DE3781519T2 - Standortbestimmungsgeraet. - Google Patents

Standortbestimmungsgeraet.

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DE3781519T2 DE8787309624T DE3781519T DE3781519T2 DE 3781519 T2 DE3781519 T2 DE 3781519T2 DE 8787309624 T DE8787309624 T DE 8787309624T DE 3781519 T DE3781519 T DE 3781519T DE 3781519 T2 DE3781519 T2 DE 3781519T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zum Positionserfassen.
  • Genauer gesagt, die Erfindung bezieht sich auf ein Positionserfassungssystem und ein Verfahren zum Benutzen des Systemes, bei der das System von dem Typ ist, der zwei Basisstationen aufweist, von denen jede einen Strahlungsgenerator zum Erzeugen eines drehenden Richtstrahles mit konstanter Winkelgeschwindigkeit aufweist und bei dem die Strahlungsgeneratoren in einem bekannten Abstand voneinander angeordnet sind. Es gibt einen jedem Strahlungsgenerator zugeordneten Datumssensor zum Erfassen des von seinem zugeordneten Strahlungsgenerator erzeugten Richtstrahles und zum Erzeugen eines dieses anzeigenden Zeitsignales. Das System enthält auch einen bewegbaren Sensor zum Erfassen eines jeden Richtstrahles und ein mit dem bewegbaren Sensor verbundenes Verarbeitungsmittel. Das Verarbeitungsmittel reagiert auf die durch die Datumsensoren erzeugten Zeitsignale zum Bestimmen von Positionsdaten des bewegbaren Sensors gemäß der Zeitverzögerung zwischen dem Empfangen eines jeden Richtstrahles von seinem zugeordneten Datumsensor und durch den bewegbaren Sensor. Die Positionsdaten sind horizontale Positionsdaten, wie sie durch Positionswinkel zwischen Positionslinien zwischen den bewegbaren Sensor und jedem Strahlungsgenerator relativ zu einer willkürlichen Datumslinie durch einen Strahlungsgenerator definiert sind. Ein derartiges System ist in der Europäischen Patentbeschreibung Nr. 141 964 (Inventio) beschrieben. Bei diesem System sind die Datumssensoren mit einem Synchronisationssender zum Übertragen eines ungerichteten Synchronisationslichtzeitsignales verbunden. Das System ist für Benutzung auf einer flachen Oberfläche beschränkt, da, wenn die bewegbaren Sensoren im vertikalen Niveau verändert werden, sie nicht mehr die Richtstrahlen nachweisen würden.
  • Eine derartige Benutzung ist extrem einschränkend und würde in der Praxis das System zur Benutzung auf einem künstlichen Boden, zum Beispiel in einem Warenhaus, Fabrikboden oder Hof einschränken. Weiterhin würde ein übermäßig großer Betrag von Leistung von dem Synchronisationssender gebraucht, wenn die Entfernungen relativ groß wären. Daher ist die Benutzung dieses Systemes vom Stand der Technik extrem einschränkend, da es für viele Situationen wie bei einem Steinbruch oder einer Baustelle nicht benutzt werden könnte.
  • Die US-Patentbeschreibung Nr. 3 846 026 (Waters) offenbart ein System zum Bestimmen von Parametern wie Azimuth, Höhe und Entfernung eines bewegbaren Sensors in Bezug auf einen Projektorort. Ein Strahlenprojektor imitiert einen drehenden Lichtstrahl bei vielen verschiedenen Höhenwinkeln in Bezug auf die Horizontale, und diese werden von einem bewegbaren Sensor abgefangen. Verarbeitungsschaltungen sowohl bei dem Projektor als auch dem bewegbaren Zentrum werden zum Bestimmen der Position in einer vertikalen und horizontalen Ebene unter Benutzung von Zeitdaten zum Erfassen der Strahlen und von Werten für die Höhenstrahlenprojektionswinkel benutzt.
