BERECHNUNGSEINHEIT FÜR EINEN STRASSENFERTIGER ZUR BERECHNUNG EINES MATERIALVERBRAUCHS

Abstract

 Ein Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Berechnungseinheit für einen Straßenfertiger zur Berechnung eines Materialverbrauchs, wobei die Berechnungseinheit ausgebildet ist, um einen kontinuierlichen Materialfluss auf Basis einer Differenz zwischen Anliefermenge und Restfüllmenge im Straßenfertiger bezogen auf einen zurückgelegten Weg und/oder eine ausgebrachte Fläche zu berechnen. Die Restmenge wird auf folgender Basis berechnet: Materialvolumen im Tunnel des Straßenfertigers, wobei das Materialvolumen im Tunnel auf Basis der bekannten Geometrie des Tunnels des Straßenfertigers berechnet wird; Materialvolumen im Bereich der Bohle des Straßenfertigers, wobei das Materialvolumen im Bereich der Bohle auf Basis einer ermittelten Bohlenbreite und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird; Materialvolumen im Kübel des Straßenfertigers, wobei das Materialvolumen im Kübel auf Basis einer bekannten Kübelabmessung und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird.

Beschreibung

[0001] Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Berechnungseinheit für einen Straßenfertiger zur Berechnung eines Materialverbrauchs sowie auf ein entsprechendes Sensorsystem. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Straßenfertiger mit einem Sensorsystem. Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein entsprechendes Verfahren zur Berechnung eines Materialverbrauchs.

[0002] Die automatische und kontinuierliche Bestimmung der verbrauchten Asphaltmenge beim Straßenfertiger ist eine wesentliche Hilfe für das Bedienpersonal, die unter anderem die Aufgabe besitzen, die Menge vom eingebauten Asphalt entsprechend den Vorgaben vom Auftrag der Baumaßnahme zu kontrollieren und Korrekturen vorzunehmen, falls eine signifikante Abweichung gegenüber den Vertragsvorgaben festzustellen ist.

[0003] In der Praxis beginnt man mit der Überprüfung der eingebauten Asphaltmenge in der Regel erst nachdem eine hohe Anzahl von LKWs ihre Tonnage dem Fertiger übergeben haben, damit die Überprüfungsgenauigkeit möglichst hoch ist. Hierbei kommt es jedoch immer wieder vor, dass eine zu große oder eine zu kleine Menge an Asphalt eingebaut wurde. Deshalb besteht der Bedarf nach einem verbesserten Ansatz.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Konzept zu schaffen, dass es ermöglicht, möglichst frühzeitig die Einbaumenge bestimmen zu können.

[0005] Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.

[0006] Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Berechnungseinheit für einen Straßenfertiger zur Berechnung eines Materialverbrauchs. Die Berechnungseinheit ist ausgebildet, um einen kontinuierlichen Materialfluss auf Basis:
einer Differenz zwischen einer Anliefermenge (z. B. der durch die ein oder mehreren LKWs dem Straßenfertiger zugeführten Menge) und einer Restfüllmenge im Straßenfertiger zu berechnen, wobei die Differenz auf eine aufgebrachte Fläche und/oder ein aufgebrachtes Volumen bezogen wird. Die Berechnungseinheit berechnet die Restfüllmenge auf Basis der Summe über:

• Materialvolumen im Tunnel des Straßenfertigers, wobei das Materialvolumen im Tunnel auf Basis der bekannten Geometrie des Tunnels des Straßenfertigers berechnet wird;
• Materialvolumen im Bereich der Bohle des Straßenfertigers, wobei das Materialvolumen im Bereich der Bohle auf Basis einer ermittelten Bohlenbreite und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird;
• Materialvolumen im Kübel des Straßenfertigers, wobei das Materialvolumen im Kübel auf Basis einer bekannten Kübelabmessung und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird.

[0007] Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt also die Erkenntnis zugrunde, dass ausgehend von einer bekannten Anliefermenge (z.B. einer Tonnage) unter Bestimmung der in dem Straßenfertiger noch vorhandenen Restfüllmenge (der Anliefermenge) bestimmt werden kann, wie viel Material bereits durch den Straßenfertiger in dem relevanten Zeitfenster aufgebracht wurde, so dass ausgehend von dieser Überlegung bereits die aufgebrachte Menge in Gewicht oder Volumen bestimmbar ist. Unter Kenntnis des zurückgelegten Wegs kann das aufgebrachte Materialvolumen je Strecke bestimmt werden. Alternativ wäre es auch möglich, unter Kenntnis des zurückgelegten Wegs und der verwendeten Bohlenbreite, das Materialvolumen auf die aufgebrachte Oberfläche zu beziehen. Um die Restfüllmenge (Asphaltrestmenge) im Fertiger möglichst genau zu bestimmen, werden entsprechend Ausführungsbeispielen unterschiedliche messtechnische Maßnahmen durchgeführt. Das Asphaltrestvolumen im Fertiger verteilt sich auf die drei Bereiche: "Kübel", "Tunnel" und "Bereich vor- bzw. unter der Bohle".

[0008] Das Materialvolumen im Tunnel ist ausgehend von der Geometrie des Tunnels bekannt. Für das Materialvolumen vor/unter der Bohle werden weitere Parameter, wie die Füllhöhe und die Bohlenbreite (bei Variobohlen eine variable Bohlenbreite), neben der Geometrie dieses Bereichs verrechnet. Das Materialvolumen im Kübel ist ausgehend von der bekannten Geometrie des Kübels und durch Ermittlung der Füllhöhe im Kübel bestimmbar. Bei diesem Ansatz ist es vorteilhaft, wenn durch den Asphaltlieferant typischerweise mit dem Asphalt die Anliefermenge mitgeteilt wird, so dass durch die genaue Ermittlung des aktuellen Füllzustands ein Rückschluss auf das verbrauchte Material gezogen werden kann.

[0009] Insofern ist durch messtechnisch zuverlässig bestimmbare Größen der Materialfluss bestimmbar, wobei keine speziellen Materialflusssensoren oder Ähnliches benötigt werden.

[0010] Da im Bereich der Bohle nicht nur das Material vor der Bohle relevant ist, sondern auch das Material unter der Bohle, das gleich an der Bohlenhinterkante aufgebracht wird, kann entsprechend Ausführungsbeispielen das Materialvolumen im Bereich der Bohle zusätzlich auf Basis der ermittelten Bohlenbreite, einer ermittelten Schichtdicke und einer bekannten Bohlenlänge berechnet werden. Hierfür wird beispielsweise ein Höhensensor für die Bohle verwendet. Entsprechend Ausführungsbeispielen dient die Ermittlung der Bohlenbreite, insbesondere bei einer variablen Bohlenbreite, auch dazu, um in Kombination mit der Bestimmung der Wegstrecke die aufgebrachte Fläche zu bestimmen, die seit Start der Messung zurückgelegt wurde.

[0011] Entsprechend Ausführungsbeispielen erfolgt die Bestimmung der Anliefermenge ausgehend von der Zuführung externer Informationen, z. B. durch den Lieferanten. Dieses Zuführen kann beispielsweise mittels eines digitalen Lieferscheins, mittels einer manuellen Eingabe oder mittels einer Serverabfrage erfolgen.

