DE102016207973A1 - System for detecting objects in the ground - Google Patents
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Abstract
System (1) zur Erkennung von Objekten (21–23) im Boden (3), umfassend mindestens einen Empfänger (51–53) für ein aus dem Boden (3) austretendes akustisches, elektrisches, magnetisches und/oder elektromagnetisches Signal (62), weiterhin umfassend eine Funkschnittstelle (71, 72), wobei der Empfänger (5) und die Funkschnittstelle (71, 72) transportabel sind und dazu ausgebildet sind, auf einer Baumaschine (81, 82) montiert zu werden, wobei die Funkschnittstelle (71, 72) dazu ausgebildet ist, das registrierte Signal (62) an eine Speichereinheit (91), und/oder an eine Auswerteeinheit (92), zu übermitteln.
Ein System (1) zur Erkennung von Objekten (21–23), wobei die Funkschnittstelle (71, 72) dazu ausgebildet ist, das registrierte Signal (62), und/oder eine daraus abgeleitete Information (24), zu übermitteln, und wobei eine Speichereinheit (91), und/oder eine Auswerteeinheit (92), vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, das Signal (62), und/oder die abgeleitete Information (24), zu empfangen.System (1) for detecting objects (21-23) in the floor (3), comprising at least one receiver (51-53) for an acoustic, electrical, magnetic and / or electromagnetic signal (62) emerging from the floor (3) , further comprising a radio interface (71, 72), the receiver (5) and the radio interface (71, 72) being transportable and adapted to be mounted on a construction machine (81, 82), the radio interface (71, 72) is adapted to transmit the registered signal (62) to a memory unit (91), and / or to an evaluation unit (92).
A system (1) for detecting objects (21-23), wherein the radio interface (71, 72) is adapted to transmit the registered signal (62), and / or information (24) derived therefrom, and wherein a memory unit (91), and / or an evaluation unit (92) is provided, which is designed to receive the signal (62), and / or the derived information (24).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme zur Erkennung von Objekten im Boden, insbesondere für die Anwendung im Tiefbau.The present invention relates to systems for detecting objects in the ground, in particular for use in civil engineering.
Stand der Technik State of the art
Bei Tiefbauarbeiten kommt es immer wieder zu Beschädigungen vergrabener Objekte, wie beispielsweise strom- oder wasserführender Leitungen. Derartige Unfälle verursachen neben dem unmittelbaren Sach- oder gar Personenschaden zusätzlich noch hohe Kosten für den Stillstand der Baustelle, bis der Schaden behoben ist, sowie Kosten für die Reparatur des Schadens.In civil engineering work it always comes back to damaged buried objects, such as electricity or water pipes. In addition to the immediate damage to property or even personal injury, such accidents additionally entail high costs for the standstill of the construction site until the damage has been remedied, as well as costs for repairing the damage.
Daher werden Baumaschinen für Grabungsarbeiten mit einer Sensorik ausgerüstet, um vergrabene Objekte aufzuspüren und ggfs. die Grabung rechtzeitig zu stoppen. Aus der
Die
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Im Rahmen der Erfindung wurden Systeme zur Erkennung von Objekten im Boden entwickelt. Diese Systeme umfassen jeweils mindestens einen Empfänger für ein aus dem Boden austretendes akustisches, elektrisches, magnetisches und/oder elektromagnetisches Signal sowie eine Funkschnittstelle, wobei der Empfänger und die Funkschnittstelle transportabel sind und dazu ausgebildet sind, auf einer Baumaschine montiert zu werden.Within the scope of the invention, systems for detecting objects in the ground have been developed. These systems each comprise at least one receiver for an acoustic, electrical, magnetic and / or electromagnetic signal emerging from the ground and a radio interface, wherein the receiver and the radio interface are transportable and adapted to be mounted on a construction machine.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist die Funkschnittstelle dazu ausgebildet ist, das registrierte Signal an eine Speichereinheit, und/oder an eine Auswerteeinheit, zu übermitteln.According to a first aspect of the invention, the radio interface is designed to transmit the registered signal to a memory unit, and / or to an evaluation unit.
