DE69934756T2

DE69934756T2 - Vorrichtung und Verfahren zum dreidimensionalen Profilieren

Info

Publication number: DE69934756T2
Application number: DE69934756T
Authority: DE
Inventors: Carl B. Toivola Kieranen; Charles A. Calumet Hallstrom; Glen R. Hancock Simula; Nils P. Atlantic Mine Ruonavaara; James D. Chassell Waineo
Original assignee: Michigan Technological University; University of Michigan; Somero Enterprises Inc
Current assignee: Michigan Technological University; University of Michigan; Somero Enterprises Inc
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2019-10-28
Also published as: USRE39834E1; CA2667451A1; EP0997579A2; CA2252250C; CA2252250A1; BR9904700A; DE69934756D1; EP1707673A3; US20020098039A1; US7144191B2; EP0997579A3; EP0997579B1; US6929420B2; US6227761B1; AR020969A1; US20050147467A1; ES2281955T3; AU5258599A; EP1707673A2

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein Verfahren und Vorrichtungen zum Profilieren oder Glätten von frisch gegossenem Beton, Sand, Schotter, Schmutz oder anderen losen verteilbaren Materialien und spezieller ein Gerät und ein Verfahren zum Profilieren und Platzieren solcher Materialien mit einem Fahrzeug, das entweder nahe den Materialien, die zu profilieren sind, positioniert ist oder durch die zu profilierenden Materialien fährt.
In der Vergangenheit war das Abgleichen oder Glätten von ungehärtetem Beton durch Abstreifmaschinen hauptsächlich auf flache, eindimensionale oder zweidimensionale Oberflächen beschränkt. Um eine dreidimensionale Betonoberfläche abzustreifen, musste die Abstreifvorrichtung vorbestimmten oder festgesetzten Formen folgen wie Drähten, Platten oder Schienen, die entlang beider Seiten der abzustreifenden Oberfläche angeordnet wurden. Jedes Ende der Glättbohle folgte der vorbestimmten körperlichen Form. Durch Verwendung von festgesetzten körperlichen Formen verschiedener Gestalten oder Neigungen an jeder Seite der zu glättenden Oberfläche ist es möglich, eine glatte Oberfläche mit einer dreidimensionalen Krümmung zu schaffen. Die Verwendung von festgesetzten körperlichen Formen bringt aber mehrere Nachteile mit sich.
Die Herstellung der körperlichen Formen ist ein arbeitsintensiver Prozess, der die Zeit und die Kosten erhöht, die zur Herstellung einer profilierten Oberfläche erforderlich sind. Die festgesetzten körperlichen Formen nähern sich außerdem nur ungefähr an die gewünschte Form der zu profilierenden Oberfläche an, wodurch die Qualität der profilierten Oberfläche sinkt. Wenn beispielsweise die körperliche Form aus einem Draht besteht, ist es virtuell unmöglich, mit Genauigkeit eine gewünschte Krümmung festzulegen. Statt dessen nähert sich der Draht der Krümmung durch eine Folge von aneinander gereihten geradlinigen Segmenten. Diese und weitere Nachteile der bisherigen Glättungstechniken haben zu dem Wunsch geführt, sich weniger auf festgesetzte körperliche Formen zu stützen.
In der Vergangenheit sind Maschinen, die nicht Beton profilieren, entwickelt worden, um dreidimensionale Oberflächen ohne die Verwendung von festgesetzten körperlichen Formen zu konturieren. Diese Vorrichtungen erfordern jedoch Kontaktsensoren, um ein Profil des Untergrundes zu erzeugen, auf dem ein Material angeordnet und profiliert wird. Diese Vorrichtungen sind außerdem beschränkt auf Erdplanierung, Asphaltverlegung oder andere nicht Beton ebnende Zwecke. Ein Beispiel einer solchen älteren Vorrichtung ist in US-A-5549412 offenbart. Dieses Patent offenbart eine Vorrichtung zum Profilieren und Befestigen von Asphaltoberflächen in drei Dimensionen. Die Vorrichtung enthält eine Datenspeichereinrichtung zum Speichern des Profils des Untergrundes, der zu profilieren ist. Die Genauigkeit des Profils hängt von den Reibungseigenschaften und physikalischen Eigenschaften des Kontaktsensors gegenüber dem Untergrund ab. Die Kontakteigenschaft des Sensors kann Fehler in die Schaffung des Profils einführen, die unerwünscht sind.
Einige herkömmliche Planierungsgeräte sind auch von dem Profil des Untergrundes abhängig. Solche Geräte können nur wirkungsvoll benutzt werden, nachdem der Untergrund auf die gewünschte Form profiliert worden ist. Dies erhöht den Arbeitsumfang, der erforderlich ist, um eine Betonoberfläche zu glätten. Einige herkömmliche Planierungsgeräte benötigen außerdem die Schaffung des Profils dadurch, dass die Sensoren vor dem Profilierungsschritt über den Untergrund laufen. Dieser Schritt zur Erzeugung des Profils kann weitere Ungenauigkeiten mit sich bringen in Folge von Ausrichtungsfehlern des Kontaktsensors während des Profilierungsschritts beim Vergleich mit dem Profilierungsschritt. Dies erhöht weiter die Ungenauigkeiten in dem System.
Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik ist das Erfordernis, mehrere Sensoren zu benutzen, um die Position der Profilierungsstruktur in drei Richtungen zu bestimmen. Beispielsweise ist in US-A-4807131 ein Planierungssystem offenbart, das einen Laserreferenzstrahl in Kombination mit einem Paar Radkodierer verwendet. Der Laserreferenzstrahl wird verwendet, um die vertikale Höhe der Planierungsschaufel einzurichten, während die Kodierer die horizontale Position der Planierungsschaufel messen. Die Verwendung von mehreren Sensoren erhöht die Komplexität und die zugehörigen Kosten des Planierungssystems, weshalb dieses für viele Anwendungen ungeeignet ist. Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme des Standes der Technik zu vermeiden.
WO-A-9401812 offenbart ein System zum automatischen Steuern einer Erd- oder Bodenbearbeitungsmaschine, um das Ebnen des Bodens zu erleichtern. Eine Zielstation wird an einem feststehenden Punkt nahe einem Bereich verankert, der zu bearbeiten ist und verfolgt einen Reflektor, der an der Maschine befestigt ist. Die Zielstation sendet die dreidimensionale Position des Reflektors zu einem Steuercomputer in der Maschine über eine Funkverbindung. Eine Straßenplanierungsschaufel der Maschine ist vertikal bezüglich einer Zielfläche von einem Steuercomputer gesteuert, der außerdem ständig die Neigung der Planierungsschaufel, bestimmt durch Zielflächeninputdaten, errechnet.
Die vorliegende Erfindung, die in den unabhängigen Ansprüchen 1, 38 und 46 definiert ist, sieht eine Steuerung eines Oberflächenglättungsgerätes, einen Bausatz mit einem Steuerungssystem für eine Planiermaschine und ein Glättungsverfahren zum Profilieren von gegossenem ungehärtetem Beton, Sand, Schotter, Schmutz oder ähnlichen losen, verteilbaren viskosen Fluiden oder Kunststoffmaterialien auf dem Boden oder auf hängenden Flächen, Parkstrukturen oder anderen Flächen vor.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Profilieren von dreidimensional gekrümmten Oberflächen ohne das Erfordernis von festgesetzten körperlichen Formen an beiden Seiten der zu profilierenden Oberfläche bereit. Die vorliegende Erfindung bietet auch einen einfachen und wirkungsvollen Weg zum Profilieren von Oberflächen, bei dem die Messungenauigkeiten der verschiedenen herkömmlichen Maschinen vermieden sind.
Die abhängigen Ansprüche geben verschiedene optionale Merkmale an.
Die bevorzugte Konstruktion sieht ein verbessertes Steuerungssystem zum Steuern einer Profilierungsmaschine vor, während eine Profilierungsbaugruppe an der Maschine über einen Bereich bewegt wird, der zu profilieren ist. Das System enthält eine Steuereinrichtung zum Steuern der Höhe eines ersten Endes der Profilierungsbaugruppe. Eine Nachführeinrichtung oder ein Ziel ist an dem ersten Ende der Profilierungsbaugruppe angeordnet, und das andere der Nachführeinrichtung oder des Ziels ist entfernt von der Profilierungsbaugruppe positioniert. Die Nachführeinrichtung verfolgt die Position des Ziels und misst die Position des Ziels in drei Dimensionen, wenn die Baugruppe über den zu profilierenden Bereich bewegt wird. Die Messung des Ziels wird von einer Steuereinrichtung verwendet, die die Höhe des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe einstellt, so dass sie mit einem gespeichertem Profil der gewünschten Form der zu profilierenden Oberfläche übereinstimmt.
Eine andere bevorzugte Konstruktion ist eine Vorrichtung zum Profilieren einer Oberfläche, die eine Profilierungsbaugruppe mit ersten und zweiten Enden enthält. Ein erster Sensorapparat ist an einem Ende der Baugruppe positioniert, während ein zweiter Sensorapparat, der von dem ersten Sensorapparat getrennt ist, an dem zweiten Ende der Baugruppe angeordnet ist. Ein Regler stellt die Höhe des ersten Endes der Baugruppe entsprechend einem gespeicherten Profil der gewünschten Form der zu profilierenden Oberfläche ein. Der Regler stellt die Höhe des zweiten Endes der Baugruppe entsprechend dem Abstand zwischen dem zweiten Ende der Baugruppe und einer Bezugsfläche entlang einer Seite des zu profilierenden Bereichs ein.
Eine weitere bevorzugte Konstruktion sieht eine Vorrichtung zum Profilieren einer Oberfläche vor, die einen Ausleger enthält, der beweglich an einer Basis montiert ist. Eine Profilierungsbaugruppe ist an einem Ende des Auslegers gegenüber der Basis montiert, und die Baugruppe hat ein erstes und ein zweites Ende, die unabhängig voneinander von einem Steuerungssystem eingestellt werden. Wenn die Profilierungsbaugruppe über die zu profilierende Fläche bewegt wird, ermöglicht es die unabhängige Steuerung des ersten und des zweiten Endes der Baugruppe, dass die Vorrichtung eine dreidimensionale Oberfläche profiliert.
Eine weitere bevorzugte Konstruktion sieht eine Profilierungsbaugruppe zum Profilieren einer Oberfläche auf eine gewünschte Form vor. Die Baugruppe enthält einen Träger mit einem ersten und einem zweiten Ende, eine langgestreckte Profilierungsbaugruppe und einen Höheneinstellmechanismus, der an dem Träger und an der Profilierungsbaugruppe angebracht ist. Der Mechanismus zur Höheneinstellung ist so eingerichtet, dass er die Höhe der Profilierungsbaugruppe gegenüber der Träger entsprechend der gewünschten Form der zu profilierenden Oberfläche einstellt. Die Profilierungsbaugruppe ist drehbar an dem Träger befestigt und wird von einem Mechanismus zur Einstellung der Drehung gesteuert, der die Profilierungsbaugruppe um eine Drehachse entsprechend der gewünschten Form der zu profilierenden Oberfläche dreht.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Profilieren einer Oberfläche in einer gewünschten dreidimensionalen Form enthält die Schritte des Speicherns der gewünschten dreidimensionalen Form in einem Speicher eines Computers und der Bereitstellung einer Profilierungsbaugruppe mit ersten und zweiten Enden. Wenn die Profilierungsbaugruppe über die zu ebnende Fläche bewegt wird, wird die Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe in drei Dimensionen ermittelt. Die Höhe des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe wird dann so eingestellt, dass sie mit der Höhe der gewünschten dreidimensionalen Form übereinstimmt. Der Abstand zwischen dem zweiten Ende der Profilierungsbaugruppe und einer Referenzfläche wird außerdem ermittelt, wenn die Profilierungsbaugruppe über die zu profilierende Fläche bewegt wird, und die Höhe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe wird so eingestellt, dass eine konstante Höhe über der Referenzfläche beibehalten wird.
Eine weitere bevorzugte Konstruktion sieht einen Bausatz zum Modifizieren einer zuvor existierenden ein- oder zweidimensional oder abstreifenden Maschine vor, um es zu ermöglichen, dass diese zum Profilieren von dreidimensional gekrümmten Oberflächen in der Lage ist. Der Bausatz ist vorzugsweise zur Verwendung mit einer zuvor ein- oder zweidimensional ebnenden Maschine geeignet, die einen Planierungsbausatz mit ersten und zweiten Enden hat, die jeweils einheitlich von Mechanismen zur Höheneinstellung gesteuert werden. Der Bausatz enthält ein Ziel zum Befestigen an dem ersten oder dem zweiten Ende des Ebnungsbausatzes, und eine Nachführeinrichtung, die das Ziel verfolgt und seine Position in drei Dimensionen misst. Ein Steuerungssystem ist in dem Bausatz enthalten, das jeden Höheneinstellmechanismus unabhängig von dem anderen entsprechend der gemessenen Position des Ziels betätigt. Die unabhängige Steuerung der Mechanismen zur Höheneinstellung ermöglicht es bei Bedarf eine dreidimensional gekrümmte Fläche zu profilieren. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Bausatz verschiedene Komponenten enthalten. Beispielsweise kann der Bausatz eine aus Segmenten bestehende Glättbohle enthalten, zusätzlich zu den zuvor aufgelisteten Bauteilen um das Glätten einer Oberfläche zu ermöglichen, die sich einem höheren Grad der Krümmung annähert. Bei anderen Ausführungsformen kann der Bausatz ein Paar Drähte zur Befestigung an zwei getrennten Referenzpunkten enthalten, sowie ein Paar Entfernungskodierer, die die Länge der Drähte messen, wenn sich der Ebnungs- oder Glättungsbausatz bewegt und ein Paar Winkelkodierer, die die Winkel zwischen den Drähten und dem Ebnungsbausatz messen. Der Bausatz enthält ein Steuerungssystem, das die Position des Ebnungsbausatzes entsprechend der Länge jedes der Drähte von den zwei Bezugspunkten bestimmt.
Eine andere bevorzugte Konstruktion sieht ein Profilierungsgerät vor mit einer Glättbohle für verteilbare Materialien einschließlich gegossenem, ungehärtetem Beton, einem Höheneinstellmechanismus zum Einstellen der Höhe der Glättbohle an dem Profilierungsgerät, ein Ziel, eine Nachführeinrichtung, die das Ziel verfolgt und die Position des Ziels in wenigstens zwei Dimensionen misst, wobei das Ziel oder die Nachführeinrichtung an dem Gerät positioniert ist und das andere des Ziels oder der Nachführeinrichtung an einer Stelle entfernt von dem Gerät positioniert ist, und einen Regler zum Steuern des Höheneinstellmechanismus entsprechend der Position des Ziels bezüglich der Nachführeinrichtung. Das Gerät kann betätigt werden, in dem die Glättbohle über das verteilbare Material bewegt wird und die Höhe der Glättbohle eingestellt wird, wenn die Glättbohle über das verteilbare Material bewegt wird, so dass das verteilbare Material profiliert wird.
Eine weitere bevorzugte Konstruktion sieht ein Steuerungssystem für ein Profilierungsgerät vor, das folgendes enthält: ein Profilierungselement mit ersten und zweiten Enden, wobei das Profilierungselement eingerichtet ist, über eine zu profilierende Fläche bewegt zu werden, ein Ziel, eine Nachführeinrichtung, die das Ziel verfolgt und die Position des Zieles in drei Dimensionen misst, wenn das Profilierungselement über den zu profilierenden Bereich bewegt wird, wobei das Ziel oder die Nachführeinrichtung an dem ersten Ende des Profilierungselementes positioniert ist und das andere der beiden Elemente Ziel oder Nachführeinrichtung an einer Position angeordnet ist, die von dem Profilierungselement entfernt ist, ein gespeichertes Profil einer gewünschten zu profilierenden Oberfläche und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Höhe des ersten Endes des Profilierungselementes, wobei die Steuereinrichtung die Höhe des ersten Endes des Profilierungselementes als eine Funktion des gespeicherten Profils und der dreidimensionalen Position des ersten Endes des Profilierungselementes einstellt.
Das Ziel ist vorzugsweise an dem ersten Ende des Profilierungselementes angeordnet und das Nachführelement ist entfernt von dem Profilierungselement positioniert, wobei das Nachführelement einen Sender zum Senden der dreidimensionalen Positionsinformationen des Ziels zu dem Regler aufweist.
Das System enthält vorzugsweise eine Näherungssensorbaugruppe, die an dem zweiten Ende des Profilierungselementes montiert ist und die Nähe des zweiten Endes des Profilierungselementes zu einer Fläche erfasst und die Höhe des zweiten Endes des Profilierungselementes entsprechend der Nähe des zweiten Endes zu dieser Fläche einstellt.
Vorzugsweise enthält der Näherungssensorbausatz einen Ultraschallsensor.
Das System enthält ferner vorzugsweise folgendes: ein zweites Ziel, das an dem zweiten Ende des Profilierungselementes positioniert ist; eine zweite Nachführeinrichtung, die das zweite Ziel verfolgt und die Position des zweiten Ziels in drei Dimensionen misst, wobei die Nachführeinrichtung an einer Position entfernt von dem Profilierungselement angeordnet ist; und einen zweiten Sender zum Senden der dreidimensionalen Positionsinformationen des zweiten Ziels zu der Steuereinrichtung, wodurch die Steuereinrichtung die Höhe des zweiten Endes des Profilierungselements so einstellt, dass sie mit dem gespeicherten Profil unabhängig von dem ersten Ende des Profilierungselementes übereinstimmt.
Das Profilierungselement ist vorzugsweise geeignet, ungehärteten Beton zu ebnen. Vorzugsweise ist das Profilierungselement in der Lage, zu vibrieren.
Das Profilierungselement ist vorzugsweise eine Anordnung, die eine Verteilerschnecke enthält, die nahe einer Seite einer vibrierenden Profilierungsbohle positioniert ist, wobei die Verteilerschnecke im wesentlichen parallel zu der vibrierenden Profilierungsbohle angeordnet ist.
Das System enthält vorzugsweise einen Abziehbalken, der nahe einer Seite der Verteilerschnecke gegenüber dem vibrierenden Profilierungsbalken angeordnet ist, so dass sich die Verteilerschnecke zwischen dem Abziehbalken und der vibrierenden Profilierungsbohle befindet, wobei der Abziehbalken im wesentlichen parallel zu der Verteilerschnecke angeordnet ist.
Das System enthält vorzugsweise eine Drehachse, die im wesentlichen parallel zu der Verteilerschnecke angeordnet ist, und eine Drehvorrichtung zum Drehen der vibrierenden Profilierungsbohle, der Verteilerschnecke und des Abziehbalkens um die Drehachse.
Das System enthält vorzugsweise einen Neigungsregler, der die Drehvorrichtung aktiviert, um die vibrierende Profilierungsbohle, die Verteilerschnecke und den Abziehbalken entsprechend dem gespeicherten Profil um die Drehachse zu kippen.
