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OUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
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NICHT ZUTREFFEND
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GEBIET DER OFFENBARUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System und Verfahren zum Verlegen von Rohren mithilfe eines Baggers.
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HINTERGRUND
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Die Entwicklung neuer Infrastrukturen und der Ersatz alternder Infrastrukturen umfasst die Verlegung einer Vielzahl großer unterirdischer Rohre für die Erbringung verschiedener Dienstleistungen durch solche Rohre wie Wasserversorgung, Entsorgung von Regenwasser aus oberirdischen Gebieten, Entwässerung von Abwasser in Klärgruben oder städtische Kanälen, Erdgasleitungen, Telekommunikation, Stromversorgung, Glasfaser, Ampeln, Straßenbeleuchtung, Schmutzwasserkanäle, Wasserleitungen und Ölleitungen, um nur einige zu nennen. Viele dieser Rohre oder langgestreckten Strukturen bestehen aus einer Vielzahl von Materialien wie Gusseisen, Kunststoff, verzinktem Stahl, Steinzeug, Asbestzement und Beton. Wegen der Größe und des Gewichts solcher Rohre werden häufig Arbeitsmaschinen wie Bagger für die Verlegung dieser Rohre im Boden verwendet. Solche Rohre werden in Abschnitten verlegt, die Ende an Ende miteinander verbunden sind, typischerweise in einem Graben oder einem anderen allgemein begrenzten Pfad. Der Bagger kann auch verwendet werden, um einen Graben für fluidführende Rohre vorzubereiten, indem im Allgemeinen ein Graben entlang des gewünschten Pfads in einer gewünschten Tiefe und bei einer gewünschten Neigung gegraben wird, die erforderlich ist, damit der Materialfluss von Rohr zu Rohr fließen kann. Typischerweise wird das Rohr im Graben durch Kies oder anderes Füll- oder Bettungsmaterial abgestützt, das die Seiten des Rohrs abstützt und gegebenenfalls das Rohr von unten abstützt.
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Bei der herkömmlichen Praxis des Verlegens eines Rohrs in einem Graben hängt der Arbeitsarm einer Arbeitsmaschine wie eines Baggers oder Krans den Rohrabschnitt am Arbeitsarm auf, um ihn in den Graben zu legen. Wenn die Kopplung des Arbeitsarms mit dem Rohr außermittig ist, kann der Schwerpunkt des Rohrs nicht mit dem Kopplungspunkt übereinstimmen und das Rohr kann sich neigen, wenn es vom Boden angehoben wird. Wenn sich das Rohr vom Boden abhebt, kann das Rohr schwingen und eine instabile Bewegung des Rohres verursachen. Wenn das Rohr in den Graben abgesenkt wird, wird es zum Eingreifen auf den vorbereiteten Kies oder neben ein benachbartes Rohr gelegt. Die Eingriffsstruktur des benachbarten Rohres kann ein Zapfen sein, wobei eine genaue Ausrichtung des Rohres und des benachbarten Rohres problematisch wird. Jede der oben genannten Schritte erfordert die Anwesenheit mindestens eines Arbeiters in oder entlang des Grabens für das Rohr. Gegenwärtig führt der Arbeiter die genaue Position der Kopplung des Arbeitsarms mit dem Rohr, führt das Rohr beim Anheben des Rohrs und führt das Rohr beim Absenken weiter in Ausrichtung mit einem benachbarten Rohr.
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Es kann beispielsweise erforderlich sein, dass ein Abwasserrohr innerhalb von 1,5 cm von der festgelegten Lauflinie der bereits verlegten Rohre liegt und verbleibt. Abwasserrohre aus Beton können bis zu 2,5 Meter lang sein und 6 Tonnen oder mehr wiegen, wodurch loser Kies im Graben abgesetzt und verdichtet wird. Die Mittel zum Verlegen solcher Rohre können eine nicht optimale Umgebung für die Sicherheit schaffen, in der die Kommunikation zwischen dem Arbeiter im oder entlang des Grabens und dem Bediener der Arbeitsmaschine aufgrund eines abgelenkten Arbeiters verzögert, aufgrund eines ungelernten Bedieners inkonsistent oder auf einer lauten Baustelle gedämpft werden kann. Darüber hinaus hängt die Präzision der Rohrverlegung vollständig von den Fähigkeiten des Bedieners und des Arbeiters ab.
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Darin besteht der Bedarf eines verbesserten Systems und Verfahrens zum Verlegen von Rohren oder anderen länglichen Teilen, die in einer Ende-zu-Ende-Beziehung entlang eines Pfads in Eingriff stehen. Ein weiterer Bedarf besteht darin, ein System und ein Verfahren bereitzustellen, bei dem der Bedarf an Arbeitern in oder neben dem Graben für das routinemäßige Verlegen und den Eingriff solcher Rohre vernachlässigbar ist. Ein weiterer Bedarf besteht darin, ein System bereitzustellen, das in der Lage ist, die Umgebung zu messen und einem Bediener eine verbesserte Führung bereitzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die im Folgenden in der ausführlichen Beschreibung und den dazugehörigen Zeichnungen beschrieben sind. Diese Zusammenfassung ist weder als Festlegung von Schlüsselmerkmalen oder wesentlichen Eigenschaften der beigefügten Ansprüche auszulegen, noch zur Verwendung als Hilfe bei der Festlegung des Anwendungsbereichs dieser Ansprüche.