[0012] Entsprechend Ausführungsbeispielen kann der kontinuierliche Materialverbrauch, z. B. nach dem Füllvorgang, bis zum nächsten Füllvorgang ermittelt werden. Hierfür ist dann die in diesem Zeitfenster zurückgelegte Wegstrecke relevant. Alternativ kann der Materialverbrauch auch über die Gesamtstrecke ermittelt werden, so dass also in die Berechnung eine Mehrzahl (d. h. die Summe) der Anliefermengen einfließt.

[0013] Von beiden ermittelten Größen heraus ist es möglich, den kontinuierlichen Materialverbrauch (z. B. pro Meter, pro Quadratmeter oder pro Sekunde herunterzuberechnen).

[0014] Entsprechend Ausführungsbeispielen wird die Berechnung des Materialverbrauchs während des Füllvorgangs auf Basis vorheriger Materialverbrauchswerte berechnet bzw. interpoliert. Der Füllvorgang ist durch die Maschine sehr einfach anhand der Bunkerdeckel erkennbar (Stellung der Bunkerseitenwände). Umgekehrt heißt das, dass entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen die Ermittlung der Restfüllmenge, insbesondere im Bunker, nur erfolgt, wenn der Bunker geschlossen ist. Dies hat den Vorteil, dass hier nicht die Materialmengenänderung mit erfasst wird, sondern nur die absoluten Mengen, nämlich ausgehend von der Restfüllmenge am Anfang des Füllvorgangs unter Berücksichtigung des hinzugefügten Materials. Am Ende des Füllvorgangs kann dann bei der erneuten Bestimmung der Füllmenge verifiziert werden, ob die Prognose ausgehend von der Interpolation richtig ist, indem die aktuelle Restfüllmenge berechnet wird und diese mit den aktuellen Messwerten bzw. Berechnungen für die Restmenge verglichen wird.

[0015] Die Ermittlung der kontinuierlichen Füllmenge dient einerseits zum Nachweis gegenüber dem Auftraggeber, welche Asphaltmenge wo aufgebracht worden ist, und andererseits auch als Steuerungsgröße, um evtl. nachzuregeln. Deshalb umfasst die Berechnungseinheit eine zusätzliche Steuereinheit, die ausgebildet ist, ausgehend von dem ermittelten kontinuierlichen Materialverbrauch durch Abgleich mit einem vorbestimmten kontinuierlichen Sollverbrauch eine Steuergröße zur Steuerung der Baumaschine, wie z. B. der Bohle der Baumaschine zu ermitteln.

[0016] Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein Sensorsystem mit einer Berechnungseinheit, wobei das Sensorsystem zumindest einen Füllstandssensor im Bereich der Bohle oder einen Füllstandssensor im Bereich des Kübels, bevorzugt aber beide Füllstandssensoren, umfasst. Additiv kann das Sensorsystem auch noch einen Sensor zur Ermittlung der Bohlenbreite umfassen.

[0017] Die Füllstandssensoren sind bevorzugt mittels 3D-Kameras, einem Laserscanner, einem Radarscanner oder einem einfachen Ultraschallsensor ausgeführt. Als Bohlenbreitensensor kann beispielsweise ein Seilzugsensor oder ähnlich verwendet werden. Denkbar ist auch ein Abstandssensor, beispielsweise ein Laser-Distanzsensor, mit dem ein Abstand zwischen den Bohlenseitenteilen (Seitenschildern) gemessen werden kann.

[0018] Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Straßenfertiger mit einem Sensorsystem und bevorzugt mit einem Sensorsystem, das eine Steuereinrichtung umfasst.

[0019] Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verfahren zur Berechnung eines Materialverbrauchs für einen Straßenfertiger, entsprechend welchem ein kontinuierlicher Materialfluss auf Basis einer Differenz zwischen Anliefermenge und Restfüllmenge im Straßenfertiger berechnet wird, wobei diese Differenz auf einen zurückgelegten Weg und/oder eine aufgebrachte Fläche bezogen wird. Die Restfüllmenge ist, wie oben bereits erläutert, berechenbar über die Summe aus "Materialvolumen im Tunnels des Straßenfertigers, wobei das Materialvolumen im Tunnel auf Basis der bekannten Geometrie des Tunnels des Straßenfertigers berechnet wird"; "Materialvolumen im Bereich der Bohle des Straßenfertigers, wobei das Materialvolumen im Bereich der Bohle auf Basis einer ermittelten Bohlenbreite und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird"; und "Materialvolumen im Kübel des Straßenfertigers, wobei das Materialvolumen im Kübel auf Basis einer bekannten Kübelabmessung und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird".

[0020] Das Verfahren kann selbstverständlich auch mit einem Computer ausgeführt werden. Insofern schafft ein Ausführungsbeispiel ein Computerprogramm.

[0021] Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a

eine schematische Darstellung eines Straßenfertigers zur Illustration der Teilbereiche des Straßenfertigers, in welchem die Restmenge vorliegt;

Fig. 1b

eine schematische Darstellung der Restmengenverteilung;

Fig. 2

eine schematische Darstellung eines Messsystems mit einer Berechnungseinheit zur Berechnung des kontinuierlichen Materialverbrauchs gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 3a

eine schematische Darstellung der Materialverteilung bei der Bohle zur Illustration von Ausführungsbeispielen;

Fig. 3b-3d

schematische Darstellungen von Sensoren für die Materialberechnung, z.B. an der Bohle, gemäß Ausführungsbeispielen;

Fig. 4a

eine schematische Darstellung einer Verbrauchsberechnung beim Asphalteinbau zur Illustration von Ausführungsbeispielen;

Fig. 4b, 4c

eine schematische Darstellung der Einbausituation mit Restmenge sowie eine Berechnung der eingebauten Menge zur Illustration von Ausführungsbeispielen;

Fig. 5

ein schematisches Diagramm mit Verbrauchswerten, wie sie mit dem Messsystem aus Fig. 2 ermittelt werden können;

Fig. 6

eine schematische Darstellung eines Aufbaus des Messsystems gemäß erweiterten Ausführungsbeispielen;

Fig. 7

eine schematische Tabelle zur Illustration des Restmengenfehlers mit gemäß Ausführungsbeispielen erläutertem Konzept;

Fig. 8a

eine schematische Darstellung der Rückkopplung der Raumdichte für die Restmengenbestimmung;

Fig. 8b

eine schematische Darstellung einer Regelungsvorrichtung der Asphaltverbrauchsmenge.

[0022] Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleichwirkende Elemente und Schraffuren mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer untereinander anwendbar bzw. austauschbar ist.

[0023] Zum besseren Verständnis der nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele wird die der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis anhand der Fig. 1a und 1b erläutert. Fig. 1a zeigt einen Straßenfertiger 10, der im Wesentlichen ein Chassis 10c mit einem Führerstand 10f aufweist.

[0024] Das Chassis 10c sitzt auf einem Fahrwerk 10f, hier einem Raupenkettenantrieb. Im vorderen Bereich des Chassis 10c ist ein Kübel 10k angeordnet, der ausgebildet ist, Asphaltmaterial oder anderes Material, das als Straße eingebaut werden soll, zu bevorraten. Der Einbau erfolgt am hinteren Teil des Straßenfertigers 10, an welchem eine Nivellierbohle 10b angeordnet ist. Diese Nivellierbohle 10b ist beweglich, insbesondere in der Höhe beweglich über Zugarme 10z mit dem Chassis 10c verbunden. Die Zugarme 10z sind über einen Zugpunkt, z. B. in der Mitte des Chassis 10c drehbar gelagert und können über Betätigungselemente, wie z. B. Nivellierzylinder 10n den Zugarm 10z bewegen, um die Bohle 10b abzusenken oder zu erhöhen. Die Bohle 10b ist ausgebildet, um den Straßenbelag einzuebnen, und ist entsprechend erweiterter Ausführungsbeispielen in ihrer Breite variabel, um so unterschiedliche Straßenbaubreiten abbilden zu können.