Gemäß dem bisherigen Stand der Technik wurde lediglich die erkannte Entfernung zu einem vergrabenen Objekt über die Funkschnittstelle übermittelt, so dass sie von dem Steuersystem empfangen und dem Benutzer angezeigt werden konnte. Das vom Empfänger registrierte Signal wurde hingegen nach der Berechnung der Entfernung nicht mehr weiter verwendet, sondern verworfen. According to the prior art, only the detected distance to a buried object has been transmitted via the radio interface so that it could be received by the control system and displayed to the user. The signal registered by the receiver, however, was no longer used after the calculation of the distance, but discarded.
Die Erfinder haben nun erkannt, dass es vorteilhaft ist, gerade diese vom Empfänger gewonnenen Rohdaten über die Funkschnittstelle zu exportieren. In diesem Zustand können die Daten noch mit weiteren Daten kombiniert werden, bevor aus der Gesamtheit der Daten der letztendliche Schluss auf Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten im Boden gezogen wird. Dadurch kann die Genauigkeit der letztendlich erhaltenen Ergebnisse deutlich verbessert werden.The inventors have now recognized that it is advantageous to export precisely these raw data obtained by the receiver via the radio interface. In this state, the data may be combined with other data before the final conclusion on type, shape, material, size and / or position of objects in the ground is drawn from the entirety of the data. This can significantly improve the accuracy of the final results.
Beispielsweise liefern viele Messungen, mit denen Objekte im Boden lokalisiert werden, Ergebnisse, die an die relative Orientierung zwischen dem Empfänger und dem Objekt gekoppelt sind. Die Messung zeigt das Objekt also aus einer bestimmten Perspektive, die noch keinen eindeutigen Rückschluss auf seine dreidimensionale Ausdehnung innerhalb des Bodens zulässt. Je mehr derartiger Perspektiven aggregiert werden, desto mehr Information über das Objekt kann gewonnen werden.For example, many measurements that locate objects in the ground provide results that are coupled to the relative orientation between the receiver and the object. The measurement thus shows the object from a certain perspective, which does not yet allow a clear inference to its three-dimensional extent within the soil. The more such perspectives are aggregated, the more information about the object can be gained.
Die Erfinder haben erkannt, dass es insbesondere vorteilhaft ist, die Rohdaten abzuspeichern, statt sie sofort nach der Ermittlung einer Distanz oder nach einer aufbereiteten Anzeige auf einem Display zu verwerfen. Die Anordnung von Objekten im Boden ist ein Zustand, der im Wesentlichen statisch ist. Damit sind die in einem Gebiet gewonnenen Rohdaten für lange Zeit gültig. Beispielsweise kann ein dreidimensionales Bild des Bodens und der in ihm befindlichen Objekte mit der Zeit durch die Berücksichtigung immer neuer Daten zunehmend verfeinert werden. Hierzu können insbesondere auch mehrere Empfänger beitragen, die an verschiedenen Baumaschinen montiert sind.The inventors have recognized that it is particularly advantageous to store the raw data instead of discarding it immediately after determining a distance or after a rendered display on a display. The arrangement of objects in the ground is a condition that is essentially static. Thus, the raw data obtained in an area are valid for a long time. For example, a three-dimensional image of the soil and of the objects in it can be increasingly refined over time by taking new data into account. In particular, several receivers that are mounted on different construction machines can contribute to this purpose.
Der Begriff der Rohdaten schließt in diesem Zusammenhang nicht aus, dass eine Signalaufbereitung stattgefunden hat, wie beispielsweise eine Umskalierung, eine Glättung oder ein Entfernen von Rauschen. Entscheidend ist, dass die Daten noch nicht durch die Reduzierung auf beispielsweise einen errechneten Distanzwert verdichtet wurden. Eine derartige Verdichtung ist endgültig. Den aus der Verdichtung erhaltenen Wert im Nachhinein durch Berücksichtigung weiterer Rohdaten zu verbessern ist, sofern dies überhaupt noch möglich ist, sehr schwierig.The term raw data in this context does not exclude signal conditioning, such as rescaling, smoothing or removing noise. The decisive factor is that the data has not yet been compressed by the reduction to, for example, a calculated distance value. Such compaction is final. Improving the value obtained from densification by taking into account further raw data is, if at all possible, very difficult.