  • Dieses System weist viele Nachteile auf, einschließlich extrem komplizierter Schaltungen und benötigt die Benutzung eines Strahlprojektors, der unter ziemlich schwierigen Bedingungen betrieben wird. Wenn der Abstand zwischen dem bewegbaren Sensor und dem Projektor nicht sehr klein ist, würde für den Strahl ein sehr kleiner Höhenzuwachswinkel benötigt werden, um eine ausreichend kleine Höhenzuwachsdistanz zwischen den projizierten Strahlen an dem bewegbaren Sensor zu erhalten. Damit der Strahl zu der gleichen vertikalen Höhe an dem bewegbaren Sensor vor einer übermäßigen Zeitverzögerung zurückkehrt, würde es notwendig sein, den Strahl mit hoher Geschwindigkeit zu drehen. Solche ein Strahlprojektor würde klarerweise schwierig herzustellen und zu betätigen sein, und er würde wahrscheinlich im Betrieb unzuverlässig sein.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Positionserfassungssystem vorzusehen, das zur Benutzung auf unebenem Terrain wie bei Landvermessung und Steuerung von Erdbewegungsmaschinen geeignet ist. Es ist eine andere Aufgabe, daß das System die vertikale Höhe eines bewegbaren Sensors bestimmen soll. Es ist noch eine Aufgabe der Erfindung, daß das System relativ einfach zu erstellen und benutzen ist.
  • Diese Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Sensor eine Mehrzahl von Strahlungsdetektoren aufweist, die vertikal in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Ebene eines Richtstrahles ist eine Bezugsebene, und das Verarbeitungsmittel weist Mittel zum Bestimmen der vertikalen Höhe des bewegbaren Sensors in Bezug auf die Bezugsebene auf, wobei der Detektor den Bezugsrichtstrahl zum Erzeugen von Positionsdaten in drei Dimensionen erfaßt. Weiterhin enthält jeder Datumssensor einen Radiosensor, und das von jedem Datumssensor erzeugte Zeitsignal ist ein Radiosignal, und das Verarbeitungsmittel enthält einen Radioempfänger und Unterscheidungsmittel zum Unterscheiden der empfangenen Radiozeitsignale.
  • Es wird verstanden werden, daß das Positionserfassungssystem, wie gekennzeichnet, auf unebenem Grund benutzt werden kann, da der bewegbare Sensor in einem vertikalen Abstand voneinander angeordnete Detektoren aufweist. Weiter wird die Höhe des bewegbaren Sensors auf relativ einfache Weise durch einfaches Überwachen erfaßt, welcher Detektor den Richtstrahl nachweist. Durch Benutzen eines Radiosenders an dem Datumssensor und einen Radioempfänger an dem Verarbeitungsmittel wird das Verarbeiten der Zeitsignale relativ einfach unter Benutzung kostengünstiger Ausrüstung ausgeführt. Weiterhin beeinflussen Abdeckungen der Zeitsignale nicht die Übertragung der Zeitsignale, und die Signale können über eine relative große Entfernung übertragen werden.
  • Es wird verstanden werden, daß das Positionserfassungssystem der Erfindung eine starke Verbesserung über dem Stand der Technik ist, wie sie in Situationen wie in Steinbrüchen benutzt wird, wo gegenwärtig verfügbare Positionserfassungssysteme nicht geeignet gewesen sind. Weiter wird verstanden werden, daß das System relativ einfach in der Konstruktion im Aufbau ist.
  • Bevorzugt weist das System Mittel zur Messung der Höhe des bewegbaren Sensors über dem Boden auf, wobei das Verarbeitungsmittel betriebsmäßig mit dem Meßmittel zum Bestimmen des Pegels des Bodens in Bezug auf die Bezugsebene verbunden ist.