[0025] Das in dem Kübel 10k bevorratete Asphaltmaterial wird durch den Tunnel 10t in den Bereich 12b der Bohle 10b befördert. Hierzu dient beispielsweise eine Schnecke 12s.

[0026] Die Ermittlung der Asphalt-Restmenge im Fertiger 10 erfolgt aufgrund verschiedener Angaben und Messungen. Die Abbildung in Fig. 1a zeigt die Materialaufteilung im Fertiger 10, die für die Berechnung der Restmenge relevant ist:

• Material im Kübel (vgl. gestrichelter Bereich in der Sektion 12k);
• Material im Tunnel (vgl. gestrichelter Bereich in der Sektion 12t); sowie
• Material im Bereich der Bohle (vgl. gestrichelter Bereich Sektion 12b).

[0027] Bezüglich des Bereichs 12b sei angemerkt, dass dieser zweigeteilt ausgeführt sein kann, nämlich durch einen ersten Teilbereich zwischen der Bohle 10b und der Schnecke 10s, die am Ende des Tunnels 10t auf Höhe des Fahrwerks 10f angeordnet ist. Dieser Bereich ist mit dem Bezugszeichen 12b1 markiert. Der zweite Teil des Bereichs 12b, der mit dem Bezugszeichen 12b2 markiert ist, befindet sich unter der Bohle, d. h. also zwischen dem Bereich 12b1 und dem Wegtriggerpunkt 12w.

[0028] Jeder der in Fig. 1a dargestellte Teilbereich (hier drei Teilbereiche) 12k, 12t und 12b, im Fertiger 10, in denen sich unterschiedliche Asphaltrestmengen befinden können, sind bei der Berechnung separat zu betrachten. Die jeweiligen Restmengen können mit Hilfe von Maschinenparametern und über Messwerte, die über entsprechende Messsysteme generiert werden, ermittelt werden. Der Wegtriggerpunkt 12w ist der Punkt, an dem man eine aktuelle Berechnung der verbrauchten Asphaltmenge durchführt. Dies ist auch der Hintergrund, warum der Bereich der Bohle 12b in die zwei Unterbereiche 12b1 und 12b2 untergliedert wird.

[0029] Ein typischer Abstand der Wegtriggerpunkte beträgt 1 m und kann je nach Anwendung variieren (verkleinert oder vergrößert werden). Die Fig. 1b zeigt schematisch die Aufteilung der Mengen im Fertiger in der Vogelperspektive. Die Bereiche 12k, 12t und 12b sind entsprechend markiert.

[0030] Nachfolgend werden Messgrößen erläutert, die für die jeweilige Restmengenermittlung in den Bereichen 12k, 12t und 12b entsprechend Ausführungsbeispielen herangezogen werden können. An dieser Stelle sei angemerkt, dass es nicht zwingend ist, dass alle Messgrößen ermittelt werden, was nachfolgend beispielsweise anhand des Bereichs 12t erläutert werden wird.

[0031] Die Restmenge im Kübel 10k, d. h. also im Bereich 12k hängt im Wesentlichen von den geometrischen Abmessungen des Kübels sowie der Füllhöhe ab. Die Füllhöhe ist, wie Bezug nehmend auf Fig. 1b dargestellt, mittels eines Füllhöhensensors (z. B. auf Ultraschallbasis oder mittels einer 3D-Kamera implementiert) detektierbar.

[0032] Im Tunnel spielen die Geometrieparameter eine signifikante Rolle, wobei hier die Länge und der Querschnitt des Tunnels zu betrachten sind. Entsprechend einer ersten Betrachtungsweise kann man davon ausgehen, dass der Tunnel bis zur Decke vollgefüllt ist, so dass der Tunnel ein fixes Volumen ausfüllt. Wenn beispielsweise die Asphaltmenge im Kübel 10k unter einen bestimmten Wert sinkt, sinkt auch die Asphalthöhe im Tunnel 10t, so dass für die Berechnung des Bereichs 12t zusätzlich eine Materialhöhe mitbetrachtet werden kann. Diese ist analog zu der Materialhöhe im Kübel 10k messtechnisch, z. B. mittels eines Füllhöhensensors ermittelbar.

[0033] Für die Berechnung des Materials im Bereich 12b können entsprechend Ausführungsbeispielen folgende Messwerte relevant sein:

• Bohlenbreitenmessung;
• Schichtdickenmessung;
• Materialhöhe vor der Bohle.

[0034] Die Bohlenbreitenermittlung basiert entweder auf dem Auslesen von Maschinenparameter oder durch ein separates Messwerkzeug. Die Schichtdickenmessung kann beispielsweise durch ein oder mehrere Ultraschallsensoren, die vor und hinter der Bohle angebracht sind, erfolgen. Die Ermittlung der Materialhöhe vor der Bohle 10b kann beispielsweise durch einen Füllstandssensor, z. B. auf Ultraschallbasis oder vergleichbar (siehe oben) erfolgen.

[0035] Mit den so gewonnenen Messdaten werden Volumenwerte berechnet. Für die Ermittlung der Asphalt-Tonnage bzw. Restmenge in Tonnen zieht man die Raumdichte von Asphalt hinzu.

[0036] Wie nun Bezug nehmend auf Fig. 2 erläutert werden wird, sind für die Bestimmung des Materialverbrauchs (z. B. pro Meter, pro Sekunde oder pro Quadratmeter) noch die weiteren Größen zurückgelegter Weg bzw. eingebaute Fläche relevant. Zum Hintergrund: Der Materialabfluss bei einem Straßenfertiger 10 kann anhand der Differenz der Zuflüsse (Anliefermenge bzw. Summe über die einzelnen Anliefertranchen) und der Restmenge berechnet werden, wie nachfolgende Formel ausdrückt:

[0037] Die Betrachtung in Bezug auf das Volumen (beispielsweise in Bezug auf die Kubikmeterzahl) hat den Hintergrund, dass die Restmenge bevorzugt als Volumenwert berechenbar ist. Unter Kenntnis der Dichte des Asphalts lässt sich diese Restmenge natürlich auch in einen Gewichtswert überführen, so dass die obige Formel auch für Gewichtswerte Gültigkeit hat. Nachfolgend wird ein kurzer Exkurs bezüglich der Berechnung der Raumdichte gegeben: Die Raumdichte von Asphalt lässt sich prinzipiell über folgende Gleichung exakt bestimmen:

[0038] Der Dichtenparameter kann entsprechend Ausführungsbeispielen über weitere optionale Berechnungsschritte zur Ermittlung der aufgebrachten Tonnage verifiziert und/oder nachjustiert werden.

[0039] Ausgehend von der anhand obiger Formel bestimmten Einbaumenge (in Volumen oder in Gewicht) kann diese nun auf die zurückgelegte Strecke und/oder auf die eingebaute Fläche bezogen werden.

