EP3825468A1

EP3825468A1 - Method and device for sand cleaning

Info

Publication number: EP3825468A1
Application number: EP20207732.7A
Authority: EP
Inventors: Christoph Mayer-Klenk
Original assignee: Sandmaster Gesellschaft Fuer Spielsandpflege und Umwelthygiene Mbh
Current assignee: Sandmaster Gesellschaft Fuer Spielsandpflege und Umwelthygiene Mbh
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2021-05-26
Anticipated expiration: 2040-11-16
Also published as: EP3825468B1; DE102019217807A1

Abstract

Verfahren für Sandreinigung mit Hilfe einer mobilen Sandreinigungsvorrichtung (S), die mit einem absenkbaren und anhebbaren Sandelevator (60) versehen ist, dessen Arbeitstiefe gemessen und aufgezeichnet wird, wobei gleichzeitig die Position der Sandreinigungsvorrichtung (S) in dem zu reinigenden Bereich mittels eines an der Sandreinigungsvorrichtung (S) angebrachten Empfängers (200) für Satelliten-Positionsdaten ermittelt und abgespeichert wird.Mobile Sandreinigungsvorrichtung (S) mit einem absenkbaren und anhebbaren Sandelevator (60), dessen Arbeitstiefe gemessen und abgespeichert wird, wobei die Sandreinigungsvorrichtung (S) mit einem Empfänger (200) für ein Satelliten-Navigationssystem versehen ist, mit dem die Daten über die Arbeitstiefe mit Daten über die jeweilige genaue Position der Sandreinigungsvorrichtung (S) verbunden werden.Method for sand cleaning with the aid of a mobile sand cleaning device (S), which is provided with a lowerable and liftable sand elevator (60), the working depth of which is measured and recorded, while at the same time the position of the sand cleaning device (S) in the area to be cleaned by means of an on the Sand cleaning device (S) attached receiver (200) for satellite position data is determined and stored. Mobile sand cleaning device (S) with a lowerable and liftable sand elevator (60), the working depth of which is measured and stored, the sand cleaning device (S) with a receiver ( 200) is provided for a satellite navigation system, with which the data on the working depth are combined with data on the respective exact position of the sand cleaning device (S).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sandreinigung. "Sand" meint hier körnige, mineralische Materialien aus insbesondere Quarz, Kalk, Dolomit oder Granit, mit einer typischen Korngröße von etwa 1 bis 6 mm. "Reinigung" beinhaltet insbesondere die Auflockerung, Belüftung und Entfernung von Verunreinigungen, wobei der Sand über seine Oberfläche angehoben wird und ein Sieb passiert, das die Verunreinigungen absondert. Typische Einsatzmöglichkeiten der Erfindung betreffen die Reinigung von Sand an Sandkästen und an Fallschutzflächen unterhalb von Spiel- und Klettergeräten, ferner die Sandflächen an Sprunggruben und Kugelstoßanlagen in Schulen und Sportanlagen, ferner Sandflächen an Badestränden und Freizeitanlagen.The present invention relates to a method and a device for sand cleaning. "Sand" here means granular, mineral materials made in particular of quartz, lime, dolomite or granite, with a typical grain size of about 1 to 6 mm. In particular, "cleaning" includes the loosening, aeration and removal of contaminants, whereby the sand is raised above its surface and passes through a sieve that separates the contaminants. Typical uses of the invention relate to the cleaning of sand on sandboxes and on fall protection areas underneath play and climbing equipment, also the sand areas on diving pits and shot put facilities in schools and sports facilities, and also sand areas on beaches and leisure facilities.

Die Sandreinigung an Spielplätzen und Sport- und Freizeitanlagen wird in erheblichem Umfang von darauf spezialisierten, gewerblichen Unternehmen durchgeführt, die von Kommunen wie Städten und Gemeinden beauftragt werden. In den Oberflächenschichten von verschmutztem Sand befinden sich typischerweise Tierexkremente, Glasscherben, Kronenkorken, Zigarettenkippen und dergleichen. Bis zu einem Abstand von etwa 15 bis 20 cm von der Sandoberfläche überwiegt aerobe Mikroflora. Daran schließt sich -je nach Sand-Art, -Qualität und -Verdichtung - in einer Tiefe von etwa 25 bis 40 cm anaerobe Mikroflora an, deren Bakterien und Mikroorganismen den typischen Modergeruch verursachen, der an über längere Zeit nicht gepflegten Sandflächen auftreten kann. Auch an den Fallschutzflächen unterhalb von Spiel- und Klettergeräten muss der Sand regelmäßig wenigstens bis zu einer Tiefe von 40 cm aufgelockert werden, um einen wirksamen Fallschutz zu gewährleisten. Eine sachgerechte und qualitativ hochwertige Sandreinigung erfordert nicht nur die Erfassung der gereinigten Fläche, sondern auch die Erfassung und Aufzeichnung der Arbeitstiefe.The sand cleaning at playgrounds and sports and leisure facilities is carried out to a large extent by specialized, commercial companies commissioned by municipalities such as cities and municipalities. The surface layers of polluted sand typically contain animal excrement, broken glass, crown caps, cigarette butts and the like. Aerobic microflora predominate up to a distance of about 15 to 20 cm from the sand surface. This is followed by anaerobic microflora at a depth of around 25 to 40 cm, depending on the type, quality and density of sand, whose bacteria and microorganisms cause the typical musty odor that can occur on sandy areas that have not been maintained for a long time. The sand must also be regularly loosened up to a depth of 40 cm on the fall protection areas below play and climbing equipment in order to ensure effective fall protection. Proper and high quality sand cleaning requires not only the recording of the cleaned area, but also the recording and recording of the working depth.

Die gewerbliche Sandreinigung an Spiel- und Sportanlagen erfolgt typischerweise mit Hilfe mobiler Sandreinigungsvorrichtungen, die als wesentliche Bestandteile ein Fahrgestell, einen Antriebsmotor, einen Sandelevator, ein Sieb, einen Aufnahmebehälter für Verunreinigungen und mechanische Steuer- und Regeleinrichtungen aufweisen. Der Sandelevator ist typischerweise mit einer Vielzahl Sandförderelemente (Leisten, Schaufeln, Becher) versehen, die an einer motorisch antreibbaren, endlosen Fördereinrichtung (parallel und im Abstand zueinander angeordnete Ketten oder Bänder oder ein einziges, breites umlaufendes Band aus Gummimaterial) angebracht sind, die zwischen einer, in den zu reinigenden Sand eintauchbaren Grabstellung und einer vorzugsweise über Kopf fördernden Abwurfstellung umläuft, aus welcher der mit Hilfe der Sandförderelemente angehobene Sand auf ein Sieb geworfen wird, das den Sand passieren lässt und das Verunreinigungen abtrennt, die in den Aufnahmebehälter gelangen. Das Sieb kann ein schräg gestelltes Rüttelsieb sein, und der das Sieb passiert habende Sand fällt selbsttätig hinter der Aufnahmestelle wieder auf die Sandfläche zurück. Das auf Rädern, Raupen und/oder Ketten laufende Gestell (Fahrgestell) ist typischerweise mit wenigstens einer motorisch angetriebenen Welle ausgerüstet, um eine mobile, selbstfahrende Sandreinigungsvorrichtung zu schaffen. Der am Fahrgestell befindliche Motor, typischerweise ein Verbrennungsmotor, ist zweckmäßigerweise mit einer Hydraulikpumpe gekoppelt, welche die verschiedenen Verbraucher (Fahrantrieb, Fördereinrichtung des Sandelevators) über Hydraulikleitungen mit Hydraulikflüssigkeit versorgt. Weiterhin ist typischerweise eine Verkleidung und Einhausung zumindest des Sandelevators vorgesehen.Commercial sand cleaning at play and sports facilities is typically carried out with the aid of mobile sand cleaning devices, which have a chassis, a drive motor, a sand elevator, a sieve, a container for dirt and mechanical control and regulation devices as essential components. The sand elevator is typically provided with a large number of sand conveyor elements (strips, shovels, buckets), which are attached to a motor-driven, endless conveyor device (chains or belts arranged in parallel and at a distance from one another or a single, wide circumferential belt made of rubber material), which are attached between a digging position, which can be immersed in the sand to be cleaned, and a preferably upside-down discharge position, from which the sand lifted with the aid of the sand conveyor elements is thrown onto a sieve that allows the sand to pass and separates the impurities that get into the receptacle. The sieve can be an inclined vibrating sieve, and the sand that has passed the sieve automatically falls back onto the sand surface behind the pick-up point. The frame (chassis) running on wheels, caterpillars and / or chains is typically equipped with at least one motor-driven shaft in order to create a mobile, self-propelled sand cleaning device. The motor located on the chassis, typically an internal combustion engine, is expediently coupled to a hydraulic pump which supplies the various consumers (traction drive, conveying device of the sand elevator) with hydraulic fluid via hydraulic lines. Furthermore, cladding and housing are typically provided for at least the sand elevator.

"Grabstück" bezeichnet - je nach Verstellung/Absenkung des Sandelevators - denjenigen Abschnitt der Fördereinrichtung mit Förderelementen, der in den zu reinigenden Sand eintaucht, damit sich die bewegten Förderelemente in den Sand eingraben und Sand aufnehmen."Grab piece" means - depending on the adjustment / lowering of the sand elevator - that section of the conveyor with conveyor elements that is in the immersed sand to be cleaned so that the moving conveyor elements dig into the sand and absorb sand.

"Grabstellung" bezeichnet eine solche Stellung der Fördereinrichtung, in welcher das Grabstück in den zu reinigenden Sand eintaucht."Digging position" refers to a position of the conveying device in which the digging piece is immersed in the sand to be cleaned.

"Grabtiefe" bezeichnet innerhalb des zu reinigenden Sandes den Abstand zwischen der mittleren Sandoberfläche und der Unterkante des untersten Förderelementes, wenn das Grabstück seine Grabstellung einnimmt. Als Bezugspunkt für die Sandoberfläche kann das massive, schwere Gestell der Sandreinigungsvorrichtung dienen, wenn diese auf der Sandoberfläche steht oder fährt."Digging depth" refers to the distance between the middle sand surface and the lower edge of the lowest conveying element within the sand to be cleaned when the grave is in its grave position. The massive, heavy frame of the sand cleaning device can serve as a reference point for the sand surface when it is standing or driving on the sand surface.

Zur Sandaufnahme des Sandelevators dient ein Grabstück, das zwischen einer wählbaren, unterschiedlich tief in den zu reinigenden Sand eintauchenden Arbeitsposition (Grabstellung) und einer oberhalb der Sandoberfläche befindlichen Ruheposition verstellbar ist. Das Grabstück nimmt diese Ruheposition beispielsweise dann ein, wenn die mobile Sandreinigungsvorrichtung selbsttätig von ihrem Transportfahrzeug zum Einsatzort fährt, oder wenn die Sandreinigungsvorrichtung im Verlauf der Sandreinigung zurückgesetzt wird. Ausgehend von dieser Ruheposition muss das Grabstück abgesenkt werden bis es ausreichend tief in den zu reinigenden Sand eintaucht, damit der Sandelevator Sand aufnehmen und umwälzen kann. Eine solche Grabstück-Absenkung wird durch Verstellung des Sandelevators bezüglich eines, den Sandelevator haltenden Gestells (Fahrgestell) der Sandreinigungsvorrichtung erreicht. Zur Durchführung einer solchen Verstellung kann beispielsweise der gesamte Sandelevator schwenkbar an dem Fahrgestell angelenkt sein. Die Verschwenkung besorgt eine hydraulisch betätigte Kolben/Zylinder-Anordnung, deren Kolbenstange den Sandelevator so verstellt, dass dessen Grabstück mehr oder minder tief in den Sand eintaucht. Nach einer alternativen Ausführungsform kann der gesamte Sandelevator längs zweier, parallel und im Abstand zueinander sowie nahezu vertikal ausgerichteter, ortsfest am Fahrgestell angebrachter Schienen (nach unten) auf die Sandfläche bzw. von der Sandfläche weg (nach oben) verfahren werden. Die nach unten gerichtete Verstellung (Absenkung) erfolgt typischerweise allein unter der Wirkung der Schwerkraft. Für die nach oben gerichtete Verstellung (Anhebung) sorgt wenigstens eine hydraulisch betätigte Kolben/Zylinder Anordnung, die zwischen einem Träger am Fahrgestell und einem Widerlager am Sandelevator eingesetzt ist.A grave piece is used to pick up the sand in the sand elevator and can be adjusted between a selectable working position (digging position) that plunges at different depths into the sand to be cleaned and a rest position located above the sand surface. The grave piece assumes this rest position, for example, when the mobile sand cleaning device automatically drives from its transport vehicle to the place of use, or when the sand cleaning device is reset in the course of the sand cleaning. Starting from this rest position, the grave must be lowered until it is sufficiently deep into the sand to be cleaned so that the sand elevator can pick up and circulate sand. Such a digging piece lowering is achieved by adjusting the sand elevator with respect to a frame (chassis) of the sand cleaning device holding the sand elevator. To carry out such an adjustment, for example, the entire sand elevator can be pivotably articulated to the chassis. The pivoting is done by a hydraulically operated piston / cylinder arrangement, the piston rod of which adjusts the sand elevator so that its grave piece is more or less deeply immersed in the sand. According to an alternative embodiment, the entire sand elevator can be along two, parallel and at a distance from one another as well as almost vertically aligned rails fixedly attached to the chassis (downwards) onto the sand surface or away from the sand surface (upwards). The downward adjustment (lowering) typically takes place solely under the effect of gravity. At least one hydraulically actuated piston / cylinder arrangement, which is inserted between a carrier on the chassis and an abutment on the sand elevator, ensures the upward adjustment (lifting).

Bekannte mobile Sandreinigungsvorrichtungen dieser Art sind in Gebrauch und beispielsweise in den Dokumenten DE-C2-32 09 134 , DE-C2-34 37 926 , DE-A1-35 13 454 , DE-A1-40 07 409 oder in der Deutschen Patentanmeldung 198 53 351.9 beschrieben. Bei all diesen bekannten Sandreinigungsvorrichtungen erfolgt die Festlegung der Grabtiefe allein und ausschließlich durch entsprechende Einstellung und Verriegelung von Hebeln, Stangen oder Hubzylindern, welche den Sandelevator in einer bestimmten Stellung bezüglich des Fahrgestells fixieren, so dass das Grabstück entsprechend dieser Sandelevatorstellung bis zu einer bestimmten Graftiefe in den zu reinigenden Sand eintaucht. Weder das die Sandreinigung durchführende Unternehmen, noch die die Sandreinigung beauftragende Kommune verfügen letztlich über eine Kontrolle darüber, ob die Sandreinigung tatsächlich mit der für eine qualitativ hochwertige Sandreinigung erforderlichen Grabtiefe durchgeführt worden ist. Erfahrungsgemäß liegen hinsichtlich Aufwand, Leistungserbringung und Ergebnis jedoch Welten zwischen einerseits einer nur etwa 10 cm betragenden Reinigungstiefe und andererseits einer regelmäßig und zuverlässig wenigstens 40 cm betragenden Reinigungstiefe.Known mobile sand cleaning devices of this type are in use and for example in the documents DE-C2-32 09 134 , DE-C2-34 37 926 , DE-A1-35 13 454 , DE-A1-40 07 409 or in the German patent application 198 53 351.9 described. In all these known sand cleaning devices, the digging depth is determined solely and exclusively by appropriate setting and locking of levers, rods or lifting cylinders, which fix the sand elevator in a specific position with respect to the chassis, so that the digging piece can be moved up to a specific grave depth in accordance with this sand elevator position immersing the sand to be cleaned. Neither the company carrying out the sand cleaning nor the municipality commissioning the sand cleaning ultimately have a control over whether the sand cleaning has actually been carried out with the digging depth required for high-quality sand cleaning. Experience has shown, however, that there is a world of effort, performance and result between, on the one hand, a cleaning depth of only about 10 cm and, on the other hand, a regular and reliable cleaning depth of at least 40 cm.

Das Dokument EP 0 319 420 B1 offenbart eine selbstfahrende Maschine für die Reinigung von Stränden. Die bekannte, mit einem Eigenantrieb versehene Vorrichtung weist einen Kippbehälter auf, in den die gesammelten Abfälle gefördert werden. Ferner befindet sich in Fahrtrichtung vorne an der Vorrichtung ein schwenkbar angeordneter Förderer, der an seinem Einlass in einem Abstreifblech endet, das über den zu reinigenden Strand gleitet, um Abfälle aufzunehmen, die dann mit Hilfe des zweistufigen Förderers in den Kippbehälter befördert werden. Am Förderer ist ein Rahmen angelenkt, an dessen Querholm herabhängende Stäbe befestigt sind, die sich in einer Ebene noch vor dem Vorderende des Abstreifbleches befinden und die als "Fühler" dienen und bei Verbiegung über ein vorgegebenes Maß hinaus ein Signal erzeugen. Hierbei kann es sich um ein optisches oder akustisches Signal handeln, oder dieses Signal kann direkt auf den Antrieb der Maschine einwirken, um diese zum Stillstand zu bringen. Mit diesen "Fühlern" können Felsen und andere auf der zu reinigenden Oberfläche befindliche Gegenstände ermittelt werden, bevor das Abstreifblech daran anstößt.The document EP 0 319 420 B1 discloses a self-propelled machine for cleaning beaches. The known, self-propelled device has a tilting container into which the collected waste is conveyed. Furthermore, there is a pivotably arranged conveyor at the front of the device in the direction of travel, which at its inlet in ends with a scraper plate that slides over the beach to be cleaned to pick up waste, which is then transported into the tipping container with the help of the two-stage conveyor. A frame is hinged to the conveyor, on the cross member of which hanging rods are attached, which are located in a plane in front of the front end of the scraper plate and which serve as "sensors" and generate a signal when bent beyond a predetermined amount. This can be an optical or acoustic signal, or this signal can act directly on the drive of the machine in order to bring it to a standstill. With these "sensors" rocks and other objects on the surface to be cleaned can be detected before the scraper plate hits them.

Das Erfassen und Melden von Unregelmäßigkeiten auf der Sandoberfläche hat keinen Bezug zu einer Grabtiefenmessung, die erfasst, wie tief das Grabstück eines Elevators zu einem gegebenen Zeitpunkt in den Sand unterhalb des Fahrgestells eintaucht.The detection and reporting of irregularities on the sand surface has no relation to a digging depth measurement, which records how deep the digging section of an elevator is immersed in the sand below the chassis at a given point in time.