  • Der bewegbare Sensor kann fest an einem Fahrzeug angebracht sein, in welchem Fall die Entfernung des bewegbaren Sensors über dem Boden mit einer relativ kleinen Toleranz bekannt ist. Wenn der bewegbare Sensor von Hand oder von einer Person auf einem Fahrzeug getragen wird, dann ist die Höhe des bewegbaren Sensors über dem Boden nicht genau bekannt. Somit ermöglicht die Benutzung des Meßmittels genaue Messung des Bodenpegels auf vorangehender Grundlage in solchen Situationen, und weiter wird in Situationen, in denen der bewegbare Sensor fest an einem Fahrzeug angebracht ist, der Bodenpegel genauer bestimmt. Dieses Merkmal ermöglicht eine Flexibilität des Systemes, was insbesondere wichtig für Situationen ist, in denen der Fahrzeugzugang schwierig ist, wie bei Steinbrüchen, Minen und Baustellen.
  • Nach einer Ausführungsform sind die Datumssensoren je in getrennten Gehäusen und jeweils auf einem Strahlungsgenerator oder einem Träger für einen Strahlungsgenerator angebracht. Dieses ist eine besonders bequeme Anordnung zum Aufbau des Systemes.
  • Nach einer Ausführungsform enthält das System:
  • Mittel zum Speichern voreingestellter gewünschter Positionsdaten;
  • Mittel zum Vergleichen der gewünschten Positionsdaten mit den bestimmten Positionsdaten zum Erzeugen eines Satzes von Steuerpositionsdaten und
  • Mittel zum Ausgeben der Steuerpositionsdaten an einen Fahrer einer Erdbewegungsmaschine.
  • Dieses Merkmal macht nicht nur das kontinuierliche Erfassen der Position des bewegbaren Sensors möglich, sondern auch die Steuerung einer Erdbewegungsmaschine auf bequeme Weise.
  • Das System kann ein Steuermittel aufweisen, das die Steuerpositionsdaten zum Steuern einer Erdbewegungsmaschine benutzt. Dies ist besonders geeignet, wenn eine Erdbewegungsmaschine in gefährlichen Umständen benutzt wird, bei denen Abraum herabfallen kann.
  • Das System kann Mittel zum Übertragen der Positionsdaten an ein getrenntes Speichermittel enthalten. Dieses ist besonders geeignet zum Vorbereiten von Zeichnungen der Steigungen auf einer Baustelle und allgemein anderer Vermessungsdaten.
  • Die Erfindung wird besser aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles davon verstanden, das als Mittel für ein Beispiel nur unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gegeben ist, in denen:
  • Fig. 1 eine diagrammartige Draufsicht auf die Auslegung eines Positionserfassungsgerätes gemäß der Erfindung ist;
  • Fig. 2 ein die Auslegung für Berechnungszwecke darstellendes Diagramm ist;
  • Fig. 3 eine diagrammartige perspektivische Ansicht des Gerätes in der Benutzung mit Erdbewegungsmaschinen ist;
  • Fig. 4 eine Seitenansicht eines Abschnittes des Gerätes ist;
  • Fig. 5 ein den Betrieb des Abschnittes des Gerätes darstellendes Blockschaltbild ist;
  • Fig. 6 eine diagrammartige Ansicht eines bewegbaren Strahlungssensor nach der Erfindung ist;
  • Fig. 7 eine detaillierte Seitenansicht des bewegbaren Strahlungssensors von Fig. 6 ist;
  • Fig. 8 ein einen Modus des Betriebes des Gerätes darstellendes Flußdiagramm ist;
  • Fig. 9 ein einen anderen Betrieb des Gerätes darstellendes Flußdiagramm ist und
  • Fig. 10 ein Schaltdiagramm eines Abschnittes des bewegbaren Strahlungssensors von Fig. 6 ist.