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Es wird ein Rohrverlegesystem zum Bewerten einer Umgebung und Platzieren eines ersten Rohrs relativ zu einem zweiten Rohr in einem Graben offenbart. Das mit einer Arbeitsmaschine verwendbare Rohrverlegesystem kann einen Rahmen, eine Auslegerbaugruppe, ein Anbaugerät, mindestens einen Sensor, mindestens eine Stereokamera und eine Steuerung beinhalten. Der Rahmen kann drehbar an einem Bodeneingriffsmechanismus montiert sein, wobei der Bodeneingriffsmechanismus angepasst ist, um den Rahmen auf einer Oberfläche zu tragen. Die Auslegerbaugruppe kann mit dem Rahmen gekoppelt werden. Die Auslegerbaugruppe kann einen großen Ausleger beinhalten, der schwenkbar mit dem Rahmen gekoppelt und durch ein erstes Stellglied relativ zum Rahmen beweglich ist, und einen Schaufelarm beinhalten, der schwenkbar mit dem großen Ausleger gekoppelt und durch ein zweites Stellglied relativ zum großen Ausleger beweglich ist. Das Anbaugerät kann lösbar mit dem Schaufelarm gekoppelt und durch ein drittes Stellglied relativ zum Schaufelarm beweglich sein, wobei das Anbaugerät ausgelegt ist, um lösbar in das erste Rohr einzugreifen. Der mindestens eine Sensor kann betreibbar sein, um eine oder mehrere von einer Position und einer Bewegungsrichtung von einem oder mehreren von dem großen Ausleger, dem Schaufelarm und dem Anbaugerät zu erfassen, wodurch ein oder mehrere von einem Positionssignal und einem Bewegungsrichtungssignal erzeugt werden. Die mindestens eine Stereokamera kann mit einem oder mehreren des Anbaugeräts, der Auslegerbaugruppe und des Rahmens gekoppelt sein, wobei die Stereokamera angepasst werden kann, um visuelle Daten zu erhalten und ein entsprechendes visuelles Datensignal zu erzeugen. Die Steuerung kann ausgelegt sein, um das visuelle Datensignal von der mindestens einen Stereokamera zu empfangen, mindestens einen Parameter des ersten Rohrs relativ zu dem zweiten Rohr zu identifizieren, eines oder mehrere von einem Positionssignal und einem Bewegungsrichtungssignal von dem mindestens einen Sensor zu empfangen, die visuellen Daten einem oder mehreren der entsprechenden Positionsdaten und Bewegungsrichtungsdaten zuzuordnen, eine oder mehrere von einer visuellen Rückmeldung an einen Bediener mit dem mindestens einen Parameter des ersten Rohrs relativ zu dem identifizierten zweiten Rohr und einem Eingangssignal zur Modifikation einer oder mehrerer von der Position und der Bewegungsrichtung der Auslegerbaugruppe zu erzeugen.
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Der mindestens eine Parameter des ersten Rohrs relativ zu dem zweiten Rohr kann das Identifizieren einer ersten Kante relativ zu einer zweiten Kante umfassen.
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Der mindestens eine Parameter des ersten Rohrs relativ zu dem zweiten Rohr kann das Identifizieren einer ersten Mittelachse relativ zu einer zweiten Mittelachse umfassen.
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Der mindestens eine Parameter des ersten Rohrs relativ zu dem zweiten Rohr kann das Identifizieren einer ersten Mittellinie relativ zu einer zweiten Mittellinie umfassen.
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Der mindestens eine Parameter des ersten Rohrs relativ zu dem zweiten Rohr kann das Identifizieren eines ersten durchschnittlichen Abstands von einer Grabenoberfläche relativ zu einem zweiten durchschnittlichen Abstand von einer Grabenoberfläche umfassen.
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Der mindestens eine Parameter des ersten Rohrs relativ zum zweiten Rohr umfasst das Identifizieren eines ersten Muffenendes des ersten Rohrs und eines zweiten Muffenendes des zweiten Rohrs.
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Das System kann auch einen Zielsignalleser umfassen, der mit einem oder mehreren des Anbaugerätes, der Auslegerbaugruppe und des ersten Rohrs gekoppelt ist. Der Zielleser kann ein Zielsignal von einem Zielsignalemitter empfangen, der an das zweite Rohr gekoppelt ist, wobei der Zielsignalleser angibt, wann das erste Rohr und das zweite Rohr ausgerichtet sind.
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Die Steuerung kann ferner ein Speichermedium umfassen, das angepasst ist, um eine oder mehrere der visuellen Daten und entsprechende Positionsdaten mit einer eindeutigen Kennung für das erste Rohr im Speicher zu speichern.