Die Steuereinrichtung zum Steuern des ersten Endes Profilierungselementes enthält vorzugsweise einen Hydraulikzylinder zum Anheben und Absenken des ersten Endes.
Das System enthält vorzugsweise einen zweiten Hydraulikzylinder zum Anheben und Absenken des zweiten Endes des Profilierungselementes.
Das System enthält vorzugsweise einen Basis mit einem beweglichen Ausleger, an dem das Profilierungselement montiert ist, wobei das Profilierungselement in der Lage ist, an dem Ausleger in Richtung der Basis bewegt zu werden, um den ungehärteten Beton zu verteilen und zu glätten.
Vorzugsweise ist das Profilierungselement teleskopartig an der Basis montiert.
Die Nachführeinrichtung sendet vorzugsweise einen Laserstrahl aus, der von dem Ziel zurück zu der Nachführeinrichtung reflektiert wird, wobei die Nachführeinrichtung in der Lage ist, den Abstand des Ziels von der Nachführeinrichtung auf der Basis des reflektierten Laserstrahls zu bestimmen.
Das Ziel enthält vorzugsweise eine Infrarotquelle, und die Nachführeinrichtung enthält, und Infrarotsensoren zum Folgen des Ziels, wobei die Winkelposition des Ziels bestimmt wird.
Das System enthält vorzugsweise einen Mechanismus zum Einstellen des Drehpunkts, der das Profilierungselement um eine Achse dreht, die quer zu der Richtung der Bewegung des Profilierungselementes verläuft, wobei das Drehen dem gespeicherten Profil der zu profilierenden Oberfläche entspricht.
Eine weitere bevorzugte Konstruktion sieht ein Oberflächenglättungsgerät vor, das folgendes enthält: eine Profilierungsbaugruppe mit einem ersten und einem zweiten Ende; ein gespeichertes Profil der gewünschten Form der Oberfläche; einen ersten Sensorapparat, der die Position und die Höhe des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe erfasst; einen zweiten Sensorapparat, der die Höhe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe erfasst, wobei der zweite Sensorapparat von dem ersten Sensorapparat verschieden ist; und eine Steuereinrichtung, die die Höhe des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe entsprechend der Position und der Höhe, die von dem ersten Sensor erfasst sind, und des gespeicherten Profils einstellt, und die Höhe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe entsprechend dem Abstand zwischen dem zweiten Ende der Profilierungsbaugruppe und einer körperlichen Form einstellt.
Vorzugsweise enthält die Profilierungsbaugruppe eine Glättbohle, die zum Glätten von ungehärtetem Beton in der Lage ist.
Die Vorrichtung enthält vorzugsweise eine Verteilerschnecke, die nahe einer Seite der Glättbohle positioniert ist, wobei die Verteilerschnecke im wesentlichen parallel zu der Glättbohle angeordnet ist.
Die Vorrichtung enthält vorzugsweise einen Abziehbalken, der nahe einer Seite der Verteilerschnecke entgegengesetzt der Glättbohle angeordnet ist, so dass sich die Verteilerschnecke zwischen dem Abziehbalken und der Glättbohle befindet, wobei der Abziehbalken im wesentlichen parallel zu der Verteilerschnecke angeordnet ist.
Die Profilierungsbaugruppe ist vorzugsweise an einem Balken montiert, der von einer Basis auskragt, wobei die Profilierungsbaugruppe eingerichtet ist, an dem Auslegerbalken zu der Basis bewegt zu werden, um den ungehärteten Beton zu verteilen und zu glätten.
Die Steuereinrichtung stellt vorzugsweise die Höhe des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe durch Steuerung eines Fluidzylinders ein, der an dem ersten Ende der Profilierungsbaugruppe angebracht ist.
Die Steuereinrichtung sendet vorzugsweise wenigstens ein pulsbreitenmoduliertes Steuersignal an ein Ventil, das den Fluidstrom zu dem Hydraulikzylinder steuert.
Der erste Sensorapparat enthält vorzugsweise: ein Ziel, das an dem ersten Ende der Profilierungsbaugruppe positioniert ist; eine Nachführeinrichtung, die der Bewegung des Ziels folgt, wenn das Ziel bewegt wird, wobei die Nachführeinrichtung eingerichtet ist, um die Position des Ziels in drei Dimensionen zu messen; und einen Sender, der die dreidimensionale Positionsmessung zu der Steuereinrichtung sendet.
Der zweite Sensorapparat enthält vorzugsweise einen Näherungssensor, der an dem zweiten Ende der Profilierungsbaugruppe positioniert ist. Das Oberflächenglättungsgerät enthält eine Basis, die nahe einer zu glättenden Oberfläche positioniert werden kann, wobei die Profilierungsbaugruppe zur Bewegung bezüglich der Basis montiert ist, während die Basis stationär bleibt, wodurch die Oberfläche der Profilierungsbaugruppe profiliert wird.
Der erste Sensorapparat enthält vorzugsweise einen nachführenden Laser und einen Infrarotsensor, der entfernt von der Basis positioniert ist, und ein Ziel, das an dem ersten Ende der Profilierungsbaugruppe angeordnet ist, wobei der erste Infrarotsensor eingerichtet ist, eine Infrarotquelle oder das Ziel zu erfassen, und wobei der nachführende Laser eingerichtet ist, der Bewegung des Ziels zu folgen.
Der zweite Sensorapparat enthält vorzugsweise einen Ultraschallsensor. Vorzugsweise arbeiten der erste und der zweite Sensorapparat ohne körperlichen Kontakt mit dem Boden.
Der erste Sensorapparat benutzt vorteilhafterweise globale Positioniersatelliten, um die Position und Höhe des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe zu erfassen.
Eine weitere bevorzugte Konstruktion sieht ein Oberflächenprofilierungsgerät vor, das enthält: eine Basis; einen Ausleger, der beweglich an der Basis montiert ist; eine Profilierungsbaugruppe, die an dem Ausleger montiert ist, wobei die Profilierungsbaugruppe ein erstes und ein zweite Ende hat und die Profilierungsbaugruppe an dem Ausleger zur Bewegung gegenüber der Basis montiert und geeignet ist, eine Oberfläche zu glätten, während sie an dem Ausleger bewegt wird und die Basis stationär bleibt; und eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, um unabhängig die Höhen des ersten und des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe einzustellen, während diese Profilierungsbaugruppe bewegt wird, wodurch diese Profilierungsbaugruppe in der Lage ist, eine dreidimensionale Oberfläche zu glätten.
Die Profilierungsbaugruppe enthält vorzugsweise eine Rüttel-Glättbohle und eine Verteilerschnecke, die im wesentlichen parallel zu der Rüttel-Glättbohle angeordnet ist.
Die Vorrichtung enthält vorzugsweise einen Drehmechanismus, der in der Lage ist, die Rüttel-Glättbohle und die Verteilerschnecke zu drehen, damit sie mit der dreidimensionalen Oberfläche übereinstimmt, wobei der Drehmechanismus in der Lage ist, die Rüttel-Glättbohle und die Verteilerschnecke um eine Achse zu drehen, die im wesentlichen parallel zu der Rüttel-Glättbohle und der Verteilerschnecke verläuft.
Die Steuereinrichtung enthält vorzugsweise: ein Ziel, das an dem ersten Ende der Profilierungsbaugruppe oder an einer Stelle entfernt von dem ersten Ende der Profilierungsbaugruppe angeordnet ist; eine Nachführeinrichtung, die an dem anderen, dem ersten Ende der Profilierungsbaugruppe oder der Position entfernt von der Profilierungsbaugruppe positioniert ist, wobei die Nachführeinrichtung die Position des Ziels in drei Dimensionen misst; und einen Abstandsmesssensor, der an dem zweiten Ende der Profilierungsbaugruppe befestigt ist.
Die Profilierungsbaugruppe enthält vorzugsweise eine vibrierende Glättbohle, die in der Lage ist, den frisch gegossenen Beton in Schwingung zu versetzen und zu glätten.
Das Steuereinrichtung enthält vorzugsweise wenigstens zwei Fluidzylinder, die eingerichtet sind, unabhängig das erste und das zweite Ende der Profilierungsbaugruppe anzuheben und abzusenken.
Das Steuereinrichtung enthält vorzugsweise einen Abstandsmesssensor zum Steuern der Höhe des ersten oder des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe.
Der Abstandsmesssensor ist vorzugsweise ein Lasersensor oder ein Ultraschallsensor.
Die Profilierungsbaugruppe enthält vorzugsweise mehrere getrennte Segmente, die gelenkig zusammengefügt sind, wobei das Steuersystem geeignet ist, die Höhe von jedem der getrennten Segmente unabhängig von einander einzustellen.
Das Steuersystem enthält vorzugsweise einen Positionssensor, der die Position der Profilierungsbaugruppe in drei Dimensionen misst.
Der Positionssensor enthält vorzugsweise: einen ersten und einen zweiten Draht, die erste und zweite Enden haben; ein Paar Referenzpunkte, an denen das erste Ende des ersten und des zweiten Drahtes befestigt ist; ein Paar Rollen, die an der Profilierungsbaugruppe befestigt sind, wobei der erste und der zweite Draht mit den zweiten Enden an den Rollen befestigt und darauf aufgewickelt sind, wobei die Rollen eingerichtet sind, auf zu wickeln und ab zu wickeln, wenn die Profilierungsbaugruppe bewegt wird, und ein Paar Entfernungsmesskodierer, die die Anzahl der Umdrehungen der Rollen messen; und ein Paar Winkelkodierer, die die Winkel messen, die zwischen jeweils dem ersten und dem zweiten Draht und der Profilierungsbaugruppe gebildet sind.
Das Gerät enthält vorzugsweise: einen Laserstrahl, der schwenkt und hierdurch eine Ebene in einer bestimmten Höhe festlegt; und einen Lasersensor, der an der Profilierungsbaugruppe angeordnet ist, und die Höhe des Lasersensors bezüglich der Ebene erfasst.
Das Steuersystem enthält vorzugsweise: eine Nachführeinrichtung, die der Bewegung der Profilierungsbaugruppe folgt und die Position der Profilierungsbaugruppe in zwei Dimensionen misst; einen Laserstrahl, der rotiert und hierdurch eine Ebene in einer bestimmten Höhe festlegt; einen Lasersensor, der an der Profilierungsbaugruppe angeordnet ist, und die Höhe des Lasersensors bezüglich der Ebene erfasst; und einen Kreisel, der an der Profilierungsbaugruppe montiert ist und die Ausrichtung der Profilierungsbaugruppe misst.
Eine weitere bevorzugte Konstruktion sieht ein Profilierungsgerät zum Profilieren einer Oberfläche in einer gewünschten Form vor, die enthält: einen Träger mit ersten und zweiten Enden; eine lang gestreckte Profilierungsbaugruppe, die drehbar an dem Träger montiert ist, einen Höheneinstellmechanismus, der an dem ersten Ende des Trägers und der Profilierungsbaugruppe befestigt ist, wobei der Höheneinstellmechanismus in der Lage ist, die Höhe der Profilierungsbaugruppe bezüglich des Trägers auf der Basis gewünschten Form ein zu stellen; eine Drehachse, die parallel zu der Richtung der Längserstreckung der Profilierungsbaugruppe ausgerichtet ist; und einen Dreheinstellmechanismus, der an dem Träger und der Profilierungsbaugruppe befestigt ist und in der Lage ist, die Profilierungsbaugruppe auf der Basis der gewünschten Form um die genannte Drehachse zu drehen.
Die gewünschte Form wird vorzugsweise im Speicher eines Computers gespeichert. Das Gerät enthält vorzugsweise eine Verteilerschnecke, einen Abziehbalken und eine vibrierende Glättbohle, wobei die Verteilerschnecke zwischen dem Abziehbalken und der vibrierenden Glättbohle angeordnet und drehbar an dem Träger befestigt ist, wobei die Verteilerschnecke, die vibrierende Glättbohle und der Abziehbalken in der Lage sind, gemeinsam gedreht zu werden.
Das Gerät enthält vorzugsweise einen zweiten Höheneinstellmechanismus, der an dem zweiten Ende des Trägers angebracht ist, wobei der zweite Höheneinstellmechanismus in der Lage ist, die Höhe der Verteilerschnecke bezüglich des Trägers auf der Basis der gewünschten Form einzustellen.
Der Höheneinstellmechanismus enthält vorzugsweise wenigstens eine Lasernachführeinrichtung, die ein Ziel verfolgt, das an der Profilierungsbaugruppe angeordnet ist und die Position des Ziels in drei Dimensionen misst.
Der Höheneinstellmechanismus enthält vorzugsweise wenigstens einen Mikroprozessor, der eingerichtet ist, um ein Fehlersignal zwischen der gewünschten Form und der gemessenen Position des Ziels zu berechnen.
Das Gerät enthält vorzugsweise einen Abziehbalken, der drehbar an dem Träger befestigt ist, und den Dreheinstellmechanismus, wodurch der Abziehbalken mit der Profilierungsbaugruppe drehbar ist.
Die Profilierungsbaugruppe ist vorzugsweise eine vibrierende Glättbohle, die geeignet ist, ungehärteten Beton zu ebnen.
Ein bevorzugtes Verfahren sieht das Glätten einer Oberfläche auf eine gewünschte dreidimensionale Form vor und enthält folgende Schritte: Speichern der gewünschten dreidimensionalen Form in dem Speicher eines Computer; Bereitstellen einer Profilierungsbaugruppe mit einem ersten und einem zweiten Ende; Bewegen der Profilierungsbaugruppe über die dreidimensionale Fläche, die geglättet werden soll; Bestimmen der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe in drei Dimensionen, wenn die Profilierungsbaugruppe bewegt wird; Einstellen der Höhe des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe, so dass sie mit der Höhe der gewünschten dreidimensionalen Form übereinstimmt; Bestimmen der Höhe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe von einer Fläche unabhängig von der Bestimmung der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe; und Einstellen der Höhe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe, um eine konstante Höhe über der Oberfläche bei zu behalten.
Die Bestimmung der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe in drei Dimensionen umfasst vorzugsweise: Positionieren einer Nachführeinrichtung an einer stationären Stelle an einer Position entfernt von der Profilierungsbaugruppe; Verfolgen der Lage des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe mit der Nachführeinrichtung; und Senden der Lage des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe von der Nachführeinrichtung zu einem Regler, der das erste Ende der Profilierungsbaugruppe steuert.
Die Übermittlung der Stelle des ersten Endes dieser Profilierungsbaugruppe erfolgt über eine Funkverbindung zwischen der Sendereinrichtung und dem Regler.
Die Bestimmung der Höhe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe von der Oberfläche wird vorzugsweise durch einen Ultraschallnäherungssensor durchgeführt.
Der Schritt der Bestimmung der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe in drei Dimensionen umfasst vorzugsweise: Messen des Abstands der Profilierungsbaugruppe von zwei bekannten Referenzpunkten; Messen der Höhe des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe mit Bezug auf eine bekannte Höhenreferenz; Messen der Winkel, die zwischen jedem der Referenzpunkte und der Profilierungsbaugruppe gebildet sind; und Berechnen der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe auf der Basis der Messung der Höhe und des Abstandes und der Winkelmessungen.
Der Schritt des Messens des Abstandes der Profilierungsbaugruppe von zwei bekannten Referenzpunkten umfasst vorzugsweise: Befestigen der Enden von zwei Drähten an der Profilierungsbaugruppe; Befestigen der anderen Ende der zwei Drähte an getrennten Referenzpunkten, die sich an bekannten Stellen befinden; und Bestimmen der Länge jedes der zwei Drähte von der Profilierungsbaugruppe zu jedem der Referenzpunkte.
Die Schritte der Bestimmung der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe in drei Dimensionen umfassen vorzugsweise: Bestimmen des Ortes des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe in zwei Dimensionen mit Bezug auf einen ersten Bezug; und Bestimmen des Ortes des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe in einer dritten Dimension mit Bezug auf einen zweiten Bezugspunkt.
Die erste und die zweite Bezugsstelle sind vorzugsweise Laseremissionsvorrichtungen.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Glätten von Material auf eine gewünschte Form umfasst: Bereitstellen eines Ziels; Bereitstellen einer Profilierungsbaugruppe zum Profilieren des Materials, wobei die Profilierungsbaugruppe erste und zweite Enden hat; Bereitstellen einer Basis, auf der die Profilierungsbaugruppe beweglich montiert ist; Bereitstellen einer Nachführeinrichtung, die das Ziel verfolgt; Speichern eines Ziels der gewünschten Form des Materials, das zu Glätten ist: Positionieren des Ziels oder Nachführeinrichtung an einem ersten Ende der Profilierungsbaugruppe und das andere Element von der Nachführeinrichtung und dem Ziel an einer Stelle entfernt von der Profilierungsbaugruppe; Bewegen der Profilierungsbaugruppe über das Material; Messen der Position des Ziels in drei Dimensionen, wenn sich die Profilierungsbaugruppe bewegt; und Einstellen der Höhe des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe als eine Funktion des gespeicherten Profils und der dreidimensionalen Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe.
Dieses Ziel ist vorzugsweise an dem ersten Ende der Profilierungsbaugruppe positioniert, und die Nachführeinrichtung ist entfernt von der Profilierungsbaugruppe angeordnet.
Das Verfahren umschließt vorzugsweise folgendes: Bereitstellen einer Näherungssensorbaugruppe, die an dem zweiten Ende der Profilierungsbaugruppe montiert ist; Erfassen der Nähe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe zu einer Oberfläche; und Einstellen der Höhe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe auf der Basis ihrer Nähe zu der Oberfläche.
Vorzugsweise enthält die Profilierungsbaugruppe eine longitudinale Dimension, wobei das Verfahren ferner umfasst: Berechnen einer Neigung des gespeicherten Profils in der Richtung der Bewegung der Profilierungsbaugruppe; Bewegen der Profilierungsbaugruppe in einer Richtung quer zu der Längsrichtung; und Neigen der Profilierungsbaugruppe um eine Achse parallel zu der longitudinalen Dimension des Einebners, wobei das Neigen auf der berechneten Neigung des gespeicherten Profils basiert.
Bevorzugt enthält das Messen der Position des Ziels folgendes: Aussenden eines Laserstrahls von der Nachführeinrichtung zu dem Ziel; Reflektieren des Laserstrahls von dem Ziel zurück zu der Nachführeinrichtung; und Erfassen des Laserstrahls, der von dem Ziel zurückreflektiert ist.
Vorzugsweise enthält das Messen der Position des Ziels ferner das Aussenden eines Infrarotsignals von dem Ziel, Erfassen des Infrarotsignals mit der Nachführeinrichtung und Einstellen der Richtung, in der der Laserstrahl von der Nachführeinrichtung aus gesandt wird, auf der Basis des erfassten Infrarotsignals.