  • Die vorliegende Erfindung sieht ein Gerät und ein Verfahren zum Bestimmen der Position und Höhe bewegbarer Objekte wie Erdbewegungsmaschinen vor. Zur Hilfe des Verständnisses der Erfindung wird die allgemeine Auslegung des Positionserfassungsgerätes und sein Betriebsverfahren anfänglich unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 diskutiert. Es sei auf die Zeichnungen und zuerst auf Figuren 1 und 2 Bezug genommen, dort ist ein Verfahren zum Bestimmen der Position eines bewegbaren Sensors 6, der einen Teil eines Positionserfassungsgerätes ist, dargestellt, das allgemein durch das Bezugszeichen 1 gekennzeichnet ist. Zwei Basisstationen, die Lasergeneratoren 2a und 2b aufweisen jeweils zum Erzeugen eines drehenden Laserstrahles, sind auf einer Datumslinie L positioniert und um einen bekannten Abstand a voneinander entfernt angeordnet. Datumsstrahlungssensoren 7a und 7b sind für jeden Generator 2a und 2b vorgesehen und auf der Datumslinie L positioniert, wobei der Datumssensor 7a mit dem Lasergenerator 2a verbunden ist und der Datumssensor 7b mit dem Lasergenerator 2b verbunden ist. Zum Unterscheiden der Strahlen ist die Richtung der Drehung der Laserstrahlen von dem Lasergenerator 2a und 2b entgegengesetzt, wobei der von dem Generator 2a erzeugte Strahl im Uhrzeigersinne und der von dem Strahl 2b erzeugte Strahl entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne ist. Der bewegbare Strahlungssensor 6 kann an einem sich bewegenden Objekt befestigt sein, wie eine Erdbewegungsmaschine, deren Position relativ zu dem Datum zu bestimmen ist.
  • Es sei der Betrieb des Lasergenerators 2a betrachtet, während sein Laserstrahl rotiert gibt es eine Zeitdifferenz Tx1 zwischen der Erfassung des Laserstrahles durch den bewegbaren Sensor 6 und dem Datumssensor 7a. Wenn der Strahl von dem Datumssensor 7a erfaßt wird, wird unmittelbar ein Radiosignal durch den Sensor ta ausgestrahlt, das von dem bewegbaren Sensor 6 aufzufassen ist. Eine weitere Zeitdifferenz Tx läuft dann ab, bevor der Laserstrahl wieder von dem bewegbaren Sensor 6 erfaßt wird. Es gibt ähnliche Zeitdifferenzen Ty1 und Ty für den Lasergenerator 2b. Somit können die Winkel α und β beide wie in Fig. 2 durch die folgenden Formeln bestimmt werden
  • α = 360º · Tx1/Tx
  • und
  • β = 360º · Ty1/Ty.
  • Der Abstand zwischen den beiden Lasergeneratoren 2a und 2b auf der Datumslinie L, nämlich der Abstand "a" ist bekannt. Hieraus kann, wie aus Fig. 2 zu sehen ist, der Abstand D des bewegbaren Sensors von dem Lasergenerator 2a wie folgt berechnet werden:
  • D=α·sinβ/sin (360º-(α+β)).
  • Zum Bestimmen der X- und Y-Koordinaten in Bezug auf einen Ursprung an dem Lasergenerator 2a können die folgenden Formeln benutzt werden:
  • x = D cos α
  • Y = D sin α.
  • Der Pegel oder die Höhe des Bodens an dem bewegbaren Sensor 6 wird erhalten, indem man weiß, bei welcher vertikalen Position auf dem bewegbaren Sensor 6 die Laserstrahlen erfaßt sind. Wenn zum Beispiel H die Höhe des bewegbaren Sensors 6 über dem Boden ist und x die vertikale Trennung der getrennten Strahlungsdetektoren auf dem bewegbaren Sensor 6, kann der Pegel Z der Datumslinie L in Bezug auf den Boden an dem bewegbaren Sensor 6 durch die folgende Formel bestimmt werden:
  • Z=H+Nx+Mx/2;
  • wobei der Laserstrahl an seiner untersten Kante durch den Nten getrennten Strahlungsdetektor erfaßt ist und der Strahl eine Breite von Mx aufweist.