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Des Weiteren kann das Rohrverlegesystem einen standortbestimmenden Empfänger umfassen. Der standortbestimmende Empfänger kann angepasst sein, um ein Standortdatensignal beim Positionieren des ersten Rohrs zu erzeugen, wobei das Speichermedium angepasst ist, um die Standortdaten zu speichern, die der eindeutigen Kennung für das erste Rohr entsprechen.
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Das Rohrverlegesystem kann ferner einen Radarsensor umfassen, der mit einem oder mehreren von einem Anbaugerät und einer Auslegerbaugruppe gekoppelt ist, wobei der Radarsensor eine Tiefe zur Oberfläche anzeigt.
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Ein Verfahren zum Bewerten einer Umgebung und Platzieren eines ersten Rohrs relativ zu einem zweiten Rohr in einem Graben durch einen Bagger kann die folgenden Schritte beinhalten. Das Verfahren kann das Empfangen eines visuellen Datensignals durch eine Steuerung an dem Bagger von mindestens einer Stereokamera, das Zuordnen der visuellen Daten zu einem oder mehreren der entsprechenden Positionsdaten und der Bewegungsrichtungsdaten, das Erzeugen eines oder mehrerer von einer visuellen Rückmeldung an einen Bediener mit dem mindestens einen Parameter des ersten Rohrs relativ zu dem identifizierten zweiten Rohr und einem Eingangssignal zum Modifizieren einer oder mehrerer von der Bewegungsrichtung und der Position eines oder mehrerer von dem großen Ausleger, dem Schaufelarm und dem Anbaugerät beinhalten.
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Das Verfahren kann auch Empfangen eines Zielsignals durch einen Zielsignalleser, der mit einem oder mehreren des Anbaugeräts, der Auslegerbaugruppe und des ersten Rohrs gekoppelt ist, von einem Zielsignalemitter, der mit dem zweiten Rohr gekoppelt ist; das Senden des Zielsignals an die Steuerung; und das Erzeugen des Eingangssignals zur Modifikation einer oder mehrerer Bewegungsrichtungen und Positionen der Auslegerbaugruppe beinhalten, wobei das Zielsignal anzeigt, dass das erste Rohr und das zweite Rohr ausgerichtet sind.
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Das Verfahren kann auch das Empfangen einer Tiefe zum Oberflächensignal durch die Steuerung von einem Radarsensor, der mit einem oder mehreren von dem Anbaugerät und der Auslegerbaugruppe gekoppelt ist, und das Erzeugen des Eingangssignals zur Modifikation von einer oder mehreren von der Bewegungsrichtung und der Position der Auslegerbaugruppe auf Grundlage der Tiefe zum Oberflächensignal beinhalten.
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Das Verfahren kann auch das Erzeugen von Standortdaten durch einen standortbestimmenden Empfänger beim Positionieren des ersten Rohrs beinhalten; und das Empfangen und Speichern der Standortdaten, die einer eindeutigen Kennung für das erste Rohr entsprechen, durch ein Speichermedium beinhalten.
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Diese und andere Funktionen werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, wobei verschiedene Funktionen zur Veranschaulichung gezeigt und beschrieben werden. Die vorliegende Offenbarung kann andere und unterschiedliche Konfigurationen haben und ihre verschiedenen Details können in verschiedener anderer Hinsicht modifiziert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend sind die detaillierte Beschreibung und die dazugehörigen Zeichnungen als veranschaulichend und nicht als beschränkend oder einschränkend anzusehen.
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Figurenliste
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Die folgende ausführliche Beschreibung der Zeichnungen bezieht sich auf die beigefügten Figuren, in denen:
- 1 eine Seitenansicht eines Baggers mit der Auslegerbaugruppe ist;
- 2 eine schematische Darstellung des Rohrverlegesystems für die in 1 gezeigte Ausführungsform ist;
- 3 eine Seitenansicht eines Baggers ist, der ein Rohr in einen Graben absenkt;
- 4 eine beispielhafte Ansicht von Bilddaten ist, wie auf einer Anzeige einer Benutzereingabeschnittstelle gezeigt;
- 5 eine beispielhafte Ansicht einer visuellen Rückmeldung auf einer Anzeige der in 1 gezeigten Ausführungsform ist; und
- 6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Verlegen von Rohren für die in 1 gezeigte Ausführungsform ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die in den obigen Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung offenbarten Ausführungsformen sollen nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung auf diese Ausführungsformen beschränken. Vielmehr gibt es mehrere Abweichungen und Änderungen, die vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Wie hierin verwendet, bezeichnen Aufzählungen mit Elementen, die durch konjunktive Ausdrücke (z. B. „und“) getrennt sind und denen auch der Ausdruck „einer/eine/eines oder mehrere von“ oder „mindestens einer/eine/eines von“ vorangestellt ist, Konfigurationen oder Anordnungen, die möglicherweise einzelne Elemente der Aufzählung oder eine Kombination davon enthalten. Zum Beispiel zeigt „mindestens eines von A, B und C“ oder „eines oder mehrere von A, B und C“ die Möglichkeiten von nur A, nur B, nur C oder einer beliebigen Kombination von zwei oder mehr von A, B und C (z. B. A und B; B und C; A und C; oder A, B, und C) an.