Der Kern der Erfindung ist somit darin zu sehen, dass die vom Empfänger registrierten Rohdaten nicht mehr als bloßes Zwischenprodukt angesehen werden, das möglichst schnell zum Endergebnis zu verdichten ist, sondern als eigenständiges Arbeitsergebnis, das für sich genommen einen Wert hat.The essence of the invention is thus to be seen in the fact that the raw data registered by the recipient are no longer regarded as a mere intermediate product which is to be compacted as quickly as possible to the final result, but as an independent work product, which in itself has a value.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung ist somit die Funkschnittstelle dazu ausgebildet, das registrierte Signal, und/oder eine daraus abgeleitete Information, zu übermitteln. Erfindungsgemäß ist eine Speichereinheit, und/oder eine Auswerteeinheit, vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, das Signal, und/oder die abgeleitete Information, zu empfangen. In a second aspect of the invention, the radio interface is thus designed to transmit the registered signal, and / or information derived therefrom. According to the invention, a memory unit, and / or an evaluation unit is provided, which is designed to receive the signal and / or the derived information.
Gemäß dem bisherigen Stand der Technik wurde aus dem registrierten Signal eine für den Benutzer der Baumaschine verständliche Information abgeleitet, wie beispielsweise eine Distanz zu einem erkannten Objekt. Die Rohdaten, aus denen diese Information abgeleitet wurde, wurden unmittelbar danach verworfen. Aber auch die abgeleitete Information wurde, nachdem sie dem Benutzer angezeigt wurde, nicht aufbewahrt. Die Weiterverarbeitung dieser Daten war somit nicht möglich. Ebenso konnten diese Daten nicht mit anderen Daten und Signalen korreliert und/oder zusammengeführt werden. Das System lebte also quasi stets ohne Berücksichtigung der Vorgeschichte „von der Hand in den Mund“.According to the prior art, from the registered signal, information understandable to the user of the construction machine has been derived, such as a distance to a recognized object. The raw data from which this information was derived was immediately discarded. But also the derived information was not kept after being displayed to the user. The further processing of this data was therefore not possible. Likewise, these data could not be correlated and / or merged with other data and signals. So the system lived virtually without consideration of the prehistory "from hand to mouth".
Gemäß der Erfindung ist es hingegen möglich, aus einer über längere Zeit aufgenommenen Datensammlung einen zusätzlichen Erkenntnisgewinn zu beziehen und/oder die von einer Vielzahl von Baumaschinen gewonnenen Daten zu einer genauen Kartographie der im Boden vergrabenen Objekte zusammenzuführen.In contrast, according to the invention, it is possible to obtain an additional knowledge gain from a data collection recorded over a longer period of time and / or to combine the data obtained from a plurality of construction machines into an exact cartography of the objects buried in the ground.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zusätzlich ein Sender vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, ein elektrisches, magnetisches und/oder elektromagnetisches Signal in den Boden einzukoppeln. Der Empfänger kann dann die Antwort aus dem Boden und der in ihm befindlichen Objekte auf dieses Signal registrieren. Beispielsweise können der Sender und der Empfänger ein bodendurchdringendes Radarsystem (ground penetrating radar, GPR) bilden.In a particularly advantageous embodiment of the invention, a transmitter is additionally provided, which is designed to couple an electrical, magnetic and / or electromagnetic signal in the ground. The receiver can then register the response from the ground and the objects in it to this signal. For example, the transmitter and receiver may form a ground penetrating radar (GPR).
