DE60002830T2

DE60002830T2 - Verfahren zur herstellung mit hilfe eines satellitenpositionierungssystems

Info

Publication number: DE60002830T2
Application number: DE60002830T
Authority: DE
Inventors: Gaetan Hintzy
Original assignee: GTM Construction SAS
Current assignee: Vinci Construction SAS
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 2000-02-11
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2020-02-12
Also published as: EP1151360A1; ATE241163T1; US6671600B1; DE60002830D1; FR2789770B1; FR2789770A1; WO2000048048A1; EP1151360B1; PT1151360E; DE1151360T1; ES2167284T1; ES2167284T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Realisierungsverfahren einer Ar beitsform gemäß eines theoretischen Modells auf oder ausgehend von einem durch einen dreidimensionalen Mantel, wie zum Beispiel Erde, Bauten oder dergleichen begrenzten Körper, und ein globales Positionierungssystem per Satellit, wie zum GPS oder dergleichen, nutzend.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine das Verfahren umsetzende Steuer- und Regelungsvorrichtung.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine zur Realisierung einer derartigen Arbeitsform bestimmt Maschine, wie zum Beispiel wenigstens einen Decken-, Plateau- oder Volumenteil, Teil öffentlicher Gebäude, Industriegebäude oder -anlagen.
Beispielhaft soll nun eine Anwendung der Erfindung zur Realisierung zum linearen Straßenbau, Verlegung von Eisenbahnlinien, Flughafenbau oder nicht linearen Projekten, wie zum Beispiel industriellen Plattformen genannt werden.
In derartigen Realisierungen bezieht sich die Erfindung insbesondere auf Erdarbeiten, Verteilungsarbeiten, Knabberarbeiten und Betongussarbeiten.
Für diese Realisierungen oder Arbeiten ist es häufig notwendig, mit einer erhöhten Präzision wenigstens eine wenigstens geregelte, eventuell komplexe Fläche zu erhalten.
Selbstverständlich sind bei der Realisierung von Betontrennwänden für vor Ort gegossene Straßenspuren, Gehsteigbegrenzungen, Rinnsteine oder Chausseen sowie bei der Versenkung von Kanalisationen, zum Beispiel Ölleitungen, ähnliche Vorgaben zu beachten.
Zu diesem Zweck werden im weiter oben genannten Beispiel eine oder mehrere Baustellenmaschinen gesteuert und/oder gelenkt, um Material, wie zum Beispiel Erdaufschüttungen, Beton, Bitum oder dergleichen unter eine Arbeitsform zu bringen.
Das Ziel liegt in der Realisierung einer Decke mit wenigstens einer von der Verschiebung entlang einer Leitkurve, einer anderen transversalen, allgemein polygonalen, eventuell variablen Kurve definierten Fläche.
Eine derartige Fläche wird topographisches Profil genannt. Ein derartiges Profil muss so nah wie möglich eines theoretischen projizierten, Modell genannten Profils sein.
Dieses, zum Beispiel mithilfe von computergestützter Konstruktions-Software definierte Modell stellt die zu realisierende Decke dar.
In der Praxis weisen diese Decken Mängel oder Fehler gegenüber dem Modell auf, die gemessen werden müssen, um sich zu vergewissern, dass diese Decke den gestellten Anforderungen gerecht wird.
Somit wurde zur Bewertung der Einheitsqualität von Straßenbauten ein Bewertungssystem eingerichtet.
Diese Fehler werden durch physisches Messen vor Ort festgestellt und ausgehend von einer digitalen Analyse der Gefälle entlang des Profils der Chaussee durch physische Messgeräte quantifiziert.
Die Amplitude dieser Fehler ist zwischen einigen Millimetern bei den kleinsten und einigen Dutzend Millimetern bei den größten inbegriffen.
In Abhängigkeit von der gemessenen Amplitude weist man der Decke eine zwischen 0 und 10 inbegriffene, sogenannte APL-Note zu (Analyse des Längsprofils).
Dann weist man einer Decke, deren Fehler eine Amplitude von einigen Dutzend Millimetern haben, die Note zu. Bei Fehlern, deren Amplitude einige Millimeter nicht übersteigt, weist man der Decke die Note zu.
Um in der Praxis derartige Decken zu realisieren, werden üblicherweise drei Techniken angewendet.
Eine Technik besteht in der Führung wenigstens einer Baustellenmaschine gemäß den vor Ort installierten Drähten. Diese Drähte markieren die Leitkurve, die die Maschine durchlaufen muss.
In der Praxis erlaubt die Führung durch Drähte nicht die Realisierung von eine oder mehrere komplexe Flächen aufweisenden Decken auf so schnelle und einfache Weise wie bei einfachen Decken.
Es werden nämlich nur zwei räumliche Dimensionen erfasst, und die Bewertung der somit erhaltenen Straßendecken ist im Allgemeinen nicht höher als 6.
Eine andere Technik besteht in der Führung der Baustellenmaschinen gemäß Laserstrahlenbündeln, die die durch einen oder mehrere gerade Abschnitte gebildete Leitkurve markieren, die die Maschinen zur Realisierung der Decke durchlaufen müssen.
Die aufeinander folgenden Positionierungen der Maschine werden ausgehend von ihrer Anfangsposition erhalten, wenn man berücksichtigt, dass sie der Leitkurve unter Messung der vom Ausgangspunkt durchlaufenen Entfernung, unter Berechnung einer realen Position der Maschine gegenüber der Kurve mithilfe des Lasers und mit der Bemühung folgt, diese Position mit der gewünschten Kurve zusammenfallen zu lassen.
Bei der Realisierung von eine oder mehrere komplexe Flächen aufweisenden Decken erfordert dieses Lenken eine häufige Neupositionierung der Laser.
Darüber hinaus muss aufgrund des optischen Typs des Lasers das Zwischenschieben von materiellen Hindernissen zwischen einer optischen Quelle und ihrem Empfänger unbedingt verhindert werden. Es geschieht jedoch häufig, dass derartige Hindernisse, wie andere Maschinen auf der Baustelle (Verdichter, Bulldozer, Lkws, Planierraupen oder dergleichen) das Lasterstrahlenbündel durchbrechen, was die Unterbrechung der durch den Laser geführten Operation oder Realisierung notwendig macht.
Im Übrigen komplizieren beziehungsweise verhindern geometrische Abweichungen bei einigen Decken den Einsatz der Laserführung: als Beispiel kann man Autobahnzubringer nennen.
Schließlich ist der Einsatz von Laser bei Decken komplex beziehungsweise unmöglich, deren Leitkurve geringe Krümmungsradien aufweist, wie zum Beispiel bei Autobahnzubringern.
Noch eine andere bekannte Technik besteht im Einsatz von GPS-Systemen.
Genannt sei somit das Dokument US-A-5.631.658, das ein Führungsverfahren für Maschinen, zum Beispiel für Erdarbeiten, mittels eines GPS-Systems beschreibt.
Dieses Dokument sieht die Speicherung eines ersten, die vor Ort gewünschte Geographie darstellenden dreidimensionalen Modells und eines zweiten, die reale Geographie dieses Ortes im Verlauf seiner Realisierung darstellenden dreidimensionalen Modells vor.
Die zwei Modelle werden durch Mittel verglichen, die in digitalen Signalen und in Realzeit die sofortige dreidimensionale Position der Maschine darstellen, während sie die Baustelle durchläuft.
Andere Mittel bestimmen den Unterschied zwischen den zwei geographischen Modellen in Realzeit und zeigen ihn auf.
Während Mittel die Maschine in Abhängigkeit dieses Unterschiedes steuern.
Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es zur Berücksichtigung der zwei dreidimensionalen Modelle fähige Computerspeicher- und Verarbeitungsmittel benötigt, was sich in der Praxis als aufwändig beim Einsatz erweist.
Darüber hinaus ist es bei mehrere nebeneinanderliegende Flächen umfassenden Decken mit den bekannten Führungen durch GPS schwierig, in der Praxis präzise Verbindungen zwischen diesen Flächen zu erhalten.
Auch erlauben die bekannten GPS-Führungen nicht die unabhängige Arbeit in der einen oder anderen Richtung gemäß der Leitkurve, was bei der Arbeitsmethode einen gewissen Zwang auferlegt.
Daher zielt die Erfindung auf die Realisierung von Decken unter anderem unter Abhilfe der weiter oben genannten Nachteile ab.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit in der Realisierung von Decken für den Straßenbau, deren APL-Bewertung über 8 liegt, bevorzugt gleich 10 ist und mit einer Erhebungspräzision von +/-13 mm.
Zu diesem Zweck ist ein erster Gegenstand der Erfindung ein Realisierungsverfahren einer Decke beim Straßenbau mit einem vorbestimmten topographischen Profil aus einem vorhandenen, durch einen dreidimensionalen Mantel, wie zum Beispiel Erde oder Bauten, mittels eines auf einer Maschine montierten Werkzeugs begrenzten Körpers, zum Beispiel für Erdarbeiten auf Baustellen oder dergleichen.
Diese Maschine wirkt mit einem globalen Positionierungssystem per Satellit vom Bifrequenz-, Differenzial-, Kinematik- und Realzeittyp, wie zum Beispiel GPS zusammen und besitzt wenigstens einen globalen Positionierungsempfänger, zum Beispiel auf ihrem Werkzeug, um gemäß eines theoretischen Modells der Decke verschoben zu werden.
Gemäß eines Merkmals umfasst dieses Verfahren die Folgendes vorsehenden Stufen:

– Speichern von geeignet befestigten geometrischen Kurven an der Decke, davon wenigstens eine Leitkurve deutlich in Längsrichtung und wenigstens ein Querprofil;
– Messen zu wenigstens an einem Zeitpunkt der Erhebungsposition, Längsrichtung und Querrichtung des Werkzeugs mithilfe des Empfängers der globalen Positionierung bei der Verschiebung des Werkzeugs, zum Beispiel gemäß einer vorbestimmten Frequenz;
– Zuordnung einer Stelle entlang der Leitkurve zu dieser gemessenen Position;
– lokale Berechnung des theoretischen Modells durch Entsprechung eines Querprofils der Decke mit dieser Stelle;
– Aktivierung eines bedeutenden typischen Abstandes einer charakteristischen Unwägbarkeit des globalen Positionierungssystems im Speicher, eventuell nach seiner Bestimmung bei einer Eichungsphase des Empfängers;
– Abgleich einer gemessenen Erhebungsposition des Werkzeugs mit einer vom Modell aus definierten theoretischen Höhe bei der Verschiebung des Werkzeugs, zum Beispiel gemäß der vorbestimmten Frequenz;
– Ermittlung eines Erhebungsabstandes zum Zeitpunkt der Messung aus diesem Abgleich, so dass der Abstand als Nullabstand bezeichnet wird, wenn die gemessene Erhebungsposition deutlich mit der theoretischen Höhe zusammenfällt;
– Definition einerseits wenigstens zweier Analysebänder wenigstens aus dem Nullabstand, und zum Beispiel zweier zentraler Bänder, jeweils eines oberen und eines unteren, zweier medianer Bänder, jeweils eines oberen und eines unteren, und zweier äußerer Bänder, jeweils eines oberen und eines unteren, wobei diese Bänder zum Beispiel paarig symmetrisch sind, wobei untere und/ oder obere Begrenzungen dieser Analysebänder proportional zum typischen Abstand sind;
– Festlegung eines aktiven Analysebandes, zu dem dieser Erhebungsabstand gehört;
– In Abhängigkeit des Abstandes und des aktiven Analysebandes Berechnung eines Einstellwertes der Höhenregelung, dessen Wert in Abhängigkeit des festgelegten aktiven Analysebandes nach oben begrenzt ist; und
– Steuerung der Erhebungsposition des Werkzeugs in Abhängigkeit vom berechneten Einstellwert derart, dass dieses Werkzeug entweder zeitweise in seiner Position gehalten wird oder auf begrenzte Weise an das Modell auf eine deutlich zum absoluten Wert des Einstellwertes proportionale Erhebungsentfernung herangefahren wird.

Gemäß eines anderen Merkmals wird das theoretische Modell der Decke lokal ausgehend von insbesondere Folgendem berechnet:

– der mathematisch definierten Leitkurve, insbesondere durch eine als Ebenenachse bezeichnete Linie, und durch ein Längsprofil, definiert durch wenigstens eine parametrierte, kontinuierliche und ableitbare Funktion, und mit wenigstens einem geometrischen Kurventeil, und zum Beispiel eine Folge derartiger Teile, wobei jeder mathematisch durch eine kontinuierliche einfache Parameterfunktion, wie zum Beispiel einer geraden Linie, einem Kreisbogen, einer Parabel, einer Klothoiden oder dergleichen definiert wird; und
– einem mathematisch durch eine kontinuierliche parametrierte Funktion definierten Querprofil, zum Beispiel ist jedes Querprofil eine Folge von Segmenten gerader Linien mit einander anstoßenden Enden.

In einer Realisierung ist das Verfahren der Erfindung auch zur Wiederherstellung einer Decke bestimmt.
Zu diesem Zweck umfasst das Verfahren bei der Speicherung von geometrischen Kurven wenigstens eine insbesondere einen Messdurchgang der vorhandenen Decke vorsehende Phase, zum Beispiel mit einer ähnlichen Maschine wie der, die für die Realisierung der Wiederherstellung vorgesehen ist.
Darüber hinaus sieht das Verfahren der Erfindung eine laterale oder Richtungs-Kontrollstufe der Bahn in Längsrichtung des Motors und/oder des Werkzeugs bei der Realisierung der Decke vor, wobei diese Stufe die Folgendes vorsehenden Phasen umfasst:

– Definition einer Führungshilfslinie, der die Maschine bei einem bestimmten Durchgang der Realisierung zu folgen hat, wobei diese Führungslinie zum Beispiel in deutlich konstanter Entfernung zur Leitkurve ist;
– Analyse der gemessenen lateralen Position in der Ebene des Werkzeugs in Abhängigkeit von vom Empfänger gelieferter Maße; und
– Berechnung einer zum Zusammenfallen einer Bahn mit der Führungshilfslinie in einer Ebene der Maschine geeignete lateralen Steuerregelung der Maschine in Abhängigkeit durch diese Analyse erhaltener Parameter.