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Wie hier verwendet, ist der Begriff „Steuerung“ ein Rechengerät, das einen Prozessor und einen Speicher beinhaltet. Die „Steuerung“ kann ein einzelnes Gerät oder alternativ mehrere Geräte sein. Die Steuerung kann sich ferner auf jegliche Hardware, Software, Firmware, elektronische Steuerkomponente, Verarbeitungslogik, Verarbeitungsgeräte, einzeln oder in beliebigen Kombinationen, beziehen, einschließlich unter anderem einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einer elektronischen Schaltung, eines Prozessors (gemeinsam genutzt, dediziert oder als Gruppenprozessor) und eines Speichers, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten.
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1 veranschaulicht eine Seitenansicht eines Baggers 100. Der Bagger kann einen Rahmen 105, einen Bodeneingriffsmechanismus 110, der mit dem Rahmen 105 gekoppelt und angepasst ist, um den Rahmen 105 auf einer Oberfläche 115 abzustützen, umfassen. Im Allgemeinen kann ein oberer Abschnitt 140 des Rahmens 115 mittels eines Schwenkzapfens schwenkbar an einem Fahrgestell 145 montiert werden. Das Fahrgestell 145 kann mit dem Bodeneingriffsmechanismus 110 gekoppelt werden, wobei der Bodeneingriffsmechanismus 110 ein Paar von Raupenketten oder Räder für die Bewegung entlang der Oberfläche umfassen kann. Der Rahmen 105 kann eine Fahrerkabine 150 beinhalten (obwohl diese für den Remote-Betrieb eines Baggers 100 nicht erforderlich ist), in der der Bediener den Bagger 100 über eine Benutzereingabeschnittstelle 155 (von der ein Teil in 4 gezeigt ist) steuert. Die Benutzereingabeschnittstelle 155 kann Steuerhebel, Steuerpedale, Tasten und einen oder mehrere grafische Anzeigebildschirme (hier auch als Anzeige 157 bezeichnet) beinhalten. Ein Ausleger 160 kann schwenkbar mit dem Rahmen 105 gekoppelt sein. Ein erstes Stellglied 165 kann den Ausleger 160 und den Rahmen 105 miteinander verbinden. Das erste Stellglied 165 kann betrieben werden, um den Ausleger 160 relativ zum Rahmen 105 zu bewegen. Ein Schaufelarm 170 kann schwenkbar mit dem Ausleger 160 für eine Drehbewegung um eine Schwenkachse 175 gekoppelt sein. Ein zweites Stellglied 180 kann den Schaufelarm 170 und den Ausleger 160 miteinander verbinden. Das zweite Stellglied 180 kann betreibbar sein, um den Schaufelarm 170 um die Schwenkachse 175 relativ zum Ausleger 160 zu bewegen. Ein Anbaugerät 185 kann schwenkbar mit dem Schaufelarm 170 gekoppelt sein. Ein drittes Stellglied 190 kann das Anbaugerät 185 und den Schaufelarm 170 miteinander verbinden. Das dritte Stellglied 190 kann betreibbar sein, um das Anbaugerät 185 relativ zum Schaufelarm 170 zu bewegen. Mindestens ein Sensor 195 kann betreibbar sein, um eine oder mehrere von einer Position 197 (in 2 gezeigt) oder einer Bewegungsrichtung 199 (in 2 gezeigt) von einem oder mehreren von dem Ausleger 160, dem Schaufelarm 170 und dem Anbaugerät (173, 185) zu erfassen. In einem Beispiel kann die Auslegerbaugruppe 163, die den Ausleger 160 und den Schaufelarm 170 umfasst, mit einem schaufelartigen Anbaugerät 173 (nur in 1 gezeigt) gekoppelt werden, um einen Graben zum Verlegen von Rohren auszugraben, wobei die Gleichmäßigkeit und die Planierung der Oberfläche 115 im Graben eine ordnungsgemäße Verlegung von Rohren gewährleistet. Anschließend können am Bagger 100 Anbaugeräte gegen ein Anbaugerät ausgetauscht werden, das ausgelegt ist, um lösbar in ein Rohr 185 zum Verlegen von Rohren einzugreifen (in 3 gezeigt). Es stehen verschiedene Anbaugeräte zur Verfügung, die zum lösbaren Eingriff in ein Rohr geeignet sind. Dazu gehören unter anderem ein Hebegurt, ein Greifer und ein Magnet, die jeweils eine Zentrierkopplung des Anbaugeräts 185 an oder nahe einem Schwerpunkt des Rohrs erfordern. Das Koppeln an oder nahe einem Schwerpunkt des Rohrs optimiert die Stabilität des Übertragens einer länglichen Struktur (wie etwa das Rohr).