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, das Signal, und/oder die daraus abgeleitete Information, mit der Position des Empfängers, an der das Signal aufgenommen wurde, zusammenzuführen. Auf diese Weise können insbesondere mehrere Perspektiven, aus denen heraus die Objekte beobachtet werden, sinnvoll miteinander verrechnet werden.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the evaluation unit is designed to merge the signal, and / or the information derived therefrom, with the position of the receiver at which the signal was recorded. In this way, in particular several perspectives, from which the objects are observed, can be meaningfully billed together.
Vorteilhaft ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommene Signale, und/oder aus diesen Signalen gewonnene Informationen, zu einer aggregierten Information über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten im Boden zusammenzuführen. So bewegt sich eine Baumaschine typischerweise während des ganzen Arbeitstages auf der Baustelle und passiert bestimmte Orte mehrfach zu verschiedenen Zeitpunkten. Auf dieser Zeitskala ändert sich die Anordnung der im Boden vergrabenen Objekte typischerweise nicht. Wenn die bei jedem Passieren eines Ortes aufgenommenen Daten zusammengeführt werden, beziehen sich diese Daten somit allesamt auf die gleiche Situation und können zu einer genauen Kartographie der Objekte im Boden ausgewertet werden.Advantageously, the evaluation unit is designed to combine signals recorded at different times, and / or information obtained from these signals, into aggregated information about the type, shape, material, size and / or position of objects in the ground. For example, a construction machine typically moves throughout the workday on the jobsite, passing through certain locations multiple times at different times. On this time scale, the arrangement of buried objects typically does not change. Thus, when the data collected each time a place passes through, these data all relate to the same situation and can be evaluated for accurate mapping of the objects in the ground.
Vorteilhaft sind mehrere Empfänger an verschiedenen Baumaschinen vorgesehen, und die Auswerteeinheit ist dazu ausgebildet, die von den mehreren Empfängern aufgenommenen Signale, und/oder die hieraus gewonnenen Informationen, zu einer aggregierten Information über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten im Boden zusammenzuführen.Advantageously, a plurality of receivers are provided on different construction machines, and the evaluation unit is configured to receive the signals received by the plurality of receivers, and / or the information obtained therefrom, for aggregated information about the type, shape, material, size and / or position of objects to merge in the ground.
Nach dem bisherigen Stand der Technik war jede einzelne Baumaschine in Bezug auf die Erkennung von Objekten im Boden eine Insellösung. Selbst wenn es vorgesehen war, Informationen über Distanzen zu erkannten Objekten an ein externes Steuersystem weiterzugeben, so bezogen sich diese Informationen nur auf diese eine Baumaschine. Eine Weitergabe der Daten an ein übergeordnetes System war nicht vorgesehen. Die Erfinder haben erkannt, dass durch die Zusammenführung der mittels mehrerer Baumaschinen gewonnenen Daten insbesondere die Datenbasis für eine rechnerische Rekonstruktion der Anordnung von Objekten im Boden deutlich verbreitert werden kann. So kann beispielsweise ein und dasselbe Teilvolumen des Bodens aus einer Vielzahl unterschiedlicher Perspektiven sensiert werden.In the prior art, each individual construction machine was an isolated solution in terms of detecting objects in the ground. Even if it was intended to pass on information about distances to detected objects to an external control system, this information related only to this one construction machine. A transfer of data to a higher-level system was not provided. The inventors have recognized that by combining the data obtained by means of several construction machines, in particular the database for a computational reconstruction of the arrangement of objects in the ground can be significantly widened. For example, one and the same partial volume of the soil can be sensed from a variety of different perspectives.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, die aggregierte Information über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten im Boden über eine tomographische Rekonstruktion zu ermitteln. Gerade eine solche Rekonstruktion profitiert am meisten vom Vorhandensein möglichst vieler vom Empfänger registrierter Rohdaten aus vielen unterschiedlichen Perspektiven. Neben der Tomographie gibt es noch weitere bildgebende Verfahren, die ebenfalls von der Aggregation möglichst vieler Aufnahmen profitieren. Auch die mit diesen Verfahren erhaltene Bildqualität wird durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung verbessert.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the evaluation unit is designed to determine the aggregated information about the type, shape, material, size and / or position of objects in the ground via a tomographic reconstruction. It is precisely such a reconstruction that benefits most from the presence of as many raw data registered by the recipient as possible from many different perspectives. In addition to tomography, there are other imaging techniques that also benefit from the aggregation of as many recordings as possible. The image quality obtained with these methods is also improved by the measures according to the invention.