Im Übrigen sind auf wenigstens einer Seite des Nullabstandes drei Analysebänder vorgesehen, und zwar:

– ein erste, als zentral bezeichnetes und durch eine Abstandsanordnung definiertes Analyseband in der Nähe des Nullabstandes;
– ein zweites, als median bezeichnetes und durch die Abstände definiertes Analyseband, welche größer sind als die des zentralen Bandes; und
– ein drittes, weiter vom Nullabstand entferntes als die zentralen und medianen Bänder, als äußeres bezeichnetes und durch eine Abstandsordnung. definiertes Analyseband, welche größer sind als die des medianen Bandes.

In einer Realisierung sind weitere Analysebänder auf der anderen Seite des Modells und/oder des Nullabstandes vorgesehen, zum Beispiel symmetrisch zu den im Verhältnis zum Nullabstand zentralen, medianen und äußeren Bändern.
Wenn die Analysebänder symmetrisch, zum Beispiel im Verhältnis zum Nullabstand oberhalb und unterhalb sind, berücksichtigt die Verarbeitung der Gruppe der Abstände nur ihren absoluten Wert, wobei der einem Abstand mit negativem Vorzeichen entsprechende Einstellwert gleich dem Gegenteil des aus der Verarbeitung des absoluten Wertes dieses Abstandes hervorgegangenen Einstellwertes ist.
Gemäß eines anderen Merkmals ist das theoretische Modell geeignet, von der Maschine entlang der Leitkurve und/oder entlang einer Führungshilfslinie in der einen oder anderen Richtung, zum Beispiel der entgegengesetzten, frei durchlaufen zu werden.
In einer Realisierung umfasst das Verfahren der Erfindung eine automatische Erkennungsstufe der Vorwärtsrichtung der Maschine entlang der Leitkurve und/oder der Führungshilfslinie.
Im Übrigen sind wenigstens zwei aufeinanderfolgende Durchgänge, zum Beispiel in Erhöhung vorgesehen, wobei eine anfängliche Führungshilfslinie relativ zu einem Anfangsdurchgang dann in Erhöhung eines vorbestimmten Wertes verschoben ist, um eine spätere Führungshilfslinie relativ zu einem darauffolgenden Durchgang zu definieren.
Gemäß eines Merkmals misst man die Positionen des Werkzeugs an einem Punkt der Decke gemäß einer vorbestimmten Frequenz, vergleicht die gemessene Erhöhungsposition des Werkzeugs mit der theoretischen, ausgehend vom Modell definierten Höhe gemäß der besagten Frequenz, wobei die Mess-, Verarbeitungsund Berechnungsfrequenz zwischen einem Messmoment und einem folgenden, späteren Messmoment durch eine Zeituhr des globalen Positionierungssystems definiert wird, und zum Beispiel in der Größenordnung von 1 Hertz ist.
In einer Realisierung erfolgt die Verarbeitung der Abstände gemäß des Verfahrens der Erfindung wie folgt.
Auf einer Seite, wenn der Abstand in einem äußeren Analyseband bestimmt wird, ist dann der Einstellwert der Regelung ein konstanter Wert, zum Beispiel entspricht sein absoluter Wert einer Verschiebungsentfernung des Werkzeugs in der Größenordnung von 10 Millimetern.
Auf einer anderen Seite, wenn der Abstand in einem medianen Analyseband bestimmt ist, wird dann eine sogenannte mediane Entfernung oder eine durch eine Entfernung zwischen diesem Abstand und einer jeweiligen Begrenzung dieses, dem Nullabstand am nächsten liegenden Bandes definierte Menge berechnet, wobei ein Einstellwert der Regelung aus dieser Menge abgeleitet wird.
Wenn der absolute Wert dieser Menge höher als ein maximaler medianer Aktionswert ist, wird dann der absolute Wert des Regelungswertes der Regelung als deutlich gleich diesem Wert bestimmt, zum Beispiel entspricht dieser Wert einer Verschiebungsentfernung des Werkzeugs in der Größenordnung von 10 Millimetern.
Wenn der absolute Wert dieser Menge geringer ist als ein minimaler medianer Aktionswert, wird dann der absolute Wert der Einstellung als deutlich gleich diesem Wert bestimmt, zum Beispiel entspricht dieser Wert einer Verschiebungsentfernung des Werkzeugs in der Größenordnung von 4 Millimetern.
Während, wenn der absolute Wert dieser Menge zwischen den maximalen und minimalen medianen Werten inbegriffen ist wird, dann der absolute Wert der Einstellung als deutlich gleich dem absoluten Wert dieser Menge bestimmt.
Wenn der Abstand schließlich als sich in einem zentralen, zum Beispiel oberen oder unteren Analyseband befindend bestimmt wird, wird dann eine Berechnungsstufe einer sogenannten zentralen Entfernung zwischen dem absoluten Wert dieses Abstandes und dem absoluten Wert eines Abstandes zu einem Berechnungsmoment, gemäß dem Wert der Verarbeitungsfrequenz unmittel zuvor durchgeführt.
Wenn diese zentrale Entfernung negativ oder null ist, wird die Einstellung dann als deutlich null ausgewählt, und die Erhebungsentfernung der Annäherung des Werkzeugs ist zum Beispiel Null.
Wenn diese Entfernung positiv ist, dann wird eine sogenannte zentrale Menge gleich einem Bruchteil der Entfernung berechnet, zum Beispiel in der Größenordnung eines Drittels dieser Entfernung.
Wenn die zentrale Entfernung größer als ein maximaler zentraler Wert ist, dann wird der absolute Wert der Einstellung als deutlich gleich diesem Wert bestimmt, zum Beispiel entspricht dieser Wert einer Verschiebungsentfernung des Werkzeugs in der Größenordnung von 4 Millimetern.
Wenn die zentrale Menge unterhab eines minimalen zentralen Aktionswertes liegt, wird der absolute Wert der Einstellung als deutlich gleich diesem Wert bestimmt, zum Beispiel entspricht dieser Wert einer Verschiebungsentfernung des Werkzeugs in der Größenordnung von 1 Millimeter.
Während, wenn die zentrale Menge zwischen den minimalen und maximalen zentralen Aktionswerten inbegriffen ist, dann der absolute Wert der Einstellung als deutlich gleich dieser zentralen Menge bestimmt wird.
In einer Ausbildungsrealisierung wird eine zum Beispiel rechte Regressionskurve berechnet, die die durchschnittliche Entwicklung der im Verlauf eines vorbestimmten zeitlichen Intervalls ermittelten Abstände definiert, zum Beispiel zwischen den Zeiten einer vorherigen Messung und einer vorangegangenen Messung.
Ein Regressionsabstand wird ausgehend von dieser Regressionskurve extrapoliert, und der dem aus der Differenz zwischen einer gemessenen Erhöhungsposition und einer theoretischen Höhe ermittelte Abstand entsprechende Einstellwert wird dann in Abhängigkeit von der Differenz zwischen diesem Abstand und dem extrapolierten Abstand korrigiert.
Die auf den Einstellwert angewendete Korrektur sieht bei der Berechnung dieses Einstellwertes den Ersatz einerseits des Wertes des Abstands durch den Wert eines korrigierten Abstandes, andererseits des Wertes des vorangehenden Abstandes durch den Wert eines korrigierten vorangehenden Abstandes vor.
Die Werte des korrigierten Abstandes und des vorangegangenen korrigierten Abstandes sind jeweils gleich einem gewichteten Durchschnitt des Wertes des Abstandes und des entsprechenden extrapolierten Abstandes und eines gewichteten Durchschnitts des Wertes des vorangegangenen Abstandes und eines entsprechenden vorangegangenen extrapolierten Abstandes.
Gemäß eines Merkmals werden die von den Empfängern zur Verarbeitung empfangenen Signale oder Raster Decodierungs- und Filterungsoperationen unterzogen, wobei diese Operationen die Umwandlung der Raster in zur Bearbeitung geeignete digitale Signale sowie die Eliminierung jeglicher Messungen erlauben, deren Abstand im Verhältnis zu einer vorangegangenen Messung höher ist ein vorbestimmter hoher Wert, zum Beispiel in der Größenordnung von 100 mm.
Darüber hinaus ist eine Digitalisierungsstufe durch ein Digitalisierungsmodul vorgesehen.
Diese Digitalisierungsstufe umfasst insbesondere die folgenden Phasen:

– Digitalisierung von Daten relativ zum theoretischen, zum Beispiel aus einer computergestützten Konzeption hervorgegangenen Modell;
– Simulation der Verschiebung der Maschine auf dem theoretischen Modell zur Überprüfung der Kohärenz der Daten;
– Anzeige der Parameter des theoretischen Modells; und
– Erstellung von zur Verarbeitung durch einen Steuerungsrechner des Verfahrens geeignete Computerdateien.

In einer Realisierung wird das theoretische Modell insbesondere durch die Leitkurve und wenigstens ein Querprofil definiert, wobei eine Berechnungsstufe durch lineare Interpolation zwischen verschiedenen Parametern des Querprofils des theoretischen Modells aufeinanderfolgend oder kontinuierlich entlang dieser Leitkurve vorgesehen ist.
Im Übrigen ist eine automatische Identifizierungsstufe von Fehlern in der begrenzten Konvergenz und/oder der Verarbeitung derartig vorgesehen, wie zum Beispiel das Fehlen von Messpositionen durch den Empfänger, eine Störung der Kommunikation, ein Fehler bei der Digitalisierung des theoretischen Modells, ein Übertragungsfehler der globalen Positionsinformation zu einem Rechner, ein Berechnungsfehler bei der Einstellung oder ein der Maschine inhärenter Positionierungsfehler.
Das Verfahren der Erfindung sieht darüber hinaus den Einsatz von wenigstens einem zweiten Empfänger und/oder wenigstens einem Haltungssensor, zum Beispiel einem Neigungsmesser oder Gefällesensor vor und sieht drei unterschiedliche Betriebsmodi vor: ein sogenannter Prioritätsmodus auf der linken Seite des Werkzeugs, ein sogenannter Prioritätsmodus auf der rechten Seite des Werkzeugs und ein Modus ohne Priorität, insbesondere für die Realisierung von analogen oder durchbrochenen Querprofilen der Decke.
Ein zweiter Gegenstand der Erfindung ist eine zur Realisierung einer Decke beim Straßenbau mit vorbestimmtem topographischem Profil gemäß eines theoretischen Modells bestimmte Steuer- und Regelungsvorrichtung, ausgehend von einem durch einen dreidimensionalen Mantel, wie z. B. Erde oder Bauten, mittels eines auf eine mit einem System zusammenwirkende Maschine aufgebauten Werkzeugs begrenzten Körper.
Gemäß eines Merkmals umfasst diese Vorrichtung insbesondere wenigstens:

– ein Positionierungsmodul mit wenigstens einem globalen, zur Messung wenigstens der Position des Werkzeugs zu einem Zeitpunkt bestimmten Positionierungsempfänger;
– ein zur Speicherung der geeignet an der Decke befestigten geometrischen Kurven und zur Zuordnung der gemessenen Position des Werkzeugs zu einer Stelle entlang der Leitkurve geeignetes Digitalisierungsmodul;
– ein zur Verarbeitung der einerseits aus dem Positionierungsmodul und andererseits nur aus einem nützlichen Teil des theoretischen Modells stammenden Informationen geeigneter Rechner, der zum Beispiel mittels einer durch das Digitalisierungsmodul erstellten Datei zugänglich ist, um eine gemessene Erhebungsposition des Werkzeugs mit einer ausgehend vom Modell definierten theoretischen Höhe abgleichen zu können, einen Erhebungsabstand zum Zeitpunkt abzuleiten, wobei dieser Abstand als Nullabstand bezeichnet wird, wenn die gemessene Erhebungsposition deutlich mit der theoretischen Höhe zusammenfällt, einerseits wenigstens den Nullabstand definieren, wenigstens zwei Analysebänder, ein aktives Analyseband definieren, zu dem der Erhebungsabstand gehört, und in Abhängigkeit des Abstandes und des aktiven Analysebandes einen Einstellwert zur Regelung der Erhebung berechnen;
– ein zum Beispiel programmierbarer Automat, der durch den Rechner gesteuert werden kann; und
– jeweils rechte und linke und die Richtung des Werkzeugs weisende Erhebungsverteiler, die durch den Automat gesteuert werden können und dazu bestimmt sind, auf die Erhebungsposition des Werkzeugs in Abhängigkeit von dem Einstellwert der Regelung einzuwirken.

Der Rechner dieser Vorrichtung umfasst insbesondere wenigstens drei Unteraufbauten, und zwar:

– einen Dekodierungs- und Filterungskern;
– einen Lokalisierungskern; und
– an die Erhebungsverteiler und die richtungsweisenden Verteiler des Werkzeugs mittels des Automaten angeschlossene Regelungsmittel.