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Nun wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1 eine schematische Darstellung des Rohrverlegesystems 200 für die in 1 gezeigte Ausführungsform gezeigt. Das Rohrverlegesystem 200 bewertet die Umgebung und Platzierung eines Rohrs von einem Bagger in einem Graben 245. Das Rohrverlegesystem 200 umfasst eine Arbeitsmaschine (hier als Bagger 100 gezeigt) und ist oben beschrieben. Das Rohrverlegesystem 200 kann ferner mindestens eine Stereokamera 205 umfassen, die mit dem Anbaugerät 185, der Auslegerbaugruppe 163 und dem Rahmen 105 gekoppelt ist, wobei die Stereokamera 205 angepasst ist, um visuelle Daten 210 zu erhalten und ein entsprechendes visuelles Datensignal 215 zu erzeugen. Eine oder mehrere Stereokameras 205 können zu einem oder mehreren der ersten Rohre 220 und 230 ausgerichtet sein; wobei sich das erste Rohr 220 auf das Rohr bezieht, das durch einen Bagger 100 im Boden positioniert werden soll, und sich das zweite Rohr 230 auf ein benachbartes Rohr bezieht, an das das erste Rohr 220 gekoppelt werden kann. 3 zeigt beispielhafte Positionen der Stereokameras 205, um einen relativen Betrachtungswinkel und ein Detail des Rohrs und seiner Umgebung zu erfassen. Die Platzierung der mindestens einen Stereokamera 205 am Rahmen 105 des Baggers 100 ermöglicht eine stabile und feste Position der Stereokamera 205 relativ zum Rahmen 105 der Arbeitsmaschine und eine konstante/stabile visuelle Rückmeldung an den Bediener mit einem bekannten Abstand zur Fahrerkabine 150, in der der Bediener sitzen kann. Das Koppeln der Stereokamera 205 mit dem Rahmen 105 ermöglicht es ferner einer Steuerung 240, die Größe und den Abstand des ersten Rohrs 220 von dem Rahmen 105 zur Platzierung unter Verwendung der visuellen Daten 210 zu berechnen. Ferner ermöglicht das Koppeln der Stereokamera 204 mit einem Rahmen 105 eine Ansicht sowohl des ersten Rohrs 220 als auch des zweiten Rohrs 230 auf hoher Ebene, wie durch den gepunkteten Bereich 237 gezeigt. Die Sichtbarkeit beider Enden des ersten Rohrs 220 ermöglicht das Erfassen visueller Daten 210 zur Berechnung einer Mittellinie 425, eines ungefähren Mittelabschnitts (der mit dem ungefähren Schwerpunkt korreliert) des ersten Rohrs.
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Andererseits ermöglicht das Koppeln der Stereokamera 205 an die Auslegerbaugruppe 163 oder das Anbaugerät 185 einen direkten Blick in den Graben 245, wodurch dem Bediener während der Positionierung des ersten Rohrs 220 eine visuelle Echtzeitrückmeldung 275 bereitgestellt wird, während es der Steuerung 240 ferner ermöglicht wird, andere Objekte innerhalb des Grabens 245 zu identifizieren (z. B. Versorgungseinrichtungen, das Spitzende des zweiten Rohrs 230, ein Kiesbett 235, Schwellen 250 für die Ende-zu-Ende-Platzierung der Rohre, um nur einige zu nennen). Die Kopplung der mindestens einen Stereokamera 205 mit der Auslegerbaugruppe und/oder dem Anbaugerät 185 deckt den beispielhaften Bereich 255 ab, der in gestrichelten Linien gezeigt ist.
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Das Rohrverlegesystem 200 kann eine Steuerung 240 beinhalten, um das visuelle Datensignal 215 von der mindestens einen Stereokamera 205 zu empfangen; mindestens einen Parameter 260 des ersten Rohrs 220 relativ zu einem zweiten Rohr 230 zu identifizieren; eines oder mehrere von einem Positionssignal 197 oder einem Bewegungsrichtungssignal 199 von dem mindestens einen Sensor 195 zu empfangen; visuelle Daten 210 einem oder mehreren von den entsprechenden Positionsdaten 265 und den Bewegungsrichtungsdaten 270 zuzuordnen; eines oder mehrere von einer visuellen Rückmeldung 275 an einen Bediener mit dem mindestens einen Parameter 260 des ersten Rohrs 220 relativ zu dem zweiten Rohr 230 und einem Eingangssignal 280 zur Modifikation einer Bewegungsrichtung oder Position der Auslegerbaugruppe 163 zu erzeugen oder Anbaugerät 185 durch Stellglieder (165, 180, 190) umzusetzen.