Vorteilhaft ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, das Signal, und/oder die aus ihm abgeleitete Information, mit einer Kartographie des Bodens, und/oder mit einer Luft- oder Satellitenaufnahme des Bodens, zu einer aggregierten Information über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten im Boden zusammenzuführen. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit dazu ausgebildet sein, speziell bestimmte Objekte zu suchen, die aus der Luft- oder Satellitenaufnahme, und/oder aus der Kartographie, bekannt sind. Bei schwachem Signal und starkem Rauschen kann die Zusatzinformation, dass ein bestimmtes Objekt an einer bestimmten Stelle vermutet wird, eine schnellere und zuverlässigere Erkennung ermöglichen, da beispielsweise die Empfindlichkeit des Sensors und/oder die Eindringtiefe des Sensorsignals situationsabhängig angepasst werden kann. Das vom Empfänger registrierte Signal, und/oder die aus ihm abgeleitete Information, kann aber auch beispielsweise eine zu der Luft- oder Satellitenaufnahme, und/oder zu der vorhandenen Kartographie, komplementäre Information liefern, so dass letztendlich ein multimodales Bild der im Boden befindlichen Objekte entsteht.Advantageously, the evaluation unit is adapted to the signal, and / or the information derived from it, with a cartography of the soil, and / or with an aerial or satellite recording of the soil, to an aggregated information about type, shape, material, size and / or position of objects in the ground merge. For example, the evaluation unit may be designed to search for specific objects which from aerial or satellite photography, and / or from cartography. With weak signal and strong noise, the additional information that a certain object is suspected at a certain point, enable a faster and more reliable detection, since, for example, the sensitivity of the sensor and / or the penetration depth of the sensor signal can be adjusted depending on the situation. However, the signal registered by the receiver, and / or the information derived from it, can also provide, for example, information complementary to the aerial or satellite image and / or the existing cartography, so that finally a multimodal image of the objects located in the ground arises.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass die Erkennung von Objekten gemäß der Erfindung nicht auf Leitungen und Rohre beschränkt ist. Beispielsweise kann auch nicht explodierte Munition (Blindgänger) erkannt werden, und zu diesem Zweck können beispielsweise auch Luftbildaufnahmen als Zusatzinformation herangezogen werden. Neben nicht in der Kartographie eingezeichneten Leitungen und Rohren sind Blindgänger eines der größten Probleme, auf die Tiefbauarbeiten stoßen können.In this connection it should be mentioned that the recognition of objects according to the invention is not limited to pipes and pipes. For example, unexploded ammunition (duds) can be detected, and for this purpose, for example, aerial photography can be used as additional information. In addition to pipes and pipes not marked in cartography, duds are one of the biggest problems civil engineering works can encounter.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine transportable Anzeigeeinheit zur Übermittlung der aggregierten Information an den Bediener der Baumaschine vorgesehen.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, a portable display unit for transmitting the aggregated information to the operator of the construction machine is provided.