Eine weitere bevorzugte Konstruktion sieht einen Bausatz zum Modifizieren einer zweidimensional einebnenden Maschine zu einer dreidimensional profilierenden Maschine vor, wobei die zweidimensional einebnende Maschine eine Einebnungsbaugruppe mit ersten und zweiten Enden, wenigstens einen Sensor zum Erfassen eines Signals, das eine Referenzhöhe bestimmt, ein Paar Höheneinstellmechanismen, die an den ersten und zweiten Enden der Einebnungsbaugruppe angeordnet sind und einen Regler aufweist, der einheitlich die Höhe der ersten und zweiten Enden der Einebnungsbaugruppe auf der Basis der Referenzhöhe steuert, wobei der Bausatz enthält: ein Ziel, das an dem ersten oder dem zweiten Ende des Einebnungsbausatzes befestigt werden kann; eine Nachführeinrichtung, die das Ziel verfolgt, wenn sich das Ziel bewegt, und die Position des Ziels in drei Dimensionen misst; und ein Steuersystem, das den Höheneinstellmechanismus der Einebnungsbaugruppe unabhängig von dem Höheneinstellmechanismus des zweiten Endes der Einebnungsbaugruppe auf der Basis der gemessenen Position des Ziels betätigt, so dass diese Einebnungsbaugruppe in der Lage ist, eine dreidimensional gekrümmte Oberfläche einzuebnen.
Bevorzugt ist die Nachführeinrichtung eingerichtet, um die Position des Ziels durch Aussenden eines Laserstrahls, der auf das Ziel auftrifft, zu messen.
Bevorzugt enthält das Ziel ferner einen Infrarotsignalsender und die Nachführeinrichtung enthält ferner einen Infrarotsensor, der die Nachführeinrichtung in die Lage versetzt, den Laserstrahl auf das Ziel zu richten, wenn sich das Ziel bewegt. Der Bausatz enthält vorzugsweise einen Näherungssensor, der an dem ersten oder dem zweiten Ende der Einebnungsbaugruppe befestigt werden kann, wobei dieser Näherungssensor eingerichtet ist, den Abstand zwischen dem Näherungssensor und einem feststehenden Bezug zu messen.
Vorzugsweise ist das Steuersystem in der Lage, die Höhe des ersten Endes der Einebnungsbaugruppe auf der Basis der dreidimensionalen Position des Ziels einzustellen und die Höhe des zweiten Endes der Einebnungsbaugruppe auf der Basis eines Outputs von dem Näherungssensor einzustellen.
Das Steuerungssystem enthält wenigstens einen Computer und wenigstens eine Computer-lesbare Speichereinrichtung, wobei der Computer programmiert ist, die Höhe des ersten Endes der Einebnungsbaugruppe auf der Basis eines Vergleichs zwischen der Position des Ziels und einer Position zu steuern, die in dem Computerlesbaren Speicher gespeichert ist.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine Computer ferner programmiert, den Abstand der Einebnungsbaugruppe zu steuern, wenn diese Einebnungsbaugruppe sich über eine zu profilierende Fläche bewegt.
Das Steuerungssystem enthält vorzugsweise wenigstens einen Computer und wenigstens eine Computer-lesbare Speichereinrichtung, wobei der Computer programmiert ist, die Höhe des ersten Endes der Einebnungsbaugruppe auf der Basis eines Vergleichs zwischen der Position des Ziels und einer Position, die in dem Computerlesbaren Speicher gespeichert ist, zu steuern.
Das Steuerungssystem enthält vorzugsweise einen Computer, der programmiert ist, um den Abstand der Einebnungsbaugruppe zu steuern, wenn sich die Einebnungsbaugruppe über einen zu profilierenden Bereich bewegt. Die Baugruppe enthält vorzugsweise ein zweites Ziel und eine zweite Nachführeinrichtung zum Steuern des anderen Endes von dem ersten und dem zweiten Ende der Baugruppe.
Die Einebnungsbaugruppe enthält vorzugsweise eine Glättbohle, die in Segmente unterteilt ist, wobei jedes Segment zwei Enden hat, wobei das Steuerungssystem in der Lage ist, die Höhe von jedem der Enden der Segmente unabhängig zu steuern.
Eine andere bevorzugte Konstruktion sieht einen Bausatz zum Modifizieren einer zweidimensional einebnenden Maschine zu einer dreidimensional profilierenden Maschine vor, wobei die zweidimensional einebnende Maschine eine Einebnungsbaugruppe mit ersten und zweiten Enden, wenigstens einem Sensor zum Erfassen eines Signals, das eine Referenzhöhe bestimmt, ein Paar Höheneinstellmechanismen, die an den ersten und zweiten Enden der Einebnungsbaugruppe angeordnet sind und einen Regler aufweist, der einheitlich die Höhe der ersten und zweiten Enden der Einebnungsbaugruppe auf der Basis der Referenzhöhe steuert, wobei der Bausatz umfasst: ein Paar verlängerbarer Drähte, wobei einer der Drähte dazu geeignet ist, an einem Ende an der Einebnungsbaugruppe befestigt zu werden, und an einem gegenüberliegenden Ende an einem Punkt eines Paares von stationären Referenzpunkten, wobei der andere Draht geeignet ist, an einem Ende an der Einebnungsbaugruppe befestigt zu werden und an einem entgegengesetzten Ende an dem anderen Referenzpunkt des Paares von Referenzpunkten; ein Paar Entfernungskodierer, die eingerichtet sind, um die Ausdehnung jedes der Drähte von der Einebnungsbaugruppe zu den Referenzpunkten zu bestimmen, wenn sich die Einebnungsbaugruppe über eine zu profilierende Fläche bewegt, ein Paar Winkelkodierer, die eingerichtet sind, die Winkel zu messen, die zwischen der Einebnungsbaugruppe und dem Paar verlängerbarer Drähte gebildet sind; und ein Steuerungssystem das eingerichtet ist, um unabhängig den Höheneinstellmechanismus an einem Ende der Einebnungsbaugruppe unabhängig von dem Höheneinstellmechanismus an dem zweiten Ende der Einebnungsbaugruppe auf der Basis der Länge und Winkelausrichtung jedes der Drähte zu betätigen, wie diese von den Kodierern gemessen sind.
Eine weitere bevorzugte Konstruktion sieht eine Profilierungsmaschine vor, die enthält: eine Glättbohle für verteilbare Materialien einschließlich gegossenem, ungehärtetem Beton; einen Höheneinstellmechanismus zum Einstellen der Höhe der Glättbohle an der Profilierungsmaschine; ein Ziel; eine Nachführeinrichtung, die das Ziel verfolgt, und die Position des Ziels in wenigstens zwei Dimensionen misst, wobei das Ziel oder die Nachführeinrichtung an der Maschine positioniert ist und das andere Element von Ziel und Nachführeinrichtung an einer stationären Stelle entfernt von der Maschine positioniert ist; und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Höheneinstellmechanismus auf der Basis der Position des Ziels bezüglich der Nachführeinrichtung.
Die Glättbohle enthält ferner vorzugsweise eine Verteilerschnecke mit einer Längsachse, die allgemein parallel zu einer Längsachse der Glättbohle ausgerichtet ist.
Vorzugsweise enthält die Glättbohle ferner ein vibrierendes Element, das eine Längsachse hat, die allgemein parallel zu der Längsachse der Glättbohle ausgerichtet ist, wobei das vibrierende Element zur Rückseite der Verteilerschnecke positioniert ist, so dass dann, wenn sich die Glättbohle über das ausbreitbare, zu profilierende Material bewegt, das vibrierende Element der Verteilerschnecke folgt.
Die Glättbohle enthält ferner vorzugsweise einen Abziehbalken mit einer Längsachse, der allgemein parallel zu den Längsachsen der Verteilerschnecke und des vibrierenden Elementes ausgerichtet ist, wobei die Verteilerschnecke, zwischen dem Abziehbalken und dem vibrierenden Element positioniert ist.
Die Glättbohle wird bevorzugt auf auskragende Weise von einem Ausleger gehalten, der an einer mobilen Basis montiert ist. Vorzugsweise ist der Ausleger bezüglich der Basis zurückziehbar und ausfahrbar.
Der Ausleger zieht sich bevorzugt auf eine teleskopartige Weise zurück und dehnt sich entsprechend aus.
Die Glättbohle enthält vorzugsweise ein linkes und ein rechtes Ende, und der Höheneinstellmechanismus enthält einen rechten Höheneinsteller und einen linken Höheneinsteller, wobei der rechte Höheneinsteller die Höhe des rechten Endes der Glättbohle steuert und der linke Höheneinsteller die Höhe des linken Endes der Glättbohle unabhängig von dem rechen Höheneinsteller steuert.
Bevorzugt wird der rechte oder der linke Höheneinsteller entsprechend der gemessenen Position des Ziels gesteuert und der andere der beiden Höheneinsteller wird auf der Basis des Outputs eines Näherungssensors gesteuert, der nahe einem Ende der Glättbohle positioniert ist.
Die Nachführeinrichtung verwendet vorzugsweise einen Laserstrahl um die Position des Ziels in wenigstens zwei Dimensionen zu messen.
Vorzugsweise ist die Glättbohle in der Lage, um die Längsachse der Glättbohle gedreht zu werden.
Die Glättbohle ist vorzugsweise um eine Längsachse der Glättbohle drehbar, die allgemein senkrecht zu einer Richtung angeordnet ist, in der sich die Glättbohle über das ausbreitbare Material, das zu profilieren ist, bewegt.
Ein weiteres bevorzugtes Verfahren zum Profilieren von ausbreitbaren Materialien einschließlich gegossenem, ungehärtetem Beton umfasst folgendes: Bereitstellen einer Glättbohle; Bereitstellen eines Ziels; Bereitstellen einer Nachführeinrichtung, die der Position des Ziels in wenigstens zwei Dimensionen folgt und diese misst; Befestigen des Ziels oder der Nachführeinrichtung an der Glättbohle; Positionierung des anderen Elements von dem Ziel und der Nachführeinrichtung an einer stationären Stelle entfernt von der Glättbohle; Bewegen der Glättbohle über das ausbreitbare Material; und Einstellen der Höhe der Glättbohle, wenn die Glättbohle über das ausbreitbare Material bewegt wird, so dass das ausbreitbare Material profiliert wird.
Das Verfahren enthält das Bereitstellen einer Verteilerschnecke, Ausrichten der Verteilerschnecke allgemein parallel zu einer Längsachse der Glättbohle und Drehen der Verteilerschnecke, um das verteilbare Material entlang der Verteilerschnecke zu bewegen, wenn sich die Glättbohle über das verteilbare Material bewegt.
Das Verfahren umfasst vorzugsweise das Bereitstellen eines vibrierendes Elementes, Ausrichten des vibrierenden Elementes parallel zu der Verteilerschnecke und hinter dieser, und in Schwingung versetzen des vibrierenden Elementes, wenn die Glättbohle sich über das verteilbare Material bewegt.
Das Verfahren enthält vorzugsweise das Bereitstellen eines Abziehbalkens, Ausrichten des Abziehbalkens allgemein parallel zu der Verteilerschnecke und Positionieren des Abziehbalkens nahe der Verteilerschnecke an einer Seite entgegengesetzt zu dem vibrierenden Element.
Das Verfahren enthält ferner das Halten der Glättbohle auf eine auskragende Weise an einem Ausleger, der an einer mobilen Basis montiert ist.
Das Verfahren enthält ferner das Bewegen des Auslegers zu der Basis, um die Glättbohle über das verteilbare Material zu bewegen.
Das Verfahren enthält ferner das Bereitstellen einer rechten und linken Einstelleinrichtung, Einstellen der Höhe des rechten Endes der Abziehbohle mit der rechten Einstelleinrichtung und das unabhängige Einstellen eines linken Endes der Abziehbohle mit der linken Einstelleinrichtung.
Das Verfahren enthält ferner vorzugsweise das Messen der Höhe eines Endes der Abziehbohle über eine Referenzstruktur, das Steuern der rechten oder der linken Einstelleinrichtung auf der Basis der gemessenen Höhe der Glättbohle und das Steuern der anderen Einstelleinrichtung auf der Basis der Position des Ziels, die von der Nachführeinrichtung gemessen worden ist.
Das Verfahren enthält vorzugsweise das Speichern eines Profils der gewünschten Kontur des verteilbaren Materials vor dem Profilieren des verteilbaren Materials.
Das Verfahren enthält vorzugsweise das Drehen der Glättbohle um die Längsachse der Glättbohle, wenn sich die Glättbohle bewegt.
Vorzugsweise wird das Drehen der Glättbohle auf der Basis des gespeicherten Profils gesteuert.
Das Verfahren enthält ferner das Speichern eines Profils der gewünschten Kontur des verteilbaren Materials, Drehen der Glättbohle um eine Längsachse der Glättbohle, wenn sich die Glättbohle über das verteilbare Material in einer Richtung senkrecht zu der Achse bewegt, wobei das Drehen auf dem gespeicherten Profil basiert.
Eine weitere bevorzugte Konstruktion sieht ein Profilierungsgerät und ein Verfahren zum Profilieren von dreidimensional gekrümmten Flächen vor, einschließlich einer lang gestreckten Profilierungsbaugruppe, die an entgegengesetzten Enden von einem Paar Hydraulikzylinder gehalten ist. Die Hydraulikzylinder werden gesteuert, um die Enden der Profilierungsbaugruppe unabhängig voneinander anzuheben und abzusenken, wodurch es ermöglicht ist, dass die Profilierungsbaugruppe eine dreidimensional gekrümmte Oberfläche erzeugt, wenn sie über eine zu profilierende Fläche verläuft. Die Steuerung eines der Hydraulikzylinder basiert auf einem Vergleich der gemessenen Position eines ersten Endes der Profilierungsbaugruppe mit einem Profil der Oberfläche, die einzuebnen ist, das in einem Computerspeicher gespeichert ist. Das Messen der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe erfolgt durch eine Nachführeinrichtung, die die Position eines Ziels verfolgt, das an dem ersten Ende der Profilierungsbaugruppe positioniert ist und die dreidimensionale Position des Ziels bestimmt. Eine Näherungssensor misst die Position des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe von einer Oberfläche und gibt ein Steuersignal aus, das die Höhe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe einstellt, um der Oberfläche zu folgen. Alternativ wird ein zweites Ziel, das an dem zweiten Ende der Profilierungsbaugruppe positioniert ist, von einer zweiten Nachführeinrichtung verfolgt, um die dreidimensionale Position des zweiten Endes zu bestimmen. Die Profilierungsbaugruppe hat vorzugsweise einen Abziehbalken, eine rotierende Verteilerschnecke und eine Rüttel-Glättbohle, die nahe beieinander und parallel zueinander in einer Ausrichtung quer zu der Bewegungsrichtung der Profilierungsbaugruppe positioniert sind. Der Abziehbalken, die rotierende Verteilerschnecke und die Rüttel-Glättbohle sind allesamt um eine Achse parallel zu ihrer Längsrichtung drehbar. Ein Dreh- oder Neigungsregler steuert die Neigung des Abziehbalkens, der rotierenden Verteilerschnecke und der Rüttel-Glättbohle, um der Neigung des Profils zu folgen, das in dem Computerspeicher gespeichert ist.
Somit bringt das vorliegende Profilierungsgerät und das Verfahren in bevorzugten Ausführungsformen Verbesserungen und Vorteile über herkömmliche Geräte und Verfahren mit sich. Die Erfindung ermöglicht das Glätten von eindimensional, zweidimensional oder dreidimensional gekrümmten Oberflächen ohne die Verwendung von Kontaktsensoren, und außerdem ohne die Verwendung von festgesetzten körperlichen Formen an beiden Seiten des Profilierungsgerätes. Die vorliegende Erfindung vermeidet vorteilhafter Weise im erheblichen Maße Zeit- und Arbeitsaufwand und bietet eine verbesserte Genauigkeit bei der endgültigen profilierten Oberfläche. Die Verwendung einer einzigen Messeinrichtung zum Verfolgen der Position eines Endes der Profilierungsbaugruppe reduziert die Komplexität und die Kosten der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung. Bevorzugte Ausführungsformen erfordern es nicht, das Gerät über die zu profilierende Oberfläche vor dem tatsächlichen Profilierungsschritt zu führen, wodurch die Anzahl von Schritten bei dem Profilierungsvorgang reduziert ist. Außerdem muss das Profilierungsgerät vorteilhafterweise nicht in einer bestimmten Richtung während des Profilierungsvorgangs bewegt werden, wodurch das Profilierungsverfahren vereinfacht ist. Die bevorzugten Ausführungsformen können eine Oberfläche unabhängig von dem Untergrund oder in Abhängigkeit von dem Untergrund glätten, wie dies gewünscht wird. Bevorzugte Ausführungsformen können auch als Bausatz verwendet werden, um existierende Einebnungsgeräte anzupassen, die nur in der Lage sind, eindimensionale oder zweidimensionale Oberflächen zu glätten.
Diese und andere Gegenstände, Vorteile, Zwecke und Merkmale der Erfindung werden aus dem Studium der nachfolgenden Beschreibung weiter offensichtlich, wenn diese in Verbindung mit den Zeichnungen gelesen wird.
Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden und verschiedene bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand von Beispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Profilierungsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Seitenansicht des Profilierungsgerätes der 1 und zeigt strichpunktiert die Bewegung eines bevorzugten Auslegers;
3 ist eine Aufsicht auf das Profilierungsgerät der 1 und zeigt strichpunktiert die Bewegung des Auslegers;
4 ist eine schematische Darstellung des Profilierungsgerätes und einer bevorzugten Nachführeinrichtung;
5 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems zum Steuern eines ersten Endes einer bevorzugten Profilierungsbaugruppe an dem Profilierungsgerät;
6 ist ein Blockdiagramm eines bevorzugten hydraulischen Steuersystems für die Profilierungsbaugruppe;
7 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Profilierungsbaugruppe;
8 ist eine vergrößerte fragmentarische Explosionsdarstellung einer bevorzugten Neigungsbaugruppe zum Neigen der Profilierungsbaugruppe;
9a ist eine vergrößerte fragmentarische Seitenansicht der bevorzugten Profilierungsbaugruppe, dargestellt in einer nicht gedrehten Ausrichtung;
9b ist eine vergrößerte fragmentarische Seitenansicht der Profilierungsbaugruppe, dargestellt in einer im Gegenuhrzeigersinn gedrehten Ausrichtung;
9c ist eine vergrößerte fragmentarische Seitenansicht der Profilierungsbaugruppe, dargestellt als im Uhrzeigersinn gedreht;
10 (10A und 10B) ist ein Flussdiagramm und zeigt ein bevorzugtes Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Profilieren einer dreidimensionalen Fläche.