  • Es sei Bezug genommen auf die Fig. 2 bis 7, das Positionserfassungsgerät ist in mehr Einzelheiten gezeigt. In Fig. 3 ist das Gerät 1 bei Benutzung mit einem Bulldotzer 3 und einer Planiermaschine 4 dargestellt, von denen jedes einen bewegbaren Strahlungsempfänger 6 trägt. Jeder der bewegbaren Strahlungsempfänger 6 weist einen Stab mit getrennten optischen Sensoren auf. Ein Zwei- Kanal-Radiofrequenztonempfänger ist für jeden Sensor 6 vorgesehen zum Empfangen von Signalen, die von Radiofrequenztonsendern gesendet werden, die mit jedem Datumssensor 7a, 7b verbunden sind. Der Empfänger ist mit einem Mikrocomputer verbunden, der in der Erdbewegungsmaschine angeordnet ist.
  • Es wird Bezug genommen auf Fig. 4 und 5, die Datumsstrahlungssensoren 7(a) und 7(b) sind detaillierter dargestellt. Teile ähnlich denen, die unter Bezug auf die vorigen Zeichnungen beschrieben sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen identifiziert. Jeder Datumsstrahlungssensor 7 ist auf dem Dreibein seines zugeordneten Lasergenerators 2(a) oder 2(b) so angebracht, daß die Datumssensoren auf der Datumslinie L liegen, die bevorzugt horizontal verläuft. Die Radiofrequenztonsender der Datumsstrahlungssensoren 7(a) und 7(b) weisen jeweils eine vertikale Antenne 19(a) bzw. 19(b) auf. Es sei Bezug genommen auf Fig. 5, jeder Datumsstrahlungssensor 7(a) und 7(b) enthält Linsen 14, ein optisches Filter 15 und einen optischen Sensor 16. Die Anordnung kann aus der Zeichnung gesehen werden. Es gibt ebenfalls Vorverstärker- und Signalformschaltungen 17 und einen Zwei-Kanaltonsynchron-VHF-Sender 18.
  • Es sei jetzt Bezug genommen auf Fig. 6 und 7, einer der bewegbaren Strahlungssensoren 6 ist detaillierter dargestellt, und Teile ähnlich denen, die unter Bezugnahme auf die vorigen Zeichnungen beschrieben sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Jeder bewegbare Strahlungssensor 6 weist eine zylindrische Linse und Filter 9 auf, innerhalb derer ein Stapel von in einem evertikalen Abstand voneinander angeordnete Schaltplatinen 10 vorgesehen ist, die Strahlungsdetektoren, nämlich optische Sensoren und Signalformschaltungen enthalten. Der bewegbare Sensor 6 weist eine Basis 12 auf, die Differenzierungsmittel enthält, nämlich digitale Schaltplatinen 11 zum Dekodieren der Richtung der Drehung der Richtstrahlen - in diesem Fall der Laser und zwei getrennte VHF-Kanalempfänger und ebenfalls spezial angefertigte Verarbeitungs- und Zeitschaltungen. Der Sensor 6 ist mit einem Mikrocomputer 8 durch ein Kabel 13 verbunden. Die verschiedenen Schaltungsplatinen 10 und 11 sind über Wickelverbindungssockel 35 verbunden.
  • Der Abstand H des Sensors 6 über dem Boden ist bekannt, wenn der Sensor 6 auf einem herkömmlichen Stab angebracht ist oder an einer Arbeitsmaschine befestigt ist, oder er kann durch ein Mittel wie ein Ultraschallentfernungsmesser gemessen werden.
  • Der Pegel Z der Datumslinie L in Bezug auf den Boden an dem bewegbaren Sensor 6 wird durch die oben angegebene Formel gegeben, und in Fig. 6 ist der Wert N gleich 9 und der für M gleich 4.
  • Es sei Bezug genommen auf Fig. 8 und 9, dort sind zwei verschiedene Betriebsmodi Dispositionserfassungsgerätes 2 dargestellt. In dem Modus der Fig. 8 werden die drei Parameter X, Y und Z bestimmt und kontinuierlich mit voreingestellten Werten verglichen, die in den elektronischen Schaltungen des bewegbaren Strahlungssensors 6 gespeichert sind. Diese voreingestellten Werte sind allgemein für gewünschte Wege, Ausgrabungstiefen usw. vorgesehen. Ein Differenzsignal wird kontinuierlich an den Fahrer der Erdbewegungsmaschine ausgegeben, auf dem der bewegbare Sensor angeordnet ist. Somit wird der Fahrer kontinuierlich mit Führungsanzeigen versehen.