Das Dokument DE 36 27 015 A1 offenbart ein Erdräumgerät, beispielsweise in Form eines Schaufelradbaggers, mit einem Fahrgestell, auf dem sich ein Elevator befindet, dessen Neigung gegenüber dem Fahrgestell verändert werden kann. Zur Änderung der Elevatorneigung dient ein Stellzylinder, dem ein Sensor zugeordnet ist, der die jeweilige Elevatorneigung erfasst und in elektrische Signale umsetzt, die einer Signalverarbeitungseinrichtung zugeführt werden.The document DE 36 27 015 A1 discloses a Erdräumgerät, for example in the form of a bucket wheel excavator, with a chassis on which an elevator is located, the inclination of which can be changed with respect to the chassis. To change the elevator inclination, an adjusting cylinder is used to which a sensor is assigned, which detects the respective elevator inclination and converts it into electrical signals which are fed to a signal processing device.

Jedoch hat dieser bekannte Sensor nicht die Funktion eines "Grabtiefensensors", weil der bekannte Elevator nicht gegenüber seinem Halte- und Fahrgestell abgesenkt und in den Boden unterhalb des Fahrgestells eingetaucht wird. Vielmehr dient zur Kontrolle der Arbeit des bekannten Erdräumgerätes eine zusätzliche Ultraschall-Sender- und - Empfängerkombination, die starr mit dem Erdräumgerät verbunden ist und das Gelände in Fahrtrichtung vor dem Erdräumgerät abtastet.However, this known sensor does not have the function of a "digging depth sensor" because the known elevator is not lowered with respect to its holding and chassis and is not immersed in the ground below the chassis. Rather, an additional ultrasonic transmitter and receiver combination is used to control the work of the known earth clearing device, which is rigidly connected to the earth clearing device and scans the terrain in the direction of travel in front of the earth clearing device.

Sandkästen können ein Sandtiefenprofil mit unterschiedlichen Sandtiefen aufweisen. Eine sachgerechte Sandreinigung erfordert eine Anpassung an dieses Sandtiefenprofil. Eine korrekte Abrechnung erfordert die exakte Erfassung der Tiefe (oder Mächtigkeit) der Sandschicht entsprechend den jeweils gegebenen örtlichen Verhältnissen innerhalb des Sandkastens. Auch wünscht die Kommune als Auftraggeber häufig einen konkreten, nachprüfbaren Nachweis über die tatsächlich erbrachte Leistung, das ist das tatsächlich umgewälzte Sandvolumen.Sandboxes can have a sand depth profile with different sand depths. Proper sand cleaning requires adaptation to this sand depth profile. Correct accounting requires the exact determination of the depth (or thickness) of the sand layer in accordance with the given local conditions within the sandpit. The municipality, as the client, also often wants specific, verifiable evidence of the service actually provided, i.e. the volume of sand actually circulated.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe (das technische Problem) der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und/oder eine Vorrichtung zur insbesondere gewerblichen Sandreinigung anzugeben, bzw. bereitzustellen, das/die eine objektive Angabe und Kontrolle der tatsächlich gereinigten (aufgelockerten, belüfteten, gesiebten bzw. umgewälzten) Sandmenge ermöglicht.Based on this, the object (the technical problem) of the present invention is to specify or provide a method and / or a device for, in particular, commercial sand cleaning, which / which provides an objective indication and control of the actually cleaned (loosened, aerated, sieved or . Recirculated) amount of sand allows.

Verschiedene Ansätze und Versuche zur Lösung dieser Aufgabe, wie beispielsweise Erfassung der von den Sandförderelementen transportierten Sandmenge, Bestimmung der Tiefe der aufgelockerten und/oder gereinigten Sandschichten mit Hilfe externer Maßnahmen, beispielsweise mit Ultraschall, Röntgenstrahlung oder Messstäben brachten keinen Erfolg, weil verschiedene Faktoren wie Art, Qualität, Körnigkeit, Alter, Feuchtigkeitsgehalt und/oder Verdichtung des Sandes die Messergebnisse in unvorhersehbarer Weise beeinflussten und/oder Manipulationen des Bedienungspersonals nicht auszuschließen waren.Various approaches and attempts to solve this problem, such as recording the amount of sand transported by the sand conveyor elements, determining the depth of the loosened and / or cleaned sand layers with the help of external measures, for example with ultrasound, X-rays or measuring rods, were unsuccessful because various factors such as Art , Quality, granularity, age, moisture content and / or compaction of the sand influenced the measurement results in an unpredictable way and / or manipulation by the operating personnel could not be ruled out.

Der diesbezüglich nächstgelegene Stand der Technik ergibt sich aus der DE 199 60 209 C1 und der EP 1 108 816 A2 . Dieser Stand der Technik zeigt bereits ein Verfahren zur Sandreinigung, insbesondere zur Reinigung von Sand an Sandkästen, Spielplätzen und Sportanlagen, mit Hilfe einer mobilen Sandreinigungsvorrichtung, die ein auf der Sandoberfläche fahrbares Gestell aufweist, an dem ein Sandelevator verstellbar, insbesondere absenkbar und anhebbar gehalten ist, der mit einer endlosen, umlaufenden Fördereinrichtung ausgerüstet ist, die mit einer Vielzahl Förderelemente versehen ist, die zwischen einer in den zu reinigenden Sand eintauchenden Grabstellung und einer Abwurfstellung umlaufen, aus welcher der in den Förderelementen transportierte Sand auf ein an der Sandreinigungsvorrichtung befindliches Sieb geworfen wird, das den Sand passieren lässt und das Verunreinigungen abtrennt, die in einen Auffangbehälter gelangen, wobei das Gestell auf der ursprünglichen Oberfläche der zu reinigenden Sandschicht steht oder fährt; die Verstellung/Absenkung des Sandelevators bezüglich des Gestells ein mehr oder minder tiefes Eintauchen der Unterkante des untersten Förderelementes in die Sandschicht unterhalb der Sandoberfläche bewirkt, auf welcher das Gestell steht oder fährt; und die jeweilige Verstellung/Absenkung mit Hilfe eines Sensors erfasst wird, der entsprechende elektrische Signale erzeugt, die an eine, an der Sandreinigungsvorrichtung befindliche Signalverarbeitungseinrichtung übermittelt werden, welche diese Signale aufnimmt, zu Daten verarbeitet, und die so gewonnenen Daten für eine weitere interne oder externe Verarbeitung speichert, bereithält und/oder bereitstellt, um mit Hilfe dieser Daten das in einer gegebenen Zeitspanne von der Sandreinigungsvorrichtung umgewälzte Sandvolumen zu berechnen und darzustellen.The closest prior art in this regard results from DE 199 60 209 C1 and the EP 1 108 816 A2 . This prior art already shows a method for sand cleaning, in particular for cleaning sand on sandboxes, playgrounds and sports facilities, with the aid of a mobile sand cleaning device that has a frame that can be moved on the sand surface has, on which a sand elevator is adjustable, in particular lowerable and liftable, is held, which is equipped with an endless, revolving conveyor device, which is provided with a plurality of conveyor elements, which circulate between a digging position immersed in the sand to be cleaned and a discharge position from which the sand transported in the conveyor elements is thrown onto a sieve located on the sand cleaning device, which allows the sand to pass and which separates impurities that get into a collecting container, the frame standing or moving on the original surface of the sand layer to be cleaned; the adjustment / lowering of the sand elevator with respect to the frame causes the lower edge of the lowermost conveyor element to dip more or less deeply into the sand layer below the sand surface on which the frame stands or moves; and the respective adjustment / lowering is detected with the help of a sensor that generates corresponding electrical signals that are transmitted to a signal processing device located on the sand cleaning device, which receives these signals, processes them into data, and the data obtained in this way for a further internal or external processing stores, holds and / or provides in order to calculate and display the volume of sand circulated by the sand cleaning device with the aid of these data in a given period of time.

Weiter beschreibt dieser Stand der Technik eine mobile Sandreinigungsvorrichtung, mit einem auf der ursprünglichen Oberfläche der zu reinigenden Sandschicht fahrbaren Gestell, an dem ein Sandelevator verstellbar, insbesondere absenkbar und anhebbar gehalten ist, der mit einer endlosen, motorisch antreibbaren, umlaufenden Fördereinrichtung ausgerüstet ist, die mit einer Vielzahl Förderelemente versehen ist, die zwischen einer in den zu reinigenden Sand eintauchenden Grabstellung und einer Abwurfstellung umlaufen, aus welcher der in den Förderelementen transportierte Sand auf ein an der Sandreinigungsvorrichtung befindliches Sieb geworfen wird, das den Sand passieren lässt und das Verunreinigungen abtrennt, die in einen Auffangbehälter gelangen, wobei die jeweilige Grabtiefe vom Ausmaß der jeweiligen Verstellung/Absenkung des Sandelevators bezüglich des Gestells abhängt, wobei die Sandreinigungsvorrichtung mit einer Einrichtung zur Aufnahme elektrischer Signale, zur Verarbeitung dieser Signale zu Daten und zur Speicherung, Bereithaltung und/oder Bereitstellung dieser Daten ausgerüstet ist; und weiterhin ein Sensor vorhanden ist, welcher die jeweilige Verstellung/Absenkung des Sandelevators bezüglich des Gestells erfasst und entsprechende elektrische Signale erzeugt und an die Signalverarbeitungseinrichtung übermittelt.This prior art also describes a mobile sand cleaning device with a frame that can be moved on the original surface of the sand layer to be cleaned, on which a sand elevator is adjustable, in particular lowerable and liftable, which is equipped with an endless, motor-driven, revolving conveyor device which is provided with a plurality of conveyor elements, which rotate between a digging position, which is immersed in the sand to be cleaned, and a discharge position, from which the sand transported in the conveyor elements is thrown onto a sieve located on the sand cleaning device, which allows the sand to pass and which contaminates which get into a collecting container, the respective digging depth depending on the extent of the respective adjustment / lowering of the sand elevator with respect to the frame, the sand cleaning device having a device for receiving electrical signals, for processing these signals into data and for storage, availability and / or provision of this data is equipped; and there is also a sensor which detects the respective adjustment / lowering of the sand elevator with respect to the frame and generates corresponding electrical signals and transmits them to the signal processing device.

Entsprechende Sandreinigungsvorrichtungen gemäß diesem Stand der Technik haben sich sehr bewährt. Gemäß dem Stand der Technik ist es möglich, die vom Reinigungsfahrzeug zurückgelegte Strecke während des Reinigungsvorgangs zu erfassen, sowie die mittlere Eintauchtiefe der Schaufeln während des Reinigungsvorgangs. Dadurch lässt sich die Menge des gereinigten Sandes sowohl für die Rechnungserstellung durch die Buchhaltung als auch für den Kunden ermitteln. Über die mittlere Eintauchtiefe lässt sich jedoch noch eine weitere wichtige Aussage treffen, nämlich ob die Grube, die für den Fallschutz mindestens geforderte, Sandtiefe grundsätzlich einhält. Der Kunde kann dann beim Bedarf entsprechend Sand nachfüllen, um den Fallschutz wiederherzustellen.Corresponding sand cleaning devices according to this prior art have proven very useful. According to the prior art, it is possible to record the distance covered by the cleaning vehicle during the cleaning process, as well as the mean immersion depth of the blades during the cleaning process. This enables the amount of cleaned sand to be determined both for the accounting department and for the customer. However, another important statement can be made about the mean immersion depth, namely whether the pit basically complies with the minimum sand depth required for fall protection. If necessary, the customer can then refill with sand in order to restore the fall protection.

Gerade bei größeren Sandgruben ist jedoch der Mittelwert über die Reinigungstiefe nicht aussagekräftig genug für ein bedarfsgerechtes Nachfüllen der Sandgrube. Hierfür wäre eine positionsgenaue Aufzeichnung der erreichten Reinigungstiefe erforderlich. Stünden diese Daten zur Verfügung, könnte ein 3D-Modell des Reinigungsprofils erstellt werden und damit positionsgenaue Rückschlüsse darüber getroffen werden, wo sich Hindernisse in der Grube befinden, oder wo die erreichte Reinigungstiefe nicht mehr den Anforderungen des Fallschutzes entspricht. Damit könnte dem Kunden als Zusatzleistung ein 3D-Reinigungsprofil seiner Sandgruben übergeben werden und der Kunde kann bedarfsgerecht und kostenoptimiert Sand auffüllen und die Daten zu Dokumentationszwecken selbst nutzen.However, especially in the case of larger sand pits, the mean value over the cleaning depth is not meaningful enough for a needs-based refilling of the sand pit. This would require a precise recording of the cleaning depth achieved. If this data were available, a 3D model of the cleaning profile could be created and conclusions about where there are obstacles in the pit or where the cleaning depth no longer meets the requirements of fall protection can be made. As an additional service, this could give the customer a 3D cleaning profile for his sand pits and the customer can fill up sand in a cost-optimized manner and use the data himself for documentation purposes.

Bevorzugt wäre es dabei, wenn die Messdaten zu diesem Zweck für den Kunden grafisch aufbereitet und auch nachgearbeitet werden können, um zum Beispiel aufgetretene Bedienungsfehler im Feld nachträglich korrigieren zu können.It would be preferable if the measurement data could be graphically processed and reworked for the customer for this purpose, for example to be able to subsequently correct operating errors in the field.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einer Vorrichtung gemäß Anspruch 6 gelöst, die es erstmals erlauben, ein genaues 3-dimensionales Profil der Reinigungsarbeit zu erstellen, wobei nicht nur die Reinigungstiefe an jedem Punkt des zu reinigenden Bereiches aufgezeichnet wird, sondern darüber hinaus sogar das beispielsweise mehrfache Reinigen/Überfahren der gleichen Bereiche in der zu reinigenden Sandgrube erkannt und bei der Abrechnung berücksichtigt werden kann.According to the invention, this object is achieved with a method according to claim 1 and a device according to claim 6, which for the first time allow an accurate 3-dimensional profile of the cleaning work to be created, whereby not only the cleaning depth is recorded at each point of the area to be cleaned, but In addition, even the multiple cleaning / driving over of the same areas in the sand pit to be cleaned can be recognized and taken into account in the billing.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the invention emerge from the subclaims.

Dabei weist die Sandreinigungsvorrichtung eine Einrichtung zur Aufnahme, Speicherung und Verarbeitung elektrischer Signale, zur Gewinnung von Daten aus diesen Signalen und zur Speicherung, Bereithaltung und Bereitstellung dieser Daten, nachstehend kurz "Signalverarbeitungseinrichtung" auf. Typischerweise kann diese Signalverarbeitungseinrichtung eine Mikroprozessor gestützte Speichereinheit sein. Zweckmäßigerweise ist diese Signalverarbeitungseinrichtung geschützt in einem stabilen, allseitig geschlossenen Gehäuse untergebracht, das am Fahrgestell befestigt ist.The sand cleaning device has a device for receiving, storing and processing electrical signals, for obtaining data from these signals and for storing, holding and making available this data, hereinafter referred to as "signal processing device" for short. Typically, this signal processing device can be a microprocessor-based memory unit. This signal processing device is expediently protected in a stable housing that is closed on all sides and is attached to the chassis.

Weiterhin ist wenigstens ein Grabtiefensensor vorhanden, welcher elektrische, die aktuelle Grabtiefe wiedergebende Signale bildet und an die Signalverarbeitungseinrichtung liefert.Furthermore, there is at least one digging depth sensor, which generates electrical signals reflecting the current digging depth and delivers them to the signal processing device.

Vorzugsweise ist der Sandelevator längs fast vertikal (unter einem Winkel von etwa 80° zur Horizontalen) angeordneter Schienen (Schlosserführung) nach unten, auf die Sandfläche zu, bzw. nach oben, von der Sandfläche weg verstellbar an dem Fahrgestell gehalten. Das Absenken erfolgt unter der Wirkung der Schwerkraft. Zum Anheben dient ein hydraulisch betätigter Hubzylinder. Beispielsweise kann dieser Hubzylinder ortsfest am Fahrgestell befestigt sein, und die mehr oder minder weit aus dem Hubzylinder herausragende Kolbenstange verschiebt den Sandelevator mehr oder minder weit nach oben. Die Länge des aus dem Hubzylinder herausragenden Kolbenstangenabschnittes bildet ein Maß dafür, wie tief das Grabstückende des Sandelevators in den zu reinigenden Sand eintaucht. In diesem Falle kann der Grabtiefensensor als Längenmesssensor ausgebildet sein, welcher die Länge des aus dem Hubzylinder ausgefahrenen Kolbenstangenabschnittes erfasst. Der Messwert kann unmittelbar an den aus dem Hubzylinder ausgefahrenen Kolbenstangenabschnitt oder mittelbar durch Differenzbildung innerhalb des Hubzylinders erfasst werden.The sand elevator is preferably held on the chassis so that it can be adjusted downwards, towards the sand surface, or upwards, away from the sand surface, along rails (locksmith's guide) arranged almost vertically (at an angle of about 80 ° to the horizontal). The lowering takes place under the effect of gravity. A hydraulically operated lifting cylinder is used for lifting. For example, this lifting cylinder can be fixed in place on the chassis, and the piston rod protruding more or less far from the lifting cylinder moves the sand elevator more or less far upwards. The length of the piston rod section protruding from the lifting cylinder is a measure of how deep the grave end of the sand elevator is immersed in the sand to be cleaned. In this case, the digging depth sensor can be designed as a length measuring sensor which detects the length of the piston rod section extended from the lifting cylinder. The measured value can be recorded directly on the piston rod section extended from the lifting cylinder or indirectly by forming the difference within the lifting cylinder.

Als weitere und bevorzugte Alternative kann die Grabtiefe mittels eines Laser-Distanzmessers ermittelt werden.As a further and preferred alternative, the digging depth can be determined using a laser distance meter.

Der Sensor ist hierbei fest auf der Maschine montiert und misst den Abstand zu einem versenkbaren Sandförderer (Elevator). Ist der Sandförderer maximal im Sand versenkt, so wird der Abstand zwischen Sensor und Sandförderer maximal, ist er eingefahren, so ist der Abstand minimal.
So kann die Tiefe, mit der die Sandreinigungsmaschine den Sand fördert, zuverlässig bestimmt werden.The sensor is permanently mounted on the machine and measures the distance to a retractable sand conveyor (elevator). If the sand conveyor is sunk to the maximum in the sand, the distance between the sensor and the sand conveyor is maximal; if it is retracted, the distance is minimal.
In this way, the depth at which the sand cleaning machine pumps the sand can be reliably determined.