[0040] Bei dem Ausführungsbeispiel mit dem Bezug auf die zurückgelegte Strecke wird auf einen Wert, der die zurückgelegte Strecke ab Einbaubeginn bzw. ab Berechnungsbeginn beschreibt, zurückgegriffen. Dieser Wert entspricht dem zurückgelegten Fahrweg ab Reset. Alternativ kann selbstverständlich auch der Wert messtechnisch anders ermittelt werden, z. B. durch Auswertung von Positionsinformationen.

[0041] Bei dem Ausführungsbeispiel bezogen auf die Fläche wird neben der zurückgelegten Wegstrecke auch noch die Breite der eingebauten Straße als zusätzlicher Berechnungsparameter verwendet. Die Breite der eingebauten Straße entspricht der Bohlenbreite, so dass dieser Wert hinzugezogen werden kann. Wenn man entsprechend dem einfachsten Fall von einer konstanten Breite ausgeht, kann entweder der Einstellungswert oder auch ein nachgemessener Wert hinzugezogen werden, wobei bei der Variante mit einer variablen Straßenbreite die eingebaute (Straßen-)Fläche durch das Integral aus Bohlenbreite über die zurückgelegte Wegstrecke berechenbar ist.

[0042] Ausgehend von diesen erläuterten Größen ist nun der Materialverbrauch, z. B. pro zurückgelegtem Meter bzw. pro Quadratmeter eingebauter Straße / eingebauter Fläche dadurch berechenbar, dass das Einbauvolumen auf die entsprechende Fläche bezogen wird.

[0043] Diese Berechnung wird durch eine Berechnungseinheit 22, die Teil eines Messsystems 20 sein kann, bestimmt. Das Messsystem 20 ist in Fig. 2 dargestellt.

[0044] Fig. 2 zeigt einen Straßenfertiger 10 mit dem Messsystem 20, das zumindest die Berechnungseinheit 22 sowie bevorzugt ein oder mehrere Sensoren 24a bis 24d umfasst.

[0045] Der Sensor 24a ist im Bereich des Kübels 10k, z. B. oberhalb des Kübels 10k angeordnet und ausgebildet, um die Materialfüllhöhe im Kübel 10k zu ermitteln. Dies geht beispielsweise mittels eines Abstandssensors oder mittels graphischer Kennung unter Verwendung einer (3D-)Kamera oder ähnlich.

[0046] Der Sensor 24b ist im Bereich des Tunnels 12t angeordnet und ermittelt den Füllstand in demselben. Hierbei eignen sich ebenfalls Abstandssensoren, die die Füllhöhe ermitteln.

[0047] Der Sensor 24c dient zur Ermittlung der Füllhöhe im Bereich 12b1 und kann ebenfalls als Abstandssensor oder als (3D-)Kamera (ähnlich wie der Sensor 24a oben) implementiert sein, der oberhalb des Bereichs 12b1 angeordnet ist.

[0048] Der Sensor 24d dient zur Ermittlung der Schichtdicke, um die Materialhöhe unter der Bohle 10b im Bereich 12b2 zu ermitteln. Hierfür eignen sich beispielsweise Abstandssensoren, die die Höhe zu der aufgebrachten Schicht als Differenz zu der Höhe des Untergrunds ermitteln. Anstelle eines derartigen Sensors können natürlich auch Maschinenparameter, z. B. die Einstellung der Schichthöhe erfolgen, wobei die Verwendung von Abstandssensoren bzw. Schichtdickensensoren die bevorzugte Variante ist, da derartige Sensoren typischerweise bei einem Straßenfertiger bereits vorhanden sind.

[0049] Entsprechend einem Ausführungsbeispiel kann im Bereich des Sensors 24d auch noch ein weiterer Sensor angeordnet sein, nämlich einer, der die Bohlenbreite bestimmt, die für die Ermittlung des Materialvolumens im Bereich 12b2, die Ermittlung des Materialvolumens 12b1 und die Ermittlung der aufgetragenen Fläche relevant sein kann.

[0050] An dieser Stelle sei noch einmal unterstrichen, dass alle Sensoren 24a bis 24d sowie der Bohlenbreitensensor (nicht dargestellt) in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in Kombination auftreten können, wobei das Messsystem auch nur mit einzelnen oder auch nur einem dieser genannten Sensoren implementiert sein kann. Alle Sensoren 24a bis 24d und der nicht dargestellte Bohlenbreitensensor liefern sein Sensorsignal an die Auswerteeinheit 22, die dann die Bestimmung der Restmenge wie Bezug nehmend auf Fig. 1b erläutert, berechnet.

[0051] An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Vorrichtung 22 entweder die Restmenge in Bezug auf das Volumen berechnen kann oder auch eine Umrechnung in das Gewicht durchführen. Hierfür wird dann die Raumdichte des eingebauten Materials verwendet. An dieser Stelle sei angemerkt, dass diese zunächst angenommen werden kann und während des Einbaus immer exakter bestimmt werden kann. Dabei wird von dem System die eingebaute Raumdichte ermittelt. Nachfolgend wird auf die Berechnung der Restmenge im Detail unter Bezugnahme auf die Figuren 3a bis 3c eingegangen.

[0052] Für die Restmengenbestimmung im Kübel werden z.B. zwei Fälle unterschieden:

• Kübel ist offen
• Kübel ist geschlossen

[0053] In beiden Fällen kann man durch die Auswahl unterschiedlicher Messsysteme den Füllgrad im Kübel bestimmen. Als Messsysteme für die Füllhöhe im Kübel kommen folgende Sensoren in Frage:

• 3D Kamera
• Laser-Scanner oder Laser Abstandsmessung
• Radarsensoren
• Ultraschall Abstandsmessungen

[0054] Mit der Füllhöhe und der bekannten Kübel-Geometrie lässt sich dann die Restmenge im Kübel 10k berechnen. Bei der Kübel-Geometrie müssen offener und geschlossener Zustand berücksichtigt werden.

[0055] Die Restmenge im Tunnel 10t kann entsprechend einer Variante wie folgt ermittelt werden: Der Tunnel besitzt feste geometrische Abmessungen, so dass mit Messung der Füllhöhe eine Berechnung der Materialmenge im Tunnel 10t möglich ist. Die Transportgeschwindigkeit vom Material muss bei dieser Messung nicht berücksichtigt werden.

[0056] Die Restmenge im Bereich der Bohle 10b wird nachfolgend anhand der Fig. 3a erläutert. Fig. 3a zeigt eine Bohle 10b in der Seitenansicht, wobei in dem Bereich vor der Bohle 12b1 mittels der Schnecke 10s Material 11 aus dem Tunnel (nicht dargestellt) befördert wird. Die Bohle glättet dieses Material 11 aus dem Bereich 12b1 in den Bereich 12b2. Das Ergebnis ist, dass eine Materialschicht 11s mit einer Schichtdicke 11d zurückbleibt.

[0057] Fig. 3b illustriert einerseits, wie die Füllhöhe mittels des Sensors 24c im Bereich 12b ermittelt werden kann. Hierzu ist der Sensor 24c vor der Bohle 10b, d. h. in dem Bereich 12b1 angebracht. Weiter illustriert die Fig. 3b, wie mittels eines Schichtdickensensors 24d die Schichtdicke 11d bestimmt werden kann. Hierzu ist beispielsweise der Sensor 24d (z. B. ein Ultraschallsensor oder vergleichbar) an der Bohle so angebracht, dass dieser den Abstand zu der aufgebrachten Schicht 11s ermittelt.