Gemäß eines Merkmals beinhalten diese Dekodierungs- und Filterungs- sowie Lokalisierungskerne Computerprogramme zur digitalen Berechnung der aus den digitalen oder analogen Berechnungsprogrammen hervorgegangenen Anwendungen.
Im Übrigen beinhaltet die Vorrichtung der Erfindung Übertragungsmittel zum Rechner zu jedem Zeitpunkt von Informationen in Form von kodierten Nachrichten, insbesondere bezüglich einer Position in Längsrichtung, Querrichtung und Erhebung jedes mobilen Empfängers.
Darüber hinaus umfasst diese Vorrichtung Sicherheitsmittel, die geeignet sind, einen Betriebsstillstand der mobilen Empfänger festzustellen und/oder geeignet sind, diese Vorrichtung von einem automatischen Betriebsmodus in einen manuellen Betriebsmodus umzuschalten, in dem der Fahrer der Maschine letztere vollständig kontrolliert.
Gemäß eines Merkmals umfasst diese Vorrichtung automatische Erkennungsmittel der Vorlaufrichtung der Maschine entlang der Leitkurve und/oder einer Führungshilfslinie des theoretischen Modells.
Ein dritter Gegenstand der Erfindung ist eine Maschine, die zur Umsetzung des Verfahrens der Erfindung geeignet ist und/oder wenigstens eine Vorrichtung der Erfindung umfasst, wie zum Beispiel Planierbaggerlöffel, Greiferkübel für den Erdaushub, kontinuierliche Betongießmaschine, Knabberschere der vorhandenen Struktur, Schneepflug oder dergleichen.
Gemäß eines Merkmals beinhaltet diese Maschine wenigstens ein Werkzeug mit wenigstens einem globalen Positionierungsempfänger, zum Beispiel zwei auf jeweils in der Nähe der transversalen Enden des Werkzeugs auf Masten aufgebaute Empfänger.
Gemäß eines anderen Merkmals umfasst diese Maschine wenigstens ein Werkzeug mit wenigstens einem globalen Positionierungsempfänger, zum Beispiel in der Nähe der transversalen Enden des Werkzeugs, und wenigstens einen Haltungssensor.
Darüber hinaus ist diese Maschine zum Beispiel in einer Fahrzeugkabine eines Fahrers dieser Maschine mit Anzeigemitteln, wie zum Beispiel wenigstens mit einem Bildschirm, zum Beispiel mit Flüssigkristallen oder dergleichen ausgestattet ist.
Gemäß eines Merkmals beinhalten diese Anzeigemittel wenigstens eine Start- und Parametrieransicht, eine Arbeitsansicht und eine Ansicht geometrischer Informationen, wobei die Start- und Parametrieransicht zum Beispiel berührungssensitiv sind, um einem Fahrer des Fahrzeugs die Initialisierung einer Steuer- und Regelungsvorrichtung zu erlauben.
Gemäß eines anderen Merkmals beinhaltet die Maschine der Erfindung automatische Regelungsmittel ihrer Richtung, die zum Beispiel durch eine Steuer- und Regelungsvorrichtung der Erfindung gesteuert werden, wobei diese Regelungsmittel der Richtung geeignet sind, eine Verschiebungsbahn der Maschine zu und entlang einer Führungshilfslinie automatisch konvergieren zu lassen.
In einer Ausbildungsart beinhaltet die Maschine der Erfindung Regelungsmittel der Position in Querrichtung des Werkzeugs um eine Erhebungsrichtung, die geeignet sind, die begrenzte Konvergenz der Bahn dieses Werkzeugs zu und entlang einer Führungshilfslinie zuzulassen.
Darüber hinaus umfasst diese Maschine insbesondere einen Richtungshebel und Mittel zur Bestimmung der Priorität eines automatischen Modus, wobei diese Bestimmung durch eine Bewegung dieses von einem Fahrer bedienten Hebels den Übergang vom Betrieb einer Steuer- und Regelungsvorrichtung von einem automatischen Modus in einen manuellen Modus erlaubt.
Die Erfindung erlaubt, ausgehend von einem vorhandenen Körper, wie zum Beispiel, Erde, Bauten oder dergleichen, dank des Verfahrens und/oder mithilfe wenigsten einer Steuer- und Regelungsvorrichtung und/oder mit wenigstens einer Baustellenmaschine, wie zuvor beschrieben, eine Decke beim Straßenbau zu erreichen, wobei die besagte Decke im Verhältnis zum Modell auf jeder Seite der Erhebung zwischen –13 mm und maximal +13 mm inbegriffene Niveauunterschiede entlang der Leitkurve des theoretischen Modells hat.
Jetzt wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen der beispielhaft genannten Realisierungsmodi in Einzelheiten beschrieben.
In diesen Zeichnungen:
ist 1 eine schematische längliche Vorderansicht der Realisierung einer erfindungsgemäßen Decke;
ist 2 ein synoptisches Schema der Vorrichtung und stellt die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Realisierungsmodus des Verfahrens dar;
ist 3 eine Draufsicht eines theoretischen Modells und einer sich in der Realisierung durch das erfindungsgemäße Verfahren befindenden Decke;
ist 4 eine Vorderansicht im Längsschnitt eines theoretischen Modells und einer sich in der Realisierung durch das erfindungsgemäße Verfahren befindende Decke;
ist 5 eine Vorderansicht im Querschnitt eines theoretischen Modells und einer sich in der Realisierung durch das erfindungsgemäße Verfahren befindenden Decke;
ist 6 eine Vorderansicht im Querschnitt eines erfindungsgemäßen Maschinenwerkzeugs und einer sich in der Realisierung durch das erfindungsgemäße Verfahren befindenden Decke gemäß eines sogenannten linken Prioritätsmodus des Werkzeugs oder „Priorität von links";
ist 7 eine Vorderansicht im Querschnitt des erfindungsgemäßen Maschinenwerkzeugs und einer sich in der Realisierung durch das erfindungsgemäße Verfahren befindenden Decke gemäß eines sogenannten rechten Prioritätsmodus des Werkzeugs oder „Priorität von rechts";
ist 8 eine Vorderansicht im Querschnitt eines erfindungsgemäßen Maschinenwerkzeugs und einer sich in der Realisierung durch das erfindungsgemäße Verfahre befindenden Decke gemäß eines sogenannte Modus „ohne Priorität";
ist 9 ein einen Realisierungsmodus der Erfindung darstellendes Schema, auf dem man die in den Analysebändern klassifizierten, im Verhältnis zum Nullabstand definierten Abstände sieht.
ist 10 ein einen Realisierungsmodus der Erfindung darstellendes Schema, auf dem man eine im Verhältnis zum Nullabstand definierte Regressionskurve sieht.
In den Figuren wird eine direkte orthogonale Markierung XYZ dargestellt. Diese Markierung definiert drei Richtungen im Raum im Verhältnis zu denen die Erfindung beschrieben wird.
Eine sogenannte Längsrichtung X entspricht hier der üblichen Verschiebungsrichtung bei der erfindungsgemäßen Realisierung. Die Begriffe „längs" sowie „vor" und „zurück" werden gemäß dieser Richtung X definiert. Dabei liegt eine Lokalisierung davor längs gegenüber einer Lokalisierung hinten.
Eine andere, sogenannte Querrichtung Y erlaubt die Definition der Begriffe „quer" oder „lateral" sowie „links" und „rechts" gemäß dieser Richtung Y.
Hier werden die Längsrichtung X und Querrichtung Y der Einfachheit halber als deutlich horizontal betrachtet.
Was eine Richtung Z anbelangt, eine sogenannte Erhebungsrichtung, wird sie hier als deutlich vertikal betrachtet. Die Begriffe „oben" und „unten" sowie „oberhalb" und „unterhalb" werden gemäß dieser Richtung Z definiert.
In 1 sieht man eine Baustelle 1, zum Beispiel für die Realisierung eines linearen Straßenbaus, zur Verlegung von Eisenbahnlinien, zum Flughafenbau oder dergleichen oder eines nicht linearen Projekts, wie zum Beispiel einer industriellen Plattform.
Auf der Baustelle 1 wird eine Maschine 2 für Erdarbeiten verschoben. Die Erfindung findet ebenfalls auf andere Maschinen 2 Anwendung, wie zum Beispiel Schürfbagger, Planierraupen, Reißpflüge, Bulldozer, Schneepflüge oder dergleichen.
In 1 wird eine einzige Maschine 2 dargestellt, doch findet die Erfindung auch auf eine Vielzahl von gemeinsam, das heißt deutlich gleichzeitig, zum Beispiel eine neben der anderen und/oder eine hinter der anderen arbeitenden Maschinen 2 desselben Typs und/oder verschiedener Typen Anwendung.
Ein Fahrer 3 der Maschine 2 steuert insbesondere die Beschleunigung und das Bremsen dieser Maschine.
Die Maschine 2 ist mit einem Werkzeug 4 ausgerüstet, durch das sie, ausgehend von einem durch einen dreidimensionalen Mantel, wie zum Beispiel Erde, Bauten oder dergleichen begrenzten Körper 5 gemäß eines theoretischen Modells 6 eine Decke 7 realisiert.
Auf dem Werkzeug 4 ist hier wenigstens ein Mast 8 befestigt.
In 1 werden jeweils an ihren beiden linken und rechten Querenden zwei jeweils linke 8A und rechte 8B deutlich vertikale Masten befestigt.
Jeder Mast 8, 8A, 8B ist insbesondere mit Funkkommunikationsmitteln 9 bestückt.
Jeder Mast ist ebenfalls mit einem als mobiler Empfänger bezeichneten globalen, jeweils linken 10A und rechten 10B Positionierungsempfänger per Satellit versehen.
In einer nicht dargestellten Realisierung ist die Maschine 2 mit einem einzigen, zum Beispiel auf einem Mast 8 im Zentrum des Werkzeugs 4 befestigten mobilen Empfänger 10 und mit zwei Positionssensoren, wie zum Beispiel Gefällesensoren, Neigungsmessern oder dergleichen, bestückt, die zum Beispiel in der Nähe jedes Endes des Werkzeugs befestigt werden.
Es ist einleuchtend, dass die Anzahl der mobilen Empfänger sowie ihre Anordnung auf dem Werkzeug 4 insbesondere von der Form dieses Werkzeugs abhängen.
In anderen, nicht beschriebenen Realisierungen, in denen die Form des Werkzeugs 4 unterschiedlich ist, gibt es mehr als zwei mobile Empfänger.
In dem Fall, in dem das Werkzeug 4 zum Beispiel eine Dreiecksform aufweist, werden drei mobile Empfänger auf den Masten an jeder Spitze des Dreiecks angebracht.
Die auf diesen Masten 8, 8A, 8B angeordneten Funkkommunikationsmittel 9 werden insbesondere zur Kommunikation mit wenigstens einem festen, mit den Mitteln 9 per Funkwellen 13 in Kommunikation stehenden Bezugsposten 11 vorgesehen.
Dieser feste Posten ist auf der Baustelle 1 an einem Standort oder Punkt 14 installiert, dessen topographische Lokalisierung genau bekannt ist.
Der Punkt 14 dient somit als feste Referenz für die Realisierung der Decke 7.
Der feste Posten 11 umfasst hier wenigstens einen globalen Positionierungssender per festem, sich in der Vertikale des Bezugspunktes 14 der Baustelle 1 befindende Satellit 12.
In 1 sind ein einziger fester Posten 11 und ein einziger fester Empfänger 12 vorgesehen.
In den Realisierungen sind mehrere Posten 11 und/oder Empfänger 12 auf der Baustelle 1 installiert.
In einer Realisierung ist jeder Empfänger 10, 10A, 10B, 12 ein Empfänger vom Typ GPS.
Die festen 12 sowie die mobilen 10, 10A, 10B Empfänger der Maschine 2 sind zur Aufnahme der durch eine Anordnung von Satelliten 16 ausgegebenen Signale 15 vorgesehen, die zum Beispiel GPS-Signale ausgeben, von denen drei hier dargestellt werden.
Derzeitig gewährleisten drei bis zehn Satelliten einer Anordnung 16 in der Praxis die Abdeckung wobei sie die globale Positionierung eines Empfängers, wie zum Beispiel denen erlauben, die hier in 10, 10A, 10B und 12 dargestellt werden.
In der dargestellten Realisierung wird jeder Empfänger 10, 10A, 10B, 12 gemäß folgender Modi eingesetzt:

– bifrequenz;
– differenzial und zum Beispiel bidifferenzial;
– kinematisch; und
– Realzeit.

Jeder Satellit der Anordnung 16 sendet zwei Typen von Signalen 15 in Abhängigkeit des erforderlichen Präzisionsgrades, und zwar:

– entweder grobe oder präzise, kodierte Aufnahmesignale; und
– zwei Berechnungssignale der Entfernung, jeweils in Form von in zwei unterschiedlichen Frequenzen, hier jeweils bei 1575,42 MHz und 1227,60 MHz, ausgegebenen Wellen.