Nach dem bisherigen Stand der Technik fand die Auswertung des Signals vom Empfänger ausschließlich innerhalb der Baumaschine statt, die den Empfänger trug. Dies war der Notwendigkeit geschuldet, dass der Bediener auf dem Fahrersitz der Baumaschine die Information über erkannte Objekte unmittelbar benötigte. Dementsprechend mussten bei den Hardware-Anforderungen der Auswertung Abstriche gemacht werden. Die Erfinder haben erkannt, dass eine außerhalb der Baumaschine angeordnete Speichereinheit und Auswerteeinheit eine wesentlich größere Kapazität bereitstellen können. Somit kann das Signal mit einer qualitativ hochwertigeren Methode, die mehr Ressourcen benötigt, ausgewertet werden, um im Endeffekt eine detailliertere und verlässlichere Kartographie der im Boden vergrabenen Objekte zu erhalten. Über die transportable Anzeigeeinheit verfügt der Bediener der Baumaschine unmittelbar über dieses verbesserte Endergebnis und kann es direkt nutzen, um die Baumaschine sicher um bestimmte Objekte herum zu steuern, auch wenn diese noch nicht im Blickfeld der Sensoreinheit seiner Baumaschine sind.In the prior art, the evaluation of the signal from the receiver took place exclusively within the construction machine carrying the receiver. This was due to the need for the operator in the driver's seat of the construction machine to immediately need the information about detected objects. Accordingly, the hardware requirements of the evaluation had to be compromised. The inventors have recognized that a memory unit and evaluation unit arranged outside the construction machine can provide a substantially larger capacity. Thus, the signal can be evaluated with a higher quality method that requires more resources to ultimately obtain a more detailed and reliable mapping of the objects buried in the ground. Through the portable display unit, the operator of the construction machine immediately has this improved end result and can use it directly to safely control the construction machine around certain objects even if they are not yet in the field of view of the sensor unit of their construction machine.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vergleichseinheit vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, aus der aus dem Signal ermittelten Information über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten im Boden eine Veränderung der Anordnung von Objekten im Boden zwischen zwei Zeitpunkten zu ermitteln. Beispielsweise kann die Kartographie der im Boden vergrabenen Objekte zum Einen vor Beginn von Tiefbauarbeiten und zum Anderen nach Abschluss dieser Tiefbauarbeiten ermittelt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise der tatsächliche Verlauf neu verlegter Leitungen und Rohre in Position und Tiefe erfasst und für eine aktuelle Kartographie bereitgestellt werden. In a further particularly advantageous embodiment of the invention, a comparison unit is provided, which is adapted from the information obtained from the signal about the type, shape, material, size and / or position of objects in the ground a change in the arrangement of objects in the ground between to determine two points in time. For example, the cartography of the objects buried in the ground can be determined on the one hand before the start of civil engineering works and on the other hand after completion of these civil engineering works. In this way, for example, the actual course of newly laid pipes and pipes in position and depth can be detected and provided for a current cartography.
Nach dem bisherigen Stand der Technik war es vielfach üblich, die Information über frisch verlegte Leitungen und Rohre nach Abschluss der Arbeiten aus den Planungsunterlagen in die Kartographie zu übernehmen. Dabei wurde unberücksichtigt gelassen, dass die Planung nicht immer genau eingehalten wird, etwa weil der Bau auf unerwartete Hindernisse gestoßen ist. Wurde es in einem solchen Fall versäumt, die Planungsunterlagen entsprechend manuell anzupassen, waren die neuen Leitungen und Rohre in der Kartographie fortan an der falschen Stelle eingezeichnet. Dadurch wurde das Risiko einer Beschädigung bei künftigen Tiefbauarbeiten stark erhöht. Weiterhin musste bei Reparaturarbeiten ein erhöhter Aufwand für die Suche nach den Objekten vorgehalten werden.In the prior art, it was often common to take over the information on freshly laid pipes and pipes after completion of the work from the planning documents in the cartography. It was not taken into consideration that the planning was not always followed exactly, for example because the building encountered unexpected obstacles. If, in such a case, it was not possible to adapt the planning documents accordingly manually, the new pipes and tubes in the cartography were from now on in the wrong place. This greatly increased the risk of damage in future civil engineering work. Furthermore, an increased effort for the search for the objects had to be maintained during repair work.
Die Vergleichseinheit kann auch dazu ausgebildet sein, aus der aus dem Signal ermittelten Information über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten im Boden und einem Bauplan für die Anordnung von Objekten im Boden eine Abweichung von dem Bauplan zu ermitteln. Damit sind insbesondere während der noch laufenden Arbeiten eine Kontrolle der ausgeführten Arbeiten sowie ein Abgleich mit dem Planungsstand möglich. Je früher eine ungewollte Planabweichung erkannt wird, desto einfacher und kostengünstiger ist es, diese Abweichung zu korrigieren.The comparison unit can also be designed to determine a deviation from the construction plan from the information determined from the signal about the type, shape, material, size and / or position of objects in the ground and a construction plan for the arrangement of objects in the ground. This makes it possible, in particular during the ongoing work, to check the work carried out and to compare it with the state of planning. The sooner an unwanted plan deviation is detected, the easier and cheaper it is to correct this deviation.