[0058] Fig. 3c illustriert die Bohle 10b in der Längsdarstellung in Kombination mit einem Bohlenbreitensensor 24e. Dieser kann beispielsweise über einen Seilzug oder einen Abstandssensor (Laser-Distanzsensor) oder ähnlich die variable Bohlenbreite, die dazu dient, um Straßen unterschiedlicher Breite einzubauen, ermitteln.

[0059] Die Berechnung der Materialmenge im Bohlenbereich 12b basiert auf Messungen der Bohlenbreite (vgl. Fig. 3c), der Schichtdicke 11d (vgl. Fig. 2b) und der Materialhöhe vor der Bohle 10b (vgl. Fig. 2b). Die Verteilung vom Material im Querschnitt kann zumindest in dem Bereich 12b1 unregelmäßig sein, wie in den Fig. 3a und 3b illustriert ist. Ausgehend von den Sensorsignalen der Sensoren 24c, 24d und 24e kann die Tonnageberechnung im Bereich 12b wie folgt lauten:

[0060] Fig. 3d illustriert einen Kübel 10k mit einem Material 11. Der Kübel 10k schließt an den Tunnel 10t an, so dass das Material im unteren Bereich des Kübels 10k in den Tunnel 10t abfließen kann bzw. in selbigem durch Gewichtskraft befördert werden kann. Der Kübel 10k hat eine maximale Füllmenge, die durch die Geometrie definiert ist. Die Materialmenge des Materials 11 im Kübel 10k lässt sich über die Geometrieparameter, wie Durchmesser bzw. Grundfläche x Füllhöhe bestimmen, wobei die Füllhöhe mittels des Sensors 24a bestimmbar ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Ultraschallsensor handeln, der auf die Oberfläche 11o des Materials 11 gerichtet ist. Der Kübel 10k ist im Regelfalls mittels eines Deckels 10kd verschließbar, wobei während des Füllvorgangs der Kübel geöffnet ist. Entsprechend Ausführungsbeispielen erfolgt eine Ermittlung der Materialfüllhöhe im Kübel 10k bevorzugt nur während der Kübel mittels des Deckels 10kd geschlossen ist. Zum Hintergrund:

[0061] Während dem Befüllvorgang vom Kübel kann die kontinuierliche Berechnung vom Materialverbrauch temporär (für die Zeit der Befüllung) deaktiviert werden und von der zuvor verbrauchten Menge pro Meter sowie der gemessenen Schichtdicke bestimmt werden. Das Anzeigesystem kann somit dem Bedienpersonal kontinuierlich die verbrauchte Materialmenge anzeigen. Ist der Befüllvorgang abgeschlossen, kann man die Restmengenbestimmung wieder aktivieren und den aktuellen Materialverbrauch mit dessen Hilfe ermitteln. Während dem Befüllvorgang ist dem Messsystem die angelieferte Materialmenge (Tonnage), die auf dem Lieferschein dokumentiert ist, mitzuteilen. Dies kann auf unterschiedliche Weise erfolgen:

• Eingabe vom Lieferschein
• Abscannen vom Lieferschein
• LKW-Identifikation und digitale Datenübermittlung per Internet

[0062] Diese Variante beschreibt entsprechend Ausführungsbeispielen den Befüllvorgang allgemein, wobei für den ersten Füllvorgang hier folgende Abweichung gemacht werden kann: Beim ersten Befüllvorgang ist der aktuelle Asphaltverbrauch noch nicht aufgrund der Restmenge im Fertiger und der angelieferten Asphaltmenge bestimmbar. Dies gilt insbesondere beim Anfahren auf der Baustelle bei Arbeitsbeginn. Hier muss über das Volumen und die angelieferte Materialdichte (Schüttdichte) die eingebaute Tonnage bestimmt werden. Die Schüttdichte wird als bekannt vorausgesetzt. Das Volumen wiederum berechnet sich über die eingebaute Wegstrecke, die Bohlenbreite und die Schichtdicke. Ist der erste Befüllvorgang beendet, kann mit Hilfe einer Übergangsfunktion auf die Tonnagen Berechnung mit Hilfe der Restmenge umgeschaltet werden.

[0063] Für den Endbefüllvorgang heißt das: Bei jedem weiteren Befüllvorgang kann man über die Berechnung der zuletzt ausgetragenen Menge und die aktuelle Schichtdicke auf den Materialverbrauch schließen. Dabei legt man den aktuellen Verbrauch pro Quadratmeter (alternative Verbrauch pro Meter) zugrunde und korrigiert diesen, wenn die Schichtdicke sich ändern sollte.

[0064] Die Menge pro Quadratmeter ermittelt sich zu:

[0065] Der Berechnungsprozess ist in Fig. 4a illustriert. Aus mathematischer Sicht heißt das also, dass der totale Verbrauch sich an der Wegposition s wie folgt berechnet:

[0066] Diese Formel geht davon aus, dass bereits alle Werte als Gewichtswerte vorliegen, wobei selbstverständlich auch eine Umrechnung von Volumen in die Tonnage möglich ist mittels der Formel V x ρ (Volumen V; Dichte p). Ausgehend hiervon ergibt sich dann der aktuelle Verbrauch in Kilogramm pro Meter auf Basis folgender Formel:

[0067] In dem Zeitfenster nach dem Befüllvorgang (z. B. zwischen Befüllung 1 und Befüllung 2 (siehe Fig. 4a)) lässt sich der aktuelle Verbrauch wie folgt berechnen.

[0068] ET1 = T1 - R1 / s, wobei T1 die Befüllungsmenge der Befüllung 1 ist, R1 die zum Zeitpunkt T vorherrschende Restmenge und s der zurückgelegte Weg seit dem Neustart.

[0069] Wenn die Restmenge verbraucht oder annähernd verbraucht ist, erfolgt eine Befüllung 2, wobei während dieser Befüllung der aktuelle Verbrauch interpoliert wird anhand folgender Formel:

[0070] Für die nachfolgende Phase, in welcher die Nachfüllmenge verbraucht wird, ergibt sich dann ein weiterer Verbrauch anhand der Formel:

[0071] Ausgehend von ET1 und ET2 lässt sich dann ein mittlerer Verbrauch anhand der folgenden Formel:

ermitteln. Über die gesamte Wegstrecke hinweg bzw. alle Befüllungen und Zwischenfenster setzt sich die hier illustrierte Berechnung fort.

[0072] Die Berechnung ist noch einmal vereinfacht in Fig. 4b dargestellt. In der in Fig. 4b dargestellten Situation wurde der LKW3 komplett entladen und LKW4 wartet. Der Fertiger verbraucht die Restmenge im Kübel, welche kontinuierlich gemessen wird. Dabei wird wegsynchron mit folgender Berechnungsformel die Menge vom eingebauten Material berechnet:

[0073] Dieser Zusammenhang ist noch einmal in Fig. 4c illustriert. Allgemeine Beschreibung der Gleichung lautet:

oder in verkürzter Schreibweise

[0074] Die eingebaute Fläche ergibt sich relativ einfach über eine Wegmessung mittels GPS oder Weginformation vom Fertiger und einem Breitenmesssystem, das direkt an der Bohle installiert wird.