Bei trockener Wetterlage besteht die Problematik, dass der Sensor von Staub zugesetzt wird. Im Falle einer Fehlfunktion soll der Sensor einen Fehler ausgeben, der dem Benutzer durch ein Blinken der LEDs angezeigt wird.In dry weather there is the problem that the sensor is clogged with dust. In the event of a malfunction, the sensor should output an error that is indicated to the user by the LEDs flashing.

Als Distanzsensor kommt ein Leuze ODSL8 Sensor vom Typ ODSL 8/V66-500-S12 zum Einsatz. Der Laserpunkt hat bei einem Abstand von 500mm eine Fläche von 6mm² A Leuze ODSL8 sensor of type ODSL 8 / V66-500-S12 is used as the distance sensor. The laser point has an area of 6mm ^{2 at a distance of 500mm}

Der Laser-Distanzmesser liefert ein digitales Signal, welches die Grabtiefe angibt.
Obwohl die stationäre Anordnung des Hubzylinders am Gestell bevorzugt ist, könnte auch die alternative Anordnung gewählt werden, bei welcher der Hubzylinder am Sandelevator angebracht ist, und das freie Kolbenstangenende am Gestell angelenkt ist.The laser rangefinder delivers a digital signal that indicates the digging depth.
Although the stationary arrangement of the lifting cylinder on the frame is preferred, the alternative arrangement could also be selected in which the lifting cylinder is attached to the sand elevator and the free piston rod end is articulated on the frame.

Zum Verstellen, insbesondere Absenken und Anheben des Sandelevators bezüglich des Gestells können ein oder mehrere Hubzylinder vorgesehen werden.One or more lifting cylinders can be provided for adjusting, in particular lowering and raising the sand elevator with respect to the frame.

Ein Grabtiefenbereich zwischen Sandoberfläche und maximaler Grabtiefe innerhalb des zu reinigenden Sandes erstreckt sich typischerweise über eine Strecke von etwa 40 bis 50 cm. Innerhalb dieses Grabtiefenbereiches soll die tatsächliche, aktuelle Grabtiefe mit einer Genauigkeit von +/-1 Zentimeter erfasst und angegeben werden. Die Länge der vom Längenmesssensor abtastbaren Messstrecke, beispielsweise der Messbereich des Laser-Distanzmessers, wird typischerweise grösser sein als dieser Grabtiefenbereich. Es muss ein Ausgangspunkt oder Nullpunkt für diese Grabtiefenmessung definiert und festgelegt werden. Vorzugsweise dient als Nullpunkt diejenige Sandelevatorstellung, bei welcher der tiefste Punkt des Sandelevators, das ist die Unterkante des untersten (zur Sandoberfläche am nächsten benachbarten) Sandförderelementes (Schaufel, Leiste, Becher) die Sandoberfläche gerade berührt. Bezogen auf diesen Nullpunkt wird die Signalverarbeitungseinrichtung abgeglichen und kalibriert bzw. geeicht.A digging depth range between the sand surface and the maximum digging depth within the sand to be cleaned typically extends over a distance of approximately 40 to 50 cm. Within this digging depth range, the actual, current digging depth should be recorded and specified with an accuracy of +/- 1 centimeter. The length of the measuring section that can be scanned by the length measuring sensor, for example the measuring range of the laser distance meter, will typically be greater than this digging depth range. A starting point or zero point for this digging depth measurement must be defined and established. The sand elevator position at which the lowest point of the sand elevator, that is, the lower edge of the lowest (closest to the sand surface) sand conveying element (shovel, bar, cup) just touches the sand surface, serves as the zero point. The signal processing device is adjusted and calibrated or calibrated in relation to this zero point.

Das Fahrgestell der Sandreinigungsvorrichtung läuft typischerweise auf Drucklufträdern und kann wegen seiner massiven und mechanisch stabilen Konstruktion als Bezugspunkt für die Sandoberfläche dienen, wenn die Sandreinigungsvorrichtung auf der Sandoberfläche steht oder fährt. Vorzugsweise ist vorgesehen, vor Beginn jedes Arbeitseinsatzes eine Nullpunktsabgleichung bzw. -bestimmung (Nullung) durchzuführen. Dies erfolgt vorzugsweise in der Weise, dass die Sandreinigungsvorrichtung auf die Sandoberfläche gefahren wird, daraufhin der Sandelevator bezüglich des Gestells soweit abgesenkt wird, bis die Unterkante des untersten (zur Sandoberfläche am nächsten benachbarten) Sandförderelementes (Schaufel, Leiste, Becher) die Sandoberfläche gerade berührt, und daraufhin das vom Laser-Distanzmesser gebildete Signal ermittelt, abgeglichen und als Nullpunktsignal der Grabtiefe festgelegt wird.The chassis of the sand cleaning device typically runs on compressed air wheels and can be because of its massive and mechanically stable Construction serve as a reference point for the sand surface when the sand cleaning device is standing or driving on the sand surface. Provision is preferably made for a zero point adjustment or determination (zeroing) to be carried out before the start of each work assignment. This is preferably done in such a way that the sand cleaning device is driven onto the sand surface, then the sand elevator is lowered with respect to the frame until the lower edge of the lowest (closest to the sand surface) sand conveying element (shovel, bar, cup) just touches the sand surface , and then the signal generated by the laser rangefinder is determined, adjusted and set as the zero point signal for the digging depth.

Die Signalverarbeitungseinrichtung ist mit einem Mikrocomputer ausgerüstet, welcher wenigstens das vom Laser-Distanzmesser gebildete Grabtiefensignal speichert und für eine interne oder externe Verarbeitung bereithält und bereitstellt, um letztlich das in einer gegebenen Zeitspanne gereinigte Sandvolumen berechnen und darstellen zu können. Sofern das Grabtiefensignal nicht bereits in digitalisierter Form angeliefert wird, kann der Signalverarbeitungseinrichtung zusätzlich ein Analog-nach-Digital-Wandler zugeordnet sein, welcher die dort eintreffenden Analogsignale in Digitalsignale umwandelt.The signal processing device is equipped with a microcomputer which stores at least the digging depth signal generated by the laser rangefinder and holds and makes it available for internal or external processing in order to ultimately be able to calculate and display the volume of sand cleaned in a given period of time. If the digging depth signal is not already delivered in digitized form, the signal processing device can additionally be assigned an analog-to-digital converter which converts the analog signals arriving there into digital signals.

Weiterhin kann der Signalverarbeitungseinrichtung vorzugsweise ein Uhrwerk mit Kalendarium (Timer-IC) zugeordnet sein. Auf diese Weise kann dem aktuellen Grabtiefensignal das zugehörige Datum und die zugehörige Uhrzeit zugeordnet werden (Betriebsstunden-Zähler). Dies erhöht den Wert des letztlich zu erstellenden Protokolls.Furthermore, the signal processing device can preferably be assigned a clockwork with a calendar (timer IC). In this way, the relevant date and time can be assigned to the current digging depth signal (operating hours counter). This increases the value of the log that ultimately has to be generated.

Die Versorgung der Signalverarbeitungseinrichtung mit elektrischer Energie kann aus dem laufenden Verbrennungsmotor und/oder aus einer an der Sandreinigungsvorrichtung befindlichen Quelle für elektrische Energie (Batterie, Akku) erfolgen, welche elektrische Energie zum Betrieb der Signalverarbeitungseinrichtung und deren Komponenten einschließlich Sensor(en) bereitstellt. Der oder die Sensor(en) sowie die Signalverarbeitungseinrichtung werden in Betrieb gesetzt, nachdem die erforderliche Betriebsspannung zur Verfügung steht, beispielsweise nach erfolgreichem Starten des Verbrennungsmotors. Als weiteres notwendiges Kriterium für das in-Gang-setzen des Systems bei jedem neuen Arbeitseinsatz kann - ausgehend von der vorausgegangenen Nullpunktabgleichung - das erstmalige Eintauchen des Grabstückes in den zu reinigenden Sand vorgesehen werden. Die Systeme bleiben dann solange in Betrieb, bis die Betriebsspannung wieder erlischt.The signal processing device can be supplied with electrical energy from the running internal combustion engine and / or from a source of electrical energy (battery, accumulator) located on the sand cleaning device, which electrical energy is used to operate the Signal processing device and its components including sensor (s) provides. The sensor (s) and the signal processing device are put into operation after the required operating voltage is available, for example after the internal combustion engine has been successfully started. As a further necessary criterion for starting the system with each new work assignment - based on the previous zero point adjustment - the first immersion of the grave piece in the sand to be cleaned can be provided. The systems then remain in operation until the operating voltage goes out again.

Während des Betriebszustandes werden die von dem oder den Sensor(en) erzeugten Signale kontinuierlich oder intermittierend an die Signalverarbeitungseinrichtung geliefert. Vorzugsweise liegen diese Signale kontinuierlich an der Signalverarbeitungseinrichtung an und werden dort periodisch, beispielsweise in Abständen von 1 sec abgefragt und gespeichert.During the operating state, the signals generated by the sensor (s) are supplied continuously or intermittently to the signal processing device. These signals are preferably applied continuously to the signal processing device and are interrogated and stored there periodically, for example at intervals of 1 second.

Obwohl nicht zwingend erforderlich, kann es wünschenswert sein, neben und zusätzlich zu der tatsächlichen, aktuellen Grabtiefe weitere Funktionen und Betriebszustände zu erfassen, auszuwerten und zu protokollieren, welche für die Beurteilung und Kontrolle einer sachgerechten Sandreinigung bedeutsam sind.Although not absolutely necessary, it can be desirable, in addition to and in addition to the actual, current digging depth, to record, evaluate and record other functions and operating states that are important for the assessment and control of proper sand cleaning.

Um bisher die zurückgelegte Wegstrecke des Sandreinigungsfahrzeugs zu erfassen, werden vorzugsweise an den zwei Antriebsrädern Inkremental-Encoder angebracht, die aus einem Encoder-Ring aus Metall und einem induktiven Sensor bestehen. Der Ring hat Aussparungen, die von den induktiven Sensoren erfasst werden. In Kombination mit dem Radumfang lässt sich so die zurückgelegte Wegstrecke berechnen, unter der Annahme, dass die Räder nicht durchdrehen.In order to record the distance covered by the sand cleaning vehicle up to now, incremental encoders, which consist of an encoder ring made of metal and an inductive sensor, are preferably attached to the two drive wheels. The ring has recesses that are detected by the inductive sensors. In combination with the wheel circumference, the distance covered can be calculated, assuming that the wheels do not spin.

Der Encoder-Ring hat 16 Aussparungen, wodurch sich eine Auflösung von 22,5° ergibt.The encoder ring has 16 recesses, resulting in a resolution of 22.5 °.

Die zurückgelegte Distanz ergibt sich nach der folgenden Formel:
Zurückgelegte Strecke s bei der Anzahl der Inkremente i bei Reifendurchmesser d $s = i \frac{22, 5 °}{360 °} πd$

The distance covered results from the following formula:
Distance covered s with the number of increments i with tire diameter d

s = i \frac{22nd, 5 °}{360 °} πd

Hierdurch ergibt sich bei einem Raddurchmesser von d=55,8 cm (Reifen 22x12.00-8 4PR Kenda Bear Claw) auch ein maximaler Auflösungsfehler von $s_{Fehler} = \frac{22, 5 °}{360 °} π 55, 8 cm = 10, 71 cm$

With a wheel diameter of d = 55.8 cm (tires 22x12.00-8 4PR Kenda Bear Claw), this also results in a maximum resolution error of

s_{error} = \frac{22nd, 5 °}{360 °} π 55, 8th cm = 10, 71 cm

Es ist davon auszugehen, dass der maximale Fehler durch das Vor- und Zurückfahren bei 2-fachen des Auflösungs-Fehlers (=21,42 cm) liegt.It can be assumed that the maximum error caused by driving forwards and backwards is twice the resolution error (= 21.42 cm).

Als Inkrementalgeber kommt ein induktiver Sensor von Balluff vom Typ BES M12MG1-PSC60B-S04G zum Einsatz.An inductive sensor from Balluff of the type BES M12MG1-PSC60B-S04G is used as the incremental encoder.

Auf eine Kalibrierung soll bei den Inkrementalgebern möglichst verzichtet werden, da ein fester Korrekturfaktor (zurückgelegte Strecke pro Inkrement) verwendet werden kann, der im Grunde durch den Reifendurchmesser festgelegt ist. Problematisch ist bei der Streckenermittlung der starke Schlupf der Räder im Sand, besonders bei abgesenktem Elevator, weshalb die Strecken je nach Reinigungstiefe korrigiert werden müssen. Eine zunehmende Belastung durch die Reinigungstiefe sorgt für einen zunehmenden Schlupf. Weiterhin hat der Luftdruck im Reifen einen großen Einfluss auf den Schlupf, weshalb zukünftig ein Korrekturfaktor auf Basis des Reifendrucks umgesetzt werden soll.Calibration should be avoided with the incremental encoders as far as possible, since a fixed correction factor (distance covered per increment) can be used, which is basically determined by the tire diameter. The problem with determining the route is the strong slip of the wheels in the sand, especially when the elevator is lowered, which is why the routes have to be corrected depending on the depth of cleaning. An increasing load caused by the depth of cleaning causes increasing slippage. Furthermore, the air pressure in the tire has a major influence on the slip, which is why a correction factor based on the tire pressure should be implemented in the future.

Erfindungsgemäß kann die Streckeninformation über die GPS-Datenerfassung genauer ermittelt werden.According to the invention, the route information can be determined more precisely via the GPS data acquisition.

Im Stand der Technik wurde ein Korrekturfaktor pro Tiefenstufe des Elevators eingestellt. Die nachfolgende Tabelle zeigt die bisherige Skalierung der Werte. TABELLE 3 SKALIERUNG WEGSTRECKE NACH DER REINIGUNGSTIEFE Tiefe t Wegstrecke pro Radimpuls <= 5 cm 12,0 cm <= 10 cm 11,5 cm <= 15 cm 11,0 cm <= 20 cm 10,5 cm <= 25 cm 10,0 cm <= 30 cm 9,2 cm <= 35 cm 9,0 cm <= 40 cm 8,3 cm In the prior art, a correction factor was set for each depth level of the elevator. The following table shows the previous scaling of the values. TABLE 3 SCALING DISTANCE ACCORDING TO THE CLEANING DEPTH Depth t Distance per wheel impulse <= 5 cm 12.0 cm <= 10 cm 11.5 cm <= 15 cm 11.0 cm <= 20 cm 10.5 cm <= 25 cm 10.0 cm <= 30 cm 9.2 cm <= 35 cm 9.0 cm <= 40 cm 8.3 cm

Die Eichung und Kalibrierung der Signalverarbeitungseinrichtung bezüglich der so erzeugten Fahrstreckensignale erfolgt typischerweise anhand einer Probefahrt, bei welcher die Länge einer tatsächlich abgefahrenen Strecke mit Hilfe eines Maßbandes oder dergleichen abgemessen wird.The calibration and calibration of the signal processing device with regard to the route signals generated in this way is typically carried out on the basis of a test drive, during which the length of a route actually traveled is measured with the aid of a tape measure or the like.

Weiterhin ist es vorteilhaft, auch die Umdrehungsrichtung der Antriebswelle zu erfassen, um so zu unterscheiden zwischen einerseits einer Vorwärtsfahrt, in der bei eintauchendem Grabstück Sand gefördert und gereinigt wird und andererseits Rückwärtsfahrt, bei der sich, beispielsweise zu Rangier- oder Transportzwecken das Grabstück oberhalb der Sandoberfläche befindet. Die Fahrstrecke während der Rückwärtsfahrt bleibt bei der Berechnung des umgewälzten Sandvolumens unberücksichtigt. Ein solcher Umdrehungsrichtungssensor kann beispielsweise in Form eines Hydraulikschalters ausgebildet sein, der in die zum Fahrantrieb-Hydraulikmotor führende Hydraulikleitung eingesetzt ist.Furthermore, it is advantageous to also detect the direction of rotation of the drive shaft, in order to distinguish between, on the one hand, forward travel, in which sand is conveyed and cleaned when the digging piece is immersed, and, on the other hand, backward travel, in which, for example for maneuvering or transport purposes, the grave is above the Sand surface is located. The distance traveled while reversing is not taken into account when calculating the volume of sand that has been circulated. Such a The direction of rotation sensor can be designed, for example, in the form of a hydraulic switch which is inserted into the hydraulic line leading to the hydraulic motor of the travel drive.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist auch dem Sandelevator ein Betriebszustandsensor zugeordnet, welcher den Betriebszustand (in Betrieb oder nicht) des Sandelevators wiedergebende Signale bildet und an die Signalverarbeitungseinrichtung liefert. Mit Hilfe dieser Signale wird-vorzugsweise unter Mitberücksichtigung von Datum und Uhrzeit - festgehalten, wann die Vorrichtung Sand umgewälzt hat. Meldet der Betriebszustandsensor einen Stillstand des Elevators, so bleibt die vom Fahrstreckensensor gemeldete Fahrstrecke bei der Berechnung des umgewälzten Sandvolumens unberücksichtigt. Dieser Betriebszustandsensor kann beispielsweise in Form eines induktiven Abnehmers der Schalterstellung ausgebildet sein. Der entsprechende Schalter kann in die zum Elevatorantrieb-Hydraulikmotor führende Hydraulikleitung eingesetzt sein.According to a further advantageous embodiment, the sand elevator is also assigned an operating state sensor which forms signals reproducing the operating state (in operation or not) of the sand elevator and delivers them to the signal processing device. With the help of these signals - preferably taking into account the date and time - it is recorded when the device circulated sand. If the operating condition sensor reports a standstill of the elevator, the route reported by the route sensor is not taken into account when calculating the volume of sand circulated. This operating state sensor can be designed, for example, in the form of an inductive pickup of the switch position. The corresponding switch can be inserted into the hydraulic line leading to the elevator drive hydraulic motor.