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Nun wird unter Bezugnahme auf die 4 und 5 unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 2 und 3 eine beispielhafte Ansicht von Bilddaten 400 gezeigt, wie sie auf einer Anzeige für einen Bediener gezeigt ist. 4 ist eine beispielhafte Ansicht von Bilddaten 400, wie sie auf einer Anzeige 157 für einen Bediener gezeigt werden. 5 ist eine beispielhafte Anzeige einer visuellen Rückmeldung 275 an einen Bediener mit dem mindestens einen Parameter 260 des ersten Rohrs 220 relativ zu dem zweiten Rohr 240 zusätzlich zu dem Eingangssignal 280 zur Modifikation einer Bewegungsrichtung 270 oder Position 265 der Auslegerbaugruppe 163 (in 2 gezeigt) oder des Anbaugeräts 185. Der mindestens eine Parameter 260 eines ersten Rohrs 220 relativ zu einem zweiten Rohr 230 kann das Identifizieren einer ersten Kante (405a, 405b) relativ zu einer zweiten Kante (410a, 410b) umfassen. Die erste Kante (405a, 405b) kann sich auf eine erste Kante (405a, 405b) des ersten Rohrs 220 beziehen und die zweite Kante (410a, 410b) kann sich auf eine zweite Kante (410a, 410b) eines zweiten Rohrs 230 beziehen. Dies kann die relative Positionierung einer ersten Kante 405a und einer zweiten Kante 410a sein, die in einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung 415 der Rohre verlaufen, oder alternativ eine erste Kante 405b und eine zweite Kante 410b in einer Links-Rechts-Richtung 420 der Rohre.
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Der mindestens eine Parameter 260 des ersten Rohrs 220 relativ zu einem zweiten Rohr 230 kann eine erste Mittellinie 425 relativ zu einer zweiten Mittellinie 430 umfassen. Die erste Mittellinie 425 kann sich auf die erste Mittellinie 425 des ersten Rohrs 220 beziehen (z. B. von einer oberen Oberfläche aus gesehen), und die zweite Mittellinie 430 kann sich auf die zweite Mittellinie 430 des zweiten Rohrs 230 beziehen.
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Der mindestens eine Parameter 260 eines ersten Rohrs 220 relativ zu einem zweiten Rohr 230 kann zusätzlich oder alternativ einen ersten durchschnittlichen Abstand 435 von einer Grabenoberfläche 445 relativ zu einem zweiten durchschnittlichen Abstand 440 von einer Grabenoberfläche 445 umfassen. Der Abstand von einer Grabenoberfläche 445 kann von einer Seitenwand abgeleitet werden, wie in 5 gezeigt. Alternativ kann ein Abstand von einer Grabenoberfläche 445 von einem Radarsensor 450 abgeleitet werden, der mit dem Anbaugerät 185 und/oder der Auslegerbaugruppe 163 gekoppelt ist, wobei der Radarsensor eine Tiefe zu einer Oberfläche (z. B. dem Kiesbett 235 des Grabens) anzeigt. Dies kann das Identifizieren der Schwellen 250 in dem Kiesbett 235 für eine ordnungsgemäße Rohrplatzierung ermöglichen.
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Zurückkehrend zu den 2 und 3 kann das Rohrverlegesystem 200 ferner einen Zielsignalleser 455 umfassen, der mit einem oder mehreren des Anbaugeräts 185, der Auslegerbaugruppe 163 und des ersten Rohrs 220 gekoppelt ist, wobei der Zielsignalleser 455 ein Zielsignal 460 von einem Zielsignalemitter 475 empfängt, der mit dem zweiten Rohr 230 gekoppelt ist. Der Zielsignalleser kann angeben, wann das erste Rohr 220 und das zweite Rohr 230 ausgerichtet sind. Der mindestens eine Parameter 260 eines ersten Rohrs 220 relativ zu einem zweiten Rohr 230 kann das Identifizieren einer ersten Mittelachse 465 (in 2 durch die gepunktete Linie gezeigt) relativ zu einer zweiten Mittelachse 470 (in 2 durch die gepunktete Linie gezeigt) umfassen. Die erste Mittelachse 465 kann sich auf die erste Mittelachse 465 des ersten Rohrs 220 beziehen und die zweite Mittelachse 470 kann sich auf die zweite Mittelachse 470 des zweiten Rohrs 230 beziehen. Die Mittelachsen (465, 470) können mit dem Zielsignalleser 455 und dem Zielsignalemitter 475, der an die Rohre (220, 230) gekoppelt ist, genau zusammenfallen oder nicht. Die Positionierung des Zielsignalemitters 475 und des Zielsignallesers 455 gibt jedoch die Ausrichtung des ersten Rohrs 220 und des zweiten Rohrs 230 an.
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Die Steuerung 240 kann ferner ein Speichermedium 480 umfassen, das angepasst ist, um eine oder mehrere der Bilddaten 400 und der entsprechenden Positionsdaten 265 mit einer eindeutigen Kennung 485 für das erste Rohr 220 im Speicher zu speichern. Wie hierin verwendet, umfasst das Speichermedium 480 einen elektronischen Speicher, einen nichtflüchtigen Direktzugriffsspeicher, eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung oder eine sonstige Vorrichtung zum Speichern und Abrufen elektronischer Daten auf einem beschreibbaren, wiederbeschreibbaren oder lesbaren elektronischen, optischen oder magnetischen Speichermedium.