[0075] Die Genauigkeit der Berechnung der eingebauten Asphalt-Tonnage erhöht sich mit der Anzahl von LKWs, die ihren Asphalt dem Fertiger übergeben. Dies soll durch Fig. 7 verdeutlicht werden.

[0076] Die Tabelle zeigt den prozentualen Fehler für die gesamt eingebaute Tonnage bei unterschiedlich angenommenen Restmengenfehlern, die aufgrund von systembedingten Ungenauigkeiten für die Restmengenbestimmung entstehen. Deutlich ist zu erkennen, dass der Gesamtfehler der Tonnage bei sich erhöhenden Anzahl von LKWs deutlich abnimmt. Dies erklärt sich einfach damit, dass letztendlich die mit einer geeichten Waage gemessenen LKW- Ladungen im System aufaddiert werden. Der jeweilige Restmengenfehler für die gesamt eingebaute Asphalt-Tonnage (Summe der LKW - Ladungen seit Arbeitsbeginn) bezieht sich dann nicht mehr auf den jeweiligen LKW, der seine Asphalttonnage dem Fertiger übergibt, sondern eben auf die Summe der eingebauten Tonnage.

[0077] Typischer Weise ergibt sich somit nach 10 LKW Ladungen und einem Restmengenfehler von 0,2t ein prozentualer Gesamtfehler von 0,08%.

[0078] Durch die oben erläuterte Berechnung ergibt sich also der Istverbrauch pro Meter bzw. der Istverbrauch interpoliert über die zurückgelegte Strecke. Alternativ lässt sich natürlich auch der Istverbrauch pro Quadratmeter bzw. der über die aufgebrachte Fläche aufsummierte Istverbrauch ermitteln. Dieser wird zur Regelung entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen dem Sollverbrauch gegenübergestellt, wie anhand des Diagramms aus Fig. 5 gezeigt ist.

[0079] Fig. 5 zeigt den über den Weg s aufintegrierten Verbrauch ET_ist, der dem Sollverbrauch ET_soli gegenübergestellt wird. Zusätzlich sind in dem Diagramm der Istverbrauch in Kilogramm pro Meter sowie der Istverbrauch in Kilogramm pro Quadratmeter dargestellt. Beide Kurven verlaufen im Wesentlichen parallel, wobei diese nur annähernd konstant sind. Wie anhand des Vergleichs ET_ist mit den zwei dargestellten Verbräuchen pro Meter bzw. pro Quadratmeter erkenntlich ist, ergibt sich der variierende Momentanverbrauch ausgehend von zeitweise variierenden Istverbrauchswerten ET_ist. Der Momentanverbrauch ist mathematisch betrachtet die Ableitung des Verbrauchs ET_ist nach dem zurückgelegten Weg bzw. nach der aufgebrachten Fläche.

[0080] Nachdem alle Einflussfaktoren und Varianten erläutert wurden, wird Bezug nehmend auf Fig. 6 ein möglicher Systemaufbau zur Verbrauchsberechnung dargestellt. Das System umfasst einen Zentralrechner 22, der beispielsweise über einen CAN-Bus mit einem optionalen Bedienfeld (allgemein Benutzerinterface) 23 verbunden ist. Der Zentralrechner 22 erhält als Eingangswerte einen Bohlenbreitenwert vom Bohlenbreitensensor 24e, einen Schichtdickenwert vom Schichtdickensensor 24d, eine Füllhöheninformation vom Füllhöhensensor im Bereich der Bohle (vgl. Sensor 24c) sowie die Füllhöhe im Tunnel vom Sensor 24b und die Füllhöhe im Kübel vom Sensor 24a. Darüber hinaus können auch noch Parameter des Fertigers, wie z. B. eine aktuelle Bohlenstellung oder Ähnliches verwendet werden (vgl. Inputparameter 25a). Da, wie oben erläutert, bevorzugt die Füllhöhe im Kübel nur dann ermittelt wird, wenn der Kübel gerade nicht befüllt wird, kann vom Kübeldeckel eine Information über "Kübel offen" bzw. "Kübel geschlossen" erhalten werden (vgl. Bezugszeichen 25b).

[0081] Somit findet, über mehrere LKW-Ladungen betrachtet, eine sehr genaue Gewichtsbestimmung statt. Für die hochgenaue Bestimmung der Asphaltraumdichte wird das eingebaute Volumen so exakt wie möglich ermittelt.

[0082] Entsprechend Ausführungsbeispielen kann die so gewonnene Asphaltraumdichte nun in einem Rückkopplungszweig zur genaueren Bestimmung der Restmenge herangezogen werden. Somit hat man ein in sich selbst optimierendes System zur Bestimmung der Restmenge und letztendlich auch der Raumdichte. Dieser Hochkopplungszweig ist in Fig. 8a illustriert.

[0083] Ausgehend von der zurückgelegten Wegstrecke (GNSS + Fahrsignal) oder Bohlenbreite lässt sich die aufgebrachte Menge ermitteln. Die Schichtdicke ist ebenfalls hochgenau messtechnisch ermittelbar, so dass das aufgebrachte Volumen somit auf einem zweiten Weg berechnet wird. In Fig. 8a ist das Ergebnis dieses zweiten Berechnungswegs mit dem Bezugszeichen V markiert. Unter Kenntnis der genauen Tonnage (vgl. Bezugszeichen t), die sich über die Summe der Anliefermengen minus der berechneten Restmenge ergibt, lässt sich also die Asphaltraumdichte in Kilogramm pro Kubikmeter bestimmen. Da auch bei der Berechnung Tonnage = Summe über LKW - Restmenge (vgl. t) bei der Berechnung der Restmenge die Raumdichte verwendet wird, kann der hier verwendete Wert um den nun neu berechneten Wert korrigiert werden, wie anhand des Pfades F illustriert ist.

[0084] Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die in Volumeneinheiten berechnete Restmenge unter Verwendung der Raumdichte in einen Tonnagenwert überführt. Am Anfang der Berechnung kann entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen zuerst ein allgemeiner Raumdichtewert für den Asphalt berechnet werden, wobei dieser Raumdichtewert im Laufe der Messung korrigiert wird. Das Korrigieren erfolgt beispielsweise unter Berücksichtigung des eingebauten Volumens, das über Sensoren, wie z. B. der Schichtdicke und der Bohlenbreite sowie der Wegstrecke berechenbar ist.

[0085] Ausgehend von dem in Fig. 5 dargestellten Soll/Ist-Vergleich, kann nun eine Regelung verwendet werden. Fig. 9b zeigt einen derartigen Regelkreis für die kontrollierte Regelung.