In der Praxis zeigt sich, dass die Bodenfläche oder der Untergrund einer Sandfläche innerhalb eines Sandkastens häufig nicht eben ist. Aufgrund der örtlichen Verhältnisse, beispielsweise Baumwurzeln, bestehen Unregelmäßigkeiten, welche bis in die Sandschicht hineinragen. Beim Vorwärtsfahren der Sandreinigungsvorrichtung längs der Sandoberfläche muss die Bedienungsperson durch entsprechende Verstellung der Eintauchtiefe des Grabstückes in die Sandschicht eine fortlaufende Anpassung an diese örtlichen Verhältnisse und Unregelmäßigkeiten vornehmen. Es resultiert ein auf die jeweilige, zu berücksichtigende Fahrstrecke bezogenes Grabtiefenprofil. Aus der kombinierten Erfassung und Auswertung der Grabtiefensignale und der Fahrstreckensignale lässt sich auch bei unregelmäßigem Sandflächenuntergrund exakt das tatsächlich umgewälzte Sandvolumen berechnen und darstellen. Diese, vorzugsweise in einem Protokoll ausgedruckten Angaben sind sowohl für den Auftraggeber wie für den Ausführer der gewerblichen Sandreinigung höchst aufschlussreich und wertvoll.In practice, it has been found that the floor surface or the subsoil of a sand surface within a sandpit is often not even. Due to the local conditions, for example tree roots, there are irregularities that protrude into the sand layer. When moving the sand cleaning device forwards along the sand surface, the operator has to continuously adapt to these local conditions and irregularities by appropriately adjusting the depth of immersion of the grave piece in the sand layer. The result is a digging depth profile related to the respective route to be taken into account. From the combined acquisition and evaluation of the digging depth signals and the route signals, the actual volume of sand that was actually circulated can be calculated and displayed, even with an irregular sand surface. This information, preferably printed out in a protocol, is useful for both the client and the customer highly informative and valuable for the contractor of commercial sand cleaning.

Der von den Sandförderelementen angehobene und transportierte Sand wird unter Einhaltung passender Abstände und Umlaufgeschwindigkeit des Förderbandes - vorzugsweise über Kopf des Sandelevators - auf ein weitgehend vertikal (aus Sicht der Abwurfstelle unter einem Winkel von etwa 100° zur Horizontalen) angeordnetes Sieb geworfen, und passiert größtenteils dieses Sieb. Das Sieb kann ein Drahtgitter sein, das innerhalb eines rechteckigen Metallrahmens gehalten ist. Eine Maschenweite von 8 bis 15 mm und eine Drahtstärke von ca 1,5 mm haben sich gut bewährt. Verunreinigungen und Fremdstoffe passieren das Sieb nicht, sondern werden mit Hilfe des Siebes vom Sand getrennt und ausgesondert und gelangen unter der Wirkung der Schwerkraft in einen Auffangbehälter am Fuße des Siebes. Typischerweise kann dieser Auffangbehälter ein länglicher, trogartiger Kasten oder Korb sein, dessen Wände aus einer grobmaschigen Gitterstruktur bestehen, welche den herabfallenden Sand passieren lässt.The sand lifted and transported by the sand conveyor elements is thrown onto a sieve that is largely vertical (from the point of view of the discharge point at an angle of about 100 ° to the horizontal), while maintaining the appropriate distances and the speed of rotation of the conveyor belt - preferably overhead of the sand elevator - and passes most of the time this sieve. The screen can be a wire mesh held within a rectangular metal frame. A mesh size of 8 to 15 mm and a wire thickness of approx. 1.5 mm have proven to be good. Impurities and foreign substances do not pass through the sieve, but are separated from the sand with the aid of the sieve and separated out and, under the action of gravity, reach a collecting container at the foot of the sieve. Typically, this collecting container can be an elongated, trough-like box or basket, the walls of which consist of a coarse-meshed lattice structure, which allows the falling sand to pass.

Großflächige Verunreinigungen wie etwa Papier, Laubblätter, Folienstücke und dergleichen können hartnäckig am Sieb haften und würden nicht unerhebliche Siebflächen für längere Zeit blockieren. Vorzugsweise ist ein an der Siebhalterung befestigter Klopfer vorgesehen, der periodisch am Siebrahmen anschlägt und Erschütterungen des Siebes auslöst, welche die Ablösung solcher großflächigen Verunreinigungen unterstützen. Der Klopfer kann einen geführten und verstellbaren Bolzen mit einem massiven Kopf aufweisen; der Bolzen wird periodisch von einem elektrischen Stellantrieb gegen die Federkraft einer Schraubenfeder verstellt. Nach Erreichen eines Auslösepunktes stößt und schlägt die Feder den Bolzenkopf mit erheblichem Impuls gegen den Siebrahmen und löst so die Sieberschütterungen aus.Large-scale contamination such as paper, leaves, pieces of foil and the like can stubbornly adhere to the sieve and would block a considerable amount of sieve surfaces for a long time. A knocker attached to the sieve holder is preferably provided, which periodically strikes the sieve frame and triggers vibrations of the sieve, which support the detachment of such large-area impurities. The knocker can have a guided and adjustable bolt with a solid head; the bolt is periodically adjusted by an electric actuator against the spring force of a helical spring. After reaching a trigger point, the spring pushes and strikes the bolt head against the sieve frame with considerable momentum, thus triggering the sieve vibrations.

Das Sieb kann, beispielsweise zu Reinigungszwecken, aus seiner Halterung entnommen und von der Sandreinigungsvorrichtung entfernt werden. Grundsätzlich könnte die Sandreinigungsvorrichtung auch bei entferntem Sieb betrieben werden, jedoch wäre das Ergebnis der Sandreinigung ungenügend. Auch der Auffangbehälter muss in regelmäßigen Abständen aus seiner Halterung am Fuße des Siebes entnommen und von der Sandreinigungsvorrichtung entfernt werden, um die darin angesammelten Verunreinigungen und Fremdstoffe zu entleeren. Grundsätzlich könnte die Sandreinigungsvorrichtung auch bei entferntem Auffangbehälter betrieben werden, jedoch wäre das Ergebnis der Sandreinigung ungenügend.The sieve can be removed from its holder, for example for cleaning purposes, and removed from the sand cleaning device. In principle, the sand cleaning device could also be operated with the sieve removed, but the result of the sand cleaning would be unsatisfactory. The collecting container must also be removed from its holder at the foot of the sieve at regular intervals and removed from the sand cleaning device in order to empty the dirt and foreign matter that has accumulated in it. In principle, the sand cleaning device could also be operated with the collecting container removed, but the result of the sand cleaning would be unsatisfactory.

Wie bereits oben ausgeführt, kann die Fördereinrichtung (Förderband) des Sandelevators von einem Hydraulikmotor angetrieben werden, dem die erforderliche Hydraulikflüssigkeit über Hydraulikleitungen zugeführt wird. Diese Hydraulikflüssigkeit wird mit Hilfe einer Hydraulikpumpe umgewälzt, die vom Verbrennungsmotor an der mobilen Sandreinigungsvorrichtung angetrieben wird. Je tiefer das Grabstück des Sand umwälzenden Sandelevators in den zu reinigenden Sand eintaucht, desto grösser ist die Lastaufnahme des Sandelevator-Hydraulikantriebs und entsprechend der Hydraulikpumpe. Die Lastabgabe des Verbrennungsmotors wird nach Maßgabe einer Steuerung durch die Bedienungsperson angepasst bzw. regelt diese die Lastaufnahme und damit die Eintauchtiefe des Grabstückes. Die Stellung einer Drosselklappe am Verbrennungsmotor ist abhängig von dessen Lastabgabe und bildet somit letztlich auch ein Maß für die Stellung (Grabtiefe) des Grabstückes.As already stated above, the conveying device (conveyor belt) of the sand elevator can be driven by a hydraulic motor to which the required hydraulic fluid is supplied via hydraulic lines. This hydraulic fluid is circulated with the aid of a hydraulic pump that is driven by the internal combustion engine on the mobile sand cleaning device. The deeper the digging piece of the sand-circulating sand elevator is immersed in the sand to be cleaned, the greater the load-bearing capacity of the sand elevator hydraulic drive and, correspondingly, the hydraulic pump. The load output of the internal combustion engine is adjusted according to a control by the operator or this regulates the load absorption and thus the immersion depth of the grave. The position of a throttle valve on the internal combustion engine is dependent on its load output and thus ultimately also forms a measure of the position (digging depth) of the digging piece.

Vorzugsweise wird von der Gesamtheit der vorstehend genannten Sensoren die Gesamtheit der vorstehend genannten Signale kontinuierlich gebildet und an die Signalverarbeitungseinrichtung geliefert. die dort fortlaufend eintreffenden Signale werden periodisch, beispielsweise in Abständen von etwa 1 sec abgefragt und mit Hilfe des Mikrocomputers ausgewertet. Die bei der Auswertung erhaltenen Daten werden schließlich in einen nicht flüchtigen Speicher eingeschrieben. Die so bereitgehaltenen Signale werden per Funk/Bluetooth an ein Smartphone weitergeleitet und können dann extern weiter verarbeitet werden, um schließlich ein Protokoll auszudrucken, das letztlich das gesamte Betriebsverhalten einer mobilen Sandreinigungsvorrichtung während eines bestimmten, gegebenen Arbeitseinsatzes dokumentiert, einschließlich des in dieser Zeitspanne gereinigten Sandvolumens unter Einbeziehung der Arbeitstiefe darstellt.The entirety of the aforementioned signals is preferably formed continuously from the entirety of the aforementioned sensors and supplied to the signal processing device. the continuously arriving signals are interrogated periodically, for example at intervals of about 1 second, and evaluated with the aid of the microcomputer. The data obtained during the evaluation are finally written into a non-volatile memory. The signals made available in this way are forwarded to a smartphone via radio / Bluetooth and can then be used externally are processed further in order to finally print out a log that ultimately documents the entire operating behavior of a mobile sand cleaning device during a specific, given work assignment, including the volume of sand cleaned in this period of time, including the working depth.

Bei einer praktischen Ausführungsform befindet sich die Signalverarbeitungseinrichtung in einem stabilen Gehäuse aus Aluminium (IP 67) das mit Hilfe von Schrauben an einem Gestell befestigt ist, das seinerseits auf dem Fahrgestell abgestützt ist. Das Gehäuse beinhaltet die gesamte, zum Betrieb der Signalverarbeitungseinrichtung erforderliche Elektronik, ferner ein Uhrwerk mit Kalendarium (Timer-IC) zur Bildung von Tag und Uhrzeit. Das Gehäuse umfasst eine vibrationshemmende Box und beinhaltet Harting-Stecker, Funkeinrichtung und GPS Empfänger und ist mit dem Bedienfeld an der Maschinenfront verbunden: Die Versorgung mit elektrischer Energie erfolgt aus dem laufenden Verbrennungsmotor an der mobilen Sandreinigungsmaschine.In a practical embodiment, the signal processing device is located in a stable housing made of aluminum (IP 67) which is fastened with the help of screws to a frame, which in turn is supported on the chassis. The housing contains all the electronics required to operate the signal processing device, as well as a clockwork with a calendar (timer IC) to create the day and time. The housing includes a vibration-inhibiting box and contains Harting plugs, radio equipment and GPS receiver and is connected to the control panel on the front of the machine: The electrical energy is supplied from the running internal combustion engine on the mobile sand cleaning machine.

Beispielsweise sind nachstehende Sensoren und/oder Schalter vorgesehen:

a) ein Längenmesssensor (Grabtiefensensor als Laser-Distanzsensor) am letztlich das Grabstück am Sandelevator gegenüber dem Gestell der Sandreinigungsvorrichtung und damit gegenüber der Sandoberfläche verstellenden Hubzylinder, um so die Grabtiefe des Grabstückes am Elevator zu erfassen;
b) ein Fahrstreckensensor, nämlich ein die Umdrehungszahl einer ein Antriebsrad am Fahrgestell antreibenden Welle erfassender Sensor;
c) ein Hydraulikschalter in der Zuleitung zum Hydraulikmotor dieser Welle, um zwischen Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt der Sandreinigungsvorrichtung zu unterscheiden; und
d) ein Hydraulikschalter (Betriebszustandsensor) in der Zuleitung zum Hydraulikmotor des Elevators, um den Betriebszustand (ein oder aus) des Elevators zu erfassen.

For example, the following sensors and / or switches are provided:

a) a length measuring sensor (digging depth sensor as a laser distance sensor) on the ultimately the digging piece on the sand elevator opposite the frame of the sand cleaning device and thus relative to the sand surface adjusting lifting cylinder, in order to detect the digging depth of the digging piece on the elevator;
b) a travel distance sensor, namely a sensor which detects the number of revolutions of a shaft driving a drive wheel on the chassis;
c) a hydraulic switch in the supply line to the hydraulic motor of this shaft to differentiate between forward travel and reverse travel of the sand cleaning device; and
d) a hydraulic switch (operating status sensor) in the feed line to the hydraulic motor of the elevator in order to detect the operating status (on or off) of the elevator.

Der Laser-Längenmesssensor (Grabtiefensensor) liefert ein digitales Signal. Der Drehzahlerfassungs-Sensor (Fahrstreckensensor) liefert elektrische Impulse, die in der Signalverarbeitungseinrichtung gezählt, aufsummiert und gespeichert werden. Alle anderen Sensoren liefern im eingeschaltenen Zustand Spannungssignale, insbesondere 12 V-Signale. Vorzugsweise erfolgt die Signalerfassung und -übermittlung fortlaufend. Die Abfrage erfolgt vorzugsweise periodisch, beispielsweise in Abständen von etwa 1 sec.The laser length measuring sensor (digging depth sensor) supplies a digital signal. The speed detection sensor (distance sensor) supplies electrical impulses which are counted, added up and stored in the signal processing device. All other sensors deliver voltage signals when switched on, especially 12 V signals. The signals are preferably recorded and transmitted continuously. The query is preferably carried out periodically, for example at intervals of about 1 second.

Die Auswertung dieser Signale, und die Speicherung der bei dieser Auswertung erhaltenen Daten erfolgt mit Hilfe eines Mikrocomputers, welcher in die Signalverarbeitungseinrichtung integriert ist. Die schließlich erzeugten Daten werden in einen nicht flüchtigen Speicher eingeschrieben und per Funk/Bluetooth auf ein Smartphone übermittelt.The evaluation of these signals and the storage of the data obtained during this evaluation takes place with the aid of a microcomputer which is integrated in the signal processing device. The data finally generated are written into a non-volatile memory and transmitted to a smartphone via radio / Bluetooth.

Zum Betrieb der Sandreinigungsvorrichtung wird zuerst der Antriebsmotor gestartet, um auch die Signalverarbeitungseinrichtung und die Sensoren mit elektrischer Energie zu versorgen. Es kann vorgesehen werden, dass alle weiteren Sensoren erst dann aktiviert werden, nachdem eine Nullpunktabgleichung des Grabtiefensensors durchgeführt worden ist.To operate the sand cleaning device, the drive motor is first started in order to also supply the signal processing device and the sensors with electrical energy. It can be provided that all further sensors are only activated after a zero point adjustment of the digging depth sensor has been carried out.

Nach Beendigung der Aktivitäten eines bestimmten Arbeitseinsatzes (Job) werden zu einem geeigneten Zeitpunkt die in der Signalverarbeitungseinrichtung bereitgehaltenen Daten ausgelesen. Hierzu kann am Smartphone das dafür vorgesehene Programm gestartet werden. Entsprechend dem selbsterklärenden Programm im Smartphone werden die Daten ausgelesen und an den Server übermittelt. Daraufhin können auf dem Smartphone weitere Daten, beispielsweise betreffend das Arbeitsteam, die Kundenanschrift, die Zuordnung einzelner Objekte und dergleichen eingegeben werden. Daraufhin werden aus diesen Daten die Ergebnisse wie Arbeitsdauer, Sandfläche, durchschnittliche Arbeitstiefe und das Volumen der umgewälzten Sandmenge berechnet und von einem Drucker in Form eines Protokolls ausgedruckt. Bei Bedarf könnte auch das abgearbeitete Sandtiefenprofil grafisch dargestellt werden.After the activities of a specific work assignment (job) have ended, the data held ready in the signal processing device are read out at a suitable point in time. The program provided for this purpose can be started on the smartphone. According to the self-explanatory program in the smartphone, the data is read out and transmitted to the server. Further data can then be saved on the smartphone, for example relating to the work team, the customer address, the assignment of individual objects and the like can be entered. The results such as working time, sand area, average working depth and the volume of the circulated amount of sand are then calculated from this data and printed out by a printer in the form of a log. If necessary, the processed sand depth profile could also be displayed graphically.

Alternativ kann der Signalverarbeitungseinrichtung eine Sendeeinrichtung zugeordnet werden, und die in der Signalverarbeitungseinrichtung bereitgehaltenen Daten werden kontinuierlich oder periodisch oder auf Abfrage mit Hilfe dieser Sendeeinrichtung telemetrisch an einen entfernten Empfänger übermittelt, wo sie weiter ausgewertet werden. Nach einer weiteren Alternative kann der Signalverarbeitungseinrichtung eine Mobilfunkeinrichtung zugeordnet sein, mit deren Hilfe die Daten in das Internet eingestellt werden. Der Betreiber der Sandreinigungsvorrichtung ruft dann diese Daten aus dem Internet ab und führt die weitere Auswertung durch.Alternatively, a transmission device can be assigned to the signal processing device, and the data held ready in the signal processing device are transmitted telemetrically to a remote receiver continuously or periodically or on request with the aid of this transmission device, where they are further evaluated. According to a further alternative, the signal processing device can be assigned a mobile radio device, with the aid of which the data can be placed in the Internet. The operator of the sand cleaning device then calls up this data from the Internet and carries out the further evaluation.

Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen anhand einer beispielhaften Ausführungsform mit Bezugnahme auf die Figuren erläutert:

Fig.1 zeigt in schematischer Darstellung - teilweise weggebrochen - eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen, mobilen Sandreinigungsvorrichtung, wobei die Komponenten zur Signalerfassung und -auswertung nicht maßstäblich sondern vergrößert dargestellt sind;
Fig. 2 zeigt die Komponenten des erfindungsgemäßen Gesamtsystems;
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Elektronik für die Sandreinigungsanlage;
Fig. 4 zeigt das erfindungsgemäß angewendete Satelliten-Navigationssystem mit zusätzlicher lokaler Fehlerkorrektur zur exakten Positionsbestimmung;
Fig. 5 zeigt ein Beispiel für eine farbige Kartierung der jeweiligen Grabtiefe;
Fig. 6 zeigt eine 3-dimensionale und farbige Darstellung der Grabtiefe;
Fig. 7 zeigt eine weitere farbige Darstellung für die Grabtiefe; und
Fig. 8 zeigt eine farbige und räumliche Darstellung der jeweiligen Grabtiefe.