11 ist ein Flussdiagramm und zeigt ein bevorzugtes Verfahren zum Erzeugen eines gespeicherten Profils einer gewünschten zu profilierenden Oberfläche;
12 ist eine Frontansicht eines bevorzugten Profilierungsgerätes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine Aufsicht auf ein bevorzugtes Profilierungsgerät gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung und
14 ist eine Aufsicht auf ein bevorzugte Profilierungsgerät gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Es werden nun spezielle bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleichen Elementen in den verschiedenen Zeichnungen entsprechen. Ein Profilierungsgerät oder eine Maschine 20 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt. Die Profilierungsmaschine 20 enthält einen Basis 22, auf der eine Bedienungsperson 24 die Profilierungsmaschine 20 steuert. Die Basis 22 enthält eine Plattform 38, auf der ein oberer Rahmen 40 drehbar befestigt ist. Die Basis 22 kann zu jeder gewünschten Position durch Räder 42 bewegt werden, die von einem Motor angetrieben werden, der sich auf der Basis 22 befindet. Die Plattform 38 ist durch vier Stabilisierungsbeine 44 sicher an einer gewünschten Position angeordnet, wobei die Beine zurückziehbar sind, wenn die Profilierungsmaschine 20 zu verschiedenen Stellen gefahren wird. Ein Ausleger 26 ist teleskopartig an einem vorderen Ende des oberen Rahmens 40 montiert. Ein Trägerbalken 27 ist an dem Ausleger 26 an einem Ende gegenüber dem oberen Rahmen 40 befestigt. Ein Profilierungselement enthält vorzugsweise eine Profilierungsbaugruppe 28, die an dem Träger 27 mit Hilfe eines rechten und eines linken Hydraulikzylinders 52 und 54 angebracht ist. Die Hydraulikzylinder 52 und 54 heben und senken das jeweilige erste und zweite Ende der Profilierungsbaugruppe 28 unabhängig gegenüber dem Träger 27. Abgesehen von den Reglern zum unabhängigen Steuern der einzelnen Enden der Profilierungsbaugruppe 28 und dem Neigen um eine Achse, wie dies in den 9a bis c gezeigt ist, ist die Konstruktion der Profilierungsmaschine 20 dieselbe, wie diejenige, die in der US-A-4930935 offenbart ist.
Wenn die Profilierungsmaschine 20 verwendet wird, um eine Oberfläche zu profilieren, ist sie nahe einer Fläche aus Rohmaterial 30 positioniert, das zu profilieren ist (2 und 3). Zum Zwecke einer nachfolgenden Diskussion wird angenommen, dass das Material 30 frisch gegossener, ungehärteter Beton ist, und dass die Profilierungsmaschine eine Glättbohle oder Profilierungseinheit oder ein Element enthält, das geeignet ist zum Ausbreiten, Verteilen, Glätten, Einebnen und/oder Planieren eines solchen ungehärteten Betons. Diese Annahme wird nur zu Zwecken der Diskussion getroffen und es versteht sich, dass das Material 30 ein beliebiges aus einer Vielzahl loser, planierbarer Materialien ist, wie Schmutz, Sand, Erde. Es versteht sich ferner, dass die Profilierungsmaschine verwendet werden kann, um Material 30 zu glätten, das eine eindimensionale, zweidimensionale oder dreidimensionale Oberfläche hat. Das Profilierungselement könnte eine Schaufel oder eine andere Erde bewegende oder Material bewegende Einrichtung sein. Beim Betrieb ist der Ausleger 26 von dem oberen Rahmen 40 weg ausgefahren. Beton 30 ist vorzugsweise in dem Bereich, der zu profilieren ist, abgelagert, bevor der Ausleger 26 ausgefahren ist. Danach wird der Ausleger 26 über dem gegossenen Beton ohne Kontakt mit dem Beton ausgefahren. Der Ausleger wird dann in Richtung des oberen Rahmen 40 und in diesen zurückgezogen, während der Profilierungsbausatz 28 den ungehärteten Beton 30 profiliert, wenn der Ausleger 26 zurück gezogen wird. Alternativ kann die Maschine 20 durch den Beton oder ein anderes Material bewegt werden, wie in US-A-4930935 ausgeführt ist.
Die Profilierungsbaugruppe 28 enthält ein erstes Ende oder eine rechte Seite 46 und ein zweites Ende oder eine linke Seite 48, wie dies von der Position 24 der Arbeitsperson gesehen wird (1 bis 3). Der Träger 27 erstreckt sich zwischen der rechten und der linken Seite der Profilierungsbaugruppe 28. Der rechte Hydraulikzylinder 52 ist an dem rechten oder ersten Ende 46 des Trägers 27 montiert und hebt die rechte Seite 46 der Profilierungsbaugruppe 28 bezüglich des Trägers 27 einstellend an und senkt diese ab. Der linke Hydraulikzylinder ist an dem linken oder zweiten Ende 48 des Trägers 27 montiert und hebt das linke oder zweite Ende 48 der Profilierungsbaugruppe 28 gegenüber dem Träger 27 einstellend an oder senkt es ab. Durch unabhängige Steuerung des rechten Hydraulikzylinders 52 und des linken Hydraulikzylinders 54 kann die Querneigung der Profilierungsbaugruppe 28 wie gewünscht in einer Ebene quer zur Richtung der Bewegung der Profilierungsbaugruppe 28 eingestellt werden, wenn der Ausleger 26 zurückgezogen wird. Durch Einstellung der Querneigung der Profilierungsbaugruppe 28 kann eine dreidimensional gekrümmte Oberfläche über eine vorgegebene große Fläche durch die Profilierungsmaschine 20 erzeugt werden. Alternativ kann durch gemeinsame Einstellung der Höhe der linken und rechten Seiten 46 und 48 der Profilierungsbaugruppe 28 eine eindimensionale oder zweidimensionale Oberfläche erzeugt werden.
Die Profilierungsbaugruppe 28 enthält vorzugsweise einen oder mehrere Abziehbalken 32, eine vibrierende Glättbohle oder Profilierungsbalken 34 und eine rotierende Verteilerschnecke 36 (1, 2, 7 und 9a bis 9c). Der Abziehbalken 32, die Glättbohle 34 und die Verteilerschnecke 36 erstrecken sich allgemein parallel zueinander und sind quer zu der Bewegungsrichtung der Profilierungsbaugruppe 28 ausgerichtet, wenn sie von dem Ausleger 26 ausgefahren und zurückgezogen wird. Der Abziehbalken 32, die Verteilerschnecke 36 und die Glättbohle 34 sind alle an einem zentralen Balken 29 befestigt, der sich parallel zu dem Abziehbalken 32, der Verteilerschnecke 36 und der Glättbohle 34 erstreckt. Der Abziehbalken 32 ist an einer vorderen Seite 41 der Profilierungsbaugruppe 28 positioniert, (wenn der Ausleger 26 zurückgezogen wird) und dient dazu, überschüssigen Beton weg von der Verteilerschnecke 36 und der vibrierenden Glättbohle 34 zu drücken, wobei auch die anfängliche Planierung für den Beton oder ein anderes Material 30 festgelegt wird. Die Verteilerschnecke 36 ist zwischen dem Abziehbalken 32 und der vibrierenden Glättbohle 34 positioniert und erstreckt sich etwa 19 mm (¾ inch) weiter nach unten als der Abziehbalken 32. Ein Motor 34, der an der linken Seite 48 des mittigen Balkens 29 befestigt ist, dreht die Verteilerschnecke 36. Die Verteilerschnecke 36 rotiert und bewegt den überschüssigen Beton oder Material 30 in der Richtung von der linken Seite 48 zu der rechten Seite 46, obwohl eine Bewegung in der umgekehrten Richtung von der rechten Seite 46 zu der linken Seite 48 auch angewandt werden könnte. Die vibrierende Glättbohle oder der Profilierungsbalken 34 ist nahe der Verteilerschnecke 36 angeordnet. Die vibrierende Glättbohle 34 ist so aufgebaut, dass sie mittels eines Motorsystems mit exzentrischem Gewicht in Schwingung versetzt wird, wie dies in US-A-4930935 offenbart ist, und glättet den ungehärteten Beton, wenn sie über die zu profilierende Fläche gleitet, nachdem der Abziehbalken 32 und die Verteilerschnecke 36 überschüssigen Beton entfernt, ausgebreitet und den Beton allgemein gleichmäßig über die Bewegungsbahn der Baugruppe 28 verteilt haben. Die Abziehbohle 34 erstreckt sich etwa 6 mm (¼ inch) weiter nach unten als die Verteilerschnecke 36.
Die Einebnungsbaugruppe 28 kann, falls gewünscht, ein oszillierendes eingreifendes Element (nicht dargestellt) der Art haben, wie sie in der US-A-6183160 mit dem Titel Screeding Apparatus And Method Incorporating Oscillating Attachment, angemeldet am 31. März 1998 und in EP-A-0953683 beschrieben und offenbart ist. Wie darin beschrieben ist, ist ein oszillierendes eingreifendes Element zwischen der Verteilerschnecke 36 und der Glättbohle 34 angeordnet und allgemein parallel zu diesen ausgerichtet. Das oszillierende Element oszilliert in seiner Längsrichtung, parallel zu dem Profilierungsbausatz 28, und dient dazu, den Beton vor dem abschließenden Einebnen der Glättbohle 34 weiter zu glätten und zu verteilen.
Ein Ziel 56 ist oben auf dem rechten Hydraulikzylinder (1 bis 5) angeordnet. Das Ziel 56 enthält eine Infrarotwärmequelle und einen Eck-Kubus Laser reflektierenden Spiegel. Die Position des Ziels 56 wird durch eine Infrarotnachführeinrichtung 58 (4 bis 5) verfolgt, wenn die Profilierungsbaugruppe 28 über die zu profilierende Oberfläche bewegt wird. Bei der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform sendet die Nachführeinrichtung 58 einen Laserstrahl 60 aus, der von dem Ziel 56 zurück zu der Nachführeinrichtung 59 reflektiert wird. Aus dem reflektierten Strahl errechnet die Nachführeinrichtung 58 den Abstand zwischen sich um dem Ziel 56. Die Nachführeinrichtung 58 enthält ferner Servormotoren und Infrarotsensoren, die die Ausrichtung des ausgesandten Laserstrahls 60 steuern, so dass dieser dem Ziel 56 folgt (d.h. dieses verfolgt), wann immer es sich bewegt. Aus der zu dem Ziel 56 gemessenen Distanz und den von der Nachführeinrichtung 58 gemessenen Winkeln, in denen der Laserstrahl 60 von der Nachführeinrichtung 58 ausgesandt wird, kann die Nachführeinrichtung 58 die Position des Ziels 56 in drei Dimensionen (beispielsweise X, Y und Z) von einem bekannten Referenzpunkt berechnen. Die Nachführeinrichtung 58 enthält ferner einen Funksender, der die gemessene Position des Ziels 56 an einem Empfänger 62 an der Basis 22 übermittelt. Bei der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform erzeugt die Nachführeinrichtung 58 eine auf den neuesten Stand gebrachte Messung der Position des Ziels 56 etwa viermal in jeder Sekunde. Es hat sich herausgestellt, dass diese Häufigkeit der Positionsmessung bei der gegenwärtigen Ausführungsform ausreichend ist. Natürlich können andere Häufigkeiten verwendet werden. Die Nachführeinrichtung 28 ist eine kommerziell erhältliche Einrichtung wie eine automatische Nachführsystem-Maschinensteuerung (ATS-MC), die von Geotronics/Spectra-Precision aus Dayton Ohio erhältlich ist und deren innere Struktur hier nicht beschrieben wird. Das Ziel 56 ist eine Kombination eines Eckkubuslaserreflektors und einer Infrarotwärmequelle, die ebenfalls in Verbindung mit der Nachführeinrichtung 58 kommerziell erhältlich ist. Ein brauchbares Ziel zum Ausführen bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird von Geotronics/Spectra-Precision aus Dayton Ohio unter der Modell-Nr. Tracker target (RMT 360) hergestellt. Andere kommerziell erhältlich Nachfuhr- und Zielmessungssysteme können auch verwendet werden.
Die Position des Ziels 56, die von der Nachführeinrichtung 58 gemessen wird, wird durch ein Funkmodem 64 (5) an ein Steuersystem 55 zum Steuern der rechten Seite 46 der Profilierungsbaugruppe 28 gesendet. Das Steuersystem 55 empfängt die gesendete Positionsinformation an einem zweiten Funkmodem 66 an der Profilierungsmaschine 20. Das Funkmodem 56 teilt die Positionsinformation durch einen Kommunikationseingang 68 mit, der die Positionsinformation an einen Nachführprozessor 70 weiter gibt. Der Nachführprozessor 70 nimmt die empfangene Positionsinformation von der Nachführeinrichtung 58 auf und übersetzt die Positionsinformation von dem Referenzrahmen der Nachführeinrichtung 58 zu dem Referenzrahmen der Lage. Die Nachführeinrichtung 58 misst nur Positionsinformationen mit Bezug auf sich selbst, und der Prozessor 70 wandelt dies in Positionsinformationen bezüglich der einzuebnenden Stelle um. Die Übersetzung der Koordinatenrahmen des Bezugs basiert auf einer Anfangsprozedur vor dem Profilieren, die vollständiger unten beschrieben wird. Der Nachführprozessor 70 gibt die übersetzten Positionsinformationen (X, Y und Z) an einen Hauptprozessor 72 weiter. Der Hauptprozessor 72 hat Zugang zu dem Profil der gewünschten Form der zu profilierenden Oberfläche, die in einem Speicher wie einem RAM (nicht dargestellt) gespeichert ist. Der Hauptprozessor 72 vergleicht die übersetzten Positionsinformationen, die er von dem Nachführprozessor 70 empfangen hat, mit Koordinateninformationen des gespeicherten Profils der zu profilierenden Fläche. Der Hauptprozessor 72 berechnet dann den Unterschied in der gemessenen Höhe (Z-Achse) der rechten Seite 46 der Profilierungsbaugruppe 28 und der zugehörigen gewünschten Höhe (Z-Achse) in dem gespeicherten Profil. Als ein Beispiel, wenn der Nachführprozessor 70 an dem Hauptprozessor 72 gemessene Ort Informationen von X = 10, Y = 15 und Z = 5 übermittelt, sucht der Hauptprozessor 72 das gespeicherte Profil für die gespeicherte Z-Koordinate (Höhe) an der Stelle X = 10 und Y = 15. Der Hauptprozessor 72 vergleicht dann die Z-Koordinate (Höhenkoordinate), die in dem Speicher gespeichert ist, mit der gemessenen Z-Achsenkoordinate, die er von dem Nachführprozessor 70 empfangen hat. Die Differenz zwischen diesen zwei Z-Achsenkoordinaten stellt einen Fehler der Höhe der rechten Seite 46 der Profilierungsbaugruppe 28 dar. Wenn in diesem Beispiel die gespeicherte Z-Achsenkoordinate bei X = 10 und Y = 15 = 3 ist, dann wird das Fehlersignal 2 sein.
Der Hauptprozessor 72 übermittelt das Fehlersignal an einen pulsbreiten modulierten Prozessor 74. Der pulsbreiten modulierte Prozessor 74 erzeugt ein pulsbreiten moduliertes Signal, das proportional zu dem Fehlersignal ist, das er von dem Hauptprozessor 72 empfangen hat. Das pulsbreitenmodulierte Signal wird an eines der zwei Solenoidventile 86 und 88 abgegeben, das den rechten Hydraulikzylinder (5 bis 6) steuert. Die Solenoidventile 86 und 88 steuern den Ölfluss in dem hydraulischen System 80 der Profilierungsmaschine 20. Die Höhe der rechen Seite 46 der Profilierungsbaugruppe 28 wird dann eingestellt, um laufend dem gespeicherten Profil der zu profilierenden Oberfläche zu entsprechen. Die Steuerung des rechten Hydraulikzylinders 53 erfolgt unabhängig von der Steuerung des linken Hydraulikzylinders 54, wie unten beschrieben wird.
Der rechte und der linke Hydraulikzylinder 52 und 54 werden durch ein einziges Hydrauliksystem 80 gesteuert, das in 6 dargestellt ist. Das Hydraulik system 80 enthält eine Hydraulikpumpe 82 und einen Verteiler 84, der sich zu dem rechten und dem linken Hydraulikzylinder 52 und 54 verzweigt. Ein rechtes Hubsolenoidventil 86 steuert den Strom des hydraulischen Fluids zu dem rechten Zylinder 52, so dass der rechte Zylinder 52 angehoben wird. Ein rechtes Senk-Solenoidventil 88 steuert den Strom des hydraulischen Fluids zu dem rechten Zylinder 52, so dass der rechte Zylinder 58 abgesenkt wird. Ein linkes Senk-Solenoidventil 90 und ein linkes Hub-Solenoidventil 92 steuern auf ähnliche Weise das Absenken und Anheben des linken Hydraulikzylinders 54. Wie oben beschrieben, werden die rechten Solenoidventile 86 und 88 von einem Steuersystem 55 gesteuert, das in 5 abgebildet ist. Die linken Solenoidventile 90 und 92 werden auf der Basis des Ausputz eines Entfernungsmesssensors 78 gesteuert, der unten beschrieben wird. Die Solenoidventile 86, 88, 90, 92 können auf herkömmliche Weise durch Solenoid betätigte hydraulische Ventile sein, die elektrisch entweder in die vollständig offene oder vollständig offene Position betätigt werden. Alternativ können die Ventile 86, 88, 90, 92 proportionale hydraulische Ventile sein, die variabel zwischen vollständig offenen und vollständig geschlossenen Positionen proportional zu der aufgebrachten elektrischen Spannung einstellbar sind.