Während somit im bisherigen Stand der Technik das Endziel einer jeden Auswertung des vom Empfänger registrierten Signals die Anzeige einer hieraus abgeleiteten Information auf einer Anzeigeeinheit war, liegt gemäß der Erfindung das Hauptaugenmerk auf dem maschinenlesbaren Export des Signals, und/oder der abgeleiteten Information, über eine Softwareschnittstelle, beispielsweise an einen Server, etwa eine Datenbank, außerhalb der Baumaschine, die den Empfänger und ggfs. den zugehörigen Sender trägt. Bei größeren Baustellen kann dies beispielsweise ein Zentralrechner oder eine Cloudlösung sein, welche sämtliche Daten aller Mess- und Ortungssysteme umfasst. Die Speicherung und Auswertung der Daten kann aber beispielsweise auch auf einem Smartphone stattfinden, welches dem Maschinenführer und/oder dem Baustellenleiter als Aufzeichnungs- und/oder Anzeigegerät dient.Thus, while in the prior art the ultimate goal of each evaluation of the signal registered by the receiver was the display of information derived therefrom on a display unit, according to the invention the main focus is on the machine-readable export of the signal, and / or the derived information via a Software interface, for example, to a server, such as a database, outside the construction machine, which carries the receiver and possibly the associated transmitter. In the case of larger construction sites, this may be, for example, a central computer or a cloud solution, which comprises all the data of all measurement and positioning systems. However, the storage and evaluation of the data can also take place, for example, on a smartphone, which the Machine operator and / or the site supervisor serves as a recording and / or display device.
Die „Vernetzte Baustelle“ ist heute keine Utopie mehr. Es gibt bereits eine Vielzahl an Baumaschinen und Positionierungs- bzw. Lokalisierungssystemen für Baustellen. Das System gemäß der Erfindung kann beispielsweise in den Verbund der bereits existierenden Systeme und Dienste eingebunden werden. Die zusätzlichen Informationen aus dem System gemäß der Erfindung können helfen, den Bestand an unterirdischen Leitungen zu kartographieren und/oder um diese Kartographie um frisch verlegte Leitungen zu ergänzen.The "networked construction site" is no longer a utopia today. There are already a large number of construction machines and positioning or localization systems for construction sites. The system according to the invention can, for example, be integrated into the network of already existing systems and services. The additional information from the system according to the invention may help to map the stock of underground lines and / or to supplement this cartography with freshly laid lines.
Das System gemäß der Erfindung zur Detektion unterirdischer Objekte wie Kabel, Rohrleitungen oder sonstiger Versorgungsleitungen kann mit einer Baumaschine oder einem anderen mobilen Arbeitsgerät verbunden werden, entweder an der Auslegerkomponente oder am Fahrzeug selbst. Insbesondere der Empfänger und ggfs. auch der Sender können am Ausleger bzw. am Fahrzeug montiert werden. Alle Bewegungen des Auslegers bzw. des Fahrzeugs können dann ausgenutzt werden, um ein größeres Gebiet zu erfassen. Ebenso ist es möglich, autonome oder ferngesteuerte Fahrzeuge mit einem solchen System gemäß der Erfindung zur Detektion unterirdischer Objekte auszustatten und damit, z.B. schon vor Baubeginn, eine Kartographierung der unterirdischen Objekte vorzunehmen. Wie bereits beschrieben, werden die Positionsdaten der autonomen oder ferngesteuerten Fahrzeuge und die gemessenen Rohdaten bzw. vorbearbeiteten Daten mittels Datenübermittlung an eine zentrale Recheneinheit übertragen und dort ausgewertet. Die ausgewerteten Daten können dann mittels Datenübertragung an die Smartphones und Anzeigeeinheiten in Baumaschinen verteilt und dort angezeigt werden.The system according to the invention for the detection of underground objects such as cables, pipelines or other supply lines can be connected to a construction machine or other mobile implement, either on the boom component or on the vehicle itself. In particular the receiver and, if necessary, also the transmitter can be mounted on the boom to be mounted on the vehicle. All movements of the boom or vehicle can then be exploited to cover a larger area. It is also possible to equip autonomous or remote-controlled vehicles with such a system according to the invention for the detection of underground objects and thus, e.g. even before the start of construction, make a mapping of the underground objects. As already described, the position data of the autonomous or remote-controlled vehicles and the measured raw data or pre-processed data are transmitted by means of data transmission to a central processing unit and evaluated there. The evaluated data can then be distributed by means of data transmission to the smartphones and display units in construction machines and displayed there.