In der Erfindung werden aufgrund ihrer Ungenauigkeit in der Größenordnung von 25 bis 100 Metern keine kodierten Aufnahmesignale eingesetzt.
Doch da die Erfindung eine Präzision in der Größenordnung von mehr als rund einem Dutzend Millimetern betrifft, werden die beiden Berechnungssignale der Entfernung gemäß eines sogenannten Bifrequenzmodus genutzt.
Dieser Bifrequenzmodus besteht in der Berechnung einer Unwägbarkeit, das heißt, es wird die Anzahl der vollständigen, von jedem der beiden Berechnungssignale realisierten Wellenlängen zum Durchlaufen der Entfernung zwischen einem Satellit und dem zu lokalisierenden Empfänger gezählt.
Anschließend wird ein Hilfspunkt mit einer Präzision von 0,2 mm bestimmt.
Die Summe der Anzahl der Wellenlängen oder Phasen und der Hilfspunkt wird zur Bestimmung der Entfernung zwischen dem oder den Satelliten und dem oder den Empfänger(n) mit der Wellenlänge jedes Berechnungssignals multipliziert.
Die Ergebnisse der Unwägbarkeitsberechnung eines festen Empfängers 12 mit bekannter Position werden in der Tat mit dieser bekannten Position verglichen und erlauben die Bestimmung einer sofortigen, mithilfe von Funkwellen 13 an die mobilen Empfänger 10, 10A, 10B ausgegebene Einheitskorrektur, die dieselben Satelliten zum selben Zeitpunkt beobachten: Das ist der Differenzialmodus.
In anderen Realisierungen sind mehrere feste Empfänger 12 vorgesehen, zum Beispiel zwei feste Empfänger, wobei der Betriebsmodus dann ein sogenannter Bidifferenzialmodus ist.
Wenn einer der beiden Empfänger – der des Postens 11 – fest ist und als Bezug dient, und der andere, dessen Position bestimmt werden soll, mobil ist, wird dieser Modus als kinematisch bezeichnet.
Wenn darüber hinaus die Unwägbarkeitsberechnungen permanent während der Realisierung einer Straßendecke 7 durchgeführt werden, spricht man hier vom Realzeitmodus.
Diese verschiedenen Modi erlauben bei der Realisierung der Straßendecke 7 ein für die Erreichung der Präzisionsziele der Erfindung notwendiges Präzisionsniveau.
Aber diese letztere erlaubt die Erreichung dieser Ziele mit anderen Techniken, solange sie ein äquivalentes oder höheres Präzisionsniveau gewährleisten.
Ein globales Positionierungssystem, wie zum Beispiel das System GPS, ist allgemein zur Durchführung der Positionsberechnungen bei einer Frequenz F in der Lage.
Diese Frequenz F ist hier 1 Hz.
Die Ergebnisse der Unwägbarkeitsberechnungen der Position werden als synchrone Punkte bezeichnet.
Zwischen diesen Punkten kann das globale Positionierungssystem Punkte bei einer höheren Frequenz, zum Beispiel bei F/10, das heißt, hier 10 Hz, extrapolieren.
In der Praxis verschlechtert sich die Extrapolation, wenn die Funkübertragung unsicherer wird, zum Beispiel, wenn Hindernisse zwischen den festen Empfängern 12 und den mobilen Empfängern 10, 10A, 10B zwischengeschaltet sind oder wenn die Entfernung zwischen ihnen zu groß wird, zum Beispiel rund 15 km.
In einem Realisierungsmodus werden keine extrapolierten Daten ausgewertet, sondern nur synchrone Punkte.
Die Berechnung dieser synchronen Punkte wird hier für jeden Empfänger durchgeführt.
Die Empfänger 10, 10A, 10B und 12, der Posten 11, die Funkkommunikationsmittel 9 und insbesondere die Satelliten bilden ein Positionierungsmodul 7, das zu jedem Zeitpunkt N Positionsinformationen an einen Rechner 18 überträgt, zum Beispiel in Form von digitalen Signalen.
In einer Realisierung wird der Rechner 18 auf oder in der Maschine 2 angebracht. In anderen Realisierungen befindet er sich auf der Baustelle 1, zum Beispiel auf dem festen Posten 11.
Einerseits sind die durch das Positionierungsmodul 17 an den Rechner 18 übertragenen Informationen relativ wenigstens zur Position der mobilen Empfänger 10, 10A, 10B und daher insbesondere der linken und rechten Endposition des Werkzeugs 4 der Maschine 2 auf der Baustelle 1.
Diese Position ist die sogenannte gemessene Position des Werkzeugs 4.
Andererseits empfängt der Rechner 18 Informationen, zum Beispiel in Form von digitalen Signalen, von einem Digitalisierungsmodul 19, das ebenfalls insbesondere in 1 dargestellt wird.
Dieses Digitalisierungsmodul 19 ist hier ein computergestütztes Konstruktionsprogramm (CAO), das auf einem Computer arbeitet.
Dieses Digitalisierungsmodul 19 ist hier in die Maschine 2 integriert. Wie der Rechner 18 in den Realisierungen befindet es sich auf der Baustelle 1, zum Beispiel in einem Unterstand für das auf der Baustelle 1 oder auf dem Posten 11 arbeitende Personal.
In dem Digitalisierungsmodul 19 ist ein ein topographisches Profil, wie es zu seiner Realisierung erwünscht wird, darstellendes theoretisches Modell 6 eingelagert, das heißt gespeichert oder gelagert.
Parallel zu den vom Positionierungsmodul 17 an den Rechner 18 übertragenen Informationen der gemessenen Position überträgt das Digitalisierungsmodul 19 zu jedem Zeitpunkt N Informationen an den Rechner 18, wobei insbesondere eine sofortige, erwünschte Position jedes Endes des Werkzeugs 4 im theoretischen Modell 6 angegeben wird.
Diese Position ist die sogenannte theoretische Position und wird in den 4 und 5 als P_TH dargestellt.
Der Rechner 18 vergleicht die theoretische und die gemessene Position, insbesondere für jedes Ende des Werkzeugs 4.
Für jeden Vergleich wird ein notierter Abstand E(N) berechnet, wobei dieser Abstand zu jedem Zeitpunkt N bei der Frequenz F berechnet wird.
Anschließend verarbeitet der Rechner 18 die Abstände, um gegebenenfalls auf die Position des Werkzeugs 4, insbesondere auf jedes seiner Enden, einzuwirken.
Somit ist es zu jedem Zeitpunkt möglich, auf das Werkzeug 4 einzuwirken, um seine gemessene und seine theoretische Position konvergieren oder zusammenfallen zu lassen.
Wie später erläutert wird, fallen die gemessene und die theoretische Position in bestimmten Situationen in der Praxis nicht vollkommen zusammen.
Zur Erreichung der von der Erfindung angestrebten Präzision betrachtet diese paradoxerweise nicht ausschließlich die theoretischen Positionen und Modelle.
In der Tat behandelt sie die Daten auf selektive Weise, so dass die Decke 7 im Innern eines diese theoretischen Positionen und Modelle einschließenden Toleranzbereichs inbegriffen ist.
Anschließend wird deutlich, dass die Erfindung in gewisser Hinsicht zulässt, dass die gemessene Position einen kurzen Zeitpunkt unterschiedlich von der theoretischen Position ist, um eine begrenzte Konvergenz des realen Profils zum theoretischen Profil zu schaffen.
Deshalb definiert man einen derartigen Toleranzbereich um jede theoretische Position.
Hier ist dieser Toleranzbereich gleich +/-13 mm.
Je nach Qualitätsansprüchen sehen die Realisierungen der Erfindung selbstverständlich einen größeren Toleranzbereich vor, zum Beispiel +/-15 mm, +/-20 mm, beziehungsweise +/-50 mm
Anschließend kommen wir wieder auf die Verarbeitung der Abstände durch den Rechner 18, die Konvergenz der Decke 7 zum aus dieser Verarbeitung entstehenden theoretischen Modell 6 zurück.
Jedes Mal, wenn eine derartige Verarbeitung erfolgt, überträgt der Rechner 18 einen Einstellwert, zum Beispiel in Form von digitalen Signalen, auf einen Automaten 20, der hier programmierbar und auf die Maschine 2 (1) aufgebaut ist.
Dann wandelt der Automat 20 die digitalen Signale in analoge Steuersignale um.
Der Automat 20 überträgt diese analogen Signale insbesondere auf Erhebungsverteiler, hier hydraulische linke 21, rechte 22 und Richtungsverteiler 23 des Werkzeugs 4, um sie zu steuern.
Die linken 21 und rechten 22 Erhebungsverteiler führen eine Korrektur jeweils der Erhebungsposition der linken und rechten Enden des Werkzeugs 4 durch.
Während der Verteiler 23 die Funktion der Orientierung der Maschine 2 und/oder des Werkzeugs 4 um die Erhebungsrichtung Z hat, hier, indem er auf die Lenkräder der Maschine 2 einwirkt.
In einer Realisierung wirkt der Richtungsverteiler 23 auf die Ausrichtung des Werkzeugs 4 im Verhältnis zur Maschine 2 und unabhängig von den Lenkrädern desselben ein.
Hier ist anzumerken, dass jeder rechten, linken und Ausrichtungs-Erhebungskorrekturfunktion ein Verteiler 21, 22 und 23, wie zum Beispiel ein Zylinder mit doppelter Wirkung zugeordnet wird.
Realisierungen sehen wenigstens zwei Verteiler für jede dieser Funktionen vor, wie zum Beispiel ein Zylinder mit einfacher Wirkung im Gegensatz.
Auf ähnliche Weise werden hier die hydraulischen Verteiler beschrieben, jedoch werden andere, zum Beispiel elektrische, Leistungsquellen in den Realisierungen eingesetzt.
Die Verteiler 21, 22 und 23 tauchen auch in 2 auf, die eine Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.
Diese 2 stellt schematisch eine erfindungsgemäße Steuer- und Regelungsvorrichtung 24 dar, die insbesondere das Positionierungsmodul 17, den Rechner 18, das Digitalisierungsmodul 19, den Automaten 20 und die linken 21, rechten 22 und Richtungsverteiler des Werkzeugs 4 umfasst.
Der Rechner 18 beinhaltet insbesondere drei Unteraufbauten:

– einen Dekodierungs- und Filterungskern 25;
– einen Lokalisierungskern 26; und
– Regelungsmittel 27.

Die Kerne 25 und 26 sind nach den Beispielen Computerprogramme zur digitalen Berechnung der aus der Software zur digitalen Berechnung oder dergleichen hervorgegangenen Anwendungen.
In einer Realisierung gehören der Dekodierungs- und Filterungskern 25 und der Lokalisierungskern 26 zu einem gemeinsamen Unteraufbau des Rechners 18.
Aus 2 geht auch hervor, dass das Positionierungsmodul 17 zu jedem Zeitpunkt N Informationen in Form von kodierten, Rastern genannten Meldungen bezüglich der Längsposition, Querposition und Erhebungsposition jedes mobilen Empfängers 10, 10A, 10B an den Rechner 18 überträgt.
Es leuchtet ein, dass die Erhebungsposition eines Endes des Werkzeugs 4 deutlich zur – konstanten und bekannten – Länge eines nahen Mastes 8, 8A, 8B unmittelbar von der Position des entsprechenden Empfängers 10, 10A, 10B ermittelt wird.
In den 3 bis 5 werden die jeweiligen Positionen gemäß der Längsrichtung X, Querrichtung Y und Erhebungsrichtung Z jedes Endes des Werkzeugs 4 in der weiter oben definierten Markierung als x, y und z bezeichnet.
Da diese Positionen im Laufe der Zeit variieren, werden sie allgemein mit x(N), x(N) und z(N) bezeichnet.
Somit werden diese Positionen zu einem bestimmten Zeitpunkt, zu dem sich ein Ende des Werkzeugs 4 an einem Punkt P befindet, mit x(P) , y(P) und z (P) bezeichnet.
Das Erreichen der Positionen x, y, z geschieht nicht unmittelbar. Es erfordert zunächst, dass der Dekodierungs- und Filterungskern 25 Informationen oder Raster vom Positionierungsmodul 17 empfängt.
Der Empfang der Raster vom Positionierungsmodul 17 auf den Rechner 18 der Steuer- und Regelungsvorrichtung 24 erfolgt hier in zwei Stufen.
Zunächst dekodiert der Kern 25 die beiden Raster deutlich gleichzeitig gemäß der einzigen, von der Hochpräzisionszeituhr des globalen Positionierungssystems definierten Frequenz F.
Zu diesem Zweck dekodiert oder dechiffriert ein Kommunikationsalgorithmus des Rechners 18 dann die beiden aus den Empfängern 10, 10A und 10B hervorgegangenen Raster.
Jedes somit dekodierte Raster wird dann gemäß der lokalen Zeit des globalen Positionierungssystems einem entsprechenden Zeitpunkt N zugeordnet.
Wenn ein Empfänger 10, 10A und 10B zur Lieferung einer Information nicht in der Lage ist, zum Beispiel bei Nicht- Empfang einer Welle 15 oder bei Berechnungsfehlern, sendet er kein Raster.
Bei der Kontrolle der Ankunftsfrequenz der Raster, stellt der Kern 25 den Stillstand wenigstens eines Empfängers 10, 10A, 10B est und identifiziert ihn.
Anschließend, das heißt, nach ihrer Dekodierung, filtert der Kern 25 die Raster.
Es ist bekannt, dass es bei dieser Filterung unter üblichen Realisierungsbedingungen einer Decke 7 unwahrscheinlich ist, dass zwei aufeinanderfolgende Messungen des globalen Positionierungssystems einen Erhebungsabstand von mehr als 100 mm darstellen.
Der Erhebungsabstand zwischen zwei längs entlang der Decke um einige hundert Millimeter entfernten Punkten ist nämlich sehr gering: ein Abhang von 10% bei einer Geschwindigkeit von 2 km/h führt zum Beispiel innerhalb 1 Sekunde zu einer Erhebungs- oder Höhenabweichung von 60 mm.
Daher ist der Kern 25 zum Filtern angeordnet, das heißt, zum Eliminieren aller Maße, deren Abstand zum vorherigen Maß größer ist als 100 mm.
Erfindungsgemäß besitzt der Rechner 18 einen Verarbeitungsspeicher, wie zum Beispiel einen Arbeitsspeicher, der angeordnet ist, damit die Daten der vorherigen Messung dennoch als Bezug aufbewahrt werden, jedoch ausschließlich bis zur nächsten Verarbeitung.
Nach jeder Verarbeitung löscht der Speicher des Rechners 18 die Daten der drittletzten Messung (oder überträgt sie eventuell auf Massespeichermittel, wie zum Beispiel auf eine Festplatte). Die Massespeichermittel sind zum Beispiel von der Maschine 2 entfernt und mit dem Rechner durch Übertragungsmittel verbunden, zum Beispiel über Funkrückwellen 13.
Daher ist es dank der Erfindung nicht notwendig, auf aufwändige Verarbeitungsmittel per Computer zurückzugreifen.
Und dabei kann man gleichzeitig eine Hochpräzisionsdecke 7 mit einer hohen Geschwindigkeit realisieren.
Nach Beendigung dieser Filterung nimmt der Rechner 18 eine Lokalisierungsberechnung mittels des Kerns 26 vor.
Zur Durchführung dieser Berechnung nutzt der Lokalisierungskern 26 insbesondere die Daten aus dem weiter oben besprochenen Digitalisierungsmodul 19.
Die Hauptfunktionen dieses Moduls 19 sind insbesondere:

– Import von Daten bezüglich des aus einer computergestützten Konzeption hervorgegangenen theoretischen Moduls 6;
– Bau eines theoretischen Moduls 6 ausgehend von Papierdaten;
– Simulation der Verschiebung einer Maschine 2 auf diesem Modell zwecks Überprüfung der Kohärenz der Daten;
– Anzeige der „Achse in der Ebene" und des „Längenprofils" des theoretischen Moduls 6; und
– Erstellung von Computerdateien für den Rechner 18.