[0086] Der Regelkreis 30 umfasst die Verbrauchsberechnung 32, die oben ausführlich erläutert wurde. Diese kann beispielsweise auf Kilogramm pro Quadratmeter, Kilogramm pro Meter oder die Summe des Verbrauchs basieren. Optional kann nach der Verbrauchsmessung ein Filter 33 vorgesehen sein. Das Ergebnis der Verbrauchsmessung 32 bzw. des Filters ist ein Istverbrauch, der durch einen Vergleicher 35 mit einem Sollverbrauch verglichen wird. Ausgehend von dem Vergleichsergebnis kann nun eine Verbrauchsregelung starten (vgl. Verbrauchsregler 37). Dieser Verbrauchsregler hat Einfluss auf mehrere Faktoren, wie z. B. einen Ebenheitsregler 37e, eine Ansteuerung des Zugpunktzylinders 37z sowie eine Ansteuerung der Bohle 37b. Als weitere Regelgröße wird entsprechend Ausführungsbeispielen ein Nivellierungssensor verwendet, der Einfluss auf den Ebenheitsregler hat. Der Nivellierungssensor ist mit dem Bezugszeichen 38n versehen. Durch den Regelkreis 30 ist es möglich, kontinuierlich den gemessenen Verbrauch mit dem Sollverbrauch zu vergleichen (vgl. Vergleicher 35) und, wenn nötig, über den Verbrauchsregler 37 oder eine Unterkomponente, wie z. B. den Ebenheitsregler 37e (Nivellierungssystem) die Schichtdicke anpassen. Das Nivelliersystem 37e kann auch über andere Elemente die Regelung durchführen.

[0087] Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.

[0088] Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.

[0089] Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.

[0090] Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahingehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.

[0091] Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.

[0092] Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.

[0093] Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.

[0094] Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das computerlesbare Medium sind typischerweise gegenständlich und/oder nicht-vergänglich bzw. nicht-vorübergehend.

[0095] Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahingehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.

[0096] Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahingehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.

[0097] Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.

[0098] Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.

[0099] Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.

[0100] Die hierin beschriebenen Vorrichtungen können beispielsweise unter Verwendung eines Hardware-Apparats, oder unter Verwendung eines Computers, oder unter Verwendung einer Kombination eines Hardware-Apparats und eines Computers implementiert werden.

[0101] Die hierin beschriebenen Vorrichtungen, oder jedwede Komponenten der hierin beschriebenen Vorrichtungen können zumindest teilweise in Hardware und/oder in Software (Computerprogramm) implementiert sein.

[0102] Die hierin beschriebenen Verfahren können beispielsweise unter Verwendung eines Hardware-Apparats, oder unter Verwendung eines Computers, oder unter Verwendung einer Kombination eines Hardware-Apparats und eines Computers implementiert werden.

[0103] Die hierin beschriebenen Verfahren, oder jedwede Komponenten der hierin beschriebenen Verfahren können zumindest teilweise durch Hardware und/oder durch Software ausgeführt werden.

[0104] Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Ansprüche

1. Berechnungseinheit (22) für einen Straßenfertiger (10) zur Berechnung eines Materialverbrauchs, wobei die Berechnungseinheit (22) ausgebildet ist,

um einen kontinuierlichen Materialfluss auf Basis
einer Differenz zwischen Anliefermenge und Restfüllmenge im Straßenfertiger (10) bezogen auf einen zurückgelegten Weg und/oder auf eine ausgebrachte Fläche zu berechnen;

wobei die Restfüllmenge auf Basis der Summe über
Materialvolumen im Tunnel (10t) des Straßenfertigers (10), wobei das Materialvolumen im Tunnel (10t) auf Basis der bekannten Geometrie des Tunnels (10t) des Straßenfertigers (10) berechnet wird;
Materialvolumen im Bereich der Bohle (10b) des Straßenfertigers (10), wobei das Materialvolumen im Bereich der Bohle (10b) auf Basis einer ermittelten Bohlenbreite und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird; und
Materialvolumen im Kübel (10k) des Straßenfertigers (10), wobei das Materialvolumen im Kübel (10k) auf Basis einer bekannten Kübelabmessung und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird,
berechnet wird.

2. Berechnungseinheit (22) gemäß Anspruch 1, wobei das Materialvolumen im Bereich der Bohle (10b) zusätzlich auf Basis der ermittelten Bohlenbreite, einer ermittelten Schichtdicke und einer bekannten Bohlenlänge berechnet wird.

3. Berechnungseinheit (22) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Information über die Anliefermenge ausgehend von einer externen Information, einem digitalen Lieferschein oder einer Serverabfrage erhalten wird.

4. Berechnungseinheit (22) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die aufgebrachte Fläche basierend auf einer ermittelten Wegstrecke und einer ermittelten Bohlenbreite oder ermittelten variablen Bohlenbreite berechnet wird.

5. Berechnungseinheit (22) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die kontinuierliche Berechnung während des Füllvorgangs auf Basis vorheriger Materialverbrauchswerte und/oder durch Interpolation von vorherigen Materialverbrauchswerten erfolgt.

6. Berechnungseinheit (22) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der kontinuierliche Materialverbrauch zwischen zwei Füllvorgängen ermittelt wird und/oder über alle Füllvorgänge gemittelt wird.

7. Berechnungseinheit (22) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Ermittlung der Restfüllmenge erfolgt, wenn der Kübel (10k) geschlossen ist.

8. Berechnungseinheit (22) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, die ferner eine zusätzliche Steuereinheit (35, 37) umfasst, die ausgebildet ist, ausgehend von dem ermittelten kontinuierlichen Materialverbrauch durch Abgleich mit einem vorbestimmten kontinuierlichen Sollverbrauch eine Steuergröße zur Steuerung der Baumaschine (10) zu ermitteln.

9. Berechnungseinheit (22) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Berechnungseinheit (22) ausgebildet ist, um ausgehend von der zurückgelegten Wegstrecke, der Bohlenbreite und der Schichtdicke ein eingebautes Materialvolumen zu berechnen, und wobei die Berechnungseinheit (22) weiter ausgebildet ist, ausgehend von dem eingebauten Materialvolumen und einer Information bzgl. einer eingebauten Tonnage eine Raumdichte des eingebauten Materialvolumen zu ermitteln; und/oder
wobei die Berechnungseinheit (22) ausgebildet ist, um ausgehend von der zurückgelegten Wegstrecke, der Bohlenbreite und der Schichtdicke ein eingebautes Materialvolumen zu berechnen, und wobei die Berechnungseinheit (22) weiter ausgebildet ist, ausgehend von dem eingebauten Materialvolumen und einer Information bzgl. einer eingebauten Tonnage eine Raumdichte des eingebauten Materialvolumen zu ermitteln, wobei die Berechnungseinheit (22) weiter ausgebildet ist, um die Raumdichte bei der Berechnung eines Restmengengewichts der Restfüllmenge zu berücksichtigen.

10. Sensorsystem umfassend eine Berechnungseinheit (22) gemäß einem der vorherigen Ansprüche sowie zumindest einen Sensor zur Ermittlung der Füllhöhe (24a, 24b, 24c) im Bereich der Bohle (10b) und/oder zumindest einen Sensor zur Ermittlung der Füllhöhe (24a, 24b, 24c) im Bereich des Kübels (10k) und/oder zumindest einen Sensor zur Ermittlung der Bohlenbreite.

11. Sensorsystem gemäß Anspruch 10, wobei der Sensor zur Ermittlung der Füllhöhe (24a, 24b, 24c) durch eine 3D-Kamera, einen Laserscanner, einen Radarsensor, und/oder einen Ultraschallsensor gebildet ist.

12. Sensorsystem gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der Bohlenbreitensensor (24e) durch ein Seilzugsensor realisiert ist.