Der linke hydraulische Zylinder 54 wird durch ein getrenntes Steuerungssystem gesteuert als durch dasjenige, das zur Steuerung des rechten Hydraulikzylinders 52 verwendet wird. Der linke Hydraulikzylinder wird entsprechend einem Abstand gesteuert, der von einem Näherungssensor oder Entfernungsmesssensor 70 erfasst wird, der an der linken Seite 48 der Profilierungsbaugruppe (1, 2 und 9a bis 9c) angebracht ist. Der Entfernungsmesssensor 78 misst seinen vertikalen Abstand über jedwede Referenzoberfläche, über der er angeordnet ist. Typischerweise wird der Entfernungsmesssensor 78 über einem zuvor profilierten Abschnitt des Betons angeordnet. Der Entfernungsmesssensor 78 kann aber alternativ dazu über jeder von einer Vielzahl von festgelegten körperlichen Formen positioniert werden. In jedem Fall erzeugt der Entfernungsmessensor 78 ein Signal, das seinen Abstand von der Oberfläche unter dem Sensor darstellt. Das Signal, das von dem Entfernungsmesssensor 78 erzeugt wird, wird einem getrennten Regler (nicht dargestellt) zugeführt, der die Höhe der linken Seite 48 der Profilierungsbaugruppe 28 so einstellt, dass sie in einer gewünschten Höhe bleibt. Der Regler für die linke Seite 48 der Profilierungsbaugruppe 28 stellt die Höhe der linken Seite 48 durch Steuerung des linken Hydraulikzylinders ein. Der Entfernungsmesssensor 78 gewährleistet zusammen mit dem zugehörigen Regler, dass die Oberfläche, die von der Profilierungsbaugruppe 20 konturiert wird, glatt einer zuvor geformten Oberfläche links von der gegenseitig profilierten Fläche und benachbart zu dieser entspricht. Bei der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ist der Entfernungsmesssensor 78 ein Ultraschallsensor, der von dem Typ sein kann der von Spectra Physics aus Dayton Ohio unter der Modell-Nr. ST2-20 vertrieben wird. Es versteht sich jedoch, dass der Entfernungsmessensor 78 ein beliebiger Sensor aus einer Vielzahl von verschiedenen Technologien sein kann, wie beispielsweise Lasersensoren, mechanische Sensoren oder Sensoren anderer Typen. Wie am besten in 8 zu sehen ist, ist die Profilierungsbaugruppe 28 vorzugsweise drehbar um ein Paar orthogonaler Drehachsen an jedem Ende der Profilierungsbaugruppe 28 gegenüber dem Trägerbalken 27 mittels einer Kippbaugruppe 83 montiert. Die mechanische Struktur der schwenkbaren Profilierungsbaugruppe 28 ist dieselbe wie diejenige, die in US-A-4930935 offenbart ist. Jede Kippbaugruppe 83 enthält ein rechtwinkliges Drehjoch 85, das zwischen seitlich beabstandete Abschnitte eines Paares von Endplatten 87, 87a eingesetzt ist und zur Drehbewegung einer vertikalen Ebene auf einer allgemein horizontalen Achse 118 befestigt ist, die sich parallel zu der Längsrichtung der Profilierungsbaugruppe 28 erstreckt, mittels Befestigungsschrauben 89 und Buchsen 91, die die Endplatten 87, 87a und das Drehjoch 85 durchgreifen (7 und 8). Ein hydraulischer Fluidzylinder 95 ist drehbar an den aufrechten Endplatten 87, 87a mittels einer sich seitlich erstreckenden Drehachse 97 befestigt, die an einem Ende des Zylinders angebracht und drehbar in Buchsen 99 montiert ist, die sich von den Endplatten 87, 87a nach innen erstrecken. Eine zylindrische Stange 101 erstreckt sich von dem gegenüberliegenden Ende des Fluidzylinders 95 und ist durch einen Drehstift 103 zwischen einem Paar beabstandeter aufrechter Platten 105 befestigt, die fest an einem Ende des Drehjochs 85 angebracht sind. Die horizontale Drehachse 118, die durch das Joch 85 und Schrauben und Buchsen 89, 91 gebildet ist, ist vertikal ausgerichtet und über der Drehachse der Verteilerschnecke 36 zentriert. Daher bewirkt die Betätigung des Fluidzylinders 95 zum Zurückziehen der Zylinderstange 101 eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn der Profilierungsbaugruppe 28 um die Achse 118 auf Schrauben und Buchsen 89, 91, wie 9b zeigt, wodurch der Abziehbalken 32 angehoben und die vibrierende Glättbohle 34 abgesenkt werden (Schritt 119 der 5). Das Ausfahren der Zylinderstange 101 hebt die vibrierende Glättbohle 34 an und senkt den Abziehbalken 32 ab durch Hervorrufen einer Drehung im Urzeigersinn, um die horizontale Drehhachse (Schritt 117 der 5; 9c). Da die drehende Verteilerschnecke 36 vertikal auf die Drehachse 118 ausgerichtet ist, bewirkt die Drehung über den Fluidzylinder 95 in jedem Fall wenig Veränderung in der Position oder Höhe der drehenden Verteilerschnecke 36. Die genaue Positionierung des Abziehbalkens 32 vor der Verteilerschnecke 36 und der vibrierenden Glättbohle 34 verhindert ein Reißen der Betonfläche, das anderenfalls auftreten könnte, wenn der Abziehbalken 32 der Verteilerschnecke 36 folgen würde. Ein Reißen der glatten geformten Oberfläche wird auch dadurch verhindert, dass eine konstante vertikale Relation zwischen dem Abziehbalken 32, der Verteilerschnecke 36 und der vibrierenden Glättbohle 34 aufrecht erhalten wird, trotz jeglicher Ablenkung des Auslegers 36, die durch Schwerkraft oder schräge Arbeitsflächen verursacht wird. Die Profilierungsmaschine 20 kann auch mit einem selbst-nivellierenden System wie demjenigen ausgerüstet sein, das in US-A-4930935 offenbart ist. Das selbst-nivellierende System wird verwendet, wenn eine im wesentlichen flache Oberfläche zu glätten ist. Es versteht sich, dass andere Kraftquellen als die Zylinder 95 verwendet werden können, um die Profilierungsbaugruppe 28 auf der Achse 118 zu drehen, wie hydraulische Motoren, die Spindeln drehen, die in Eingriff mit drehbaren Elementen an Jochen 85 stehen.
Die Profilierungsbaugruppe 28 ist an einem geradlinigen Trägerbalken 27 montiert, der an der Unterseite des Auslegers 36 befestigt ist, so dass der Trägerbalken 27 sich parallel zu der axialen Ausdehnung der Profilierungsbaugruppe 28 erstreckt (8). An linken und rechten Seiten des Trägers 27 sind rechte und linke hydraulische Zylinder 52 und 54 befestigt. Jeder hydraulische Zylinder enthält ein vertikal sich erstreckendes zylindrisches Rohr 53, durch das ein inneres Höheneinstellungsrohr 57 an Lagern verschieblich befestigt ist, die in das Rohr 53 gepresst sind. Das untere Ende jedes inneren Höhenrohres 57 enthält einen rohrförmigen Drehfuß 61 (8), der etwas kleiner ist als die innere Längsabmessung des Drehjochs 85, so dass er drehbar innerhalb des Jochs 85 durch einen Drehbolzen 63 befestigbar ist. Der Drehbolzen 63 durchgreift das Joch in einer Richtung senkrecht zu der horizontalen Richtung der Längserstreckung der Profilierungsbaugruppe 28 und zu der horizontalen Drehachse 118, die durch Schrauben 89 und Buchsen 91 gebildet ist, wie oben beschrieben ist. Drehbolzen 63 an beiden Enden der Profilierungsbaugruppe an Höhenrohren 57 ermöglichen das seitliche Kippen der Profilierungsbaugruppe, das durch Anheben und Absenken der Rohre 57 eingestellt wird. Somit kann die seitliche Schräglage oder Neigung des Trägerbalkens 27 und damit der Abziehbalken 32, die Verteilerschnecke 36 und die vibrierende Glättbohle 34, die daran befestigt sind, gegenüber dem Balken 27 auf verschiedene Neigungen und Bodenkonturen eingestellt werden, wodurch das Formen einer dreidimensional gekrümmten Fläche über einen relativ großen Bereich ermöglicht ist.
Die Schritte der Betätigung der Profilierungsmaschine 20 sind in 10 als Flussdiagramm dargestellt. Ein anfänglicher Schritt 94 erfordert die Schaffung einer Computerkarte des gewünschten Oberflächenprofils, das zu formen ist. Die Oberflächenprofilinformation kann von aktuellen Messdaten von dem Arbeitsort (Schritt 120) entnommen werden oder auf Architekturdaten eines theoretischen Arbeitsortplans basieren (Schritt 122). Ungeachtet ihrer Quelle wird die Oberflächenprofilkarte dann in einen Computer an Bord der Profilierungsmaschine 20 während eines anfänglichen Schritts 96 geladen und gespeichert. Ein Beispiel des allgemeinen Algorithmus zum Erzeugen dieses Profils ist unten beschrieben, obwohl es sich versteht, dass eine Vielzahl verschiedener Algorithmen im Rahmen der Erfindung verwendet werden können.
In einem einleitenden Schritt 98 wird die Anordnung der Nachführeinrichtung 58 bezüglich des Arbeitsortes bestimmt (10). Der einleitende Schritt 98 ist erforderlich, da die Nachführeinrichtung 58 überall innerhalb eines Radiusses von etwa einer Meile in Sicht der zu profilierenden Oberfläche positioniert werden kann. Ohne die Position der Nachführeinrichtung 58 relativ zu dem Arbeitsort zu kennen, wären die Positionsinformationen, die von der Nachführeinrichtung 58 geliefert werden, wertlos für die Profilierungsmaschine 20. Deshalb muss die Position der Nachführeinrichtung 58 relativ zu dem Arbeitsort bestimmt werden. Während der einleitende Schritt 98 auf verschiedene Arten ausgeführt werden kann, besteht eine akzeptable Möglichkeit darin, ein tragbares Ziel 56A (nicht gezeigt) zu verschiedenen bekannten Stellen zu tragen und die Messungen zu lesen und aufzuzeichnen, die von der Nachführeinrichtung 58 produziert werden. Durch Aufnahme von wenigstens drei solcher Messungen kann die Korrelation zwischen dem Referenzrahmen der Nachführeinrichtung 58 und dem Referenzrahmen des Arbeitsortes bestimmt werden.
Nach der Einleitung beginnt durch Zurückziehen des Auslegers 26 die Bewegung der Profilierungsbaugruppe 28 über der zu profilierenden Fläche. Während die Profilierungsbaugruppe 28 sich über die zu profilierende Fläche bewegt, wird die dreidimensionale Stelle (d.h. X, Y und Z) des Ziels 56 durch die Nachführeinrichtung 58 (Schritt 100) (10) fortlaufend gemessen. Die Position des Ziels 56 relativ zu der Nachführeinrichtung 58 wird an den Nachführprozessor 70 übermittelt, wo diese Positionsinformation übersetzt wird in den Referenzrahmen des Arbeitsortes (Schritt 102). Die Übersetzung des Schritts 102 basiert auf der Information, die während des Initialisierungsschritts 98 erhalten wird. Bei Schritt 104 bestimmt der Hauptprozessor 72 die Höhe (Z-Wert) des gespeicherten Profils entsprechend der X, Y Position des Ziels 56, wie durch die Nachführeinrichtung 58 bestimmt. Aus dem gespeicherten Arbeitsortkartenprofil bestimmt der Hauptprozessor 72, welcher Z-Wert des Ziels 56 an dieser XY Stelle sein sollte. Der Hauptprozessor 72 vergleicht dann den gewünschten Z-Wert aus dem gespeicherten Profil mit dem gemessenen Z-Wert, der von der Nachführeinrichtung 58 übermittelt ist.
Bei Schritt 106 (10) berechnet der Hauptprozessor 72 ein Höhenfehlersignal, welches die Differenz zwischen dem gewünschten Z-Wert aus dem gespeicherten Arbeitsortkartenprofil und dem gemessenen Z-Wert der Nachführeinrichtung 58 ist. Das Fehlersignal wird von dem Hauptprozessor 72 an einen pulsbreiten modulierten Prozessor 74 übermittelt. Bei Schritt 110 berechnet der pulsbreitenmodulierte Prozessor 74 ein pulsbreitenmoduliertes Steuersignal, das entweder dem rechten Hubsolenoidventil 86 oder dem rechten Senksolenoidventil 88 zugeführt wird, in Abhängigkeit von dem Zeichen des Fehlersignals. Die Breite des impulsbreiten modulierten Signals entspricht der Größe des Fehlersignals das von dem Hauptprozessor 72 errechnet ist. Die Breite des pulsbreiten modulierten Signals hängt auch von dem Zeichen des Fehlersignals ab, das von dem Hauptprozessor 72 errechnet ist, weil unterschiedliche Volumina von hydraulischem Fluid bemessen werden müssen in Abhängigkeit davon, in welche Richtung (Kolbenseite nach oben oder Stangenseite nach unten) der rechte hydraulische Zylinder 52 bewegt werden soll. Die aufwärts oder abwärts gerichtete Bewegung des rechten hydraulischen Zylinders 52 bewegt die rechte Seite 46 der Profilierungsbaugruppe 28 unabhängig von der linken Seite 48 nach oben oder nach unten. Die Profilierungsmaschine 20 ist daher nicht nur in der Lage, ebene Flächen zu formen, sondern auch dreidimensional gekrümmte Flächen.
Zusätzlich zu der vertikalen Einstellbarkeit der Profilierungsbaugruppe 28 über hydraulische Zylinder 52 und 54 kann die Profilierungsbaugruppe 28 auch um eine Achse 118 gedreht oder gekippt werden, wie oben diskutiert ist (9a bis 9c). Nach Schritt 102 wird das Kippen (d.h. Abstand) der Profilierungsbaugruppe 28 optional auf der Basis des gespeicherten Arbeitsortkartenprofils der zu profilierenden Oberfläche eingestellt (10). Die Steuerung der Neigung der Profilierungsbaugruppe 28 wird optional in den Schritten 104B, 110 und 112 von dem Computer 72 durchgeführt. Die Schritte 104B, 110 und 112 sind optional, da die Profilierungsmaschine 20 in einer Ausführungsform nicht die Fähigkeit haben kann, die Profilierungsbaugruppe 28 zu kippen. In dem Schritt 104B bestimmt der Computer 72 die aktuelle Neigung der Profilierungsbaugruppe 28 relativ zu dem Arbeitsort. Die Bestimmung der aktuellen Neigung der Profilierungsbaugruppe 28 durch den Computer 72 kann durch eine Vielzahl bekannter Sensoren zum Messen einer Schräglage bewerkstelligt werden. In Schritt 110 berechnet der Hauptprozessor 72 die Neigung des gespeicherten Profils für den gegenwärtigen Ort des Ziels 56. Bei Schritt 112 gibt der Hauptprozessor 72 ein digitales Kippsteuersignal an ein DAC (Digital to Analog Conversion) board 114 ab, das das digitale Signal in ein analoges Signal bei der gegenwärtigen Ausführungsform dieser Erfindung umwandelt. Das DAC board 114 leitet dann das analoge Kippsteuersignal an einen Kippregler 116 (5) weiter. Das Kippsteuersignal ändert die Schräglage der Profilierungsbaugruppe 28 wie in den 9a bis 9c dargestellt ist. Wenn die Neigung des gespeicherten Profils horizontal ist, wird die Profilierungsbaugruppe 28 nicht gekippt, wie in 9a dargestellt ist. Wenn die Neigung des gespeicherten Profils positiv in der Richtung ist, in der sich die Profilierungsbaugruppe 28 bewegt, wird die Profilierungsbaugruppe 28 im Gegenuhrzeigersinn (positive Neigung) gedreht, wie in 9b gezeigt ist. Das Ausmaß der Drehung entspricht der Neigung des gespeicherten Profils. Wenn das gespeicherte Profil sich in einer entgegengesetzten Richtung neigt, wird die Profilierungsbaugruppe 28 in Uhrzeigerrichtung (negative Neigung) gekippt, wie in 9c gezeigt ist. Wieder entspricht der Grad der Drehung der Neigung des gespeicherten Profils. Das Kippen der Profilierungsbaugruppe 28 ermöglicht es der Profilierungsmaschine 20, eine Oberfläche zu glätten, die genauer mit dem gewünschten Profil übereinstimmt.
Der Nachführprozessor 70 überwacht zusätzlich zur Durchführung der Rahmenreferenzübersetzungen die empfangenen Übertragungen von der Nachführeinrichtung 58. Wenn der Nachführprozessor keine Übertragung der Nachführeinrichtung 58 über eine Zeitspanne empfängt, die zwei bis fünf Sekunden übersteigt, nimmt der Nachführprozessor an, dass die Nachführeinrichtung 58 die Verfolgung des Ziels 56 verloren hat. Die Nachführeinrichtung 70 gibt ein Korrektursignal ab, das die Nachführeinrichtung 58 instruiert, einen Suchmodus ein zu schalten. Das Korrektursignal läuft durch den Kommunikationseingang 68 zu dem Funkmodem 66, wo es durch Funk zu der Nachführeinrichtung 58 übertragen wird. Wenn die Nachführeinrichtung das Korrektursignal empfängt, schaltet sie in einen Suchmodus um. In dem Suchmodus bewegt die Nachführeinrichtung 58 ein Infrarotsensorauge (nicht gezeigt) über den Bereich, wo das Ziel 56 zuletzt erfasst war, in dem Bemühen, das Ziel 56 und seine Infrarotwärmequelle wieder zu entdecken. Der Suchmodus ist Teil der kommerziell erhältlichen Nachführeinrichtungen, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Der Algorithmus, der verwendet wird, um die Bewegung des Laserstrahls 60 zu steuern, wenn sich die Nachführeinrichtung 58 in dem Suchmodus befindet, kann geändert werden von demjenigen, der in kommerziell erhältliche Nachführeinrichtungen eingebaut ist, falls dies erwünscht ist. Wenn die Nachführeinrichtung 58 das Ziel 56 in dem Suchmodus nicht wieder auffindet, wendet der Nachführprozessor 70 ein Signal an den Hauptprozessor 72. Das Signal kann entweder bewirken, dass das Zurückziehen des Auslegers 26 automatisch gestoppt wird, oder es kann eine Nachricht auf einem Bildschirm anzeigen, die angibt, dass das Ziel noch nicht gefunden worden ist, wodurch die Bedienungsperson in die Lage versetzt wird, manuell eine geeignete Handlung zu unternehmen. Wenn die Nachführeinrichtung 58 das Ziel 56 innerhalb der festgesetzten Zeit wieder auffindet, schaltet die Nachführeinrichtung 58 aus dem Suchmodus aus und nimmt ihre normale Tätigkeit des Verfolgens und Übertragens der Position des Ziels 56 zu dem Nachführprozessor 70 wieder auf.
Das Erzeugen des gewünschten Profils, da zu formen ist, ist in 11 dargestellt. Das Profil kann entweder direkt von Ortsmessungen 120 in den Computer eingegeben werden oder alternativ durch Benutzereingaben 122 auf der Basis von Ingenieurzeichnungen oder einige andere zuvor geschaffene Zusammenstellungen des gewünschten Profils. In jedem Fall wird die Information in eine Datei 124 eingegeben, die die X, Y und Z Werte für jeden der Punkte oder Knotenpunkte speichert, die in den Computer eingegeben sind. Es müssen genügend Knotenpunkte in die Datei 124 eingegeben werden, um die Form der zu formenden Oberfläche bestimmen zu können. Der Computer kann entweder der Computer an Bord der Profilierungsmaschine 20 sein und den Hauptrechner 72, eine Tastatur 73 und einen Bildschirm 75 enthalten, oder ein gewöhnlicher PC oder ein anderer Computer, der programmiert ist, wie hier diskutiert worden ist.