Im Modul 19 wird das Modell 6 hier durch wenigstens eine Leitkurve 28 und wenigstens ein und zum Beispiel eine Vielzahl von Querprofilen 29 definiert.
Die Leitkurve 28 wird im Digitalisierungsmodul 19 durch zwei als Achse in der Ebene und Längsprofil genannte Linien gespeichert, die zwei Ansichten, jeweils der Draufsicht und der Vorderansicht in Längsrichtung, entsprechen.
Diese Leitkurve ist eine kontinuierliche Folge von geometrischen 30, zweidimensionalen, durch einfache mathematische Gleichungen, wie zum Beispiel Gerade, Kreisbögen, Parabeln, insbesondere als „Klothoide" bezeichnete Verbindungskurven definierte Kurven.
Während die Querprofile 29 ebenso viele querverlaufende Erhebungsabschnitte des topographischen Profils entlang der Leitkurve 28 modellhaft darstellen.
Diese mathematische Definition des theoretischen Modells 6 ermöglicht somit die Lagerung oder Speicherung des letzteren in einem begrenzten Speicherplatz, wie zum Beispiel einigen Dutzend Kilobytes Speicherplatz im Digitalisierungsmodul 19.
Darüber hinaus ist es möglich, auf einen oder nur bestimmte Arbeitsteile des theoretischen Modells 6 zur Verarbeitung durch den Rechner zuzugreifen, zum Beispiel mithilfe einer gleitenden oder analogen Datei.
Die Erfindung benötigt daher kein vollständiges digitales Modeling des Modells 6, wie zum Beispiel eine Serie oder „Verstreuen" von Punkten, was es auch erlaubt, auf wenig aufwändige Computermittel zurückzugreifen.
Dies trägt ebenfalls zu einer erhöhten Verarbeitungsgeschwindigkeit bei.
Darüber hinaus ist es auch möglich, bei der Datenübertragung zwischen dem Digitalisierungsmodul 19 und dem Rechner 18 Zeit zu sparen.
Jede Lokalisierungsberechnung besteht, wie erläutert, in der Bestimmung der Elemente bezüglich der realen Position eines Punktes P, der hier ein transversales Endes des Werkzeugs 4 der Maschine 2 definiert.
Dieser Punkt P erscheint in den 1, 3, 4 und 5.
Der Punkt P hängt vom Zeitpunkt N ab, man kann ihn daher mit P(N) bezeichnen.
Die Elemente bezüglich der Position des Punktes P zu einem Zeitpunkt N sind hier:

– seine gekrümmte Abszisse s(P) auf der Leitkurve 28 des Modells 6 der Decke 7;
– seine gemäß der mit der weiter oben definierten Abszisse x(N) zusammenfallenden Längsrichtung X gemessene Abszisse x (P) ;
– seine gemäß der mit der weiter oben definierten Ordinate y(N) zusammenfallende Querrichtung Y gemessene Ordinate y(P);
– seine gemäß der mit der weiter oben der inierten Höhe z (P) zusammenfallenden vertikalen Richtung Z gemessene Erhebungs- oder Höhenposition z(P);
– seine theoretische Erhebungs- oder Höhenposition Z_TH(P) auf dem theoretischen Modell 6;
– eine Ablagerung B der Decke 7 im Punkt P, das heißt, der querverlaufende Winkel der Tangente in P an der Leitkurve 28 im Verhältnis zur augenblicklichen Längsachse des Werkzeugs 4;
– die Schräglage der Decke 7 im Punkt P;
– der Versatz im Punkt P, das heißt, die Entfernung des Zentrums des Werkzeugs 4 von der Leitkurve 28 des theoretischen Modells 6 der Decke 7;
– die Neigung der Decke 7 im Punkt P in einer Erhebungsebene in Längsrichtung;
– der oder die eventuelle(n) Berechnungsfehler;
– ein Achsenelement in der Ebene der Decke 7 in der Nähe des Punktes P, wie in 3 dargestellt;
– ein Profilelement in Längsrichtung in der Nähe des Punktes P, wie in 4 dargestellt; und
– das Querprofil 29 zum Punkt P, wie in 5 dargestellt.