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Das Rohrverlegesystem kann ferner einen standortbestimmenden Empfänger 490 umfassen, der konfiguriert ist, um Standortdaten 495 beim Positionieren des ersten Rohrs 220 zu erzeugen, wobei das Speichermedium 480 angepasst ist, um die Standortdaten 495 zu speichern, die der eindeutigen Kennung für das erste Rohr 220 entsprechen. Wie hier verwendet, kann der standortbestimmende Empfänger 490 einen GPS-Empfänger (Global Positioning System Receiver) oder einen beliebigen Satellitennavigationsempfänger umfassen, um Folgendes bereitzustellen: (1) Positionsdaten, Höhendaten, Lage-, Roll-, Neigungs-, Gier-, Bewegungsdaten, Beschleunigungsdaten, Geschwindigkeits- oder Drehzahldaten für ein Fahrzeug oder seine Komponenten, wie etwa Ausleger, Schaufelarm und Anbaugerät. Beispielsweise kann der standortbestimmende Empfänger 490 einen Satellitennavigationsempfänger mit einem sekundären Empfänger oder Transceiver zum Empfangen eines Differenzkorrektursignals umfassen, um Fehler zu korrigieren oder die Genauigkeit von Positionsdaten aus empfangenen Satellitensignalen zu verbessern. Diese Zusammenstellung von Daten, wenn das jeweilige Rohr positioniert wird, erstellt eine „so erstellt“-Karte für den Nutzen, wenn das Projekt fortschreitet. Andere Daten, die in dem Speichermedium 480 gesammelt werden können, beinhalten Lieferantenidentifikation, Bedieneridentifikation, Wetter, Maschinenidentifikation, Materialbeschreibung, Barcodes, Projektidentifikation, Startdaten, Anbaugeräteidentifikation, um nur einige zu nennen.
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In 6 wird nun ein Verfahren 600 zum Bewerten einer Umgebung und Platzieren eines ersten Rohrs 220 relativ zu einem zweiten Rohr 230 in einem Graben 245 durch einen Bagger 100 gezeigt. Die Vorläuferschritte beinhalten den Schritt 605 des Aushebens eines Grabens 245 zum Untergrund mithilfe eines schaufelartigen Anbaugeräts 173; den Schritt 615 des Installierens von Kies und des Planierens zur endgültigen Planierung; und den Schritt 615 des Wechselns von einem schaufelartigen Anbaugerät 173 zu einem Anbaugerät zum lösbaren Eingreifen in ein Rohr 185. In einem ersten Schritt 620 empfängt die Steuerung 240 an dem Bagger 100 ein visuelles Datensignal 215 von einer oder mehreren Stereokameras 205, die mit einem oder mehreren von einem Rahmen 105, einer Auslegerbaugruppe 162 und einem Anbaugerät (173, 185) an dem Bagger 100 gekoppelt sind. Die erfassten visuellen Daten 210 können das Betrachten eines Rohrs oder von Rohren mit einem Anbaugerät zum lösbaren Eingreifen in ein Rohr, das an den Bagger gekoppelt ist, umfassen. Wenn oder bevor das Anbaugerät 185 in das Rohr 220 eingreift, kann die Steuerung 240 mindestens einen Parameter 260 des ersten Rohrs 220 relativ zum zweiten Rohr 230 identifizieren. Dies kann das Identifizieren des Muffenendes (410b) eines Rohrs beinhalten, wobei das Muffenende mit einem geraden Ende (405b) eines Rohrs gekoppelt ist, wodurch das Rohr in der korrekten Längsrichtung 415 ausgerichtet wird. Der mindestens eine Parameter 260 kann auch das Identifizieren einer ersten Kante 405 relativ zu einer zweiten Kante 410 beinhalten; und das Identifizieren einer ersten Mittelachse 465 relativ zu einer zweiten Mittelachse 470 beinhalten. Wenn das Anbaugerät 185 in das Rohr eingreift, kann die Steuerung in Schritt 635 dann den Graben 245 lokalisieren, das vorhergehende platzierte Rohr lokalisieren und einen ersten durchschnittlichen Abstand 435 von einer Grabenoberfläche 445 relativ zu einem zweiten durchschnittlichen Abstand 440 von der Grabenoberfläche 445 identifizieren. Die Steuerung 240 kann dann eines oder mehrere von einem Positionssignal 197 oder einem Bewegungsrichtungssignal 199 von mindestens einem Sensor 195 empfangen, wobei der mindestens eine Sensor betreibbar ist, um eine oder mehrere von einer Position oder einer Bewegungsrichtung von einem oder mehreren von dem großen Ausleger 160, dem Schaufelarm 170 und dem Anbaugerät (173, 185) zu erfassen. Die Steuerung 240 kann dann die visuellen Daten 210 mit einem oder mehreren der entsprechenden Positionsdaten 265 und den Bewegungsrichtungsdaten 270 verknüpfen. Die Steuerung 240 kann dann eine oder mehrere visuelle Rückmeldungen 275 an einen Bediener mit mindestens einem Parameter 260 des ersten Rohrs 220 relativ zu dem identifizierten zweiten Rohr 230 (Beispiele dafür wurden oben erörtert) und einem Eingangssignal 280 zum Modifizieren einer Bewegungsrichtung 199 oder Position 197 einer Auslegerbaugruppe 163 erzeugen, wobei die Auslegerbaugruppe 163 den großen Ausleger 160 und den Schaufelarm 170 zum Installieren eines Spitzendes (z. B. 405b) in einem Muffenende (z. B. 410 b) eines Rohrs (wie in Schritt 640 gezeigt) umfasst. Das Verfahren kann ferner, wie in Schritt 643 gezeigt, das Empfangen einer Tiefe zum Oberflächensignal durch die Steuerung 240 von einem Radarsensor 450 umfassen, der mit einem oder mehreren der Anbaugeräte 185 und der Auslegerbaugruppe 163 gekoppelt ist, und das Erzeugen des Eingangssignals 280 zur Modifikation einer Bewegungsrichtung 199 oder Position 197 der Auslegerbaugruppe 163 auf Grundlage der Tiefe zum Oberflächensignal umfassen. Schließlich kann ein standortbestimmender Empfänger 490 Standortdaten 495 auf Grundlage der Positionierung des ersten Rohrs 220 erzeugen, wie in Schritt 657 gezeigt, und die Steuerung 240 kann die Standortdaten 495, die einer eindeutigen Kennung 485 für das erste Rohr entsprechen, empfangen und in einem Speichermedium 480 speichern.