Aus der Knotendatei 124 wählt ein Benutzer 3 oder 4 dieser Knoten aus, um eine Oberfläche bei Schritt 126 zu definieren. Diese drei oder vier Knoten können die gesamte zu formende Fläche bestimmen, oder sie können nur einen Teil der Fläche, die zu formen ist, bestimmen, wobei der Rest der Oberfläche durch Auswahl zusätzlicher Knoten bestimmt werden kann (siehe Schritt 126). Auf der Basis der ausgewählten Knoten erzeugt der Computer entweder eine ebene oder eine gekrümmte Oberfläche, die die ausgewählten Knoten verbindet (Schritt 128). Wenn nur drei Knoten ausgewählt sind, berechnet der Computer drei Linien, die diese drei Knoten verbinden, wodurch ein Dreieck gebildet ist und eine Ebene bestimmt. Wenn die Anzahl der ausgewählten Knoten 4 ist, unterteilt der Computer die Knoten in zwei Paare und berechnet eine Linie, die jedes Paar verbindet. Der Computer berechnet dann zwei zusätzliche Linien, die jedes Paar der Knoten miteinander verbinden, um hierdurch ein Viereck zu bilden. Bei Schritt 128 berechnet der Computer alle Höhen oder Z-Werte für die Flächen, die von dem Dreieck oder dem Viereck umschrieben sind. Die berechneten Z-Werte werden in Schritt 130 angezeigt. In Schritt 132 wird das berechnete Profil in dem Computerspeicher zur Verwendung durch die Profilierungsmaschine 20 gespeichert. Die Steuerung des Profilerzeugungsvorgang kehrt zurück zu Schritt 126 wo ein Benutzer zusätzliche Knoten zur Schaffung zusätzlicher Oberflächen auswählen kann oder um auf andere Weise das Profil zu vervollständigen. Je mehr Knoten ausgewählt werden, um so komplexer kann die Krümmung des Profils werden. Während die Berechnung der Dreiecke oder Vierecke, die die ausgewählten Knoten verbinden, zusammen mit den Z-Werten, die diese Formen bestimmen, so beschrieben worden ist, dass die Berechnung Linien verwendet, versteht es sich, dass auch andere Berechnungsalgorithmen im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, wie die Berechnung von Bögen, Interpolation, Verzahnung oder jede andere geeignete Technik.
Das erzeugte Profil der gewünschten Form der zu formenden Oberfläche kann entweder dem Profil des Untergrundes folgen oder unabhängig davon sein. Wenn die geformte Oberfläche unabhängig von dem Untergrund sein soll, werden Knotenpunkte ausgewählt, die gewünschte Z-Werte haben, ohne Berücksichtigung der des Untergrundes. Variationen in der Höhe des Untergrundes zeigen sich als Variationen in der Dicke des gegossenen Betons. Wenn das Profil der Form des Untergrundes folgen soll, wird das Profil durch Auswahl von Knoten erzeugt, die sich an einer gewünschten konstanten Höhe über dem Untergrund befinden. Alternativ können Knoten, die den Untergrund bestimmen, ausgewählt werden und eine vorbestimmte Höhe, die der Dicke des Betons entspricht, kann automatisch in der Software zu jedem der Z-Werte für die Knoten addiert werden. In jedem Fall wird die profilierte Oberfläche des Betons oder eines anderen Materials den Konturen des Untergrundes folgen.
Die unabhängige Steuerung der rechten Seite 46 und der linken Seite 48 der Profilierungsbaugruppe 28 ermöglicht es der Profilierungsmaschine 20, eine dreidimensional gekrümmte Oberfläche zu formen, falls dies gewünscht wird. Wenn die rechte und die linke Seite 46 und 48 gesteuert werden, um während des Glättungsprozesses auf derselben Höhe zu bleiben, kann eine zweidimensionale Oberfläche geglättet werden. Wenn die rechte und die linke Seite 46 und 48 so gesteuert werden, dass sie während des Glättungsprozesses unterschiedliche Höhen haben, kann eine dreidimensionale Oberfläche geglättet werden. Die Entfernungsmesseinheit 78 gewährleistet, dass die linke Seite 48 der Profilierungsbaugruppe 28 einer Referenzfläche folgt wie einem zuvor geglätteten Abschnitt des Betons oder einer anderen gewünschten Fläche wie dem Boden, oder einer anderen körperlichen Form. Wenn parallele Bereiche des Betons geglättet werden, stellt die Entfernungsmesseinheit 78 sicher, dass neue Abschnitte nahtlos mit den anliegenden, existierenden geglätteten Abschnitten geformt werden. Es versteht sich, dass das Ziel 256 und die Entfernungsmesseinheit 78 zu entgegengesetzten Seiten geschaltet werden können, falls dies gewünscht wird. Es versteht sich auch, dass die Entfernungsmesseinheit 78 an der Seite 48 entweder ersetzt oder mit einem weiteren Ziel 256a ergänzt werden kann, das von einer anderen Nachführeinrichtung verfolgt wird, wie in 12 dargestellt ist.
12 zeigt eine alternative Ausführungsform der profilierenden oder glättenden Maschine 220. Teile, die der vorigen Ausführungsform entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen, erhöht um 200 bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform ist ein zusätzliches Ziel 256a an dem zweiten Ende oder der linken Seite 248 der Profilierungsbaugruppe 228 vorgesehen. Eine zweite Nachführeinrichtung 258 (nicht dargestellt), kann verwendet werden, um das zweite Ziel 256a zu verfolgen. Wenn die Maschine auf diese Weise benutzt wird, muss die Entfernungsmesseinheit 278 nicht verwendet werden, und das Erfordernis einer festgesetzten Form oder Oberfläche entlang einer Seite der Oberfläche ist nicht mehr vorhanden. Die Steuerung für den linken hydraulischen Zylinder 254 ist dieselbe, wie sie oben mit Bezug auf den rechten hydraulischen Zylinder 52 beschrieben ist. Alternativ kann eine Distanzmesseinheit 278 verwendet werden, falls gewünscht, um den linken hydraulischen Zylinder 54 zu steuern. Die Glättmaschine 220 hat daher die Option der Steuerung der linken Seite 48 der Profilierungsbaugruppe 28 mit Bezug zu entweder einem gespeicherten Profil oder einer festgesetzten körperlichen Form, in Abhängigkeit davon, was für den jeweiligen Anwendungszweck am besten geeignet ist.
Die Profilierungsmaschine 220 kann auch so modifiziert werden, dass sie eine Mehrzahl von Zwischenzielen 256b und 256c hat (12). Bei dieser alternativen Ausführungsform hat die Profilierungsmaschine 220 eine Profilierungsbaugruppe 228, die in Segmente 239a bis c unterteilt ist, die gelenkig miteinander verbunden sind. Jedes Ende eines jeden Segments 239 oder die Drehverbindung zwischen den Segmenten wird unabhängig von einem getrennten Ziel 256 gesteuert, das an einem hydraulischen Zylinder befestigt ist. Eine getrennte Nachführeinrichtung 258 wird für jedes Ziel 256 verwendet. Die Benutzung einer segmentierten Profilierungsbaugruppe 228 ermöglicht einen höheren Grad seitlicher Krümmung (d.h. Seite zu Seite), der sich die profilierte Oberfläche annähert. Alternativ kann die Höhe jedes Segments gesteuert werden durch Bezug auf die relative Höhe der Nachbarsegmente. Bei dieser Variation werden nur ein einziges Ziel und eine Nachführeinrichtung verwendet anstelle eines getrennten Ziels mit Nachführeinrichtung für jedes Segment.
In einer weiteren Ausführungsform verwendet die Profilierungsmaschine 320 eine Nachführeinrichtung 358 in Kombination mit einem Laserstrahl 359, der rotiert, um eine horizontale Ebene zu bestimmen (13). Bei dieser Ausführungsform bestimmt die Nachführeinrichtung 358 nur die X, Y Stelle eines ersten Endes oder einer rechten Seite 346 der Profilierungsbaugruppe 328. Die rechte Seite 346 der Profilierungsbaugruppe 328 enthält ein Ziel 356, das von der Einrichtung 358 verfolgt wird. Die Höhe oder Z Position der rechten Seite 346 der Profilierungsbaugruppe 328 wird bestimmt durch das Auftreffen des rotierenden Laserstrahls 359 auf Paar vertikal bewegbarer Laserfelder (nicht gezeigt). Die Laserfelder bestehen aus einem vertikalen Feld von Laserempfängern oder Sensoren. Eines der Laserfelder ist an der rechten Seite 346 der Profilierungsmaschine 320 positioniert, während sich das andere Feld an den zweiten Ende oder der linken Seite 348 befindet. Die vertikale Position jedes der Laserfelder wird gesteuert, um sicher zu stellen, dass wenigstens einer der Sensoren in dem vertikalen Feld in der Ebene bleibt, die von dem rotierenden Laserstrahl 359 gebildet ist. Der Laserstrahl 359 trifft auf einen oder mehrere Lasersensoren, die sich auf der selben Höhe wie der Laserstrahl 359 befinden. In dem festgestellt wird, welcher Lasersensor getroffen ist, ermöglicht es das Feld von Lasersensoren, die Höhe der Seiten der Profilierungsbaugruppe bezüglich der horizontalen Ebene zu bestimmen, die durch den Laserstrahl 359 geschaffen wird. Die X, Y Position der linken Seite 348 der Profilierungsbaugruppe 328 wird durch den Output eines Richtungskreisels (nicht gezeigt) bestimmt, der an der Profilierungsbaugruppe 328 montiert ist. Der Richtungskreisel ist in einer solchen Ausrichtung angebracht, dass er ein Signal erzeugt, welches die horizontale Richtung der Profilierungsbaugruppe 328 anzeigt (beispielsweise Norden, Süden etc.). Dieses Richtungssignal ermöglicht es, dass ein Vektor zu den X, Y und Z-Stellen der rechten Seite 346 der Profilierungsbaugruppe 328 addiert wird, um hierdurch die Position 348 der Profilierungsbaugruppe 328 zu bestimmen. Insgesamt wird die X Y Position der rechten Seite 346 von der Nachführeinrichtung 358 und dem Ziel 356 bestimmt, das an der rechten Seite 346 befestigt ist. Die Z Position der rechten und der linken Seite 346 und 348 wird durch die Referenzlaserebene bestimmt, die durch den rotierenden Laserstrahl 359 geschaffen wird, und durch das Paar von Sensorfeldern an jeder Seite der Profilierungsbaugruppe 328 erfasst. Die Z Position der linken Seite 348 wird durch den Kreisel in Kombination mit der bekannten Stelle der rechten Seite 346 bestimmt. Die Profilierungsmaschine 320 hat den Vorteil, dass sie keine Nachführeinrichtung 358 benötigt, die dem Ziel 356 in drei Dimensionen folgt. Die Nachführeinrichtung 358 kann daher ein einfacheres und billigeres Gerät sein als die Nachführeinrichtung 58. Die Profilierungsmaschine 320 enthält eine Basis 322 und einen teleskopischen Ausleger 326 und wird in gleicher Weise benutzt, um ungehärteten Beton 330 oder loses, verteilbares Material zu einer gewünschten Form oder Kontur zu glätten. Wie bei der Profilierungsmaschine 20 wird der Beton oder ein anderes Material 131 entweder unabhängig von dem Untergrund 330 oder mit Bezug zu diesem konturiert.
In einer weiteren Ausführungsform, die 14 zeigt, verwendet die Profilierungsmaschine oder Glättungsmaschine 420 ein Paar Drähte 435a, 435b, die mit einem Ende an der Mitte der Profilierungsbaugruppe 428 befestigt sind. Die anderen Ende der Drähte 435 sind an Referenzpunkten 437a und b befestigt, deren Position bekannt ist. Die Drähte bestehen vorzugsweise aus Titan oder einem anderen ausreichend festen Material. Ein Laserstrahl 459 rotiert, um eine horizontale Ebene zu bilden, die durch ein vertikales Feld von Lasersensoren (nicht dargestellt), an der Profilierungsbaugruppe 428 erfasst wird, wobei das Feld dem Feld von Empfängern bei der obigen Maschine 320 gleicht. Das vertikale Feld der Lasersensoren ermöglicht es, die Höhe der Profilierungsbaugruppe 428 zu bestimmen.
Wenn die Profilierungsbaugruppe 428 durch den teleskopartigen Ausleger 426 bewegt wird, werden die Drähte 435a und b abgewickelt. Ein Paar Entfernungsmesskodierer ist an den Wicklungen jedes Drahtes 435a, 435b positioniert, und die Kodierer ermöglichen es der Profilierungsmaschine 420, die Länge zu berechnen, die jeder Draht von den Referenzpunkten 437a, b hat. Durch Berechnen der Länge der nicht aufgewickelten Drähte 435a, b, wird die X, Y Position der Profilierungsbaugruppe 428 berechnet. Ein Paar Winkelkodierer ist außerdem an den Drähten 435a, 435b positioniert und misst die Winkel zwischen jedem Draht und der Profilierungsbaugruppe 428. Aus der Winkelinformation, die von den zwei Winkelkodierern geliefert wird, kann zusammen mit der Länge der Profilierungsbaugruppe die X, Y Position eines jeden Endes der Kodierungsbaugruppe bestimmt werden. Die Positionen der rechten und der linken Seite 446, 448 der Profilierungsbaugruppe 428 werden von einem Mikroprozessor oder einer anderen geeigneten elektronischen Anlage mit der gewünschten Position verglichen, die in dem Profil der zu formenden Oberfläche gespeichert ist. Auf der Basis der Differenz zwischen den gemessenen Positionen und den gewünschten Positionen werden der rechte und der linke hydraulische Zylinder 452 und 454 von einem Regler (nicht gezeigt) eingestellt, so dass sie dem gewünschten Profil folgen. Der Regler kann einen oder mehrere Mikroprozessoren und Ventile für das hydraulische System haben, wie in 5 gezeigt ist, oder jede andere geeignete Form. Die Richtung der Bewegung der Einebnungsbaugruppe 428 (d.h. Norden, Süden etc.) kann in einem Rechenschritt bestimmt werden, wenn sich die Richtung während des Ebnungsvorgangs nicht ändert, oder sie kann dynamisch durch einen Kreisel oder andere geeignete Mittel bestimmt werden oder aus Änderungen der Position des Einebnungsbausatzes, wenn sich dieser bewegt.
Es versteht sich, dass bei allen beschriebenen Ausführungsformen, die Positionen der Nachführeinrichtung 58 und des Ziels 56 vertauscht werden können. Mit anderen Worten kann das Ziel 56 ein stationäres Ziel sein, das weg von der Maschine 20 an einer bekannten Stelle positioniert ist, während die Nachführeinrichtung 58 an Bord der Profilierungsmaschine 20 positioniert ist. Bei dieser alternativen Ausbildung entfällt das Übertragen der Positionsinformation, die von der Nachführeinrichtung 58 gemessen wird, durch Funk, da sich die Nachführeinrichtung 58 bereits auf der Profilierungsmaschine befindet. Die Nachführeinrichtung 58 kann an jeder Stelle auf der Profilierungsmaschine 20 positioniert werden, an der sie in der Lage ist, die Bewegung eines Endes der Profilierungsbaugruppe 28 gegenüber dem Ziel 56 zu erfassen. Bei einer anderen Variation können auch Mikroprozessoren 70, 72 und 74 in einem getrennten Computer weg von dem Fahrzeug angeordnet sein, falls dies gewünscht ist. In einer solchen Situation wird nur das pulsbreitenmodulierte Signal des Prozessors 74 an die Maschine 20 übertragen, zusammen mit dem Kippsteuersignal des Prozessors 72.
Bei einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) sind die Nachführeinrichtung 58 und das Ziel 56 durch ein Global Positioning System (GPS) oder Differential Global Positioning System (DGPS) ersetzt. Der GPS oder DGPS Empfänger ist entweder an derselben Stelle wie das Ziel 56 oder an jeder anderen geeigneten Stelle an der rechten Seite 46 der Profilierungsbaugruppe 28 positioniert. Der GPS oder DPGS Empfänger erfasst die Bewegung in drei Dimensionen, wenn die Profilierungsbaugruppe 28 über das zur profilierende Material bewegt wird. Die Information über die dreidimensionale Position des GPS oder DPGS Empfängers wird dem Nachführprozessor 70 übermittelt und verwendet auf dieselbe Weise die Positionsinformation des Ziels 56.
In einer weiteren Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein Bausatz für exisitierende Einebnungs- und Glättungsmaschinen, um diesen die Fähigkeit zu verleihen, dreidimensional gekrümmte Oberflächen zu profilieren. Der Bausatz wird bevorzugt mit existierenden Einebnungsmaschinen verwendet, wie sie in US-A-4930935 offenbart sind. Solche existierenden Einebnungsmaschinen enthalten einen Einebnungsbausatz, der einheitlich an beiden Enden gesteuert wird, wodurch nur eindimensional oder zweidimensional gekrümmte Flächen eingeebnet werden. Die existierenden Maschinen enthalten typischerweise ein Paar Lasersensoren an den Enden des Einebnungsbausatzes. Ein rotierender Laserstrahl ist an einer Stelle entfernt von der Einebnungsmaschine positioniert, und zwar in einer bestimmten Höhe. Wenn der Laserstrahl rotiert, bildet der Laser eine Ebene, die an der bestimmten Höhe über der zu glättenden Oberfläche liegt. Das Paar der Sensoren erstreckt sich in vertikaler Richtung und erfasst den rotierenden Laserstrahl. In Abhängigkeit davon, wo der Laserstrahl auf die Sensoren auftrifft, wird die Höhe der Einebnungsbaugruppe bezüglich des rotierenden Laserstrahls bestimmt. Die Höhe des Einebnungsbausatzes wird dann so eingestellt, dass sie mit der gewünschten Höhe der zu glättenden Fläche übereinstimmt. Der Bausatz enthält ein Ziel 56, das entweder auf der Einebnungsbaugruppe oder entfernt von der Einebnungsmaschine positioniert sein kann. Der Bausatz enthält ferner eine Nachführeinrichtung 58, die an der entgegengesetzten Stelle von dem Ziel 56 positioniert ist, d.h. entweder auf der Einebnungsbaugruppe oder entfernt von dieser. Ein Steuersystem 67 (5) ist auch in dem Bausatz enthalten, um die rechte und die linke Seite der Einebnungsbaugruppe unabhängig zu steuern, wodurch die Anordnung in eine Profilierungsbaugruppe wie die Profilierungsbaugruppe 28 umgeformt wird. Das Steuersystem 67 steuert auch das Drehen oder Kippen der Einebnungsbaugruppe, wie dies oben für den Fall erläutert ist, dass die Profilierungsbaugruppe schwenkbar befestigt ist. Das Steuersystem kann entweder ein Paar hydraulischer Zylinder 52 und 54 allein auf der Basis der Position eines oder mehrerer Ziele 56 steuern, oder es kann die Zylinder 52 und 54 auf der Basis der Kombination der Position des Ziels 56 und des Outputs des Näherungssensors steuern. Der Näherungssensor 78 ist auch in dem Bausatz enthalten, wenn ein Ende der Profilierungsbaugruppe 28 einer körperlichen Form folgen soll. Wenn die Einebnungsmaschine eine Einebnungsbaugruppe mit einer einstellbaren Neigung oder Abstand enthält, kann das Steuersystem 67 programmiert sein, um den Abstand der Einebnungsbaugruppe auf der Basis der Neigung der zu glättenden Oberfläche zu steuern.