Diese Liste, die keinen Anspruch auf Vollständigkeit erhebt, stellt eine Ausbildungsart dar.
Die Höhe z(P) wird durch durch die globalen Positionierungsempfänger 10, 10A, 10B, 12 durchgeführten Messungen erreicht.
Die theoretische Höhe Z_TH(P) wird ihrerseits durch den Rechner ausgehend vom theoretischen Modell 6 und den gemessenen Längs- und Querpositionen des Punktes P ermittelt.
Die gemessene Höhe Z(P) des Punktes P wird präzise mit der theoretischen Höhe Z_TH(P) des Punktes P auf dem Modell 6 verglichen.
Aus diesem Vergleich wird der Abstand E(N) ermittelt, der hier definiert wird durch:
E(N) = z(P) – Z_TH(P).
Ein positiver Abstand zeigt an, dass das Werkzeug 4 zu hoch positioniert ist, das heißt, oberhalb des Modells 6 gemäß der Richtung Z.
Ein negativer Abstand zeigt an, dass das Werkzeug 4 zu niedrig positioniert ist, das heißt, unterhalb des Modells 6 gemäß der Richtung Z.
Wenn die gemessene Höhe z(P) mit der theoretischen Höhe Z_TH(P) zusammenfällt, ist der Abstand E(N) null, und heißt Nullabstand, bezeichnet mit E0.
Es wurde festgestellt, dass der Abstand E(N) durch die von den Empfängern 10, 10A, 10B gelieferten Positionsinformationen ermittelt wurde.
Wenn diese Informationen eine niedrigere Präzision als die gehabt hätten, die für die Decke 7 angestrebt werden, würde die Übertragung an die Verteiler 21, 22 und 23 des Werkzeugs 4 eines Einstellwertes der Regelung – E(N) gleich das Gegenteil von E(N) – genügen, um die gemessene und theoretische Höhe des Werkzeugs 4 zusammenfallen zu lassen.
In der Praxis jedoch schwanken die von den Empfängern 10, 10A, 10B gelieferten Informationen: Man spricht dann von „Messungsgeräusch".
Auch hat man festgestellt, dass dieses Geräusch auf das Mittel der Angaben mit einem typischen Abstand ET von rund 15 mm zentriert ist.
Damit diese den globalen Positionierungsempfängern inhärenten Schwankungen sich nicht in der Realisierung der Decke 7 wiederfinden, ist es notwendig, sich dieses Geräuschs zu entledigen.
Zu diesem Zweck verarbeitet der Rechner 18 die Abstände E(N) in jedem Punkt P.
Somit kann man in gewissem Umfang die vom Werkzeug 4 realisierte Decke 7 zum theoretischen Modell 6 konvergieren lassen.
Hier ist diese Konvergenz eingeschränkt, um fehlerhafte Korrekturen des Werkzeugs 4 zu verhindern, die zum Beispiel auf Messfehler der Empfänger 10, 10A, 10B oder auf durch das Werkzeug 4 beim Arbeit des Mantels 5, zum Beispiel beim Kontakt mit harten Punkten, wie zum Beispiel Steinchen oder dergleichen, erlittene Unregelmäßigkeiten zurückzuführen sind.
In einem Ausführungsmodus erfolgt die Verarbeitung der Abstände per Computer und wird durch Regelungsmittel 27 des Rechners 18 realisiert.
Diese Verarbeitung sieht insbesondere die Einordnung der Abstände E(N) in wenigstens zwei unterschiedliche, in 9 dargestellten Analysebändern 31, 32, 33 vor.
Somit wird für jeden Abstand E(N) ein entsprechender, wenigstens für einen der Empfänger 21, 22 oder 23 des Werkzeugs 4 bestimmter Einstellwert C(P) ermittelt.
Jedes Analyseband ist hier ein eine Gruppe von Abständen enthaltender Intervall.
In einer Realisierung sind sechs Analysebänder vorgesehen, davon ein Paar zentrale Analysebänder 31, 34, ein Paar mediane Analysebänder 32, 35 und ein Paar äußere Analysebänder 33, 36 (9).
Von diesen Analysebändern decken drei, jeweils das zentrale obere 31, das mediane obere 32 und das äußere obere 33 die Gruppe der oberen Abstände beim Nullabstand E0 ab.
Während drei andere Analysebänder, jeweils das zentrale innere 34, das mediane untere 35 und das äußere untere 36 die Gruppe der unteren Abstände zum Nullabstand E0 abdecken.
In dieser Figur sind die jeweils oberen 31 und unteren 34 zentralen, die jeweils oberen 32 und unteren 35 medianen und jeweils oberen 33 und unteren 36 äußeren Analysebänder paarig symmetrisch im Verhältnis zum Nullabstand E0.
Hier wird das obere 31 zentrale Analyseband durch die Gruppe der zwischen dem Nullabstand und dem typischen Abstand ET inbegriffenen Abständen definiert.
Während das obere 32 mediane Analyseband durch die Gruppe der zwischen dem typischen Abstand ET und dem doppelten typischen, mit 2ET bezeichneten Abstand inbegriffenen Abständen definiert wird.
Und das obere 33 äußere Analyseband wird durch die Gruppe der Abstände definiert, die größer als das Doppelte des typischen Abstandes 2ET sind.
Da die Analysebänder hier zu zweit symmetrisch sind, wird deutlich, dass das untere 34 zentrale Analyseband durch die Gruppe der zwischen dem Nullabstand E0 und dem Gelegenteil des typischen, mit –ET bezeichneten inbegriffenen Abstände definiert wird .
Während das untere 35 mediane Analyseband durch die Gruppe der zwischen dem Gegenteil des typischen Abstandes –ET und dem Gegenteil des doppelten typischen, mit –2ET bezeichneten Abstandes inbegriffenen Abstände definiert wird.
Und das untere 36 äußere Analyseband wird durch die Gruppe der unteren Abstände gegenüber dem doppelten typischen Abstand –2ET definiert.
Die Symmetrie der Analysebänder zielt auf die Vereinfachung der Berechnungen der Verarbeitung der Abstände ab und trägt zu einer erhöhten Verarbeitungsgeschwindigkeit der Erfindung bei.
Wenn nämlich die Verarbeitung eines Abstandes E(N) zu einem Einstellwert C(P) führt, führt die Verarbeitung des entgegengesetzten, mit –E(N) bezeichneten Abstandes zu einem entgegengesetzten, mit –C(P) bezeichneten Einstellwert.
Dies erlaubt daher die Verarbeitung der Gruppe der Abstände unter alleiniger Berücksichtigung ihres absoluten Wertes.
In einigen Realisierungen werden die Analysebänder unterschiedlich definiert, zum Beispiel sind die Analysebänder im Verhältnis zum Nullabstand nicht symmetrisch.
In anderen Realisierungen sind nur zwei Analysebänder vorgesehen, zum Beispiel werden diese Analysebänder einerseits nur durch den Nullabstand E0 und/oder das theoretische Modell 6 definiert.
Nun wird ein Umsetzungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
E(N) sei also ein zum Zeitpunkt N berechneter Abstand.
Wenn der Abstand E(N) im oberen 33 äußeren oder unteren 36 Analyseband ist, dann entspricht der absolute Wert des Einstellwerts C(P) einem Erhebungsabstand von 10 mm.
Wenn der Abstand E(N) im medianen, jeweils oberen 32 oder unteren 35 Analyseband ist, dann berechnen die Regelungsmittel 27 eine Menge D, die hier durch die Differenz zwischen dem absoluten Wert des Abstands E(N) und dem absoluten Wert der jeweils unteren oder oberen Begrenzung, hier ET, dieses Analysebandes definiert wird.
Aus dieser Differenz wird ein Regelungswert der Einstellung C(P) ermittelt.
Damit die Konvergenz der Decke 7 zum theoretischen Modell 6 begrenzt wird, ist der absolute Wert des Einstellwertes C(P) maximal gleich einem zum Beispiel einem Erhebungsabstand von 10 mm entsprechenden maximalen medianen Aktionswert C1.
Und damit diese Konvergenz ausreichend schnell ist, ist der absolute Wert des Einstellwertes C(P) mindestens gleich einem zum Beispiel einer Erhebungsentfernung von 4 mm entsprechenden minimalen medianen Aktionswert C2.
Die Regelungsmittel 27 vergleichen die Menge D mit den Werten C1 und C2.
Wenn die Menge D größer ist als der maximale mediane Aktionswert C1, wird der absolute Wert des Einstellwertes C(P) gleich diesem Wert C1 gewählt.
Wenn die Menge D kleiner ist als der minimale mediane Aktionswert C2, wird der absolute Wert des Einstellwertes C(P) gleich diesem Wert C2 gewählt.
Während, wenn die Menge D zwischen den Werten C1 und C2 inbegriffen ist, der absolute Wert des Einstellwertes C(P) dann gleich der Menge D gewählt wird.
In dem Fall, in dem der Abstand E(N) im zentralen oberen 31 oder unteren 34 Analyseband ist, berechnen die Regelungsmittel 27 eine Entfernung D' zwischen den absoluten jeweiligen Werten des Abstandes E(N) und dem vorherigen Abstand E(N – 1/F), in dem (N – 1/F) der dem Zeitpunkt N unmittelbar vorhergehende Berechnungszeitpunkt ist.
Da die Frequenz F hier gleich 1 Hz ist, ist die Bewertung (N – 1) äquivalent mit der Bewertung (N – 1/F).
Wenn die Differenz D' negativ oder null ist, wird der Einstellwert C(P) dann als null gewählt.
Wenn die Differenz D' positiv ist, folgt die Berechnung des Einstellwertes C(P) den Regeln, die denen äquivalent sind, die bei den medianen oberen 32 und unteren 35 Analysebändern angewendet werden, die hier auf eine Menge Q' gleich einem Bruchteil, zum Beispiel einem Drittel, der Differenz D' angewendet werden.
Die Regelungsmittel 27 vergleichen daher diese Menge Q' mit zwei anderen, hier jeweils den Erhebungsentfernungen von 4 mm und 1 mm entsprechenden Werten C3 und C4.
Wenn die Menge Q' größer ist als der maximaler, zentraler Aktionswert genannte Wert C3 ist, wird der absolute Wert des Einstellwertes C(P) gleich diesem Wert C3 ausgewählt.
Wenn die Menge Q' kleiner ist als der minimaler zentraler Aktionswert genannte Wert C4, wird der absolute Wert des Einstellwertes C(P) gleich diesem Wert C4 gewählt.
Wenn die Menge Q' zwischen den Werten C3 und C4 inbegriffen ist, wird der absolute Wert des Einstellwertes C(P) gleich dieser Menge Q' gewählt.
In einer Realisierung ist bei der Verarbeitung der Abstände eine in 10 dargestellte Regressionskurve 37 vorgesehen.
Diese Regressionskurve, hier eine Rechte, definiert die durchschnittliche Entwicklung der Abstände im Verlauf eines vorbestimmten zeitlichen Intervalls.
Diese Abstände sind in der in 10 dargestellten Realisierung die fünfzig unmittelbar dem Abstand E(N) berechneten Abstände, wobei letzterer im Zeitpunkt N berechnet wird.
Die Regressionskurve, die daher vom Zeitpunkt N abhängt, erlaubt die Berechnung eines sogenannten Regressionsabstandes E'(N) durch Extrapolation dieses Zeitpunkt.
Dann wird ein korrigierter Abstand E''(N) ausgehend von dem Abstand E(N) und dem entsprechenden extrapolierten Abstand E'(N) berechnet, wobei dieser korrigierte Abstand gleich einem gewichteten Mittel dieser letzteren ist.
Ebenso wird ein vorhergehender korrigierter Abstand E''(N – 1) als ein gewichtetes Mittel des vorhergehenden Abstandes E(N – 1) und eines entsprechenden vorhergehenden extrapolierten Abstandes E'(N – 1) berechnet.
Bei der Berechnung des Einstellwertes der Regelung werden die Abstände E(N) und E(N – 1) dann jeweils durch die korrigierten Abstände E''(N) und E''(N – 1) ersetzt.
Dies erlaubt insbesondere die Mäßigung einer zu abrupten Entwicklung der Abstände im zeitlichen Verlauf durch das Einwirken auf den Einstellwert der Regelung C(P).
Jeder somit berechnete Einstellwert C(P) wird durch Regelungsmittel 27 auf den Automaten 20 übertragen, zum Beispiel in Forma eines digitalen Signals.
Der Automat 20 konvertiert es dann in ein analoges Signal, das er an die Erhebungsverteiler 21, 22 des Werkzeugs 4 verteilt.
Die Erhebungsverteiler 21, 22 ändern die Position gemäß der Richtung Z des Werkzeugs 4 in Abhängigkeit von dem Einstellwert ab, der an sie übertragen wird.
Wenn der in einem Punkt P für das linke Ende des Werkzeugs 4 berechnete Abstand zum Beispiel positiv ist, was anzeigt, dass das Werkzeug 4 sich dann oberhalb seiner theoretischen Position befindet, empfängt der linke Erhebungsverteiler 21 einen Einstellwert C(P) mit positivem Vorzeichen, so dass das Werkzeug 4 um eine Entfernung gleich dem Wert C(P) nach unten verschoben wird.
Und umgekehrt, wenn dieser Abstand negativ ist, empfängt der Verteiler 21 einen Einstellwert C(P) mit negativem Vorzeichen, so dass das Werkzeug 4 um eine Entfernung gleich dem absoluten Wert des C(P) nach oben verschoben wird.
Die Quer- oder Breitenabmessung der zu realisierenden Decke 7 ist häufig größer als die Breite des Werkzeugs 4.
Da die Realisierung der Decke 7 nicht in einem einzigen Durchgang erfolgen kann, geht die Maschine daher in mehreren aufeinanderfolgenden Durchgängen vor.