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Für zusätzliche Präzision kann das Verfahren in Schritt 650 ferner das Empfangen eines Zielsignals 460 durch einen Zielsignalleser 455, der mit einem oder mehreren der Anbaugeräte 185, der Auslegerbaugruppe 163 und des ersten Rohrs 220 gekoppelt ist, von einem Zielsignalemitter 475, der mit dem zweiten Rohr 230 gekoppelt ist, das Senden des Zielsignals 460 an die Steuerung 240 und das Erzeugen eines Eingangssignals 280 zur Modifikation einer Bewegungsrichtung 199 oder Position 197 der Auslegerbaugruppe 163 umfassen, wobei das Zielsignal 460 anzeigt, dass das erste Rohr 220 und das zweite Rohr 230 ausgerichtet sind. Es ist zu beachten, dass die Positionierung des Zielsignalemitters 475 und des Zielsignallesers 455 umgeschaltet werden kann, wobei der Zielsignalemitter 475 auf dem ersten Rohr 220 angeordnet ist und der Zielsignalleser 455 auf dem zweiten Rohr 230 angeordnet ist, wodurch das gleiche Endergebnis erreicht wird. Wenn der Zielsignalleser 455 zentriert ist, wie in Schritt 655, kann der Prozess zu einem nächsten Schritt 690 wiederholt werden, entweder indem mehr von einem Graben mit einer Schaufel 690 ausgehoben wird oder ein nächstes Rohr 615 platziert wird. Wenn der Zielempfänger zu hoch ist, wie in Schritt 665, kann der Bagger das Rohr nach unten schieben. Wenn der Zielempfänger zu niedrig ist, wie in Schritt 675, können die Arbeiter am Standort benachrichtigt werden, um beim Modifizieren einer mit dem Kies verbundenen Planierung zu helfen.
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Die visuelle Rückmeldung 275 kann als Leitfaden für die Bewegung dienen (z. B. ein visueller Feed oder eine Überlagerung eines visuellen Live-Feeds) und der Bediener kann entsprechend manuell einstellen. Alternativ kann ein Eingangssignal 280 zum automatischen Modifizieren einer Bewegungsrichtung 199 oder Position 197 auf Grundlage der visuellen Daten 210 erzeugt werden. Der Bediener kann über eine Überschreibungsfähigkeit verfügen, um sie bei Bedarf manuell einzustellen.
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Es ist zu beachten, dass in den obigen „Daten“ aus einem „Signal“ abgeleitet werden können.
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Es ist zu beachten, dass die oben genannte „Stereokamera“ ein beliebiges Bilderfassungssystem oder -vorrichtung umfassen kann, einschließlich Thermo-, Lidar-, Radar-, FLIR- und Video-Feeds.
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Die hierin verwendete Terminologie dient dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen oder Implementierungen und soll die Offenbarung in keiner Weise einschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen beinhalten, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes anzeigt. Es versteht sich ferner, dass jede Verwendung der Begriffe „hat“, „haben“, „aufweisen“, „beinhalten“, „enthält“, „umfasst“, „umfassen“, „umfassend“, „beinhaltet“ oder dergleichen in dieser Patentschrift das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten identifiziert, jedoch nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließt.
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Einer oder mehrere der Schritte oder Vorgänge in einem der hier erörterten Verfahren, Prozesse oder Systeme können weggelassen, wiederholt oder neu geordnet werden und liegen im Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung.
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Während das Obenstehende beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschreibt, sollten diese Beschreibungen nicht in einem einschränkenden oder begrenzenden Sinne betrachtet werden. Vielmehr gibt es mehrere Abweichungen und Änderungen, die vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