Der Bausatz kann auch andere Komponenten enthalten, wenn er benutzt wird, um eine existierende Einebnungsmaschine zu einer der verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen zu modifizieren. Beispielsweise kann der Bausatz eine segmentierte Profilierungsbaugruppe enthalten, bei der die Höhe eines jeden Segments des Bausatzes individuell einstellbar ist, wodurch es möglich ist, einen höheren Grad einer dreidimensionalen Krümmung zu formen. Ein solcher Bausatz für eine segmentierte Profilierungsbaugruppe kann auch zusätzliche Ziele und Nachführeinrichtungen enthalten, die verwendet werden, um die Position eines jeden Segments zu messen. Die Position eines jeden Segments wird einem Steuerungssystem übermittelt, das jedes einzelne Segment steuert. Bei anderen Ausführungsformen kann der Bausatz ein Paar verlängerbarer Drähte haben, die mit einem Ende an dem Einebnungsbausatz angebracht und mit ihren anderen Enden an zwei getrennten Referenzpunkten befestigt sind. Ein solcher Bausatz enthält außerdem ein Paar Abstandskodierer, die die Länge der Drähte messen, und ein Paar Winkelkodierer, die die Winkel zwischen den Drähten und dem Einebnungsbausatz bestimmen. Ein Steuersystem ist eingeschlossen, das die Position der Einebnungsbaugruppe auf der Basis der Länge der Drähte berechnet und die Höhe der Enden der Einebnungsbaugruppe unabhängig einstellt, wodurch es möglich ist, dass die zuvor existierende Einebnungsmaschine dreidimensionale Oberflächen formt.
Während die vorliegende Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben ist, die in den Zeichnungen dargestellt und oben diskutiert sind, versteht es sich für den Fachmann, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese besonders bevorzugten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern alle Modifikationen einschließt, die im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen, wie dieser in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist.

Claims

Steuerungssystem für Oberflächenglättungsgeräte, das Folgendes aufweist: eine Profilierungsbaugruppe (28, 228, 328, 428) mit einem ersten (46, 246, 346) und einem zweiten Ende (48, 248, 348), wobei das Steuerungssystem mit einem Regler (70, 72, 74) versehen ist, der eingerichtet ist, die Höhe des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe basierend auf der von einem ersten Sensorapparat (56, 58, 256, 358, 359, 435a, 435b, 437a, 437b, 459) und einem gespeicherten Profil ermittelten Position und Höhe einzustellen, wobei die Profilierungsbaugruppe in der Lage ist, eine dreidimensionale Oberfläche zu glätten; dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem eingerichtet ist, um die Höhe des zweiten Endes (48) der Profilierungsbaugruppe unabhängig basierend auf dem Abstand zwischen dem zweiten Ende der Profilierungsbaugruppe und einem realen Bezugspunkt einzustellen.
System nach Anspruch 1, wobei die Profilierungsbaugruppe Folgendes aufweist: eine zum Glätten von ungehärtetem Beton eingerichtete Glättbohle (34), vorzugsweise einschließlich einer Verteilerschnecke (36), die an einer Seite der Glättbohle angeordnet ist, wobei die Verteilerschnecke im Wesentlichen parallel zur Glättbohle ausgerichtet ist, vorzugsweise einschließlich eines Abziehbalkens (32), der an einer Seite der Verteilerschnecke gegenüber der Glättbohle so angeordnet ist, dass sich die Verteilerschnecke zwischen dem Abziehbalken und der Glättbohle befindet und der Abziehbalken im Wesentlichen parallel zur Verteilerschnecke angeordnet ist, und wobei vorzugsweise die Profilierungsbaugruppe an einem Ausleger (26, 326, 426) montiert ist, der von einer Basis (22, 322, 422) auskragt, wobei Profilierungsbaugruppe so eingerichtet ist, dass sie sich an dem Ausleger in Richtung der Basis bewegt, um den ungehärteten Beton zu verteilen und zu glätten.
System nach Anspruch 2, wobei die Profilierungsbaugruppe eine Glättbohle (34) aufweist, die zum Glätten von ungehärtetem Beton eingerichtet ist, wobei der Regler (70, 72, 74) eingerichtet ist, die Höhe des ersten Endes (46) der Profilierungsbaugruppe durch Steuerung eines am ersten Ende der Profilierungsbaugruppe angebrachten Hydraulikzylinders (52) einzustellen, wobei der Regler eingerichtet ist, um mindestens ein impulsbreitenmoduliertes Steuersignal an ein Ventil (86, 88) zu senden, das den Flüssigkeitsstrom zum Hydraulikzylinder steuert.
System nach Anspruch 1, wobei der erste Sensorapparat (56, 58) eingerichtet ist, die Position und die Höhe des ersten Endes zu erfassen, wobei der erste Sensorapparat ein Ziel (36, 256) aufweist, das am ersten Ende (46, 246) der Profilierungsbaugruppe angebracht ist, und wobei eine Nachführeinrichtung vorgesehen ist, um die Bewegung des Ziels nachzusteuern, wenn das Ziel bewegt wird, wobei die Nachführeinrichtung eingerichtet ist, die Position des Ziels in drei Dimensionen zu messen, und wobei ein Sender (64) vorgesehen ist, um den dreidimensionalen Positionsmesswert an den Regler zu senden.
System nach Anspruch 1, wobei ein zweiter Sensorapparat (78, 278) zum Erfassen der Höhe des zweiten Endes (48, 248) vorgesehen ist und, wobei der zweite Sensorapparat einen Näherungssensor aufweist, der am zweiten Bade der Profilierungsbaugruppe angeordnet ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Oberflächenglättungsgerät eine Basis (22, 322) aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie sich an eine zu glättende Oberfläche anliegend positionieren lässt, wobei die Profilierungsbaugruppe (28, 328) so montiert ist, dass sie in Bezug auf die Basis bewegbar ist, während die Basis ortsfest bleibt, wodurch die Oberfläche durch die Profilierungsbaugruppe geformt wird; wobei der erste Sensorapparat (56, 58, 358, 359) vorzugsweise einen Nachfuhrsteuerungslaser (59, 359), einen Infrarotsensor, der entfernt von der Basis angeordnet ist, und ein am ersten Ende (46; 346) der Profilierungsbaugruppe angeordnetes Ziel (56, 356) aufweist; wobei der Infrarotsensor eingerichtet ist, um eine Infrarotquelle des Ziels zu erfassen, und der Nachfuhrsteuerungslaser eingerichtet ist, um die Bewegung des Ziels zu verfolgen, und wobei vorzugsweise ein zweiter Sensorapparat (78, 278) vorgesehen ist, der einen Ultraschallsensor zum Erfassen der Höhe des zweiten Endes (48, 248) aufweist.
System nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei der erste und der zweite Sensorapparat so ausgebildet sind, dass sie ohne physischen Bodenkontakt wirken.
System nach Anspruch 1, wobei der erste Sensorapparat eingerichtet ist, um globale Positionierungssatelliten zur Erfassung der Position und der Höhe des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe zu nutzen.
System nach Anspruch 1, das Folgendes aufweist: ein Ziel (56, 256), eine Nachführeinrichtung (58), die eingerichtet ist, dem Ziel zu folgen und die Position des Ziels in drei Dimensionen zu bestimmen, wenn die Profilierugsbaugruppe über einen zu formenden Bereich bewegt wird, wobei eines (56, 256) von Ziel oder Nachführeinrichtung am ersten Ende (46, 246) der Profilierungsbaugruppe angeordnet ist und das andere (58) vom Ziel oder Nachführeinrichtung in einer vom Profilierungselement entfernten Position angeordnet ist.
System nach Anspruch 9, wobei das Ziel (56, 256) am ersten Ende der Profilierungsbaugruppe angeordnet ist und die Nachführeinrichtung (58) entfernt von der Profilierungsbaugruppe angeordnet ist, wobei die Nachführeinrichtung einen Sender (64) zum Senden der dreidimensionalen Positionsdaten des Ziels an den Regler enthält.
System nach Anspruch 10, das eine Näherungssensorbaugruppe (78, 278) aufweist, die am zweiten Ende (48, 248) der Profilierungsbaugruppe montiert ist, um den Abstand des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe zum realen Bezugspunkt zu ermitteln und um die Höhe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe basierend auf der Nähe des zweiten Endes zur physischen Form einzustellen, wobei Näherungssensorbaugruppe (78, 278) vorzugsweise einen Ultraschallsensor aufweist.
System nach Anspruch 10 welches aufweist: ein zweites Ziel (256a), das am zweiten Ende der Profilierungsbaugruppe (228) angeordnet ist, eine zweite Nachführeinrichtung (258), die eingerichtet ist, um das zweite Ziel zu verfolgen und die Position des zweiten Ziels in drei Dimensionen zu erfassen, wobei die Nachführeinrichtung in einer von der Profilierungsbaugruppe entfernten Position angeordnet ist, und ein zweiter Sender zum Senden der dreidimensionalen Positionsdaten des zweiten Ziels an den Regler (70, 72, 74), wodurch der Regler die Höhe des zweiten Endes der Profilgeberbaugruppe entsprechend dem gespeicherten Profil unabhängig vom ersten Ende der Profilierungsbaugruppe einstellt.
System nach Anspruch 10, wobei die Profilierungsbaugruppe (28, 228) ausgelegt ist, ungehärteten Beton zu ebnen, wobei die Profilierungsbaugruppe vorzugsweise ein in Schwingungen versetzbares Profilieriungselement aufweist, wobei die Profilierungsbaugruppe vorzugsweise eine Verteilerschnecke (36) aufweist, die angrenzend an eine Seite eines schwingenden Profilierungsbalkens (34) angeordnet ist, wobei die Verteilerschnecke im Wesentlichen parallel zum schwingenden Profilierungsbalken ausgerichtet ist, und vorzugsweise einen Abziehbalken (32) aufweist, der angrenzend an eine Seite der Verteilerschnecke gegenüber dem vibrierenden Profilierungsbalken angeordnet ist, so dass sich die Verteilerschnecke zwischen dem Abziehbalken und dem vibrierenden Profilierungsbalken befindet, wobei der Abziehbalken im Wesentlichen parallel zur Verteilerschnecke ausgerichtet ist.
System nach Anspruch 13, welches eine Drehachse (118), die im Wesentlichen parallel zur Verteilerschnecke (36) ausgerichtet ist, und eine Drehvorrichtung (95) zum Drehen des schwingenden Profilierungsbalkens (34), der Verteilerschnecke und des Abziehbalkens (32) um die Drehachse aufweist und welches vorzugsweise einen Neigungsregler (116) aufweist, der die Drehvorrichtung aktiviert, um den schwingenden Profilierungsbalken, die Verteilerschnecke und den Abziehbalken basierend auf dem gespeicherten Profil um die genannte Drehachse rotieren zu lassen.
System nach Anspruch 13, welches einen Regler (70, 72, 74, 86, 88) aufweist zum Steuern des ersten Endes (46) der Profilierungsbaugruppe einschließlich eines Hydraulikzylinders (54) zum Aufwärts- und Abwärtsbewegen des ersten Endes und vorzugsweise einschließlich eines zweiten Hydraulikzylinders (54) zum Auf- und Abwärtsbewegen des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe.
System nach Anspruch 13, welches eine Basis (22, 322, 422) aufweist, die einen beweglichen Auslegerbalken (26; 326; 426) enthält, auf welchem die Profilierungsbaugruppe montiert ist, wobei die Profilierungsbaugruppe ausgelegt ist, um an dem Ausleger auf der Basis bewegt zu werden, um den ungehärteten Beton zu verteilen und zu glätten, wobei die Profilierungsbaugruppe vorzugsweise teleskopisch auf der Basis montiert ist.
System nach Anspruch 10, wobei die Nachführeinrichtung (58) eingerichtet ist, einen Laserstrahl auszusenden, der vom Ziel (56) zurück an die Nachführungsvorrichtung reflektiert wird, wobei die Nachführeinrichtung ausgelegt ist, um den Abstand zwischen dem Ziel und der Nachführeinrichtung anhand des reflektierten Laserstrahls zu ermitteln, und wobei vorzugsweise das Ziel eine Infrarotquelle und die Nachführeinrichtung einen Infrarotsensor einschließt, um das Ziel zu verfolgen, wodurch sich die Winkelposition des Ziels ermitteln lässt.
System nach Anspruch 10 welches einen Mechanismus zur Drehpunkteinstellung (83) aufweist, das eingerichtet ist, um die Profilierungsbaugruppe um eine Achse (118) zu drehen, die sich quer zur Bewegungsrichtung der Profilierungsbaugruppe erstreckt, wobei die Drehbewegung auf dem gespeicherten Profil der zu formenden Oberfläche basiert.
Oberflächenprofilierungsvorrichtung, welche aufweist: eine Basis (22, 322, 422), einen beweglich auf besagter Basis montierten Ausleger (26, 326, 426) und ein Steuerungssystem für die Oberflächenglättungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Profilierungsbaugruppe am Ausleger montiert und in der Lage ist, eine dreidimensionale Oberfläche zu glätten.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Profilierungsbaugruppe eine Rüttel-Glättbohle (34) und eine Verteilerschnecke (36) aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Rüttel-Glättbohle angeordnet ist, wobei weiters vorzugsweise einschließlich eines Drehmechanismus (83), der ausgelegt ist, die Rüttel-Glättbohle und die Verteilerschnecke entsprechend der dreidimensionalen Oberfläche zu drehen, wobei der Drehmechanismus eingerichtet ist, die Rüttel-Glättbohle und die Verteilerschnecke um eine Achse (118) zu drehen, die im Wesentlichen parallel zur Rüttel-Glättbohle und zur Verteilerschnecke ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei das Steuerungssystem aufweist: ein Ziel (56, 256), das an einem von dem ersten Ende der Profilierungsbaugruppe, und von einem vom ersten Ende der Profilierungsbaugruppe entfernen Punkt angeordnet ist; eine Nachführeinrichtung (58), die am anderen des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe und dem vom ersten Ende der Profilierungsbaugruppe entfernten Punkt angeordnet ist, wobei die Nachführeinrichtung die Position des Ziels in drei Dimensionen bestimmt, und einen Sensor zur Abstandsmessung, der am zweiten Ende der Profilierungsbaugruppe angebracht ist, wobei die Profilierungsbaugruppe vorzugsweise eine Rüttel-Glättbohle (34) aufweist, die ausgebildet ist, frisch gegossenen Beton zu rütteln und zu glatten.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei das Steuerungssystem mindestens zwei Hydraulikzylinder (52, 54) aufweist, die ausgelegt sind, das erste und das zweite Ende der Profilierungsbaugruppe unabhängig voneinander auf- und abwärts zu bewegen.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei der Abstandsmesssensor (78) angeordnet ist, um die Höhe des ersten und des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe zu regeln.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei der Abstandsmesssensor entweder ein Laser- oder ein Ultraschallsensor ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Profilierungsbaugruppe eine Anzahl von einzelnen Segmenten (239a, 239b, 239c) aufweist, die drehbar zusammengefügt sind, wobei das Steuerungssystem eingerichtet ist, die Höhe eines jeden der einzelnen Segmente unabhängig voneinander einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei das Steuerungssystem einen Positionssensor aufweist, der die Position der Profilierungsbaugruppe in drei Dimensionen bestimmt, wobei der Sensor vorzugsweise Folgendes aufweist: einen ersten und einen zweiten Draht (435a, 435b) mit jeweils einem ersten und einem zweiten Ende, ein Paar Bezugspunkte (437a, 437b), an das jeweils das erste Ende des ersten und zweiten Drahtes befestigt ist, ein Paar Walzen, die an der Profilierungsbaugruppe befestigt sind, wobei der erste und der zweite Draht mit den zweiten Enden an den Walzen befestigt und um diese herum gewickelt ist und wobei die Wetzen ausgelegt sind, um die Drähte bei Bewegung der Profilierungsbaugruppe auf- bzw. abzuwickeln; ein Paar Codierer zur Abstandmessung zur Messung der Anzahl der Umdrehungen besagter Walzen; und zwei Winkelcodierer zur Messung der Winkel zwischen dem ersten beziehungsweise dem zweiten Draht zur Profilierungsbaugruppe; wobei weiters vorzugsweise ein Laserstrahl (459) vorgesehen ist, der schwenkt und dabei eine Ebene in einer bestimmten Höhe festlegt, sowie einen Lasersensor, der an der Profilierungsbaugruppe angebracht ist und die Höhe des Lasersensors in Bezug auf die Ebene bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei das Steuerungssystem einen Positionssensor aufweist, der die Position der Profilierungsbaugruppe in drei Dimensionen bestimmt, wobei das Steuerungssystem Folgendes aufweist: eine Nachführeinrichtung (358), welche die Bewegung der Profilierungsbaugruppe verfolgt und die Position der Profilierungsbaugruppe in zwei Dimensionen bestimmt, einen Laserstrahl (359), der schwenkt und dabei eine Ebene in einer bestimmten Höhe festlegt, einen Lasersensor, der an der Profilierungsbaugruppe angebracht ist und die Höhe des Lasersensors in Bezug auf die Ebene bestimmt, sowie einen Kreisel, der an der Profilierungsbaugruppe montiert ist und die Ausrichtung der Profilierungsbaugruppe misst.
Profilierungsmechanismus zum Profilieren einer Oberfläche auf eine gewünschte Form, der Folgendes aufweist: ein Steuerungssystem zur Oberflächenglättung nach Anspruch 1, einen Träger mit ersten und zweiten Enden, wobei die Profilierungsbaugruppe langgestreckt und drehbar an dem Träger montiert ist, wobei das Steuerungssystem einen Mechanismus zur Höheneinstellung aufweist, der an dem ersten Ende der Profilierungsbaugruppe angebracht ist, wobei der Mechanismus zur Höheneinstellung ausgelegt ist, die Höhe der Profilierungsbaugruppe in Bezug auf den Träger gemäß der gewünschten Form einzustellen; weiters eine Drehachse (118), die parallel zur Richtung der Längserstreckung der Profilierungsbaugruppe ausgerichtet ist; und einen Mechanismus zur Drehpunkteinstellung (83), der am Träger und an der Profilierungsbaugruppe angebracht ist, wobei der Mechanismus zur Drehpunkteinstellung ausgelegt ist, die Profilierungsbaugruppe um die Drehachse entsprechend der gewünschten Form zu drehen.
Profilierungsmechanismus nach Anspruch 28, wobei die gewünschte Form im Speicher eines Computers abgespeichert ist, der weiters vorzugsweise eine Verteilerschnecke (36), einen Abziehbalken (32) und eine Rüttel-Glättbohle (34) aufweist, wobei die Verteilerschnecke zwischen dem Abziehbalken und der Rüttel-Glättbohle angeordnet und drehbar am Träger angebracht ist, wobei die Verteilerschnecke, die Rüttel-Glättbohle und der Abziehbalken ausgebildet sind, um gemeinsam zu drehen, und der weiters vorzugsweise einen zweiten Mechanismus zur Höheneinstellung am zweiten Ende des Trägers aufweist, wobei der zweite Mechanismus zur Höheneinstellung ausgebildet ist, die Höhe der Verteilerschnecke in Bezug auf den Träger gemäß der gewünschten Form einzustellen.