Jedem Durchgang entspricht eine Führungshilfslinie 38, die die zu verfolgende Bahn für die Maschine 2 markiert, zum Beispiel eine Gerade, eine Spirale oder einen Kreisbogen.
Der Richtungsverteiler 23 erlaubt insbesondere die transversale Kontrolle der Längsbahn des Maschine 2 bei der Realisierung der Decke 7.
Somit erreicht man das Zusammenfallen dieser Bahn mit einer Führungslinie.
Somit wird die Bahn der Maschine 2 durch die Regelungsmittel 27 gemäß den vom Lokalisierungskern 26 gelieferten Parametern analysiert, insbesondere der Versatz im Punkt P und der Winkel oder die Ablagerung B zwischen einer orthogonalen Linie am Ende vor dem Werkzeug 4 und die Tangente der Führungslinie 38 in einer lokal mit der Decke 7 tangierenden Ebene.
In Abhängigkeit. von diesen Parametern und der Richtung der Vorwärtsbewegung der Maschine 2 entlang der Leitkurve 28 berechnen die Regelungsmittel 27 den Rotationswinkel der Leiträder, damit der Versatz und die Ablagerung B zu deutlichen Nullwerten konvergieren.
Wenn dieser Versatz und diese Ablagerung null sind, geht man davon aus, dass die Bahn wie gewünscht mit der Führungslinie lokal zusammenfällt.
Ähnlich wie bei der Verarbeitung von Erhebungsabständen berechnen die Regelungsmittel 27 einen transversalen Einstellwert, der durch den Automaten 20 an den Richtungsverteiler 23 übertragen wird.
Jetzt wird deutlich, dass die Erfindung es einerseits erlaubt, dass das Werkzeug 4 eine Decke 7 realisiert, die zum theoretischen Modell 6 gleichzeitig vertikal (in Erhebung) und horizontal (transversal) konvergiert.
Darüber hinaus erlaubt die Erfindung neben der Realisierung von Decken 7, deren Versatz konstant ist, die Realisierung von Decken 7, deren Versatz Unterbrechungen (6, 7 und 8) aufweist.
Diese Figuren stellen jeweils aufeinanderfolgende Realisierungsstufen oder -Durchgänge einer derartigen Decke 7 mit Unterbrechungen dar.
In diesen Figuren realisiert das Werkzeug 4 eine sogenannte quer durchbrochene Decke 7, die wenigstens zwei Abschnitte 39, 40 mit unterschiedlichen, durch einen Bruch 41 getrennte Versatzteile aufweist.
6 stelle eine sogenannte Anfangsstufe der Realisierung der Decke 7 dar.
Bei der Realisierung einer Decke 7 kann das Werkzeug 4 sich überhängend zu einem aktiven Teil transversal links im Kontakt gegen einen linken Abschnitt des Körpers 5 und/ oder der Decke 7 befinden, während ein inaktiver Teil des Werkzeugs 4 nicht mit der Decke 7 in Kontakt ist.
In diesem Fall hat ein Empfänger 10, 10A, 10B ein mit der Decke 7 in Kontakt stehendes Ende, hier wird der Empfänger 10A des linken Mastes 8A gegenüber dem anderen Empfänger als prioritär bezeichnet: man sagt, dass die Vorrichtung 24 im prioritären Modus links vom Werkzeug arbeitet.
Es versteht sich von selbst, dass der dem hier als rechter Abschnitte bezeichnete entsprechende Abschnitt in den Realisierungen zum Beispiel ein zum Körper 5 und nicht zur Decke 7 gehörender roher Teil ist.
Gemäß dieses prioritären Modus links basiert die Lokalisierungsberechnung des linken Endes des Werkzeugs 4 auf der gemessenen Position, während die des rechten Endes seine gegenüber einer imaginären rechten Position 42 gemessene Position berücksichtigt, die mit der unteren Arbeitskante des Werkzeugs 4 zusammenfällt, die sich transversal in der Verlängerung des linken Abschnitts befindet und denselben Versatz wie letzterer aufweist.
7 weist eine sogenannte intermediäre Realisierungsstufe der Decke 7 auf.
Der Teil des Werkzeugs 4, der mit dem linken Abschnitt in Kontakt war, befindet sich hier wenigstens teilweise oberhalb dieses Abschnitts, während der ursprünglich inaktive Teil des Werkzeugs 4 jetzt wenigstens teilweise mit dem Abschnitt in Kontakt ist.
Das Werkzeug 4 ist daher jetzt überhängend mit dem rechten Abschnitt, während wenigstens ein Teil des Werkzeugs 4 nicht mit der Decke 7 in Kontakt ist.
In diesem Fall wird der Empfänger bezüglich des sich mit der Decke 7 in Kontakt befindenden Endes, hier der rechte Empfänger 10B, gegenüber dem anderen Empfänger als prioritär bezeichnet: Man sagt, dass die Vorrichtung 24 im prioritären Modus rechts vom Werkzeug arbeitet.
In diesem Betriebsmodus basiert die Lokalisationsberechnung des rechten Endes auf seiner gemessenen Position, während der des linken Endes auf seiner Position auf einem imaginären linken 43, sich in der Verlängerung des rechten Abschnitts mit derselben Schräglage befindenden Abschnitt basiert.
In 8 realisiert das Werkzeug 4 auf der Decke 7 einen Verbindungsabschnitt 44 zwischen einem linken Abschnitt und einem rechten Abschnitt unterschiedlicher Schräglagen.
Hier stehen die zwei Enden des Werkzeugs 4 mit der Decke 7 in Kontakt: Kein Empfänger hat gegenüber dem anderen die Priorität. Man sagt, dass die Vorrichtung 24 im Modus ohne Priorität arbeitet.
Die Lokalisierungsberechnungen für die rechten und linken Enden des Werkzeugs 4 basieren also auf ihren auf der Decke 7 gemessenen Positionen.
Im dargestellten Beispiel wird die Wahl der Prioritäten dem Fahrer 3 der Maschine 2 übertragen (1).
Eine Realisierung sieht die Automatisierung dieser Wahl durch Ausrüsten des Werkzeugs 4 mit Sensoren für die Nähe des Mantels 5 im Verhältnis zu jedem seiner Enden vor, so dass, wenn eine vorbestimmte Entfernung durch einen zum Beispiel rechten Sensor gemessen wird, die Priorität links gewährt wird.
Eine einzige Maschine 2 kann eine transversal durchbrochene Decke 7 durch die Realisierung eines linken Abschnitts, dann wenigstens eines rechten Abschnitts, zum Beispiel einer Vielzahl anderer Abschnitte unterschiedlicher Schräglagen realisieren.
Dennoch werden in den Realisierungen mehrere, jeweils nacheinander arbeitende und jede wenigstens einen Abschnitt ein und derselben durchbrochenen Decke 7 realisierende Maschinen 2 vorgesehen.
In anderen, nicht dargestellten Realisierungen können ein und dieselbe Maschine oder eine Vielzahl unterschiedlicher Maschinen mehrere aufeinanderfolgende Durchgänge in Erhebung gemäß derselben Führungshilfslinie realisieren.
Darüber hinaus erlaubt die Erfindung die Wiederherstellung einer vorhandenen Decke 7.
Somit ist es insbesondere möglich, den Belag eines Straßenprofils zu ändern oder eine zusätzliche Schicht neuen Belags über einem abgenutzten Belag hinzuzufügen.
Dann ist ein Messdurchgang der vorhandenen Decke 7 zur Speicherung der geometrischen Kurven 30 im Digitalisierungsmodul 19 vorgesehen.
Die Erfindung erlaubt die Realisierung einer Decke 7, so dass die Schräglage dieser Decke 7 in einer transversalen Erhebungsebene entlang der Leitkurve 28 variabel ist.
Derartige Decken 7 sind zum Beispiel auf linearen Baustellen 1, wie zum Beispiel Autobahnzubringern oder Eisenbahnlinien üblich.
Die Abweichungen der Schräglage entlang der Leitkurve 28 werden in das Digitalisierungsmodul 19 eingegeben.
Der Rechner 18 führt insbesondere eine lineare Interpolation zwischen den verschiedenen aufeinanderfolgenden oder benachbarten Querprofilen des theoretischen Modells 6 durch.
Diese Interpolation erfolgt in Realzeit.
Das erlaubt wie weiter oben beschrieben den Verzicht auf die Speicherung und Verarbeitung eines komplexen theoretischen Modells 6, welches aufwändige Computermittel erfordert und ihren Betrieb verlangsamt.
Die Erhebungs- und Richtungsverteiler 21, 22, 23 werden eingestellt und wirken entsprechend auf das Werkzeug 4 ein.
Die Erfindung erlaubt das freie Durchlaufen eines theoretischen Modells 6 entlang der Leitkurve 28 in einer Richtung oder der umgekehrten Richtung.
Somit beinhaltet die Vorrichtung 24 in einem Ausführungsmodus eine Richtungsanalyseeinheit, die die Richtung der Vorwärtsbewegung der Maschine 2 gemäß der Leitkurve 28 automatisch erkennt.
Dieses Erkennen erfolgt zum Beispiel mithilfe eines oder einer Vielzahl von sich auf dem Übertragungssystem der Maschine 2 befindenden Sensoren, wie zum Beispiel seinem Motor, seiner Übersetzung, seinen Rädern oder seinen Radnaben.
Dieses Erkennen erweitert insbesondere den Anwendungsbereich der Erfindung.
Ganz allgemein erleichtert die Tatsache, dass das Modell 6 in der einen oder der anderen Richtung durchlaufen werden kann, zum Beispiel die Realisierung einer durchbrochenen Decke 7 (6 bis 8).
In der Tat kann ein und dieselbe Maschine 2 dann einen ersten Durchgang eines ersten, zum Beispiel linken Abschnitts in einer bestimmten Richtung entlang einer ursprünglichen Führungshilfslinie und dann bei wenigstens einem späteren Durchgang eines späteren, zum Beispiel rechten Abschnitts in der einen oder anderen Richtung entlang einer späteren Führungshilfslinie durchführen, und so weiter, wenn notwendig.
Im Übrigen wurden Fehler bei der Realisierung einer Decke 7 festgestellt, so dass die Decke 7 Gefahr läuft, dem Modell 6 lokal nicht genau zu entsprechen.
Erfindungsgemäß kann der Rechner 18 automatisch einige dieser Fehler identifizieren, zum Beispiel eine fehlende Positionsmessung durch wenigstens einen der Empfänger 10, 10A, 10B, einen Kommunikationsausfall, wie ein unvollständiges Raster, einen Digitalisierungsfehler des theoretischen Modells 6 im Modul 19, Übertragungsfehler zwischen dem Modul 17 und dem Rechner 18, ein Berechnungsfehler in den Regelungsmitteln 27 oder auch ein Positionierungsfehler der Maschine 2 auf der Decke 7.
Wenn ein derartiger Fehler identifiziert wird, wird die Vorrichtung 24 unter der Wirkung des Rechners 18 von einem automatischen Modus auf einen manuellen Modus umgestellt.
Im automatischen Modus werden die Bewegungen der Maschine 2 und insbesondere des Werkzeugs 4 vollständig durch die Steuervorrichtung 24 kontrolliert.
Während diese Bewegungen im manuellen Modus vom Fahrer 3 der Maschine 2 kontrolliert werden.
In einem Realisierungsmodus hat ein Richtungshebel 45 des Fahrers 3 die Priorität vor dem automatischen Modus: eine einfache Bewegung dieses Hebels genügt, um die Vorrichtung 24 in den manuellen Modus übergehen zu lassen und dem Fahrer 3 die vollständige Kontrolle der Maschine 2 zu übertragen.
Während, wenn der Fahrer 3 den Hebel 45 loslässt, die Vorrichtung 24 unverzüglich in den automatischen Modus übergeht.
In einer Realisierung wird das Umschalten vom automatischen Modus in den manuellen Modus auch durch Aktivierung eines Nothaltmodus ausgelöst, zum Beispiel durch Druck auf einen Nothaltknopf.
Anzumerken ist darüber hinaus, dass die Maschine 2 in einem Realisierungsmodus zum Beispiel in einer Kabine 39 mit Anzeigemitteln, wie zum Beispiel wenigstens einem Kathoden- oder Flüssigkristallbildschirm ausgerüstet ist; zum Beispiel sind drei Bildschirme dem Fahrer 3 gegenüber angeordnet.
Diese Bildschirme sind zum Beispiel eine Start- und Parametrieransicht 47, eine Arbeitsansicht 48 und eine Ansicht geometrischer Informationen 49.
In einer Realisierung sind die Anzeigemittel berührungssensitiv.
Die Start- und Parametrieransicht 47 erlaubt dem Fahrer 3 insbesondere die Initialisierung der Vorrichtung 24, zum Beispiel bei ihrer Inbetriebsetzung oder nach einem Übertragungsproblem bezüglich eines Empfängers 10, 10A, 10B, 12.
Was die Arbeitsansicht 48 anbelangt, erlaubt sie dem Fahrer 3 insbesondere die Verfolgung der Entwicklung des Werkzeugs 4 in ihren aufeinanderfolgenden, im Verhältnis zu ihren theoretischen Positionen gemessenen Positionen auf dem Modell 6, und somit die Anzeige der durch den Rechner 18 auf den Automaten 20 übertragenen Einstellwerte sowie der Fehlermeldungen.
Schließlich zeigt die Ansicht geometrischer Informationen 49 dem Fahrer 3 insbesondere das Fortschreiten der Maschine 2 auf dem Modell 6 in der Ansicht der Achse in der Ebene, in der Profilansicht in der Länge sowie eine Parameterliste, wie sie weiter oben definiert wird, für jedes Ende des Werkzeugs 4 an.