The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the figures:

Fig. 1 shows a schematic representation - partially broken away - a side view of a mobile sand cleaning device according to the invention, the components for signal acquisition and evaluation not being to scale but being shown enlarged;
Fig. 2 shows the components of the overall system according to the invention;
Fig. 3 shows the electronics according to the invention for the sand cleaning system;
Fig. 4 shows the satellite navigation system used according to the invention with additional local error correction for exact position determination;
Fig. 5 shows an example of a colored mapping of the respective digging depth;
Fig. 6 shows a 3-dimensional and colored representation of the digging depth;
Fig. 7 shows another colored representation for the digging depth; and
Fig. 8 shows a color and spatial representation of the respective digging depth.

Die Sandreinigungsvorrichtung S bildet eine mobile, selbstfahrende Vorrichtung, die entfernt an eine selbstfahrende Straßenwalze oder Schneefräse erinnert. Im oberen Abschnitt des - in Fahrtrichtung gesehen - rückwärtigen (hinteren) Teiles der Vorrichtung befinden sich eine Anzahl Bedienungselemente, die während des Betriebs von einer, hinter der Vorrichtung hergehenden Bedienungsperson betätigt werden. Zu den wesentlichen Bestandteilen gehören ein auf Rädern 36, 56 laufendes Gestell 10, ein bezüglich des Gestells 10 verstellbar gehaltener Sandelevator 60, ein Verbrennungsmotor 40 mit angekoppelter Hydraulikpumpe 42 und verschiedene weitere Aggregate.The sand cleaning device S forms a mobile, self-propelled device that is remotely reminiscent of a self-propelled road roller or snow blower. In the upper section of the rear (rear) part of the device - seen in the direction of travel - there are a number of operating elements which are operated during operation by an operator following the device. The essential components include a frame 10 running on wheels 36, 56, a sand elevator 60 which is held adjustable with respect to the frame 10, an internal combustion engine 40 with a coupled hydraulic pump 42 and various other units.

Ein vorderer, horizontal ausgerichteter unterer (nahe dem Boden befindlicher) Längsträger 11 ist über eine abgewinkelte, nahezu vertikal ausgerichtete Strebe 18 mit einem hinteren, horizontal ausgerichteten, oberen Längsträger 25 verbunden. Eine paarweise, parallel und im Abstand zueinander befindliche Anordnung dieser Träger 11, 25 und Streben 18 ist über mehrere horizontal ausgerichtete Querträger 26, 27, 28 miteinander verbunden und bildet ein stabiles Gestell 10. Je eine hängende Strebe 23 am hinteren, oberen Längsträger 25 bildet zusammen mit einem hinteren Querträger 28 eine hängende Brücke 29. Zwei kurze Längsträger 24 sind mit je einem Ende an dieser Brücke 29 und mit je dem anderen Ende an einem mittig angeordneten Querträger 27 abgestützt und bilden eine Halterung 30 für eine, mit einem Differentialgetriebe 33 versehene und von einem Hydraulikmotor 34 antreibbare Antriebswelle 35, an deren Enden je ein Antriebsrad 36 fest angebracht ist. Jedes Antriebsrad 36 hat eine Stahlfelge 37 auf der ein kräftig profilierter Druckluftreifen 38 sitzt. Auf dieser Halterung 30 ist ein Verbrennungsmotor 40 abgestützt, an dessen Welle 41 eine Hydraulikpumpe 42 angeflanscht ist, von der mehrere Hydraulikleitungen zu einem Steuerblock 43 führen. In diesen Steuerblock 43 sind verschiedene Steuerventile 44, 44', 44", ... eingesetzt, die mit Hilfe der Bedienungshebel 45, 45', 45", ... betätigt werden. Dem Verbrennungsmotor ist eine Kfz-Batterie 47 und ein Treibstofftank 48 zugeordnet, die ebenfalls an der Halterung 30 abgestützt sind.A front, horizontally aligned lower (near the floor) longitudinal member 11 is connected to a rear, horizontally aligned, upper longitudinal member 25 via an angled, almost vertically aligned strut 18. An arrangement of these supports 11, 25 and struts 18 in pairs, parallel and at a distance from one another is connected to one another via several horizontally aligned cross members 26, 27, 28 and forms a stable frame 10 together with a rear cross member 28 a hanging bridge 29. Two short longitudinal members 24 are each supported with one end on this bridge 29 and with the other end on a centrally arranged cross member 27 and form a holder 30 for a, provided with a differential gear 33 and a drive shaft 35 which can be driven by a hydraulic motor 34 and at each end of which a drive wheel 36 is fixedly attached. Each drive wheel 36 has a steel rim 37 on which a powerful profiled pneumatic tire 38 is seated. An internal combustion engine 40 is supported on this holder 30, on the shaft 41 of which a hydraulic pump 42 is flanged, from which several hydraulic lines lead to a control block 43. In this control block 43, various control valves 44, 44 ', 44 ", ... are used, which are operated with the aid of the operating levers 45, 45', 45", .... A motor vehicle battery 47 and a fuel tank 48, which are likewise supported on the holder 30, are assigned to the internal combustion engine.

Im vorderen Bereich ist an den beiden unteren Längsträgern 11 und den diese verbindenden vorderen Querträgern 26 eine aus Vorderwand 13 und zwei abgewinkelten Seitenwänden 14 bestehende Führung 15 für den Sandelevator 60 angeschweißt. Parallel zu diesen Seitenwänden sind an den beiden unteren Längsträgern 11 Widerlager 12 angeschweißt, an denen die beiden Schenkel 51 eines U-förmigen Bügels 50 angelenkt sind, dessen weitgehende horizontale Ausrichtung mit Hilfe von Hydraulikzylindern 16 verstellbar ist. An diesem Bügel 50 sind je zwei, in vertikaler Richtung drehbare Radaufhängungen 52 für je ein nicht-angetriebenes Laufrad 56 angeordnet. Jedes Laufrad 56 ist deutlich kleiner als die Antriebsräder 36 und hat ebenfalls eine Stahlfelge 57, auf der ein Druckluftreifen 58 sitzt. Auf diesen vier Rädern 36, 56 kann die Sandreinigungsvorrichtung selbstätig fahren, wenn die Antriebswelle 35 der Antriebsräder 36 motorisch angetrieben wird.In the front area, a guide 15 for the sand elevator 60, consisting of a front wall 13 and two angled side walls 14, is welded to the two lower longitudinal members 11 and the front cross members 26 connecting them. Parallel to these side walls 11, abutments 12 are welded to the two lower longitudinal members, to which the two legs 51 of a U-shaped bracket 50 are articulated, the largely horizontal alignment of which is adjustable with the aid of hydraulic cylinders 16. Arranged on this bracket 50 are two wheel suspensions 52, each rotatable in the vertical direction, for one non-driven impeller 56 each. Each wheel 56 is significantly smaller than the drive wheels 36 and also has a steel rim 57 on which a pneumatic tire 58 sits. The sand cleaning device can drive automatically on these four wheels 36, 56 when the drive shaft 35 of the drive wheels 36 is driven by a motor.

Zwei lange, parallel und im Abstand zueinander angeordnete, sowie nahezu vertikal ausgerichtete, aus kräftigem Stahlblech bestehende und an ihrer Vorderseite geschlitzte Kastenprofile 20 sind über Stützen und mehrere Schweißverbindungen stabil am Gestell 10 befestigt. Innerhalb jedes Kastenprofils 20 ist der Kopfabschnitt 65 eines langen, im Querschnitt hammerförmigen Profilstabes 63 geführt, dessen Stielabschnitt 64 aus dem Schlitz 21 herausgeführt und mit dem Sandelevator 60 fest verbunden ist. Auf diese Weise kann der gesamte Sandelevator 60 gegenüber dem Gestell 10 im wesentlichen in vertikaler Richtung nach oben oder nach unten verstellt werden.Two long box sections 20, which are arranged parallel and at a distance from one another and are almost vertically aligned, made of strong sheet steel and slotted on their front side, are securely fastened to the frame 10 via supports and several welded connections. Inside each box section 20, the head section 65 of a long, hammer-shaped section rod 63 is guided, the stem section 64 of which is led out of the slot 21 and firmly connected to the sand elevator 60. In this way, the entire sand elevator 60 can be compared to the frame 10 in the can be adjusted essentially in the vertical direction upwards or downwards.

Der Sandelevator 60 umfasst eine Fördereinrichtung 70, einen Hydraulikmotor 78 zum Antrieb der Fördereinrichtung 70, ein Sieb 80, eine Prallplatte 85, einen Auffangbehälter 83, eine Verkleidung 87 und einen stabilen Rahmen 61, an welchem diese Komponenten befestigt sind. Die Fördereinrichtung 70 besteht im wesentlichen aus einem breiten, endlosen, umlaufenden Band 71 aus gummielastischem Material, das über untere Umlenkrollen 72 und obere Umlenkrollen 74 geführt ist. Die oberen Umlenkrollen 74 sitzen auf einer angetriebenen Welle, die von einem Zahnriemen 79 angetrieben wird, der seinerseits von einem Hydraulikmotor 78 angetrieben wird. Der Hydraulikmotor 78 wird mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt, die über Hydraulikleitungen 46" heran- und weggeführt wird, die ihrerseits an den Steuerblock 43 angeschlossen sind.The sand elevator 60 comprises a conveying device 70, a hydraulic motor 78 for driving the conveying device 70, a sieve 80, a baffle plate 85, a collecting container 83, a casing 87 and a stable frame 61 to which these components are attached. The conveying device 70 consists essentially of a wide, endless, revolving belt 71 made of rubber-elastic material, which is guided over lower deflecting rollers 72 and upper deflecting rollers 74. The upper deflection rollers 74 sit on a driven shaft which is driven by a toothed belt 79, which in turn is driven by a hydraulic motor 78. The hydraulic motor 78 is acted upon with hydraulic fluid, which is brought in and out via hydraulic lines 46 ″, which in turn are connected to the control block 43.

An der Außenseite (abgewandt zu den Umlenkrollen) des Bandes 71 sind quer zur Förderrichtung sowie parallel und im Abstand zueinander eine Vielzahl Förderelemente 76 befestigt. Im vorliegenden Falle bestehen diese Förderelemente 76 aus massiven, zweifach abgewinkelten (rinnenförmigen) Metallleisten, die je am Band 71 angeschraubt sind. Der abgewinkelte freie Randabschnitt 77 erstreckt sich in Richtung der Förderrichtung des Bandes 71. Die Breite des Bandes 71 ist so gewählt, dass der gesamte Sandelevator 60 im Zwischenraum zwischen den beiden unteren Längsträgern 11 Platz findet, diesen Zwischenraum jedoch weitgehend ausfüllt.On the outside (facing away from the deflection rollers) of the belt 71, a plurality of conveying elements 76 are fastened transversely to the conveying direction as well as parallel and at a distance from one another. In the present case, these conveyor elements 76 consist of solid, twice angled (channel-shaped) metal strips, which are each screwed to the belt 71. The angled free edge section 77 extends in the direction of the conveying direction of the belt 71. The width of the belt 71 is selected so that the entire sand elevator 60 finds space in the space between the two lower longitudinal members 11, but largely fills this space.

Wenn der Sandelevator 60 in Betrieb ist, dann befinden sich die unteren Umlenkrollen 72 teilweise oder vollständig unterhalb der Oberfläche 3 des zu reinigenden Sandes 2. Die unteren Umlenkrollen 72 mit dem daran vorbeilaufenden Band 71 und den daran befestigten Förderelementen 76 definieren ein Grabstück 73 des Sandelevators 60; entsprechend definieren die oberen Umlenkrollen 74 ein Kopfstück 75 des Sandelevators 60. Die am Grabstück 73 vorbeilaufenden Förderelemente 76 graben sich in den Sand 2 ein, nehmen Sand auf und transportieren diesen Sand nach oben bis zum Kopfstück 75. Beim Passieren des Kopfstückes 75 wird der Sand "über Kopf" auf ein Sieb 80 geschleudert, das im wesentlichen parallel zur Ausrichtung der Fördereinrichtung 70 und im Abstand zum absteigenden Bandabschnitt angeordnet ist. Dieses Sieb 80 besteht aus einem Drahtgitter 81, das an einem rechteckigen Siebrahmen 82 befestigt ist. Typischerweise bildet die Richtung des Siebes 80 (aus der Sicht des Kopfstückes 75) mit der Horizontalen einen Winkel von etwa 100°. Der ganz überwiegende Anteil des von der Fördereinrichtung 70 transportierten Sandes passiert das Sieb 80 und gelangt auf eine parallel und im Abstand zum Sieb 80 angeordnete Prallplatte 85, an welcher der umgewälzte Sand herabrieselt und wieder auf die Sandoberfläche 3 gelangt. Am Fuße des Siebes 80 ist ein sich über die gesamte Sieb- und Elevatorbreite erstreckender Auffangbehälter 83 entfernbar angebracht. Im vorliegenden Falle besteht dieser Auffangbehälter aus einem quaderförmigen Kasten oder Trog, dessen Wände aus Drahtgitter bestehen, das der umgewälzte Sand passieren kann. Der obere Teil der Fördereinrichtung 70 und die weiteren Komponenten des Sandelevators 60 sind innerhalb einer Verkleidung 87 eingehaust, in der Aussparungen 88, 89 zur Entnahme des Siebes 80 und des Auffangbehälters 83 ausgespart sind.When the sand elevator 60 is in operation, the lower deflection rollers 72 are partially or completely below the surface 3 of the sand 2 to be cleaned. The lower deflection rollers 72 with the belt 71 passing by and the conveyor elements 76 attached to it define a digging piece 73 of the sand elevator 60; correspondingly, the upper deflection rollers 74 define a head piece 75 of the sand elevator 60 Grab piece 73 passing conveyor elements 76 dig into the sand 2, take up sand and transport this sand up to the head piece 75. When passing the head piece 75, the sand is thrown "overhead" onto a sieve 80 which is essentially parallel to the Alignment of the conveyor 70 and is arranged at a distance from the descending belt section. This sieve 80 consists of a wire mesh 81 which is fastened to a rectangular sieve frame 82. Typically, the direction of the screen 80 (from the point of view of the head piece 75) forms an angle of approximately 100 ° with the horizontal. The vast majority of the sand transported by the conveying device 70 passes the sieve 80 and arrives at a baffle plate 85 which is arranged parallel to and at a distance from the sieve 80, on which the circulated sand trickles down and reaches the sand surface 3 again. At the foot of the sieve 80, a collecting container 83 extending over the entire width of the sieve and elevator is removably attached. In the present case, this collecting container consists of a cuboid box or trough, the walls of which are made of wire mesh through which the circulated sand can pass. The upper part of the conveying device 70 and the other components of the sand elevator 60 are housed within a cladding 87 in which recesses 88, 89 for removing the sieve 80 and the collecting container 83 are made.

Sämtliche vorstehend erläuterten Elevatorkomponenten sind an einem stabilen Rahmen 61 aufgehängt, der sich im Rücken der Prallplatte 85 befindet. An diesem Rahmen 61 sind zwei lange, parallel und im Abstand zueinander sowie im wesentlichen vertikal ausgerichtete Profilstäbe 63 befestigt, die einen hammerförmigen Querschnitt aufweisen. Der Stielabschnitt 64 dieser Profilstäbe 63 ist am Rahmen 61 befestigt, und der Kopfabschnitt 65 ist innerhalb der Kastenprofile 20 geführt, die am Gestell 10 befestigt sind; es resultiert eine sogenannte "Schlosserführung".All of the elevator components explained above are suspended from a stable frame 61 which is located in the back of the baffle plate 85. On this frame 61 two long, parallel and spaced apart and essentially vertically aligned profile rods 63 are attached, which have a hammer-shaped cross-section. The stem section 64 of these profile bars 63 is fastened to the frame 61, and the head section 65 is guided within the box sections 20 which are fastened to the frame 10; the result is a so-called "locksmith's tour".

Auf Grund dieser Anordnung kann der gesamte Sandelevator 60 im wesentlichen in vertikaler Richtung bezüglich des Gestells 10 nach oben oder nach unten verstellt werden. Eine nach unten gerichtete Verstellung erfolgt unter der Wirkung der Schwerkraft. Zum Anheben dient eine hydraulisch betätigte Kolben/Zylinder-Anordnung (kurz: Hydraulikzylinder) deren Zylinder 90 am vorderen Querträger 26 des Gestells 10 und deren aus dem Zylinder 90 herausragendes Ende 92 der Kolbenstange 91 am oberen Querholm 62 des Rahmens 61 angelenkt ist. Durch Beaufschlagung des Hydraulikzylinders 90 mit Hydraulikflüssigkeit kann der gesamte Sandelevator 60 bezüglich des Gestells 10 soweit angehoben werden, bis sich dessen Grabstück 73 oberhalb der Sandoberfläche 3 befindet.Due to this arrangement, the entire sand elevator 60 can be in a substantially vertical direction with respect to the frame 10 upwards or can be adjusted downwards. A downward adjustment takes place under the effect of gravity. A hydraulically operated piston / cylinder arrangement (hydraulic cylinder for short) is used for lifting, the cylinder 90 of which is articulated on the front cross member 26 of the frame 10 and the end 92 of the piston rod 91 protruding from the cylinder 90 on the upper cross member 62 of the frame 61. By applying hydraulic fluid to the hydraulic cylinder 90, the entire sand elevator 60 can be raised with respect to the frame 10 until its grave piece 73 is above the sand surface 3.

Um die Sandreinigungsvorrichtung in Betrieb zu nehmen, wird der Verbrennungsmotor 40 gestartet. Die an die Motorwelle 41 angeformte Hydraulikpumpe 42 drückt die Hydraulikflüssigkeit durch den Steuerblock 43 und durch die verschiedenen Hydraulikleitungen 46, 46', 46", ... zu den einzelnen Verbrauchern, beispielsweise dem Hydraulikmotor 34 an der Antriebswelle, dem Hydraulikmotor 78 zum Antrieb der Fördereinrichtung oder dem Hydraulikzylinder 90 zum Absenken/Anheben des Sandelevators 60.In order to put the sand cleaning device into operation, the internal combustion engine 40 is started. The hydraulic pump 42 formed on the motor shaft 41 pushes the hydraulic fluid through the control block 43 and through the various hydraulic lines 46, 46 ', 46 ", ... to the individual consumers, for example the hydraulic motor 34 on the drive shaft, the hydraulic motor 78 to drive the Conveyor or the hydraulic cylinder 90 for lowering / raising the sand elevator 60.