  • In dem Modus der Fig. 9 werden die Positionswerte kontinuierlich entlang des Kabels 13 zu dem Mikrocomputer 8 übertragen. Wenn die Arbeit beendet ist, wird der Mikrocomputer 8 in ein Büro genommen, und die Positionswerte werden in einen Computer zur Analyse geladen. Diese Information wird allgemein für Karten der Steigungen an der Baustelle benutzt.
  • Es sei angemerkt, daß der Mikrocomputer 8 für den kontinuierlichen Führungsmodus von Fig. 8 nicht benötigt wird, da die Positionswerte nicht für zukünftige Analyse gespeichert werden müssen. Es ist nur eine Anzeige notwendig.
  • Es sei Bezug genommen auf Fig. 10, der bewegbare Sensor ist in detaillierterer Weise gezeigt, und wieder werden Teile ähnlich zu denen, die unter Bezug auf die vorherigen Zeichnungen beschrieben sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Jede Schaltplatine 10 enthält 8 optische Sensoren in der Form von Pin-Dioden 20. Oberflächenanbringung wird bevorzugt für die Komponenten benutzt, und es gibt vier Pin-Dioden 20 auf der Oberseite und der Unterseite jeder Platine. Radiale Lichtführungen 21 sind so vorgesehen, daß sie optisch die Pin-Dioden 20 trennen, die auf Kreisumfangsabschnitten so angeordnet sind, daß effektiv 8 Segmente von einem Laserstrahl "gesehen" werden können. Die Schaltplatinen 10 enthalten auch monostabile Schaltungen zum Übertragen von Lasererfassungssignalen an einen 8-Bit Datenbus 22 über einen Pufferlatch. Der Datenbus 22 wiederum gibt diese Signale an einen Richtungsdekoder 23 auf einer Schaltplatine 11 ab zum Bestimmen, von welchem der Lasergeneratoren 2(a) oder 2(b) der Laserstrahl imitiert ist. Zwei RF-Empfänger 24 sind vorgesehen.
  • Die Ausgabe des Richtungsdekoders wird über Zeitschaltungen 25 zu dem Datenbus 22 gegeben, der bewegbare Strahlungssensor 6 weist weiter einen Mikroprozessor 26 zum Verarbeiten der Lasererfassungssignale und der Radiosignale zum Bestimmen der Positions- und Höhenwerte X, Y und Z auf. Diese Werte werden dann über eine RS 232-Schnittstelle und Leitungspuffer 28 an den bordeigenen Mikrocomputer 8 zum Speichern übertragen, wie oben beschrieben wurde. Ein Ultraschallmeßwandler 27 herkömmlicher Konstruktion ist ebenfalls zum Bestimmen der Höhe des bewegbaren Strahlungssensors 6 über dem Boden vorgesehen. Eine Spannungsversorgung 29 mit einer Formschaltung 30 ist vorgesehen. Adreßdekodierer 31 sind für den Mikroprozessor 26 vorgesehen.
  • Es wird verständlich sein, daß das Gerät es ermöglicht, sowohl die Positions- als auch Höhenparameter zu erhalten, und somit sind getrennte Instrumente und Verfahren nicht notwendig. Weiterhin ist wegen seiner Einfachheit das Gerät 1 relativ einfach aufzusetzen und zu bedienen, und es wird in Aussicht gefaßt, daß eine Bedienungsperson nicht zum Bedienen des Gerätes notwendig ist, wenn es einmal aufgesetzt ist.
  • Tatsächlich, indem die Weise, in der das Positions- und Höhenerfassen automatisiert ist, betrachtet wird, kann die Erfindung als eine drastische Verbesserung über bekannte Technologie angesehen werden, da sie enormes Potential für weitere Automatisierung der Ausgrabung und Baustellen allgemein vorsieht. Es wird zum Beispiel für die Zukunft in Aussicht genommen, daß Fahrer für Erdbewegungsmaschinen nicht mehr notwendig sind.