Claims

Realisierungsverfahren einer Decke (7) beim Straßenbau mit einem vorbestimmten topographischen Profil aus einem vorhandenen, durch einen dreidimensionalen Mantel, wie zum Beispiel Erde oder Bauten, mittels eines auf einer Maschine (2) montierten Werkzeugs (4) begrenzten Körper (5), zum Beispiel für Erdarbeiten auf Baustellen oder dergleichen; wobei diese Maschine (2) mit einem globalen Positionierungssystem per Satellit vom Bifrequenz-, Differenzial-, Kinematik- und Realzeittyp, wie zum Beispiel GPS zusammenwirkt; wobei die Maschine (2) wenigstens einen globalen Positionierngsempfänger (10; 10A; 10B) zum Beispiel auf seinem Werkzeug (4) besitzt, um gemäß eines theoretischen Modells (6) der Decke (7) verschoben zu werden; dadurch gekennzeichnet, dass es die Folgendes vorsehenden Stufen umfasst: – Speichern von geeignet befestigten geometrischen Kurven (28, 30) an der Decke (7), davon wenigstens eine Leitkurve (28) deutliche in Längsrichtung und wenigstens ein Querprofil (29) ; – Messen zu wenigstens an einem Zeitpunkt (N) der Position in Erhebung (z(P)) , Längsrichtung (x(P)) und Querrichtung (y(P)) des Werkzeugs mithilfe des Empfängers (10; 10A; 10B) bei der Verschiebung des Werkzeugs, zum Beispiel gemäß einer vorbestimmten Frequenz (F); – Zuordnung einer Stelle entlang der Leitkurve (28) zu dieser gemessenen Position; – lokale Berechnung des Modells (6) durch Entsprechung eines Querprofil (29) der Decke (7) mit dieser Stelle; – Aktivierung eines bedeutenden typischen Abstandes (ET) einer charakteristischen Unwägbarkeit des globalen Positionierungssystems im Speicher, eventuell nach seiner Bestimmung bei einer Eichungsphase des Empfängers (10; 10A; 10B); – Abgleich einer gemessenen Erhebungsposition (z(P)) des Werkzeugs mit einer vom Modell (6) aus definierten theoretischen Höhe (Z_TH(P)) bei der Verschiebung des Werkzeugs (4), zum Beispiel gemäß der vorbestimmten Frequenz (F); – Ermittlung eines Erhebungsabstandes (E(N)) zum Zeitpunkt (N) aus diesem Abgleich, so dass der Abstand als Nullabstand (E0) bezeichnet wird, wenn die gemessene Erhebungsposition (z(P)) deutlich mit der theoretischen Höhe (Z_TH(P)) zusammenfällt; – Definition einerseits wenigstens zwei Analysebänder wenigstens aus dem Nullabstand (E0), und zum Beispiel zwei zentrale Bänder, jeweils ein oberes (31) und ein unteres (34), zwei mediane Bänder, jeweils ein oberes (32) und ein unteres (35), und zwei äußere Bänder, jeweils ein oberes (33) und ein unteres (36), wobei diese Bänder zum Beispiel paarig symmetrisch sind, wobei untere und/oder obere Begrenzungen dieser Analysebänder proportional zum typischen Abstand (ET) sind; – Festlegung eines aktiven Analysebandes (31, 36), zu dem dieser Erhebungsabstand (E(N)) gehört; – In Abhängigkeit des Abstandes (E(N)) und des aktiven Analysebandes, Berechnung eines Einstellwertes (C(P)) der Höhenregelung, dessen Wert in Abhängigkeit des festgelegten aktiven Analysebandes nach oben begrenzt ist; und – Steuerung der Erhebungsposition des Werkzeugs (4) in Abhängigkeit vom berechneten Einstellwert (C(P)) derart, dass dieses Werkzeug entweder zeitweise in seiner Position gehalten wird oder auf begrenzte Weise an das Modell (6) auf eine deutlich zum absoluten Wert des Einstellwertes (C(P)) proportionale Erhebungsentfernung herangefahren wird.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das theoretische Modell (6) der Decke (7) lokal insbesondere ausgehend von wenigstens folgenden Faktoren berechnet wird: – der mathematisch definierten Leitkurve (28), insbesondere durch eine als Ebenenachse bezeichnete Linie, und durch ein Längsprofil, beide definiert durch wenigstens eine parametrierte, kontinuierliche und ableitbare Funktion, und mit wenigstens einem geometrischen Kurventeil (30), und zum Beispiel eine Folge derartiger Teile, wobei jeder mathematisch durch eine kontinuierliche Parameterfunktion, wie zum Beispiel einer geraden Linie, einem Kreisbogen, einer Parabel, einer Klothoiden oder dergleichen definiert wird; und – einem mathematisch durch eine kontinuierliche parametrierte Funktion definierten Querprofil (29), zum Beispiel ist jedes Querprofil eine Folge von Segmenten gerader Linien mit einander anstoßenden Enden.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Wiederherstellung einer vorhandenen Decke (7) bestimmt ist und bei der Speicherung der geometrischen Kurven (30) wenigstens eine insbesondere einen gemessenen Durchgang der vorhandenen Decke vorsehenden Phase hat, zum Beispiel mit einem dem zur Realisierung der Wiederherstellung vorgesehenen ähnlichen Motor (2).
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine laterale oder Richtungs-Kontrollstufe der Bahn in Längsrichtung des Motors (2) und/ oder des Werkzeugs (4) bei der Realisierung der Decke (7) vorgesehen ist, wobei diese Stufe die Folgendes vorsehenden Phasen umfasst: – Definition einer Führungshilfslinie (38), der die Maschine (2) bei einem bestimmten Durchgang der Realisierung zu folgen hat, wobei diese Führungslinie zum Beispiel in deutlich konstanter Entfernung zur Leitkurve (28) ist; – Analyse der gemessenen lateralen Position in der Ebene des Werkzeugs (4) in Abhängigkeit von vom Empfänger (10, 10A, 10B) gelieferter Maße; und – Berechnung einer zum Zusammenfallen einer Bahn mit der Führungshilfslinie (38) in einer Ebene der Maschine (2) geeignete lateralen Steuerregelung der Maschine (2) in Abhängigkeit durch diese Analyse erhaltener Parameter.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass drei Analysebänder auf wenigstens einer Seite des Nullabstandes (E0) vorgesehen sind, und zwar: – ein erstes, sogenanntes zentrales (31) und durch eine Abstandsanordnung definiertes Analyseband in der Nähe des Nullabstandes (E0); – ein zweites, als medianes (32) bezeichnetes und durch die Abstände definiertes Analyseband, welche größer sind als die des zentralen Bandes; und – ein drittes, weiter von Nullabstand (E0) entferntes als die zentralen und medianen Bänder, als äußeres (33) bezeichnetes und durch eine Abstandsanordnung definiertes Analyseband, welche größer sind als die des medianen Bandes; eventuell, auf der anderen Seite des Nullabstandes (E0) andere, zum Beispiel symmetrische zu den zentralen, medianen und im Verhältnis zum Nullabstand (E0) äußere Analysebänder (34, 35, 36) vorgesehen sind.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Beispiel im Verhältnis zum Nullabstand (E0) obere und untere Analysebänder, symmetrisch sind, und dass die Verarbeitung der Abstandsanordnungen lediglich ihren absoluten Wert berücksichtigt, wobei der Einstellwert (C(P)) einem Abstand (E(N)) eines negativen Vorzeichens dem Gegenteil des aus der Verarbeitung des absoluten Wertes dieses Abstandes hervorgegangenen Einstellwertes entspricht.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das theoretische Modell (6) geeignet ist, durch die Maschine (2) entlang der Leitkurve (28) und/ oder entlang einer Führungshilfslinie (38) frei in der einen oder der anderen, zum Beispiel der entgegengesetzten, Richtungdurchlaufen zu werden.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es eine automatische Erkennungsstufe der Vorlaufrichtung der Maschine (2) entlang der Leitkurve (28) und/oder der Führungshilfslinie (38) umfasst.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigsten zwei in Erhebung aufeinander folgende Durchgänge vorgesehen sind, wobei dann relativ zu einem Anfangsdurchgang eine Anfangs-Führungshilfslinie durch einen vorbestimmten Wert übertragen wird, um eine spätere Führungshilfslinie relativ zu einem darauffolgenden Durchgang zu definieren.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,: – dass man zum Zeitpunkt (N) die Positionen (x(P) ) , y(P) , z(P)) des Werkzeugs an einem Punkt (P) der Decke (7) mithilfe des Empfängers (10; 10A; 10B) bei der Verschiebung des Werkzeugs gemäß einer vorbestimmten Frequenz (F) misst; – dass man bei der Verschiebung des Werkzeugs (4) gemäß einer vorbestimmten Frequenz (F) die gemessene Erhebungsposition (z(P)) des Werkzeugs mit der theoretischen, vom Modell (6) aus definierten Höhe (zTH(P)) abgleicht; – und dass die Messfrequenz (F), die Verarbeitung und die Berechnung, zwischen dem Zeitpunkt (N) und einem folgenden Zeitpunkt (N + 1) einer späteren Messung durch eine Zeituhr des globalen Positionierungssystems definiert wird und zum Beispiel in der Größenordnung von 1 Hertz liegt.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Abstand (E(N)) in einem äußeren Analyseband (33, 36) bestimmt wird, der Einstellwert zur Regelung (C(P)) der konstante Wert ist, zum Beispiel entspricht sein absoluter Wert einer Verschiebungsentfernung des Werkzeugs in der Größenordnung von 10 Millimetern.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Abstand (E(N)) in einem medianen Analyseband (32, 35) bestimmt wird, eine sogenannte mediane Differenz oder durch eine Differenz zwischen diesem Abstand (E(N)) und einer jeweiligen, dem Nullabstand (E0) am nächsten liegende Begrenzung dieses Bandes (32, 35) definierten Differenz berechnet wird, wobei ein Einstellwert zur Regelung (C(P)) aus dieser Menge (D) abgeleitet wird.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der absolute Wert der Menge (D) größer ist als ein maximaler medianer Aktionswert (C1), der absolute Wert des Einstellwertes (C(P)) als deutlich gleich diesem Wert (C1) bestimmt wird, zum Beispiel entspricht dieser Wert einer Verschiebungsentfernung des Werkzeugs (4) in der Größenordnung von 10 Millimetern.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der absolute Wert der Menge (D) unter einem minimalen medianen Aktionswert (C2) liegt, der absolute Wert des Einstellwertes (C(P)) als deutlich gleich diesem Wert (C2) bestimmt wird, zum Beispiel entspricht dieser Wert einer Verschiebungsentfernung des Werkzeugs (4) in der Größenordnung von 4 Millimetern.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der absolute Wert der Menge (D) zwischen den maximalen (C1) und minimalen (C2) medianen Werten inbegriffen ist, der absolute Wert des Einstellwertes (C(P) als deutlich gleich dem absoluten Wert der Menge (D) bestimmt wird.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet: – dass man zum Zeitpunkt (N) die Positionen (x (P) , y (P) , z(P)) des Werkzeugs an einem Punkt (P) der Decke (7) mithilfe des Empfängers (10; 10A; 10B) bei der Verschiebung des Werkzeugs gemäß einer vorbestimmten Frequenz (F) misst; – dass man beim Verschieben des Werkzeugs (4) gemäß einer vorbestimmten Frequenz (F) die gemessene Erhebungsposition (z(P)) des Werkzeugs mit der ausgehend vom Modell (6) definierten theoretischen Höhe (zTH(P) abgleicht; – und dass, wenn der Abstand (E(N)) als innerhalb eines zentralen, zum Beispiel oberen oder unteren, Analysebandes (31, 34) bestimmt wird, eine Berechnungsstufe einer sogenannten zentralen Differenz (D') zwischen dem absoluten Wert dieses Abstandes und dem absoluten Wert eines Abstandes zu einem vorherigen Berechnungszeitpunkt (N – 1) vor dem Zeitpunkt (N) gemäß des Wertes der Verarbeitungsfrequenz (F) durchgeführt.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Differenz (D') negativ oder Null ist, der Einstellwert (C(P) als deutlich Null ausgewählt wird, und zum Beispiel die Erhebungsentfernung der Annäherung des Werkzeugs (4) Null ist.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Differenz (D') positiv ist, eine sogenannte zentrale Menge (Q') gleich eines Bruchteils der Differenz (D'), zum Beispiel in der Größenordnung eines Drittels dieser Differenz, berechnet wird.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die zentrale Menge (Q') größer ist als ein maximaler zentraler Wert (C3), der absolute Wert des Einstellwertes (C(P)) als deutlich gleich diesem Wert (C3) bestimmt wird, zum Beispiel entspricht dieser Wert einer Verschiebungsentfernung des Werkzeugs (4) in der Größenordnung von 4 Millimetern.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die zentrale Menge (Q') unter einem minimalen zentralen Aktionswert (C4) liegt, der absolute Wert des Einstellwertes (C(P)) als deutlich gleich diesem Wert (C4) bestimmt wird, zum Beispiel entspricht dieser Wert einer Verschiebungsentfernung des Werkzeugs (4) in der Größenordnung von 1 Millimeter.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die zentrale Menge (Q') zwischen dem minimalen (C4) und dem maximalen (C3) zentralen Aktionswert inbegriffen ist, der absolute Wert des Einstellwertes (C(P)) als deutlich gleich dieser zentralen Menge (Q') bestimmt wird.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine zum Beispiel rechte Regressionskurve (37) berechnet wird, die die durchschnittliche Entwicklung der im Verlauf eines vorbestimmten Zeitintervalls abgeleiteten Abstände definiert, zum Beispiel zwischen den Zeiten einer früheren Messung (N – 50) und einer vorherigen Messung (N – 1), wobei ein Regressionsabstand (E'(N)) zum Zeitpunkt (N) ausgehend von dieser Regressionskurve (37) extrapoliert wird, und wobei der Einstellwert (C(P)) dem dann in Abhängigkeit der Differenz zwischen dem extrapolierten Abstand (E'(N)) und dem Abstand (E(N) korrigierten Abstand (E(N)) entspricht.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Einstellwert (C(P)) angewendete Korrektur bei der Berechnung dieses Einstellwertes den Ersatz einerseits des Wertes des Abstandes (E(N)) durch den Wert eines korrigierten Abstandes (E''(N)) vorsieht und andererseits den Wert des vorherigen Abstandes (E(N – 1)) durch den Wert eines vorherigen korrigierten Abstandes (E'''(N – 1)), wobei die Werte des korrigierten Abstandes (E'''(N)) und des korrigierten vorherigen Abstandes (E''(N – 1)) jeweils gleich einem gewichteten Durchschnitt des Wertes des Abstandes (E(N)) und dem extrapolierten entsprechenden Abstand (E'(N)) sowie einem gewichteten Durchschnitt des Wertes des vorherigen Abstandes (E(N – 1)) und einem entsprechenden extrapolierten vorherigen Abstand (E'(N – 1)) sind.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Empfängern (10, 10A, 10B) für die Verarbeitung empfangenen Signale oder Teilbilder Decodierungs- und Filterungsoperationen erfahren, wobei diese Operationen die Umwandlung der Teilbilder in zur Verarbeitung geeignete digitale Signale sowie die Ausschaltung jeglicher Maße erlauben, deren Abstand im Verhältnis zu einem vorherigen Maß über einem vorbestimmten hohen Wert liegt, zum Beispiel in der Größenordnung von 100 mm.
Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch ein Digitalisierungsmodul (19) vorgesehene Digitalisierungsstufe insbesondere folgende Phasen umfasst: – Digitalisierung der Daten bezüglich des zum Beispiel aus einem computergestützten Konzept hervorgegangenen theoretischen Modells (6); – Simulation der Verschiebung der Maschine (2) auf dem Modell (6) zur Überprüfung der Kohärenz der Daten; – Anzeigen der Parameter des theoretischen Modells (6); und – Erstellung von zur Verarbeitung durch einen Rechner (18) zur Steuerung des Verfahrens geeigneter Computerdateien.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das theoretische Modell (6) insbesondere durch die Leitkurve (28) und wenigstens ein Querprofil definiert wird, wobei eine Berechnungsstufe (18) durch lineare Interpolation zwischen den verschiedenen Profilparametern quer zum theoretischen Modell (6) entlang dieser Leitkurve (28) vorgesehen ist.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Identifizierungsstufe von Fehlern in der begrenzten Konvergenz und/oder der Verarbeitung derartig vorgesehen ist, wie zum Beispiel das Fehlen von Messpositionen durch den Empfänger (10, 10A, 10B), eine Störung der Kommunikation, ein Fehler bei der Digitalisierung des theoretischen Modells (6), ein Übertragungsfehler der globalen Positionierungsinformation zu einem Rechner (18), ein Berechnungsfehler bei der Einstellung oder ein der Maschine (2) inhärenter Positionierungsfehler.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass es den Einsatz wenigstens eines zweiten Empfängers (10; 10A; 10b) und/oder wenigstens eines Haltungssensors, zum Beispiel einen Neigungsmesser oder Gefällesensor vorsieht.
Realisierungsverfahren gemäß Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass es drei unterschiedliche Funktionsmodi vorsieht, einen sogenannten Prioritätsmodus an der linken Seite des Werkzeugs (4) und einen sogenannten Prioritätsmodus an der rechten Seite des Werkzeugs (4), und einen Modus ohne Priorität, insbesondere für die Realisierung von durchbrochenen Querprofilen (29) oder dergleichen der Decke (7).
Zur Realisierung gemäß eines theoretischen Modells (6) bestimmte Steuer- und Regelungsvorrichtung (24) einer Decke (7) beim Straßenbau mit einem vorbestimmten topographischen Profil aus einem, durch einen dreidimensionalen Mantel, wie zum Beispiel Erde oder Bauten, begrenzten Körper (5), mittels eines auf einer Maschine (2) montierten Werkzeugs (4); wobei diese Maschine (2) mit einem globalen Positionierungssystem per Satellit zusammenwirkt, wobei die besagte Vorrichtung (24) dadurch gekennzeichnet, ist, dass sie insbesondere wenigstens Folgendes umfasst: – ein Positionierungsmodul (17) mit wenigstens einem globalen, zur Messung wenigstens der Position (x(P), y(P), z(P)) des Werkzeugs (4) zu einem Zeitpunkt (N) bestimmten Positionierungsempfänger (10); – ein zur Speicherung der geeignet an der Decke 7 befestigten geometrischen Kurven (28, 30) und zur Zuordnung der gemessenen Position (x (P) , y(P) , z(P) des Werkzeugs (4) zu einer Stelle entlang der Leitkurve (28) geeignetes Digitalisierungsmodul (19); – ein zur Verarbeitung der einerseits aus dem Positionierungsmodul (17) und andererseits nur aus einem nützlichen Teil des theoretischen Moduls (6) stammenden Informationen geeigneter Rechner (18), der zum Beispiel mittels einer durch das Digitalisierungsmodul (19) erstellten Datei zugänglich ist, um eine gemessene Erhebungsposition (z(P)) des Werkzeugs mit einer ausgehend vom Modell (6) definierten theoretischen Höhe (Z_TH(P) abgleichen zu können, einen Erhebungsabstand (E(N)) zum Zeitpunkt (N) abzuleiten, wobei dieser Abstand als Nullabstand (E0) bezeichnet wird, wenn die gemessene Erhebungsposition (z(P)) deutlich mit der theoretischen Höhe (Z_TH(P)zusammenfällt, einerseits wenigstens den Nullabstand (E0), definieren, wenigstens zwei Analysebänder, ein aktives Analyseband definieren, zu dem der Erhebungsabstand (E(N)) gehört, und in Abhängigkeit des Abstandes (E(N)) und des aktiven Analysebandes einen Einstellwert (C(P)) zur Regelung der Erhebung berechnen; – ein zum Beispiel programmierbarer Automat (20), der durch den Rechner (18) gesteuert werden kann; und – jeweils rechte und linke und die Richtung (23) des Werkzeugs weisende Erhebungsverteiler (21, 22), die durch den Automat (20) gesteuert werden können und dazu bestimmt sind, auf die Erhebungsposition des Werkzeugs (4) in Abhängigkeit von dem Einstellwert (C(P)) der Regelung einzuwirken.
Vorrichtung (24) gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (18) insbesondere wenigstens drei Unteraufbauten umfasst, und zwar: – einen Dekodierungs- und Filterungskern (25); – einen Lokalisierungskern (26); und – an die Erhebungsverteiler (21, 22) und die richtungsweisenden Verteiler (23) des Werkzeugs (4) mittels des Automaten (20) angeschlossene Einstellmittel (27).
Vorrichtung (24) gemäß Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dekodierungs- und Filterungskern (25) sowie ein Lokalisierungskern (26) Computerprogramme zur digitalen Berechnung der aus den digitalen oder analogen Berechnungsprogrammen hervorgegangenen Anwendungen beinhalten.
Vorrichtung (24) gemäß Anspruch 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass sie Übertragungsmittel zum Rechner (18) zu jedem Zeitpunkt (N) von Informationen in Form von kodierten Nachrichten beinhaltet, insbesondere bezüglich einer Position in Längsrichtung (x), Querrichtung (y) und Erhebung (z) jedes mobilen Empfängers (10, 10A, 10B) beinhaltet.
Vorrichtung (24) gemäß Anspruch 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass sie Sicherheitsmittel umfasst, die geeignet sind, einen Betriebsstillstand der mobilen Empfänger (10, 10A, 10B) festzustellen und/oder geeignet sind, diese Vorrichtung (24) von einem automatischen Betriebsmodus in einen manuellen Betriebsmodus umzuschalten, in dem der Fahrer (3) der Maschine (2) letztere vollständig kontrolliert.
Vorrichtung (24) gemäß Anspruch 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass sie automatische Erkennungsmittel der Vorlaufrichtung der Maschine (2) entlang der Leitkurve (28) und/oder eine Führungshilfslinie (38) des theoretischen Modells (6) umfasst.
Zur Umsetzung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 29 geeignete Maschine, mit wenigstens einer Vorrichtung (24) gemäß Anspruch 30 bis 35, wie zum Beispiel Planierbaggerlöffel, Greiferkübel für den Erdaushub, kontinuierliche Betongießmaschine, Knabberschere für vorhandene Strukturen, Schneepflug oder dergleichen, wobei die besagte Maschine (2) zum Zusammenwirken mit einem globalen Positionierungssystem per Satellit geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens ein Werkzeug (4) mit wenigstens einem globalen Positionierungsempfänger (10; 10A, 10B) beinhaltet, zum Beispiel zwei auf jeweilige Masten (8; 8A; 8b) in der Nähe der transversalen Enden des Werkzeugs (4) montierte Empfänger.
Maschine (2) gemäß Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens ein Werkzeug (4) mit wenigsten einem globalen Positionierungsempfänger (10; 10A; 10B) zum Beispiel in der Nähe der transversalen Enden des Werkzeugs (4) und wenigstens einen Haltungssensor umfasst.
Maschine (2) gemäß Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Beispiel in einer Fahrzeugkabine (46) mit Anzeigemitteln (47, 48, 49), wie zumk Beispiel wenigstens einem Bildschirm, zum Beispiel mit Flüssigkristallen oder dergleichen ausgerüstet ist, wobei die besagte Fahrzeugkabine (46) zur Aufnahme eines Fahrers der besagten Maschine (2) geeignet ist.
Maschine (2), gemäß Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigemittel wenigstens eine Start- und Parametrieransicht (47), eine Arbeitsansicht (48) und eine Ansicht geometrischer Informationen (49) beinhaltet, wobei die Start- und Parametrieransicht (47) zum Beispiel berührungssensitiv sind, um einem Fahrer (3) des Fahrzeugs die Initialisierung einer Steuer- und Regelungsvorrichtung (24) zu erlauben.
Maschine (2) gemäß Anspruch 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass sie automatische Regelungsmittel ihrer Richtung umfasst, die zum Beispiel durch eine Steuer- und Regelungsvorrichtung (24) gesteuert werden, wobei diese Regelungsmittel der Richtung geeignet sind, die Verschiebungsbahn der Maschine (2) zur und entlang einer Führungshilfslinie (38) konvergieren zu lassen.
Maschine (2) gemäß Anspruch 36 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass es Regelungsmittel der Position in Querrichtung des Werkzeugs (4) um eine Erhebungsrichtung beinhaltet, die geeignet sind, die begrenzte Konvergenz der Bahn dieses Werkzeugs (4) zu und entlang einer Führungshilfslinie (38) zuzulassen.
Maschine (2) gemäß Anspruch 36 bis 41, dadurch gekennzeichnet dass sie einen Richtungshebel (45) und Mittel zur Bestimmung der Priorität eines automatischen Modus beinhaltet, wobei diese Bestimmung durch eine Bewegung dieses von einem Fahrer (3) bedienten Hebels (45) den Übergang vom Betrieb einer Steuer- und Regelungsvorrichtung (24) von einem automatischen Modus in einen manuellen Modus erlaubt.