Weiterhin befindet sich im hinteren oberen Abschnitt der Sandreinigungsvorrichtung ein Gehäuse 101 das über mehrere Streben 102 am Gestell 10 abgestützt ist. Innerhalb dieses Gehäuses 101 ist vor Zugriff und Witterungseinflüssen geschützt, eine Mikrocomputer gestützte Signalverarbeitungseinrichtung 100 untergebracht. In die Wand des Gehäuses 101 sind eine Anzahl Anschlussbuchsen oder Steckverbinder 103 eingesetzt, an welche - nicht dargestellte - Signalleitungen oder Leitungen zum Auslesen von Daten aus der Signalverarbeitungseinrichtung 100 anschließbar sind.Furthermore, in the rear upper section of the sand cleaning device there is a housing 101 which is supported on the frame 10 via several struts 102. A microcomputer-based signal processing device 100 is housed within this housing 101, protected from access and the effects of the weather. A number of connection sockets or plug connectors 103 are inserted into the wall of the housing 101, to which signal lines or lines (not shown) for reading out data from the signal processing device 100 can be connected.

An verschiedenen Stellen der Sandreinigungsvorrichtung sind mehrere-lediglich schematisch angedeutete - Sensoren S1 bis S7 angebracht, die verschiedene Funktionen und Betriebszustände der Sandreinigungsvorrichtung erfassen und entsprechende elektrische Signale erzeugen, welche über - nicht dargestellte - Signalleitungen an die Signalverarbeitungseinrichtung 100 weitergeleitet werden. Im einzelnen sind nachstehende Sensoren vorgesehen:

ein Grabtiefensensor S1, nämlich ein Laser-Distanzmesser im Bereich des den Sandelevators 60 verstellenden Hydraulikzylinders 90;
ein Fahrstreckensensor S2, nämlich ein die Umdrehungszahl der Antriebswelle 35 erfassender Sensor im Bereich der Antriebswelle 35;
ein Fahrtrichtungssensor S3, etwa in Form eines Hydraulikschalters in der zum Hydraulikmotor 34 führenden Hydraulikleitung 46, welcher die Umdrehungsrichtung der Antriebswelle 35 erfasst; und
ein Sandelevator-Betriebszustand-Sensor S4, etwa in Form eines Hydraulikschalters in der zum Hydraulikmotor 78 führenden Hydraulikleitung 46.

A plurality of sensors S1 to S7, which are only indicated schematically, are attached at various points on the sand cleaning device, which detect various functions and operating states of the sand cleaning device and corresponding electrical signals generate which are forwarded to the signal processing device 100 via signal lines (not shown). The following sensors are provided:

a digging depth sensor S1, namely a laser distance meter in the area of the hydraulic cylinder 90 adjusting the sand elevator 60;
a travel distance sensor S2, namely a sensor which detects the number of revolutions of the drive shaft 35 in the area of the drive shaft 35;
a travel direction sensor S3, for example in the form of a hydraulic switch in the hydraulic line 46 leading to the hydraulic motor 34, which detects the direction of rotation of the drive shaft 35; and
a sand elevator operating state sensor S4, for example in the form of a hydraulic switch in the hydraulic line 46 leading to the hydraulic motor 78.

Mit dem insoweit beschriebenen Stand der Technik ist es möglich, die vom Reinigungsfahrzeug zurückgelegte Strecke während des Reinigungsvorgangs zu erfassen, sowie die mittlere Eintauchtiefe der Schaufeln während des Reinigungsvorganges. Dadurch lässt sich die Menge des gereinigten Sandes sowohl für die Rechnungserstellung durch die Buchhaltung als auch für den Kunden ermitteln. Über die mittlere Eintauchtiefe lässt sich jedoch noch eine weitere wichtige Aussage treffen, nämlich ob die Grube, die für den Fallschutz mindestens geforderte, Sandtiefe grundsätzlich einhält. Der Kunde kann dann bei Bedarf entsprechend Sand nachfüllen, um den Fallschutz wiederherzustellen.With the prior art described so far, it is possible to record the distance covered by the cleaning vehicle during the cleaning process, as well as the mean immersion depth of the blades during the cleaning process. This enables the amount of cleaned sand to be determined both for the accounting department and for the customer. However, another important statement can be made about the mean immersion depth, namely whether the pit basically complies with the minimum sand depth required for fall protection. If necessary, the customer can then refill with sand in order to restore the fall protection.

Bei größeren Sandgruben ist der Mittelwert über die Reinigungstiefe nicht aussagekräftig genug für ein bedarfsgerechtes Nachfüllen der Sandgrube. Hierfür wäre eine positionsgenaue Aufzeichnung der erreichten Reinigungstiefe erforderlich. Stünden diese Daten zur Verfügung, könnte ein 3D-Modell des Reinigungsprofils erstellt werden und damit positionsgenaue Rückschlüsse darüber getroffen werden, wo sich Hindernisse in der Grube befinden, oder wo die erreichte Reinigungstiefe nicht mehr den Anforderungen des Fallschutzes entspricht. Damit könnte dem Kunden als Zusatzleistung ein 3D-Reinigungsprofil seiner Sandgruben übergeben werden und er kann bedarfsgerecht und kostenoptimiert Sand auffüllen und die Daten zu Dokumentationszwecken selbst einsetzen.In the case of larger sand pits, the mean value of the cleaning depth is not meaningful enough for the sand pit to be refilled as required. This would require a precise recording of the cleaning depth achieved. If this data were available, a 3D model of the cleaning profile could be created and conclusions can be drawn about where there are obstacles in the pit or where the cleaning depth no longer meets the requirements of fall protection. With this, the customer could be given a 3D cleaning profile of his sand pits as an additional service and he can fill up sand as needed and cost-effectively and use the data himself for documentation purposes.

Es besteht weiterhin der Wunsch, dass die Messdaten zu diesem Zweck für den Kunden grafisch aufbereitet und auch nachbearbeitet werden können, um z.B. aufgetretene Bedienungsfehler im Feld nachträglich korrigieren zu können. Diese Aufgaben werden durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst.
Eine 2D-Heatmap würde sich als einfache, leicht verständliche Form der Visualisierung gegenüber dem Kunden anbieten. Es kann auf einfache Weise abgelesen werden, wo welche Reinigungstiefe erreicht wurde und ggfs. Sand nachgefüllt werden muss. Es soll ebenfalls eine Grafik mit einem festen Blickwinkel erstellt werden können, welche eine 3D-Ansicht der Reinigungsspur darstellt.There is also the desire that the measurement data can be graphically prepared for the customer for this purpose and also post-processed, for example to be able to subsequently correct operating errors that have occurred in the field. These objects are achieved by the method according to the invention and the device according to the invention.
A 2D heat map would be a simple, easily understandable form of visualization for the customer. It can be easily read off where what depth of cleaning has been reached and, if necessary, sand needs to be refilled. It should also be possible to create a graphic with a fixed viewing angle, which represents a 3D view of the cleaning track.

Die Erfassung der notwendigen Positionsdaten erfolgt über ein GNSS-System (Global Navigation Satellite System) wie z.B. GPS. Darüber hinaus gibt es weitere Möglichkeiten, die Positioniergenauigkeit zu erhöhen, beispielsweise über im Positionierungsmodul integrierte Sensorik, wie sie von manchen Herstellern angeboten wird.The necessary position data is recorded via a GNSS system (Global Navigation Satellite System) such as GPS. In addition, there are other options for increasing the positioning accuracy, for example using sensors integrated in the positioning module, as offered by some manufacturers.

Das erfindungsgemäße System besteht, wie in Fig. 2 dargestellt, aus drei wesentlichen Komponenten, die über Schnittstellen verbunden sind. Zwischen Sandreinigungsfahrzeug S und Smartphone SP erfolgt die Kommunikation über ein Bluetooth-Protokoll und zwischen Smartphone SP und Backend-System B über eine Programmierschnittstelle (API) über das Internet. Die Datenhaltung und Anwendungslogik befinden sich zentral im Backend-System B, die restlichen Komponenten dienen vorrangig der Messwerterfassung und Qualitätskontrolle.The system according to the invention consists, as in Fig. 2 shown, made up of three essential components that are connected via interfaces. Communication between sand cleaning vehicle S and smartphone SP takes place via a Bluetooth protocol and between smartphone SP and backend system B via a programming interface (API) via the Internet. The data management and application logic are located centrally in back-end system B, the remaining components are primarily used to record measured values and quality control.

Fig. 3 gibt einen Überblick über die elektronischen Komponenten, die im erfindungsgemäßen Sandreinigungsfahrzeug S verbaut werden. Als zentrale Komponente dient dabei eine SPS 400 der Firma Wago, an die Schnittstellenklemmen 420 angereiht werden können. Fig. 3 gives an overview of the electronic components that are installed in the sand cleaning vehicle S according to the invention. A PLC 400 from Wago, to which interface terminals 420 can be attached, serves as the central component.

Für eine zentimetergenaue Positionsdatenerfassung werden so genannte Differential GPS (DGPS) Systeme eingesetzt, welche Abweichungen im GPS-Signal (bspw. durch atmosphärische Störungen) ausgleichen. Um Korrekturen zu errechnen wird ein ortsunveränderlicher Empfänger (Base) benötigt, der dann Abweichungen zu seiner Ist-Position als Störung erkennen kann.So-called differential GPS (DGPS) systems are used for centimeter-accurate position data acquisition, which compensate for deviations in the GPS signal (e.g. due to atmospheric disturbances). In order to calculate corrections, a stationary receiver (base) is required, which can then recognize deviations from its actual position as a disturbance.

Diese Korrekturdaten sendet der Empfänger an einen zweiten ortsveränderlichen Empfänger (Rover), der die Korrekturdaten in die Berechnung seiner Positionsdaten einbeziehen kann. Der Echtzeitempfang von Korrekturdaten wird als RTK-GPS ("Real-Time Kinematic") bezeichnet gegenüber einer nachträglichen Korrektur im Post-Processing-Verfahren (PPK-GPS). Wichtig ist dabei die örtliche Nähe (<30km), um möglichst gleiche Umweltbedingungen zu erzielen. Diese Korrekturdaten können auf unterschiedliche Weise übertragen werden, beispielsweise ist der Empfang über das Internet über das NTRIP Protokoll möglich ("Networked Transport of RTCM via Internet Protocol").The receiver sends this correction data to a second portable receiver (rover), which can include the correction data in the calculation of its position data. The real-time reception of correction data is referred to as RTK-GPS ("Real-Time Kinematic") compared to a subsequent correction in the post-processing method (PPK-GPS). The local proximity (<30km) is important in order to achieve the same environmental conditions as possible. These correction data can be transmitted in different ways, for example reception over the Internet using the NTRIP protocol ("Networked Transport of RTCM via Internet Protocol").

Solche Korrekturdaten von ortsfesten Referenzstationen können teilweise kostenfrei (in Deutschland in einigen Bundesländern über den SAPOS-Dienst (Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessung) empfangen werden, aber auch lokal erzeugt werden, wie in Fig. 4 dargestellt: Ein zweiter GPS-Empfänger 300 wird als ortsfeste Base installiert und sendet dann über eine Funkschnittstelle Korrekturdaten aus, die von einem Funkempfänger 200 am Rover, hier der Sandreinigungsmaschine S empfangen werden. Möglich ist auch der Einsatz mehrerer Sandreinigungsmaschinen mit nur einer Base.Correction data of this kind from fixed reference stations can in some cases be received free of charge (in Germany in some federal states via the SAPOS service (satellite positioning service of German land surveying), but can also be generated locally, as in Fig. 4 shown: A second GPS receiver 300 is installed as a fixed base and then sends correction data via a radio interface, which are received by a radio receiver 200 on the rover, here the sand cleaning machine S. It is also possible to use several sand cleaning machines with just one base.

Unter guten Bedingungen (freie Sicht zum Himmel) kann so eine Präzision im Zentimeterbereich erzielt werden. Wichtig ist hierbei, dass die Sicht zum Himmel der Empfangsantenne möglichst wenig durch Personen und die Maschine oder auch Bäume und Häuser verdeckt wird. Auch elektromagnetische Störungen können den GPS-Empfang stören. Eine möglichst hohe Installation ist vorteilhaft.Under good conditions (unobstructed view of the sky), a precision in the centimeter range can be achieved. It is important here that the view of the sky from the receiving antenna is blocked as little as possible by people and the machine or even trees and houses. Electromagnetic interference can also interfere with GPS reception. An installation as high as possible is advantageous.

Die Sandreinigungsmaschine S wird vom Maschinenführer mittels eines Bedienpaneels am Ende des Fahrzeugs bedient, hierfür sind viele Funktionen über Bedienelemente rein elektrisch bzw. hydraulisch ausgeführt. Die eigentliche Sandreinigungsfunktion ist komplett unabhängig von der Datenaufzeichnung, die nachträglich am Fahrzeug S installiert wurde.The sand cleaning machine S is operated by the machine operator by means of a control panel at the end of the vehicle; for this purpose, many functions are carried out purely electrically or hydraulically via control elements. The actual sand cleaning function is completely independent of the data recording that was subsequently installed on vehicle S.

Die Rückmeldung von der Datenaufzeichnung an den Nutzer erfolgt über 8 LEDs oder alternativ über eine digitale Anzeige am Bedienerpult, die mittig im Paneel platziert sind. Ansonsten findet sich lediglich der Ein-/Ausschalter für die Elektronik am Bedienpaneel.The feedback from the data recording to the user takes place via 8 LEDs or alternatively via a digital display on the operator's desk, which are placed in the center of the panel. Otherwise there is only the on / off switch for the electronics on the control panel.

Die Elektronik wird in einem wasserdichten Metallgehäuse verbaut, in der eine Standard-35mm Hutschiene verbaut wird, auf der die Elektronikkomponenten montiert werden.The electronics are installed in a waterproof metal housing, in which a standard 35mm top-hat rail is installed, on which the electronic components are mounted.

Als zentraler Bestandteil der Elektronik für die Sandreinigungsmaschine S wird eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 400 eingesetzt, da diese sich in der Vergangenheit bewährt hat und über alle notwendigen Ein- und Ausgänge als anreihbare Module 420 verfügt, die mit den rauen Umweltbedingungen zurechtkommen.A programmable logic controller (PLC) 400 is used as a central component of the electronics for the sand cleaning machine S, as this has proven itself in the past and has all the necessary inputs and outputs as modular modules 420 that can cope with the harsh environmental conditions.

An die Wago SPS 400 können Ein- und Ausgangsmodule 420 über ein anreihbares Stecksystem über einen internen Systembus angeschlossen werden. Bezeichnung (Wago Artikelnummer) Angeschlossene Komponenten Anzahl PFC100/200 Einspeisung 24V 1 Serielle Schnittstelle RS-232/485 (750-652/025-000) GPS-Empfänger 200 Bluetooth-Modul 2 8-Kanal-Digitaleingang (750-430/025-000) Reflex-Lichtschranke Inkrementalsensoren (2x) Bluetooth Pairing Taster Signal Maschine Ein Schalter Richtung Vorwärts Schalter Elevator Ein 1 4-Kanal-Analogeingang (750-468/025-000) Laser-Distanzsensor 430 Temperatursensor (PT100 über Spannungsteiler von 24V) 1 8-Kanal-Digitalausgang (750-530/025-000) Anzeige LEDs (8x) oder Digitale Anzeige als Alternative 1 Endmodul (750-600/025-000) (Dient nur der Terminierung des internen Bussystems) 1 Input and output modules 420 can be connected to the Wago SPS 400 using a stackable connector system via an internal system bus. Designation (Wago article number) Connected components number PFC100 / 200 Supply 24V 1 Serial interface RS-232/485 (750-652 / 025-000) GPS receiver 200 bluetooth module 2 8-channel digital input (750-430 / 025-000) Reflex light barrier Incremental sensors (2x) Bluetooth pairing button Signal machine on Switch direction forward Switch elevator on 1 4-channel analog input (750-468 / 025-000) Laser distance sensor 430 temperature sensor (PT100 via voltage divider of 24V) 1 8-channel digital output (750-530 / 025-000) Display LEDs (8x) or digital display as an alternative 1 End module (750-600 / 025-000) (Only used to terminate the internal bus system) 1

Um die Reinigungstiefe zu ermitteln hat der Erfinder ein Messsystem entwickelt und zertifiziert, das auf einem Laser-Distanzsensor 430 basiert. Der Sensor 430 ist hierbei fest auf der Maschine S montiert und misst den Abstand zu einem versenkbaren Sandförderer 60 (Elevator). Ist der Sandförderer 60 maximal im Sand versenkt, so wird der Abstand zwischen Sensor 430 und Sandförderer 60 maximal, ist er eingefahren, so ist der Abstand minimal. So kann die Tiefe, mit der die Sandreinigungsmaschine S den Sand fördert, zuverlässig bestimmt werden.In order to determine the cleaning depth, the inventor has developed and certified a measuring system based on a 430 laser distance sensor. The sensor 430 is permanently mounted on the machine S and measures the distance to a retractable sand conveyor 60 (elevator). If the sand conveyor 60 is sunk maximally in the sand, the distance between sensor 430 and sand conveyor 60 is maximal; if it is retracted, the distance is minimal. In this way, the depth at which the sand cleaning machine S conveys the sand can be reliably determined.

Als Distanzsensor 430 kommt ein Leuze ODSL8 Sensor vom Typ ODSL 8/V66-500-S12 zum Einsatz. Der Laserpunkt hat bei einem Abstand von 500mm eine Fläche von 6mm².A Leuze ODSL8 sensor of type ODSL 8 / V66-500-S12 is used as the distance sensor 430. The laser point has an area of 6mm ² at a distance of 500mm.

Der Laserdistanzsensor 430 kann auf einen bestimmten Abstand kalibriert werden, sprich der 0-10V Analogausgang wird auf einen Minimal- und Maximalabstand eingelernt. Der Sensor setzt die Minimalauslenkung auf 1V und die Maximalauslenkung auf 10V und interpoliert zwischen diesen Werten. Angenommen wird immer ein Verfahrweg von 0cm bis 40cm.The laser distance sensor 430 can be calibrated to a certain distance, i.e. the 0-10V analog output is taught in to a minimum and maximum distance. The sensor sets the minimum deflection to 1V and the maximum deflection to 10V and interpolates between these values. A travel distance of 0cm to 40cm is always assumed.