Profilierungsmechanismus nach Anspruch 28, wobei die gewünschte Form im Speicher eines Computers abgespeichert ist und wobei der Mechanismus zur Höheneinstellung mindestens eine Laser-Nachführeinrichtung aufweist, die eingerichtet, um ein Ziel, das an der Profilierungsbaugruppe positioniert ist, zu verfolgen und die Position des Ziels in drei Dimensionen zu bestimmen.
Profilierungsmechanismus nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei der Mechanismus zur Höheneinstellung mindestens einen Mikroprozessor (72) aufweist, der zur Errechnung eines Fehlersignals zwischen der gewünschten Form und der gemessenen Position des Ziel konfiguriert ist.
Profilierungsmechanismus nach Anspruch 28, der weiters einen Abziehbalken (32) aufweist, der zentral am Träger und am Mechanismus zur Drehpunkteinstellung angebracht ist, wobei der Abziehbalken so angebracht ist, dass er sich mit der Profilierungsbaugruppe dreht.
Profilierungsmechanismus nach Anspruch 28, wobei die Profilierungsbaugruppe eine Rüttel-Glättbohle (34) ist, die ausgebildet ist, um ungehärteten Beton zu ebnen.
Profilierungsmechanismus, der Folgendes aufweist: ein Steuerungssystem für Oberflächenglättungsvorrichtungen nach Anspruch 1 und eine Glättbohle (34) für ausstreichbare Materialien, wie z.B. frisch gegossenen, ungehärteten Beton, wobei das Steuerungssystem einen Höheneinstellungsmechanismus zum Einstellen der Höhe der Glättbohle an dem Profilierungsmechanismus aufweist, wobei das erste Messgerät ein Ziel (56, 256) und eine Nachführeinrichtung (58) aufweist, die eingerichtet ist, um das Ziel zu verfolgen und die Position des Ziels in mindestens zwei Dimensionen zu bestimmen, wobei das Ziel (56, 256) an die Maschine positioniert ist und die Nachführeinrichtung an einem stationären, von der Maschine entfernten Punkt positioniert ist, einen Regler (70, 72, 74) für die Höheneinstellung des Mechanismus auf Grundlage der Position des Ziels in Bezug auf die Nachführeinrichtung.
Profilierungsmechanismus nach Anspruch 34, wobei die Glättbohle weiten eine Verteilerschnecke (36) mit einer Längsachse aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Glättbohle ausgerichtet ist, wobei die Glättbohle weiters vorzugsweise ein vibrierendes Element (34) mit einer Längsachse aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Glättbohle ausgerichtet ist, wobei das vibrierende Element so an der Rückseite der Glättbohle angeordnet ist, dass das vibrierende Element die Verteilerschnecke mit sich zieht, wenn sich die Glättbohle über dem zu profilierenden ausstreichbaren Material bewegt, wobei die Glättbohle weiterhin vorzugsweise einen Abziehbalken (32) mit einer Längsachse aufweist, die generell parallel zu den Längsachsen der Verteilerschnecke und des vibrierenden Elements ausgerichtet ist, wobei die Verteilerschnecke zwischen dem Abziehbalken und dem vibrierenden Element angeordnet ist; wobei die Glättbohle vorzugsweise kragarmartig durch einen Ausleger (26, 326, 426) getragen wird, der auf eine bewegliche Basis (22, 322, 422) montiert ist, wobei sich der Ausleger in Bezug auf die Basis einfahrbar und ausfahrbar ist, wobei der Ausleger vorzugsweise teleskopisch einzieh- und ausfahrbar ist, wobei die Glättbohle vorzugsweise ein rechtes und ein linkes Ende aufweist und wobei der Mechanismus zur Höheneinstellung einen rechten Höheneinsteller und einen linken Höheneinsteller aufweist, wobei der rechte Höheneinsteller die Höhe des rechten Endes der Glättbohle und der linke Höheneinsteller die Höhe des linken Endes der Glättbohle unabhängig vom rechten Höheneinsteller steuert, und wobei einer der rechten und linken Höheneinsteller auf Grundlage der gemessenen Position des Ziels gesteuert wird und der jeweils andere der rechten und linken Höheneinsteller basierend auf dem Ausgangssignal eines Nährungssensors (78, 278) gesteuert wird, der angrenzend an ein Ende der Glättbohle positioniert ist.
Profilierungsmechanismus nach Anspruch 34 oder 35, wobei die Nachführeinrichtung ausgelegt ist, einen Laserstrahl zur Bestimmung der Position des Ziels in mindestens zwei Dimensionen zu nutzen.
Profilierungsmechanismus nach Anspruch 34, 35 oder 36, wobei die Glättbohle drehbar um eine Längsachse (118) der Glättbohle gelagert ist, wobei besagte Längsachse vorzugsweise generell senkrecht zu einer Richtung, in der sich die Glättbohle über das zu profilierende ausstreichbare Material bewegen lässt, ausgerichtet ist.
Bausatz zur Änderung einer zweidimensionalen Planiermaschine in eine dreidimensionale Profilierungsmaschine, wobei die zweidimensionale Planiermaschine Folgendes aufweist: eine Planierbaugruppe mit einem ersten und einem zweiten Ende, mindestens einen Sensor (56, 58) zum Erfassung eines Signals zur Festlegung einer Bezugshöhe, ein Paar von am ersten beziehungsweise zweiten Ende der Planierbaugruppe angebrachten Mechanismen zur Höheneinstellung (52, 54) und einen Regler, der ausgebildet ist, um die Höhe des ersten und des zweiten Endes der Planierbaugruppe basierend auf der Bezugshöhe einheitlich zu steuern, wobei der Bausatz Folgendes aufweist: ein Steuerungssystem zur Steuerung des Höheneinstellmechanismus des zweiten Endes der Planierbaugruppe unabhängig vom Mechanismus zur Höheneinstellung des ersten Endes der Planierbaugruppe basierend auf dem Abstand zwischen dem zweiten Ende und einem realen Bezugspunk, so dass die Planierbaugruppe in der Lage ist, eine dreidimensional gekrümmte Oberfläche zu ebnen.
Bausatz nach Anspruch 38 mit einem Ziel (56, 256), das ausgebildet ist, um am ersten oder zweiten Ende der Planierbaugruppe befestigt zu werden, und mit einer Nachführeinrichtung (58), die ausgebildet ist, um die Bewegung des Ziels zu verfolgen und die Position des Ziels in drei Dimensionen zu ermitteln, wobei der Höheneinstellungsmechanismus der Planierbaugruppe basierend auf der gemessenen Position des Ziels arbeitet.
Bausatz nach Anspruch 39, wobei die Nachführeinrichtung ausgebildet ist, die Position des Ziels zu bestimmen, indem sie einen Laserstrahl aussendet, der auf das Ziel fällt, und wobei das Ziel vorzugsweise weiters einen Infrarotsignalsender aufweist und die Nachführeinrichtung weiters einen Infrarotsensor aufweist, durch den die Nachführeinrichtung in der Lage ist, den Laserstrahl auf das Ziel zu richten, wenn sich das Ziel bewegt.
Bausatz nach Anspruch 39, der weiten einen Näherungssensor (78, 278) aufweist, der ausgebildet ist, um am anderen der ersten oder zweiten Enden der Planierbaugruppe befestigt zu werden, wobei der Nährerungssensor eingerichtet ist, um den Abstand zwischen dem Näherungssensor und einem bestimmten Bezugspunkt zu bestimmen, wobei das Steuerungssystem vorzugsweise ausgebildet ist, um die Höhe des ersten Endes der Planierbaugruppe basierend auf der dreidimensionalen Position des Ziels einzustellen und die Höhe des zweiten Endes der Planierbaugruppe basierend auf einem Ausgangssignal des Näherungssensors einzustellen, wobei das Steuerungssystem vorzugsweise mindestens einen Computer (72) und mindestens eine maschinenlesbare Speichervorrichtung aufweist, wobei der Computer programmiert ist, um die Höhe des ersten Endes der Planierbaugruppe basierend auf einem Vergleich zwischen der Position des Ziels und einer in dem maschinenlesbaren Speicher gespeicherten Position zu steuern, und wobei mindestens ein Computer weiten dazu programmiert ist, die Drehstellung der Planierbaugruppe zu steuern, wenn sich die Planierbaugruppe über eine zu profilierende Fläche bewegt.
Bausatz nach Anspruch 39, wobei das Steuerungssystem mindestens einen Computer (72) und mindestens eine maschinenlesbare Speichervorrichtung aufweist, wobei der Computer programmiert ist, um die Höhe des ersten Endes der Planierbaugruppe basierend auf einem Vergleich zwischen der Position des Ziels und einer in dem maschinenlesbaren Speicher gespeicherten Position zu steuern.
Bausatz nach Anspruch 39, wobei das Steuerungssystem einen Computer aufweist, der programmiert ist, um die Drehposition der Planierbaugruppe zu steuern, wenn sich die Planierbaugruppe über eine zu profilierende Fläche bewegt.
Bausatz nach Anspruch 39, der weiters ein zweites Ziel (256a) und eine zweite Nachführeinrichtung zur Steuerung des anderen der ersten und zweiten Enden der Baugruppe aufweist, wobei die Planierbaugruppe vorzugsweise eine in Segmente (239a, 239b, 239c) unterteilte Glättbohle aufweist, wobei jedes Segment zwei Enden hat und wobei das Steuerungssystem ausgebildet ist, um die Höhe eines jeden der Enden der Segmente unabhängig zu steuern.
Bausatz nach Anspruch 38, der zwei ausziehbare Drähte (435a, 435b) aufweist, wobei einer der Drähte eingerichtet ist, um an einem Ende an der Planierbaugruppe und am entgegengesetzten Ende an einem von zwei stationären Bezugspunkten (437a, 437b) befestigt zu werden, wobei der andere der Drähte eingerichtet ist, um an einem Ende an der Planierbaugruppe und am entgegengesetzten Ende an den anderen der beiden Bezugspunkte befestigt zu werden, der weiters zwei Entfernungscodierer aufweist, die ausgebildet sind, um die ausgezogene Lange jedes der Drähte von der Planierbaugruppe bis zum jeweiligen Bezugspunkt zu bestimmen, wenn sich die Planierbaugruppe über eine zu profilierende Fläche bewegt; ein paar Winkelcodierer, die eingerichtet sind, um die Winkel zu messen, in dem sich die beiden ausziehbaren Drähte zur Planierbaugruppe befinden, wobei das Steuerungssystem ausgebildet ist, um den Höheneinstellmechanismus (52) am ersten Ende der Planierbaugruppe unabhängig vom Höheneinstellmechanismus (54) am zweiten Ende basierend auf der von den Codierern ermittelten jeweiligen Längen- und Winkelorientierung der Drähte zu steuern.
Verfahren zur Glättung einer Oberfläche nach einer gewünschten dreidimensionalen Form, das Folgendes aufweist: Speichern der Profilform im Speicher eines Computers, Schaffung einer Profilierungsbaugruppe mit einem ersten (46, 246, 346) und einem zweiten Ende (48, 248, 348), Bewegen der Profilierungsbaugruppe über die zu glättende dreidimensionale Oberfläche, gekennzeichnet durch das Bestimmen der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe in drei Dimensionen bei Bewegung der Profielierungsbaugruppe; Einstellung der Höhe des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe entsprechend der Höhe der dreidimensionalen Profilform, Bestimmung der Höhe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe von einem realen Bezugspunkt unabhängig von der Bestimmung der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe, und Einstellung der Höhe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe basierend auf dem Abstands des zweiten Endes zum realen Bezugspunkt.
Verfahren nach Anspruch 46, wobei die Bestimmung der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe in drei Dimensionen Folgendes aufweist: Positionierungen einer Nachführeinrichtung (58) an einem ortsfesten Punkt an einer von der Profilierungsbaugruppe entfernten Stelle, Verfolgen der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe mittels besagter Nachführeinrichtung, und Übermittlung der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe durch die Nachführeinrichtung an einen Regler (70, 72, 74), der das erste Ende der Profilierungsbaugruppe steuert, wobei die Übermittlung der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe vorzugsweise über eine Funkverbindung (64, 66) zwischen der Übermittlungsvorrichtung und dem Regler erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 46, wobei das Bestimmen der Höhe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe über der Oberfläche durch einen Ultraschall-Näherungssensor (78, 278) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 46, wobei das Bestimmen der Höhe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe über der Oberfläche durch einen Laser Näherungssensor erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 46, wobei der Schritt des Bestimmens der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe in drei Dimensionen Folgendes aufweist: Messen des Abstands der Profilierungsbaugruppe von zwei bekannten Bezugspunkten (437a, 437b), Messen der Höhe des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe bezogen auf einen bekannten Höhenbezugspunkt, Messen der Winkel, in denen die Bezugspunkte zur Profilierungsbaugruppe stehen, und Berechnen der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe basierend auf den Höhen-, Abstands- und Winkelmessungen, wobei der Schritt des Messen des Abstands der Profilierungsbaugruppe von zwei bekannten Bezugspunkten Folgendes aufweist: Befestigen der Enden von zwei Drähten (435a, 43b) an besagte Profilierungsbaugruppe; Befestigen der anderen Enden der beiden Drähte an separaten Bezugspunkten, die sich an bekannten Stellen befinden, und Bestimmen der Länge jedes der beiden Drähte zwischen der Profilierungsbaugruppe und besagtem jeweiligen Bezugspunkt.
Verfahren nach Anspruch 46, wobei die Schritte zur Bestimmung der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe in drei Dimensionen Folgendes enthalten: Bestimmen der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe in zwei Dimensionen bezogen auf einen ersten Bezugspunkt, Bestimmen der Position des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe in einer dritten Dimension bezogen auf einen zweiten Bezugspunkt, wobei der erste und zweite Bezugspunkt vorzugsweise Lasersendevorrichtungen sind.
Verfahren nach Anspruch 46, das Folgendes enthält: Vorsehen eines Ziels (56, 256), Vorsehen einer Nachführeinrichtung (58), die das Ziel verfolgt; Positionieren entweder des Ziels oder der Nachführeinrichtung am ersten Ende der Profilierungsbaugruppe und Positionieren des anderen Elements (58), also der Nachführeinrichtung oder des Ziels, an einer von der Profilierungsbaugruppe entfernten Stelle; Bewegen der Profilierungsbaugruppe über das Material und Bestimmen der Position des Ziels in drei Dimensionen, wenn sich die Profilierungsbaugruppe bewegt.
Verfahren nach Anspruch 52, das Folgendes enthält, Vorsehen eines Näherungssensors (78, 278), dessen Baugruppe an das zweite Ende der Profilierungsbaugruppe montiert ist, Erfassen der Nähe des ersten Endes der Profilierungsbaugruppe zur Oberfläche, Einstellen der Höhe des zweiten Endes der Profilierungsbaugruppe basierend auf der Nähe zu der Oberfläche, wobei die Profilierungsbaugruppe vorzugsweise eine Längserstreckung aufweist; das Verfahren enthält weiten das Berechnen einer Neigung des gespeicherten Profils in der Bewegungsrichtung der Profilierungsbaugruppe, Bewegen der Profilierungsbaugruppe quer zur Längsrichtung, und Kippen der Profilierungsbaugruppe um eine Achse (118) parallel zur Längserstreckung des Planierers, wobei das Kippen entsprechend der errechneten Neigung des gespeicherten Profils erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 52, wobei die Bestimmung der Position des Ziels (56, 256) enthält: Aussenden eines Laserstrahls von der Nachführeinrichtung zum Ziel, Reflektieren des Laserstrahls vom Ziel zurück zur Nachführeinrichtung, Erfassen des besagten, vom Ziel reflektierten Laserstrahls, wobei die Bestimmung der Position des Ziels weiters vorzugsweise das Aussenden eines Infrarotsignals vom Ziel, Erfassen des Infrarotsignals mittels der Nachführeinrichtung und Einstellen der Richtung, in die der Laserstrahl von der Nachführeinrichtung ausgesendet wird, basierend auf besagtem erfassten Infrarotsignal.
Verfahren nach Anspruch 46, das Folgendes enthält: Vorsehen der Profilierungsbaugruppe in Form einer Glättbohle (34), Vorsehen eines Ziels (56, 256), Vorsehen einer Nachführeinrichtung (58), die ausgebildet ist, um die Position des Ziels in mindestens zwei Dimensionen zu verfolgen und zu messen, Befestigen entweder des Ziels oder der Nachführeinrichtung an der Glättbohle; Positionieren des anderen Elements, also des Ziels oder der Nachführeinrichtung, an einer ortsfesten, von der Glättbohle entfernten Stelle, Bewegen der Glättbohle über das ausstreichbare Material und Einstellen der Höhe der Glättbohle beim Bewegen der Glättbohle über das ausstreichbare Material zwecks Profilierung des ausstreichbaren Materials.
Verfahren nach Anspruch 55, das weiters Folgendes enthält: Vorsehen einer Verteilerschnecke (36), Ausrichten der Verteilerschnecke parallel zu einer Längsachse (118) der Glättbohle und Drehen des Verteilerschnecke, um das ausstreichbare Material längs der Verteilerschnecke zu bewegen, wenn sich die Glättbohle über das ausstreichbare Material bewegt, weiters vorzugsweise Vorsehen eines vibrierenden Elements (34), Ausrichten des vibrierenden Elements parallel zur und hinter der Verteilerschnecke und Rütteln des vibrierenden Elements, wenn sich die Glättbohle über das ausstreichbare Material bewegt, weiters vorzugsweise Vorsehen eines Abziehbalkens (32), Ausrichten des Abziehbalkens generell parallel zur Verteilerschnecke und Positionieren des Abziehbalkens angrenzend an die Verteilerschnecke an einer dem vibrierenden Element gegenüber liegenden Seite, weiters vorzugsweise Befestigen der Glättbohle an einem kragarmartigen Ausleger (36, 326, 426) und weiters vorzugsweise Bewegen des Auslegers in Richtung zur Basis, um die Glättbohle über das ausstreichbare Material zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 55, das weiters Folgendes enthält: Vorsehen einer rechten (52) und einer linken (54) Einstellvorrichtung, Einstellen der Höhe eines rechten Endes der Glättbohle mittels der rechten Einstellvorrichtung und davon unabhängig Einstellen der Höhe des linken Endes der Glättbohle mittels der linken Einstellvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 55, das weiters enthält: Speichern eines Profils der gewünschten Kontur des ausstreichbaren Materials vor dem Profilieren des ausstreichbaren Materials, weiters vorzugsweise Drehen der Glättbohle (34) um eine Längsachse (118) der Glättbohle, wenn sich besagte Glättbohle bewegt, wobei das Drehen der Glättbohle basierend auf dem gespeicherten Profil gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 46, das weiters das Drehen der Profilierungsbaugruppe um eine Längsachse der Glättbohle enthält, wenn die Glättbohle senkrecht zur Achse über das ausstreichbare Material bewegt wird, wobei das Drehen basierend auf der gespeicherten dreidimensionalen Profilform erfolgt.