de) Baumaschine und verfahren zum steuern einer baumaschine
EP4357525B1 (de) Verfahren zur assistierten bedienunterstützung einer bodenverdichtungsmaschine
EP3835485A1 (de) Messsystem für eine baumaschine
DE102016225502B4 (de) Messsystem zur Schichtdickenerfassung
DE102016207841B4 (de) Schichtdickenmessvorrichtung und Verfahren zur Schichtdickenmessung
DE102007053610A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Verdichtung in landwirtschaftlichen Horizontalsilos
DE102020133436A1 (de) Materialdichtemessung für Straßenfertigeranwendung
DE102023108972A1 (de) System und verfahren für die definition eines bereiches eines arbeitsbereiches
EP3712328B1 (de) Baumaschine mit messsystem

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23818364

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)