Eine Reflex-Lichtschranke 440, die parallel zum Laser-Distanzsensor 430 angebracht ist, ermöglicht die Erkennung von Objekten im Strahlengang der Distanzsensors, wodurch eine Fehlererkennung und Manipulationssicherung möglich wird. Ist die Lichtschranke 440 unterbrochen, so wird dies in den Messdaten gespeichert und dem Nutzer wird eine Warnmeldung (Blinken der Tiefen-LEDs) angezeigt. Die Lichtschranke 440 verfügt über zwei Schaltausgänge (positiv und negativ schaltend), die an eine Digital-Eingangsklemme 450 angeschlossen werden können.A reflex light barrier 440, which is attached parallel to the laser distance sensor 430, enables objects in the beam path of the distance sensor to be detected, which enables error detection and protection against manipulation. If the light barrier 440 is interrupted, this is saved in the measurement data and a warning message (flashing of the depth LEDs) is displayed to the user. The light barrier 440 has two switching outputs (positive and negative switching) that can be connected to a digital input terminal 450.

Als Reflexlichtschranke 440 kommt eine Leuze PRK8 Reflexlichtschranke vom Typ PRK 8/66.11-S12 zum Einsatz. Der nötige Reflektor wird am beweglichen Teil des Sandförderers neben dem Austrittspunkt des Laser-Distanzsensors 430 angebracht.A Leuze PRK8 reflex light barrier of the type PRK 8 / 66.11-S12 is used as the reflex light barrier 440. The necessary reflector is attached to the movable part of the sand conveyor next to the exit point of the laser distance sensor 430.

Um die mechanischen Stellungen der Bedienhebel 45für die Elektrik bzw. Hydraulik abzunehmen wird die Schalterstellung durch induktive Sensoren 455 erfasst. Erfasst werden die Schalterstellungen:

Fahren Richtung Vorwärts
Elevator Ein

In order to detect the mechanical positions of the operating levers 45 for the electrics or hydraulics, the switch position is detected by inductive sensors 455. The switch positions are recorded:

Driving in the forward direction
Elevator a

Sind beide Funktionen aktiv, so findet eine Sandreinigung statt.If both functions are active, sand cleaning takes place.

Als induktive Näherungssensoren 450 kommen Sensoren von Balluff vom Typ BES 516-324-SA8-02 zum Einsatz.Balluff sensors of type BES 516-324-SA8-02 are used as inductive proximity sensors 450.

Die Elektronik erfasst die Stellung des Zündschlüssels, um festzustellen ob die Maschine (bzw. der Motor) eingeschaltet ist.The electronics detect the position of the ignition key to determine whether the machine (or the motor) is switched on.

Um bisher die zurückgelegte Wegstrecke des Sandreinigungsfahrzeugs S zu erfassen, wurden gemäß dem Stand der Technik an den zwei Antriebsrädern Inkremental-Encoder S2 angebracht, die aus einem Encoder-Ring aus Metall und einem induktiven Sensor bestehen. Der Ring hat Aussparungen, die von den induktiven Sensoren erfasst werden. In Kombination mit dem Radumfang lässt sich so die zurückgelegte Wegstrecke berechnen, unter der Annahme, dass die Räder nicht durchdrehen.In order to record the distance covered by the sand cleaning vehicle S up to now, according to the prior art, incremental encoders S2, which consist of an encoder ring made of metal and an inductive sensor, were attached to the two drive wheels. The ring has recesses that are detected by the inductive sensors. In combination with the wheel circumference, the distance covered can be calculated, assuming that the wheels do not spin.

s = i \frac{22nd, 5 °}{360 °} πd

Hierdurch ergibt sich bei einem Raddurchmesser von d=55,8 cm (Reifen 22x12.00-8 4PR Kenda Bear Claw) auch ein maximaler Auflösungsfehler von $s_{Fehler} = \frac{22, 5 °}{360 °} πd 55, 8 cm = 10, 71 cm$

s_{error} = \frac{22nd, 5 °}{360 °} πd 55, 8th cm = 10, 71 cm

Als Inkrementalgeber S2 kommt ein induktiver Sensor von Balluff vom Typ BES M12MG1-PSC60B-S04G zum Einsatz.An inductive sensor from Balluff of the type BES M12MG1-PSC60B-S04G is used as the S2 incremental encoder.

Auf eine Kalibrierung soll bei den Inkrementalgebern möglichst verzichtet werden, da ein fester Korrekturfaktor (zurückgelegte Strecke pro Inkrement) verwendet werden kann, der im Grunde durch den Reifendurchmesser festgelegt ist. Problematisch ist bei der Streckenermittlung der starke Schlupf der Räder im Sand, besonders bei abgesenktem Elevator, weshalb die Strecken je nach Reinigungstiefe korrigiert werden müssen. Eine zunehmende Belastung durch die Reinigungstiefe sorgt für einen zunehmenden Schlupf.Calibration should be avoided with the incremental encoders as far as possible, since a fixed correction factor (distance covered per increment) can be used, which is basically determined by the tire diameter. The problem with determining the route is the strong slip of the wheels in the sand, especially when the elevator is lowered, which is why the routes have to be corrected depending on the depth of cleaning. An increasing load caused by the depth of cleaning causes increasing slippage.

Im Stand der Technik wurde ein Korrekturfaktor pro Tiefenstufe des Elevators eingestellt. Die nachfolgende Tabelle zeigt die bisherige Skalierung der Werte. Tiefe t Wegstrecke pro Radimpuls <= 5 cm 12,0 cm <=10 cm 11,5 cm <=15 cm 11,0 cm <=20 cm 10,5 cm <=25 cm 10,0 cm <=30 cm 9,2 cm <=35 cm 9,0 cm <=40 cm 8,3 cm In the prior art, a correction factor was set for each depth level of the elevator. The following table shows the previous scaling of the values. Depth t Distance per wheel impulse <= 5 cm 12.0 cm <= 10 cm 11.5 cm <= 15 cm 11.0 cm <= 20 cm 10.5 cm <= 25 cm 10.0 cm <= 30 cm 9.2 cm <= 35 cm 9.0 cm <= 40 cm 8.3 cm

Zur Anzeige der aktuellen Reinigungstiefe, sowie zur Anzeige eines aktuellen Auftrags und Fehlermeldungen ist am Bedienpaneel eine LED-Anzeige 460 montiert.An LED display 460 is mounted on the control panel to display the current cleaning depth, as well as to display a current order and error messages.

Die Anzeige der Tiefe durch LEDs am Bedienpaneel der Reinigungsmaschine kann nach den folgenden Werten erfolgen: LED am Paneel Beschriftung Tiefe am Paneel Tatsächlicher Wert LED 1 10 8,5 LED 2 15 15 LED 3 20 20 LED 4 25 25 LED 5 30 30 LED 6 35 35 LED 7 Max 39 The display of the depth by LEDs on the control panel of the cleaning machine can take place according to the following values: LED on the panel Lettering depth on the panel Actual value LED 1 10 8.5 LED 2 15th 15th LED 3 20th 20th LED 4 25th 25th LED 5 30th 30th LED 6 35 35 LED 7 Max 39

Die Tiefen-LEDs wurden weiterhin genutzt, um folgende Fehler anzuzeigen:

Blinken LED 1-3 und LED 5-7 im Wechsel und LED 4 = Dauerlicht zeigte einen Fehler der Tiefenerfassung an (bspw. Lichtschranke unterbrochen)
Blinken LED 1-7 zeigte die Überschreitung des Messbereichs des Laserdistanzsensors an

The depth LEDs were still used to indicate the following errors:

LED 1-3 and LED 5-7 flashing alternately and LED 4 = continuous light indicates an error in the depth detection (e.g. light barrier interrupted)
Flashing LEDs 1-7 indicate that the measuring range of the laser distance sensor has been exceeded

Eine weitere LED zeigt an, ob aktuell ein Auftrag aktiv ist. Dies soll verhindern, dass versehentlich gereinigt wird, ohne die Datenaufzeichnung zu starten.Another LED indicates whether an order is currently active. This is to prevent accidental cleaning without starting data recording.

Die SPS 400 enthält einen Betriebsstundenzähler, der in Software implementiert ist. Der Betriebsstundenzähler funktioniert nur bei eingeschalteter Elektronik.The PLC 400 contains an operating hours counter which is implemented in software. The operating hours counter only works when the electronics are switched on.

Für den GPS-Empfang können erfindungsgemäß vollintegrierte GPS-Empfänger verwendet werden, die über die nötigen Schnittstellen verfügen und zudem GPS-Korrekturdaten austauschen können. Die Firma emlid bietet mit dem RS+-Empfänger einen Empfänger, der mit den rauen Umweltbedingungen zurechtkommt (IP67, -20-65°C Umgebungstemperatur) und auch über eine interne Batterie (Laufzeit ca. 30h) verfügt. Der Empfänger kann unterschiedlich konfiguriert werden und so beide Rollen - Rover und Base - einnehmen.According to the invention, fully integrated GPS receivers, which have the necessary interfaces and can also exchange GPS correction data, can be used for GPS reception. With the RS + receiver, the company emlid offers a receiver that can cope with the harsh environmental conditions (IP67, -20-65 ° C ambient temperature) and also has an internal battery (running time approx. 30h). Recipient can be configured differently and thus take on both roles - rover and base.

Der Empfänger 200 verfügt über eingebaute Antennen für GPS, LoRa (SMA-Anschluss, Korrekturdaten), WLAN und Bluetooth (Konfiguration mittels einer kostenlosten App).The receiver 200 has built-in antennas for GPS, LoRa (SMA connection, correction data), WLAN and Bluetooth (configuration using a free app).

Der Base GPS-Empfänger 300 kann mit dem eingebauten Akku verwendet werden, sodass der Empfänger 300 autark vom restlichen System aufgestellt werden kann. Die Mitarbeiter im Außendienst laden den Base GPS-Empfänger 300 (bspw. über den 12V Zigaretten-Anzünder auf USB), stellen diesen vor dem Beginn der Reinigung an einer empfangstechnisch guten Stelle auf und schalten diesen an. Ansonsten sind im Feld keine weiteren Arbeitsschritte nötig. Die Korrekturdaten werden nach der Ermittlung einer Position über den integrierten Funksender ausgesendet.The base GPS receiver 300 can be used with the built-in battery, so that the receiver 300 can be set up independently of the rest of the system. The employees in the field charge the Base GPS receiver 300 (e.g. via the 12V cigarette lighter on USB), set it up at a location with good reception and switch it on before starting cleaning. Otherwise, no further work steps are necessary in the field. The correction data are transmitted via the integrated radio transmitter after a position has been determined.

Für eine günstige Befestigung ist ein Dreibein sinnvoll, auch um eine Installationshöhe zu erzielen, bei der vorbeilaufende Personen keine Störungen verursachen können.A tripod is useful for inexpensive attachment, also to achieve an installation height at which people walking past cannot cause any disturbances.

Der Rover GPS-Empfänger 200 muss aufrecht auf der Sandreinigungsmaschine S montiert werden, so dass die Verschattung durch Bediener und Maschine minimal ist. Auf eine möglichst aufrechte Positionierung ist zu achten.The rover GPS receiver 200 must be mounted upright on the sand cleaning machine S so that shading by the operator and machine is minimal. It is important to ensure that the position is as upright as possible.

Der GPS-Empfänger 200 verfügt über eine serielle Schnittstelle, die mit einer RS232-Schnittstellenklemme 422 an der SPS 400 verbunden werden kann. Der GPS-Empfänger 200 sendet über die Schnittstelle 422 periodisch seine Ortsinformationen.The GPS receiver 200 has a serial interface that can be connected to an RS232 interface terminal 422 on the PLC 400. The GPS receiver 200 periodically sends its location information via the interface 422.

Über ein Anschlusskabel kann sowohl die serielle Schnittstelle 422, als auch die 24V-Versorgung gleichzeitig am Empfänger 200 angeschlossen werden.Both the serial interface 422 and the 24 V supply can be connected to the receiver 200 at the same time via a connection cable.

Der Empfänger 200 kann so konfiguriert werden, dass er sich automatisch anschaltet, sobald die Versorgungsspannung anliegt.The receiver 200 can be configured in such a way that it switches itself on automatically as soon as the supply voltage is applied.

An der Maschine S müssen außerhalb der Metallabschirmung insgesamt drei Antennen angebracht werden, wobei die GPS-Antennen (GPS + Korrekturdaten) bereits im GPS Empfänger 200 integriert sind.

GPS-Antenne und Antenne für Korrekturdaten (möglichst hoch und zentrisch auf der Maschine), in GPS-Empfänger 200 integriert
Bluetooth Modul

A total of three antennas must be attached to the machine S outside the metal shielding, the GPS antennas (GPS + correction data) already being integrated in the GPS receiver 200.

GPS antenna and antenna for correction data (as high and centered as possible on the machine), integrated in GPS receiver 200
Bluetooth module

Für beide Empfänger muss ein Kabel vom Elektronik-Gehäuse nach außen geführt werden.For both receivers, a cable must be led from the electronics housing to the outside.

Ein Messdatensatz des Sandreinigungsfahrzeugs S soll die folgenden Daten enthalten:

1. Auftragsnummer
2. Eindeutige ID Messdatensatz (UUID)
3. Maschinennummer
4. Version
5. Startzeit, Endzeit (mit Datum)
6. Betriebsstunden Start, Betriebsstunden Ende
7. Messdatenreihe

A measurement data set from the sand cleaning vehicle S should contain the following data:

1. Order number
2. Unique ID measurement data record (UUID)
3. Machine number
4th version
5. Start time, end time (with date)
6. Operating hours start, operating hours end
7. Measurement data series

Für die Aufzeichnung der Messdaten soll die SPS 400 periodisch (alle 1s, konfigurierbar) einen Messdatenpunkt erzeugen, der dann als Zeitreihe aufgezeichnet wird:

1. Zeit
2. Position (Breite, Länge, Qualität)
3. Temperatur
4. Inkrementalgeber links (Anzahl Inkremente)
5. Inkrementalgeber rechts (Anzahl Inkremente)
6. Tiefe Laserdistanzsensor
7. Reflexlichtschranke
8. Schalter Maschine Ein
9. Schalter Elevator Ein
10. Schalter Fahren Richtung Vorwärts

To record the measurement data, the PLC 400 should periodically (every 1s, configurable) generate a measurement data point, which is then recorded as a time series:

1. time
2nd position (latitude, longitude, quality)
3. temperature
4th incremental encoder left (number of increments)
5. Incremental encoder right (number of increments)
6. Depth laser distance sensor
7. Reflective light barrier
8. Switch machine on
9. Elevator on switch
10. Switch driving direction forward

Beim Intervall für die Messdaten muss ein Kompromiss aus Auflösung und Anzahl der Messpunkte gefunden werden, da eine hohe Anzahl von Messpunkten in der Nachbearbeitung auch entsprechenden Korrekturaufwand erzeugt. Beispielsweise erzeugt ein Reinigungsvorgang von 4h eine Menge von 2880 Messpunkten.When it comes to the interval for the measurement data, a compromise has to be found between the resolution and the number of measurement points, since a large number of measurement points in post-processing also creates corresponding correction costs. For example, a cleaning process lasting 4 hours generates a total of 2880 measuring points.

Aus den Messdatenreihen ermittelt das Backend die tatsächlich gereinigte Strecke, Fläche und Volumen. Hierfür sollen mehrfach überfahrene Flächen herausgerechnet werden.The backend determines the actually cleaned route, area and volume from the series of measurement data. For this purpose, areas that have been driven over several times should be calculated.

Da bei den Reinigungseinsätzen auch damit gerechnet werden muss, dass erschwerte GPS-Signalbedingungen herrschen, soll das bisherige Datenerfassungsprinzip und die entsprechende Berechnung über die Rad-Encoder ebenfalls umgesetzt werden.

Betriebsstunden
Minimal- / Maximaltemperatur
Gereinigte Strecke nach bisherigem Algorithmus (Inkrementalgeber)
Gereinigte Fläche nach bisherigem Algorithmus (Inkrementalgeber)
Gereinigtes Volumen nach bisherigem Algorithmus (Inkrementalgeber)
Gereinigte Strecke GPS
Gereinigte Fläche GPS
Gereinigtes Volumen GPS
Durchschnittliche Reinigungstiefe

Since it must be expected that difficult GPS signal conditions will prevail during cleaning operations, the previous data acquisition principle and the corresponding calculation via the wheel encoder should also be implemented.

Operating hours
Minimum / maximum temperature
Cleaned route according to the previous algorithm (incremental encoder)
Cleaned area according to the previous algorithm (incremental encoder)
Cleaned volume according to the previous algorithm (incremental encoder)
Cleared route GPS
Cleaned area GPS
Purified volume GPS
Average depth of cleaning

Nachfolgend sollen die Berechnungsvorschriften für die abgeleiteten Größen aufgelistet werden, die gleichermaßen für Inkrementalgeber als auch für GPS-Daten gelten. Die Formel gelten nur für Inkremente, bei denen alle Voraussetzungen für eine Reinigung erfüllt waren:

1. Auftrag aktiv
2. Maschine Ein
3. Fahren Richtung Vorwärts
4. Elevator Ein
5. Reflexlichtschranke 440 nicht unterbrochen

The calculation rules for the derived quantities are listed below, which apply equally to incremental encoders and GPS data. The formula only applies to increments for which all the prerequisites for cleaning were met:

1. Order active
2. Machine on
3. Driving in the forward direction
4. Elevator On
5. Reflex light barrier 440 not interrupted

Die gereinigte Strecke s_gereinigt berechnet sich durch Aufsummierung aller Weginkremente s_i . $s_{gereinigt} = \sum_{i = 0}^{n} s_{i}$

The cleaned distance s _{cleaned is} calculated by adding up all distance increments s _i .

s_{cleaned} = \sum_{i = 0}^{n} s_{i}

Die Berechnung der gereinigten Fläche A_gereinigt erfolgt durch Aufsummierung aller Weginkremente multipliziert mit der Breite der Sandreinigungsmaschine w (60cm). $A_{gereinigt} = \sum_{i = 0}^{n} s_{i} w$

The calculation of the cleaned area A _cleaned is done by adding up all travel increments multiplied by the width of the sand cleaning machine w (60cm).

{A.}_{cleaned} = \sum_{i = 0}^{n} s_{i} w

Gemäß dem Stand der Technik wurde eine fiktive Tiefenfläche (Tiefe mal Reinigungsbreite) ermittelt, welche zur einfacheren Berechnung auf der SPS verwendet wurde.According to the state of the art, a fictitious depth area (depth times cleaning width) was determined, which was used for easier calculation on the PLC.