Ebenso ist es möglich, in Ergänzung der bereits beschriebenen Systeme Bohrköpfe für Horizontalspülbohrverfahren, oder einen autonomen oder ferngesteuerten Bohrroboter, mit einem System gemäß der Erfindung zur Detektion unterirdischer Objekte auszustatten.It is also possible, in addition to the systems already described, to equip drilling heads for horizontal drilling operations, or an autonomous or remote-controlled drilling robot, with a system according to the invention for detecting underground objects.
Prinzipiell sind als Mess- und Detektionsverfahren sowohl akustische Verfahren, wie Ultraschall oder seismische Verfahren, als auch Verfahren, die mit elektromagnetischen Wellen arbeiten, wie etwa Hochfrequenz-Radar (ground penetrating radar, GPR), oder aber auch induktive Verfahren einsetzbar. Bei vielen dieser Techniken sind auch differentielle Auswertungsverfahren sinnvoll, welche die Möglichkeiten der Objekterkennung weiter erhöhen und die Qualität der Auswertung weiter steigern. Mit Hilfe dieser differentiellen Auswertungsverfahren kann eine äußerst präzise Information über die Tiefe, in der Objekte im Boden vergraben sind, ermittelt werden.In principle, both acoustic methods, such as ultrasound or seismic methods, as well as methods that work with electromagnetic waves, such as high-frequency radar (ground penetrating radar, GPR), or even inductive methods can be used as measuring and detection methods. Many of these techniques also make use of differential evaluation methods, which further increase the possibilities of object recognition and further increase the quality of the evaluation. With the aid of these differential evaluation methods, extremely precise information about the depth at which objects are buried in the ground can be determined.
Dabei können die aufgezeichneten Messsignale selbst, und/oder die ausgewerteten Daten, über eine Softwareschnittstelle an eine weitere Auswertungseinheit oder Datenerfassungseinheit übertragen werden, welche diese Daten aufzeichnet und/oder mit anderen Daten, wie beispielsweise Positionssignalen oder geodätischen Koordinaten, verknüpft und weiterverarbeitet. Somit kann eine Art digitale dreidimensionale Landkarte der unterirdischen Objekte errechnet werden. Die ausgewerteten Daten können auch direkt oder über die separate Auswertungseinheit an weitere Geräte, wie z.B. ein Smartphone, übertragen werden.In this case, the recorded measurement signals themselves, and / or the evaluated data can be transmitted via a software interface to a further evaluation unit or data acquisition unit, which records these data and / or linked with other data, such as position signals or geodetic coordinates, and further processed. Thus, a kind of digital three-dimensional map of the underground objects can be calculated. The evaluated data can also be sent directly or via the separate evaluation unit to other devices, such as e.g. a smartphone, to be transferred.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt. Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of the preferred embodiments of the invention with reference to figures.
Ausführungsbeispieleembodiments
Es zeigt: It shows:
Nach
Der Bagger
Die Rüttelmaschine
Das reflektierte Radarsignal
Zusätzlich wird die aggregierte Information
Ausgehend von Position A der Rüttelmaschine
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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