13. Straßenfertiger (10) mit einem Sensorsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.

14. Verfahren zur Berechnung eines Materialverbrauchs für einen Straßenfertiger (10) mit folgenden Schritten:

Berechnen eines kontinuierlichen Materialflusses auf Basis:
einer Differenz zwischen Anliefermenge und Restfüllmenge im Straßenfertiger (10) bezogen auf einen zurückgelegten Weg und/oder eine ausgebrachte Fläche;

wobei die Restfüllmenge auf Basis der Summe über
Materialvolumen im Tunnels (10t) des Straßenfertigers (10), wobei das Materialvolumen im Tunnel (10t) auf Basis der bekannten Geometrie des Tunnels (10t) des Straßenfertigers (10) berechnet wird;
Materialvolumen im Bereich der Bohle (10b) des Straßenfertigers (10), wobei das Materialvolumen im Bereich der Bohle (10b) auf Basis einer ermittelten Bohlenbreite und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird; und Materialvolumen im Bereich der Bohle (10b) des Straßenfertigers (10), wobei das Materialvolumen im Bereich der Bohle (10b) auf Basis einer ermittelten Bohlenbreite und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird; und
Materialvolumen im Kübel (10k) des Straßenfertigers (10), wobei das Materialvolumen im Kübel (10k) auf Basis einer bekannten Kübelabmessung und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird,
berechnet wird.

15. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 14, wenn das Verfahren auf einem Computer abläuft.

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.

1. Sensorsystem umfassend eine Berechnungseinheit (22) für einen Straßenfertiger (10) zur Berechnung eines Materialverbrauchs sowie zumindest einen Sensor zur Ermittlung der Füllhöhe (24a, 24b, 24c) im Bereich der Bohle (10b) und/oder zumindest einen Sensor zur Ermittlung der Füllhöhe (24a, 24b, 24c) im Bereich des Kübels (10k) und/oder zumindest einen Sensor zur Ermittlung der Bohlenbreite;
wobei die Berechnungseinheit (22) ausgebildet ist,
um einen kontinuierlichen Materialfluss auf Basis
einer Differenz zwischen Anliefermenge und Restfüllmenge im Straßenfertiger (10) bezogen auf einen zurückgelegten Weg und/oder auf eine ausgebrachte Fläche zu berechnen;
wobei die Restfüllmenge auf Basis der Summe über

Materialvolumen im Tunnel (10t) des Straßenfertigers (10), wobei das Materialvolumen im Tunnel (10t) auf Basis der bekannten Geometrie des Tunnels (10t) des Straßenfertigers (10) berechnet wird;

Materialvolumen im Bereich der Bohle (10b) des Straßenfertigers (10), wobei das Materialvolumen im Bereich der Bohle (10b) auf Basis einer ermittelten Bohlenbreite und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird; und

Materialvolumen im Kübel (10k) des Straßenfertigers (10), wobei das Materialvolumen im Kübel (10k) auf Basis einer bekannten Kübelabmessung und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird,

berechnet wird.

2. Sensorsystem gemäß Anspruch 1, wobei das Materialvolumen im Bereich der Bohle (10b) zusätzlich auf Basis der ermittelten Bohlenbreite, einer ermittelten Schichtdicke und einer bekannten Bohlenlänge berechnet wird.

3. Sensorsystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Information über die Anliefermenge ausgehend von einer externen Information, einem digitalen Lieferschein oder einer Serverabfrage erhalten wird.

4. Sensorsystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die aufgebrachte Fläche basierend auf einer ermittelten Wegstrecke und einer ermittelten Bohlenbreite oder ermittelten variablen Bohlenbreite berechnet wird.

5. Sensorsystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die kontinuierliche Berechnung während des Füllvorgangs auf Basis vorheriger Materialverbrauchswerte und/oder durch Interpolation von vorherigen Materialverbrauchswerten erfolgt.

6. Sensorsystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der kontinuierliche Materialverbrauch zwischen zwei Füllvorgängen ermittelt wird und/oder über alle Füllvorgänge gemittelt wird.

7. Sensorsystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Ermittlung der Restfüllmenge erfolgt, wenn der Kübel (10k) geschlossen ist.

8. Sensorsystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, die ferner eine zusätzliche Steuereinheit (35, 37) umfasst, die ausgebildet ist, ausgehend von dem ermittelten kontinuierlichen Materialverbrauch durch Abgleich mit einem vorbestimmten kontinuierlichen Sollverbrauch eine Steuergröße zur Steuerung der Baumaschine (10) zu ermitteln.

9. Sensorsystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Berechnungseinheit (22) ausgebildet ist, um ausgehend von der zurückgelegten Wegstrecke, der Bohlenbreite und der Schichtdicke ein eingebautes Materialvolumen zu berechnen, und wobei die Berechnungseinheit (22) weiter ausgebildet ist, ausgehend von dem eingebauten Materialvolumen und einer Information bzgl. einer eingebauten Tonnage eine Raumdichte des eingebauten Materialvolumen zu ermitteln; und/oder wobei die Berechnungseinheit (22) ausgebildet ist, um ausgehend von der zurückgelegten Wegstrecke, der Bohlenbreite und der Schichtdicke ein eingebautes Materialvolumen zu berechnen, und wobei die Berechnungseinheit (22) weiter ausgebildet ist, ausgehend von dem eingebauten Materialvolumen und einer Information bzgl. einer eingebauten Tonnage eine Raumdichte des eingebauten Materialvolumen zu ermitteln, wobei die Berechnungseinheit (22) weiter ausgebildet ist, um die Raumdichte bei der Berechnung eines Restmengengewichts der Restfüllmenge zu berücksichtigen.

10. Sensorsystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche , wobei der Sensor zur Ermittlung der Füllhöhe (24a, 24b, 24c) durch eine 3D-Kamera, einen Laserscanner, einen Radarsensor, und/oder einen Ultraschallsensor gebildet ist.

11. Sensorsystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Bohlenbreitensensor (24e) durch ein Seilzugsensor realisiert ist.

12. Straßenfertiger (10) mit einem Sensorsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.

13. Verfahren zur Berechnung eines Materialverbrauchs für einen Straßenfertiger (10) mit zumindest einem Sensor zur Ermittlung der Füllhöhe (24a, 24b, 24c) im Bereich der Bohle (10b) und/oder zumindest einen Sensor zur Ermittlung der Füllhöhe (24a, 24b, 24c) im Bereich des Kübels (10k) und/oder zumindest einen Sensor zur Ermittlung der Bohlenbreite; mit folgenden Schritten:

Berechnen eines kontinuierlichen Materialflusses auf Basis:
einer Differenz zwischen Anliefermenge und Restfüllmenge im Straßenfertiger (10) bezogen auf einen zurückgelegten Weg und/oder eine ausgebrachte Fläche;

wobei die Restfüllmenge auf Basis der Summe über

Materialvolumen im Tunnels (10t) des Straßenfertigers (10), wobei das Materialvolumen im Tunnel (10t) auf Basis der bekannten Geometrie des Tunnels (10t) des Straßenfertigers (10) berechnet wird;

Materialvolumen im Bereich der Bohle (10b) des Straßenfertigers (10), wobei das Materialvolumen im Bereich der Bohle (10b) auf Basis einer ermittelten Bohlenbreite und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird; und

Materialvolumen im Kübel (10k) des Straßenfertigers (10), wobei das Materialvolumen im Kübel (10k) auf Basis einer bekannten Kübelabmessung und einer ermittelten Füllhöhe berechnet wird,

berechnet wird.

14. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13, wenn das Verfahren auf einem Computer abläuft.

Zeichnung