Da in den GPS-Daten auch eine Ortsinformation enthalten ist, kann die Überschneidung der Fahrbahndaten herausgerechnet werden, sprich mehrfach überfahrene Flächen werden nur einmal gezählt.Since the GPS data also contains location information, the overlap of the road data can be calculated out, i.e. areas driven over several times are only counted once.

Für die Berechnung des gereinigten Volumens V_gereinigt soll die gemessene Tiefe t mit der gereinigten Fläche multipliziert werden. $V_{gereinigt} = \sum_{i = 0}^{n} s_{i} t_{i} w$

To calculate the cleaned volume V _cleaned , the measured depth t should be multiplied by the cleaned area.

{V.}_{cleaned} = \sum_{i = 0}^{n} s_{i} t_{i} w

Bei einer möglichen Überschneidung von Fahrbahnen wird die größere Reinigungstiefe verwendet.If there is a possible intersection of roadways, the greater cleaning depth is used.

Die mittlere Reinigungstiefe ergibt sich als arithmetischer Mittelwert der Reinigungstiefe. $t_{mittel} = \frac{1}{n} \sum_{i = 0}^{n} t_{i}$

The mean cleaning depth is the arithmetic mean value of the cleaning depth.

t_{medium} = \frac{1}{n} \sum_{i = 0}^{n} t_{i}

Ein Kunde bestellt die Reinigung eines oder mehrerer Sandplätze, welche von einem Reinigungsteam durchgeführt wird. Im Auftrag werden auch die Messdaten der Reinigung abgelegt.

Auftragsnummer
Status der Reinigung (Geplant, In Arbeit, Abgeschlossen)
Reinigungsteam
Unrat-Entsorgung ja / nein
Kommentare (sichtbar / unsichtbar auf Bericht)
Geplantes Ausführungsdatum (ggf. Start- und Endzeit)
Tatsächliches Ausführungsdatum
Messdaten der Reinigung pro Sandplatz
Abgeleitete Messdaten (Strecke, Fläche, Volumen, bearbeitbar)

A customer orders the cleaning of one or more clay courts, which is carried out by a cleaning team. The cleaning measurement data are also stored in the order.

order number
Status of the cleaning (planned, in progress, completed)
Cleaning team
Disposal of rubbish yes / no
Comments (visible / invisible on report)
Planned execution date (start and end time, if applicable)
Actual execution date
Measurement data for cleaning per clay court
Derived measurement data (distance, area, volume, editable)

Für die Ausgabe in Form von Berichten und im Backend können die Messdatenreihen zu einem Auftrag visualisiert werden. Hierfür können zwei Visualisierungen genutzt werden:The measurement data series for an order can be visualized for output in the form of reports and in the backend. Two visualizations can be used for this:

Draufsicht HeatmapTop view heat map

Für eine Visualisierung der Reinigungstiefe und möglicher Problemstellen eignet sich eine Draufsicht, bei der die Reinigungstiefe über eine Farbskala dargestellt wird. So kann beispielsweise eine Tiefe von größer 30cm in grün eingefärbt werden und weniger tiefe Bereich in orange bis rot abgestuft werden, wie in Fig. 5, 6 und 7 dargestellt.For a visualization of the cleaning depth and possible problem areas, a top view is suitable, in which the cleaning depth is shown on a color scale. For example, a depth greater than 30cm can be colored in green and less deep areas can be graded in orange to red, as in Fig. 5, 6 and 7th shown.

Die Bearbeitung von Daten in einer 2D Ansicht ist in aller Regel einfacher als im dreidimensionalen Raum. Daher soll eine Nachbearbeitung der Daten ausschließlich im zweidimensionalen Raum erfolgen. Die Bahndaten sollen wie eine Perlenschnur aus den einzelnen Messpunkten zusammengesetzt angezeigt werden. Einzelne Messpunkte können verschoben oder auch in der Tiefe geändert werden.Editing data in a 2D view is generally easier than in three-dimensional space. Therefore, post-processing of the data should only take place in two-dimensional space. The path data should be displayed like a string of pearls composed of the individual measuring points. Individual measuring points can be shifted or changed in depth.

Die Bearbeitung der Daten in einer 2D-Ansicht ist in aller Regel einfacher als im dreidimensionalen Raum. Daher soll eine Nachbearbeitung der Daten ausschließlich im zweidimensionalen Raum erfolgen. Die Bahndaten werden zuerst gerastert, wobei bei doppelt überfahrenen Punkten immer der tiefste Wert verwendet wird. Das so entstandene Grubenprofil kann anschließend über einfache Werkzeuge wie "erniedrigen" oder "erhöhen" nachbearbeitet werden um bspw. von Hand gereinigte Flächen nachträglich einzufügen.Editing the data in a 2D view is generally easier than in three-dimensional space. Therefore, post-processing of the data should only take place in two-dimensional space. The path data is rasterized first, whereby the lowest value is always used when points are crossed twice. The pit profile created in this way can then be reworked using simple tools such as "lower" or "increase" in order to insert areas that have been cleaned by hand, for example.

Um Erhebungen gut unterscheiden zu können muss evtl. die Z-Achse entsprechend skaliert werden (beispielsweise Faktor 3). Problematischer Weise werden bei einer Vogelperspektive immer auch Bereiche von anderen verdeckt, was in der Fig. 8 gut sichtbar ist: der Bereich hinter der Erhebung ist in dieser Ansicht nicht sichtbar. Um die Verschattung von Bildbereichen möglichst gering zu halten, soll der Mitarbeiter im Innendienst eine geschickte Ansicht durch Drehen und Hinein-Herauszoomen einstellen können, welche dann als Bild für den Bericht abgespeichert wird.In order to be able to differentiate between elevations, the Z-axis may have to be scaled accordingly (e.g. factor 3). Problematically, with a bird's eye view, areas are always covered by others, which is in the Fig. 8 is clearly visible: the area behind the elevation is not visible in this view. About the shading of image areas To keep it as small as possible, the employee in the back office should be able to set a neat view by rotating and zooming in, which is then saved as an image for the report.

Für den Kunden soll nach erfolgter Reinigung ein Leistungsnachweis in Form eines Berichts erbracht werden. Der Bericht soll auf nachvollziehbare Weise den Reinigungsprozess dokumentieren und dem Kunden auch konkrete Handlungshinweise geben, indem mittels der Visualisierungen visualisiert wird, wo bspw. Sand nachgefüllt werden sollte. Der Reinigungsbericht kann als druckbares PDF-Dokument erstellt werden.After cleaning has been completed, proof of performance should be provided for the customer in the form of a report. The report should document the cleaning process in a comprehensible way and also give the customer specific instructions for action by visualizing where, for example, sand should be refilled. The cleaning report can be created as a printable PDF document.

Der Reinigungsbericht enthält neben den Kundendaten die wichtigsten Kenngrößen der Reinigung in tabellarischer Form und visualisiert die Messdaten.In addition to the customer data, the cleaning report contains the most important cleaning parameters in tabular form and visualizes the measurement data.

Claims

Verfahren zur Sandreinigung,
insbesondere zur Reinigung von Sand an Sandkästen, Spielplätzen und Sportanlagen,
mit Hilfe einer mobilen Sandreinigungsvorrichtung (S), die ein auf der Sandoberfläche fahrbares Gestell (10) aufweist, an dem ein Sandelevator (60) verstellbar, insbesondere absenkbar und anhebbar gehalten ist,
der mit einer endlosen, umlaufenden Fördereinrichtung (70) ausgerüstet ist, die mit einer Vielzahl Förderelemente (76) versehen ist, die zwischen einer in den zu reinigenden Sand eintauchenden Grabstellung und
einer Abwurfstellung umlaufen, aus welcher der in den Förderelementen (76) transportierte Sand auf ein an der Sandreinigungsvorrichtung (S) befindliches Sieb (80) geworfen wird, das den Sand passieren lässt und das Verunreinigungen abtrennt, die in einen Auffangbehälter (83) gelangen,
wobei das Gestell (10) auf der ursprünglichen Oberfläche (3) der zu reinigenden Sandschicht steht oder fährt;
die Verstellung/Absenkung des Sandelevators (60) bezüglich des Gestells (10) ein mehr oder minder tiefes Eintauchen der Unterkante des untersten Förderelementes (76) in die Sandschicht unterhalb der Sandoberfläche (Grabtiefe) bewirkt, auf welcher das Gestell (10) steht oder fährt; und
die jeweilige Verstellung/Absenkung mit Hilfe eines Sensors, vorzugsweise eines Laser-Distanzsensors (S1) erfasst wird, der entsprechende elektrische Signale erzeugt, die an eine, an der Sandreinigungsvorrichtung (S) befindliche Signalverarbeitungseinrichtung (100) übermittelt werden, welche diese Signale aufnimmt, zu Daten verarbeitet, und die so gewonnenen Daten für eine weitere interne oder externe Verarbeitung speichert, bereithält und/oder bereitstellt, um mit Hilfe dieser Daten das in einer gegebenen Zeitspanne von der Sandreinigungsvorrichtung (S) umgewälzte Sandvolumen zu berechnen und darzustellen;
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels eines an der Sandreinigungsvorrichtung (S) angebrachten Empfängers (200) für Satelliten-Positionsdaten gleichzeitig Positionssignale hinsichtlich der Position der Sandreinigungsvorrichtung (S) in dem zu reinigenden Bereich erzeugt und an die Signalverarbeitungseinrichtung (100) übermittelt werden und durch die Signalverarbeitungsvorrichtung (100) die Positionssignale so mit den elektrischen Signalen des Sensors (S1) verknüpft werden, dass die Grabtiefe auf einer zwei dimensionalen Karte der Positionsdaten aufgetragen wird.Sand cleaning procedures,
especially for cleaning sand on sandboxes, playgrounds and sports facilities,
with the aid of a mobile sand cleaning device (S) which has a frame (10) which can be moved on the sand surface and on which a sand elevator (60) is adjustable, in particular can be lowered and raised,
which is equipped with an endless, revolving conveyor device (70) which is provided with a multiplicity of conveyor elements (76) which are positioned between a digging position and immersed in the sand to be cleaned
rotate around a discharge position from which the sand transported in the conveyor elements (76) is thrown onto a sieve (80) located on the sand cleaning device (S), which allows the sand to pass and which separates impurities that reach a collecting container (83),
wherein the frame (10) stands or moves on the original surface (3) of the sand layer to be cleaned;
the adjustment / lowering of the sand elevator (60) with respect to the frame (10) causes the lower edge of the lowest conveying element (76) to dip more or less deeply into the sand layer below the sand surface (digging depth) on which the frame (10) stands or moves ; and
the respective adjustment / lowering is detected with the aid of a sensor, preferably a laser distance sensor (S1), which generates corresponding electrical signals which are transmitted to a signal processing device (100) located on the sand cleaning device (S), which receives these signals, processed into data, and the data obtained in this way stores, holds ready and / or makes available for further internal or external processing in order to use these data to calculate and display the volume of sand circulated by the sand cleaning device (S) in a given period of time;
characterized in that
by means of a receiver (200) attached to the sand cleaning device (S) for satellite position data, position signals relating to the position of the sand cleaning device (S) in the area to be cleaned are simultaneously generated and transmitted to the signal processing device (100) and by the signal processing device (100) the Position signals are linked to the electrical signals of the sensor (S1) in such a way that the digging depth is plotted on a two-dimensional map of the position data.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Werten der Grabtiefe unterschiedliche Farben zugeordnet werden, sodass aus den Positionsdaten und den zugehörigen gemessenen Grabtiefenwerten eine farbige 2-dimensionale Karte erzeugt wird, welche die Sandtiefe an jeder Position zeigt.Method according to Claim 1, characterized in that different colors are assigned to the values of the digging depth, so that a colored 2-dimensional map is generated from the position data and the associated measured digging depth values, which shows the sand depth at each position.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Grabtiefenwerte und der Positionsdaten ein 3-dimensionales Bild der Sandfläche erzeugt wird, welches die Sandtiefe an jeder Position zeigt.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that a 3-dimensional image of the sand surface is generated by means of the digging depth values and the position data, which image shows the sand depth at each position.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch Integration der Grabtiefenwerte über die aus den Positionsdaten ermittelte Fläche eine genaue Menge des gereinigten Sandes ermittelt wird.Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that an exact amount of the cleaned sand is determined by integrating the digging depth values over the area determined from the position data.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Positionsdaten und der bekannten Breite der Sandreinigungsvorrichtung (S) doppelt gereinigte Bereiche erkannt und doppelt gereinigte Flächen nicht berücksichtigt werden, sondern nur die größere Tiefe berücksichtigt und übernommen wird.Method according to Claim 4, characterized in that, on the basis of the position data and the known width of the sand cleaning device (S), areas that have been cleaned twice are recognized and areas that have been cleaned twice are not taken into account, but only the greater depth is taken into account and adopted.

Mobile Sandreinigungsvorrichtung,
mit einem auf der ursprünglichen Oberfläche (3) der zu reinigenden Sandschicht fahrbaren Gestell (10), an dem ein Sandelevator (60) verstellbar,
insbesondere absenkbar und anhebbar gehalten ist, der mit einer endlosen, motorisch antreibbaren, umlaufenden Fördereinrichtung (70) ausgerüstet ist,
die mit einer Vielzahl Förderelemente (76) versehen ist, die zwischen einer in den zu reinigenden Sand eintauchenden Grabstellung und einer Abwurfstellung umlaufen, aus welcher der in den Förderelementen (76) transportierte Sand auf ein an der Sandreinigungsvorrichtung befindliches Sieb (80) geworfen wird, das den Sand passieren lässt und das Verunreinigungen abtrennt, die in einen Auffangbehälter (83) gelangen, wobei die jeweilige Grabtiefe (Abstand von der Sandoberfläche (3)) der Grabstellung vom Ausmaß der jeweiligen Verstellung/Absenkung des Sandelevators (60) bezüglich des Gestells (10) abhängt, wobei
die Sandreinigungsvorrichtung mit einer Einrichtung zur Aufnahme elektrischer Signale, zur Verarbeitung dieser Signale zu Daten und zur Speicherung, Bereithaltung und/oder Bereitstellung dieser Daten (Signalverarbeitungseinrichtung) (100) ausgerüstet ist; und weiterhin ein Sensor, vorzugsweise ein Laser-Distanzsensor (S1) vorhanden ist, welcher die jeweilige Verstellung/Absenkung des Sandelevators (60) bezüglich des Gestells (10) erfasst und entsprechende elektrische Signale erzeugt und an die Signalverarbeitungseinrichtung (100) übermittelt,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Empfänger (200) für ein Satelliten-Navigationssystem auf der Sandreinigungsvorrichtung (S) angeordnet und mit der Signalverarbeitungseinrichtung (100) verbunden ist, sodass die Signalverarbeitungsvorrichtung (100) mit Daten über die aktuelle Position der Sandreinigungsvorrichtung (S) versorgt ist.Mobile sand cleaning device,
with a frame (10) which can be moved on the original surface (3) of the sand layer to be cleaned and on which a sand elevator (60) can be adjusted,
in particular can be lowered and raised, which is equipped with an endless, motor-driven, revolving conveyor device (70),
which is provided with a plurality of conveying elements (76) which rotate between a digging position, which is immersed in the sand to be cleaned, and a discharge position, from which the sand transported in the conveying elements (76) is thrown onto a sieve (80) located on the sand cleaning device, which allows the sand to pass and which separates impurities that get into a collecting container (83), whereby the respective digging depth (distance from the sand surface (3)) of the digging position depends on the extent of the respective adjustment / lowering of the sand elevator (60) with respect to the frame ( 10) depends, where
the sand cleaning device is equipped with a device for receiving electrical signals, for processing these signals into data and for storing, holding and / or providing this data (signal processing device) (100); and there is also a sensor, preferably a laser distance sensor (S1), which detects the respective adjustment / lowering of the sand elevator (60) with respect to the frame (10) and generates corresponding electrical signals and transmits them to the signal processing device (100),
characterized in that
a receiver (200) for a satellite navigation system is arranged on the sand cleaning device (S) and connected to the signal processing device (100) so that the signal processing device (100) is supplied with data on the current position of the sand cleaning device (S).

Mobile Sandreinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nähe eines Arbeitsbereiches der Sandreinigungsvorrichtung (S) ein ortsunveränderlicher Empfänger (300) für das Satelliten-Navigationssystem aufgestellt ist, der dazu dient, Korrekturdaten an den Empfänger (200) auf der Sandreinigungsvorrichtung (S) zu liefern.Mobile sand cleaning device according to claim 6, characterized in that in the vicinity of a work area of the sand cleaning device (S) a stationary receiver (300) for the satellite navigation system is installed, which is used to send correction data to the receiver (200) on the sand cleaning device (S ) to deliver.

Mobile Sandreinigungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie dergestalt programmiert ist, dass sie aus den Positionsdaten des Empfängers (200) und den Grabtiefenwerten durch Zuordnung unterschiedlicher Farben zu unterschiedlichen Grabtiefenwerten eine 3-dimensionale Karte erstellt, welche die Sandtiefe an jeder Position zeigt.Mobile sand cleaning device according to claim 6 or 7, characterized in that it is programmed in such a way that it creates a 3-dimensional map from the position data of the receiver (200) and the digging depth values by assigning different colors to different digging depth values, which map shows the sand depth at each position shows.

Mobile Sandreinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsvorrichtung (100) dergestalt programmiert ist, dass sie aus den Positionsdaten des Empfängers (200) und den Grabtiefenwerten ein 3-dimensionales räumliches Bild der Sandfläche erzeugt, welches die Sandtiefe an jeder Position zeigt.Mobile sand cleaning device according to claim 6, 7 or 8, characterized in that the signal processing device (100) is programmed in such a way that it generates a 3-dimensional spatial image of the sand surface from the position data of the receiver (200) and the digging depth values, which shows the sand depth each position shows.

Mobile Sandreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsvorrichtung (100) dergestalt programmiert ist, dass sie durch Integration der Grabtiefenwerte über die aus den Positionsdaten ermittelte Fläche eine genaue Menge des gereinigten Sandes ermitteln kann.Mobile sand cleaning device according to one of Claims 6 to 9, characterized in that the signal processing device (100) is programmed in such a way that it can determine an exact amount of the cleaned sand by integrating the digging depth values over the area determined from the position data.