  • Wegen der Anordnung der optischen Sensoren auf dem bewegbaren Sensor und der Benutzung der Entfernungserfassungsausrüstung, insbesondere der Ultraschallausrüstung zum Messen von H sind die durch das Gerät 1 vorgesehene Positionswerte sehr genau, es wird in Aussicht genommen, daß zum Beispiel eine Genauigkeit von +/- 5 mm für die Höhenanzeigen erzielt werden.
  • Es ist verständlich, daß, da zwei entgegengesetzt drehende Richtstrahle benutzt werden, die Schaltung und die Programme, die zum Bestimmen notwendig sind, von welchem Lasergenerator der erfaßte Strahl imitiert ist, extrem einfach, zuverlässig und kostengünstig sind.
  • Obwohl das Positionserfassungsgerät der Erfindung mit zwei Strahlungsgeneratoren dargestellt worden ist, wird in Aussicht genommen, daß nur ein Strahlungsgenerator und Datumssensor enthalten ist, der im Gebrauch einen Positionswinkel bestimmen würde. Die Position des bewegbaren Sensors kann dann durch Bestimmen der Entfernung zwischen dem Strahlungsgenerator und dem bewegbaren Sensor gefunden werden, indem eine Entfernungsmeßvorrichtung benutzt wird, wie die, die modulierte Lichtstrahlen benutzt. Solche eine Vorrichtung kann in Kombination mit einem elektronischen Theodoliten benutzt werden.

Claims (7)

1. System (1) zum Erfassen der Position eines bewegbaren Objektes, wobei das System aufweist:
zwei Basisstationen, wobei jede Basisstation einen Strahlungsgenerator (2(a), 2(b)) aufweist zum Erzeugen eines drehenden Richtstrahles mit konstanter Winkelgeschwindigkeit, und bei dem die Strahlungsgeneratoren (2(a), 2(b)) in einem bekannten Abstand (a) voneinander angeordnet sind;
einen jedem Strahlungsgenerator (2(a), 2(b)) zugeordneten Datumssensor (7(a), 7(b)) zum Erfassen des durch seinen zugeordneten Strahlungsgenerator (2(a), 2(b)) erzeugten Richtstrahles und zum Erzeugen eines dieses anzeigenden Zeitsignales;
einen auf dem Objekt angebrachten Sensor (6) zum Erfassen des von jedem Strahlungsgenerator (2(a), 2(b)) emitierten Richtstrahles und
ein mit dem Sensor (6) verbundenes und auf die von dem Datumssensoren (7(a), 7(b)) erzeugten Zeitsignale reagierendes Verarbeitungsmittel (26) zum Bestimmen von Positionsdaten des Sensors (6) gemäß den Zeitverzögerungen zwischen dem Empfang eines jeden Richtstrahles durch seine zugeordneten Datumssensor (7(a), 7(b)) und den Sensor (6), wobei die Positionsdaten horizontale Positionsdaten enthalten, wie sie durch Positionswinkel (α, β) zwischen Positionslinien zwischen dem Sensor (6) und jedem Strahlungsgenerator (2(a), 2(b)) relativ zu einer willkürlichen Datumslinie (L) durch einen Strahlungsgenerator definiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene eines Richtstrahles eine Bezugsebene ist, der Sensor (6) eine Mehrzahl von vertikal in einem Abstand voneinander angeordnete Strahlungsdetektoren (10) aufweist und daß Verarbeitungsmittel (26) Mittel zum Bestimmen der vertikalen Höhe des Sensors (6) im Verhältnis zu der Bezugsebene aufweist, wodurch der Detektor (10) den Bezugsrichtstrahl zum Erzeugen von Postitionsdaten in drei Dimensionen (X, Y, Z) erfaßt;
daß jeder Datumssensor (7(a), 7(b)) einen Radiosender (18) enthält und daß von jedem Datumssensor (7(a), 7(b)) erzeugte Zeitsignal ein Radiosignal ist und
daß daß Verarbeitungsmittel (26) einen Radioempfänger (24) und Unterscheidungsmittel (23) zum Unterscheiden zwischen den empfangenen Radiosignalen aufweist.
2. Positionserfassungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System weiterhin Mittel (27) zum Messen der Höhe (H) des Sensors (6) über dem Boden aufweist, wobei das Verarbeitungsmittel (26) betriebsmäßig mit dem Meßmittel (27) zum Bestimmen des Pegels des Bodens im Verhältnis zu der Bezugsebene verbunden ist.
3. Positionserfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Datumssensoren (7(a), 7(b)) jeweils in einem getrennten Gehäuse vorgesehen sind und jeder auf einem Strahlungsgenerator (2(a), 2(b)) oder einem Träger für einen Strahlungsgenerator angebracht sind.
4. Positionserfassungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System aufweist:
Mittel (12) zum Speichern voreingestellter gewünschter Positionsdaten;
Mittel (12) zum Vergleichen der gewünschten Positionsdaten mit den bestimmten Positionsdaten zum Erzeugen eines Satzes von Steuerpositionsdaten und
Mittel (12) zum Ausgeben der Steuerpositionsdaten an einen Fahrer einer Erdbewegungsmaschine.
5. Positionserfassungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das System Steuermittel aufweist, welches die Steuerdaten zum Steuern einer Erdbewegungsmaschine benutzt.
6. Positionserfassungssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das System Mittel (13) zum Übertragen von Positionsdaten an ein getrenntes Speichermittel (18) enthält.
7. Verfahren zum Bestimmen der Position eines auf einem bewegbaren Objekt angebrachten Sensors (6) unter Benutzung eines Erfassungssystemes (1) mit einem Paar von in einem bekannten Abstand (a) angeordneten Strahlungsgeneratoren (2(a), 2(b)), einem jeden Strahlungsgenerator zugeordneten Datumssensor (7(a), 7(b)) und mit dem Sensor (6) verbundenen Verarbeitungsmittel (26), wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Erstellen einer willkürlichen Datumslinie (L) durch einen Strahlungsgenerator (2(a), 2(b));
Erzeugen eines drehenden Richtstrahles an jedem Strahlungsgenerator (2(a), 2(b)) mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit;
Erfassen des Richtstrahles von dem zugeordneten Strahlungsgenerator (2(a), 2(b)) bei jedem Datumssensor (7(a), 7(b)) und Erzeugen eines dieses anzeigenden Zeitsignales;
Erfassen von jedem Richtstrahl an dem Datumssensor (6); durch das Verarbeitungsmittel (26) bestimmen von Positionsdaten durch Bestimmen von Zeitverzögerungen zwischen dem Empfang eines Strahlungssignales von jedem Datumssensor (7(a), 7(b)), wie es durch die Zeitsignale angezeigt ist und Erfassen von jedem Richtstrahl durch den Sensor (6) zum Vorsehen eines Maßes der Positionswinkel (α, β) zwischen Positionslinien zwischen dem bewegbaren Sensor und jedem Strahlungsgenerator relativ zu der Datumslinie (L), dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (6) eine Mehrzahl von vertikal in einem Abstand voneinander angeordnete Strahlungsdetektoren (10) aufweist und der Schritt des Bestimmens der Positionsdaten die weiteren Schritte aufweist des Identifizierens der Ebene des Richtstrahles als Bezugsebene und des Bestimmens der vertikalen Höhe des Sensors (6) im Verhältnis zu der Bezugsebene, wodurch der Detektor (10) den Bezugsrichtstrahl zum Erzeugen von Postitionsdaten in drei Dimensionen (X, Y, Z) erfaßt; und
daß das von jedem Datumssensor erzeugte Zeitsignal ein Radiosignal ist, wobei zwischen den Radiozeitsignalen durch das Verarbeitungsmittel (26) unterschieden wird.
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