Title:
System zur Erkennung von Objekten im Boden
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

System (1) zur Erkennung von Objekten (21–23) im Boden (3), umfassend mindestens einen Empfänger (51–53) für ein aus dem Boden (3) austretendes akustisches, elektrisches, magnetisches und/oder elektromagnetisches Signal (62), weiterhin umfassend eine Funkschnittstelle (71, 72), wobei der Empfänger (5) und die Funkschnittstelle (71, 72) transportabel sind und dazu ausgebildet sind, auf einer Baumaschine (81, 82) montiert zu werden, wobei die Funkschnittstelle (71, 72) dazu ausgebildet ist, das registrierte Signal (62) an eine Speichereinheit (91), und/oder an eine Auswerteeinheit (92), zu übermitteln.
Ein System (1) zur Erkennung von Objekten (21–23), wobei die Funkschnittstelle (71, 72) dazu ausgebildet ist, das registrierte Signal (62), und/oder eine daraus abgeleitete Information (24), zu übermitteln, und wobei eine Speichereinheit (91), und/oder eine Auswerteeinheit (92), vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, das Signal (62), und/oder die abgeleitete Information (24), zu empfangen.





Inventors:
Wessner, Jochen (73728, Esslingen, DE)
Brenk, Achim (75236, Kämpfelbach, DE)
Katz, Martin (70469, Stuttgart, DE)
Application Number:
DE102016207973A
Publication Date:
11/16/2017
Filing Date:
05/10/2016
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
G01V1/00; G01S13/89; G01S15/89; G01V1/46; G01V1/48; G01V3/00; G01V3/36; G01V3/38
Foreign References:
66331632003-10-14
200200636522002-05-30
WO2008064852A22008-06-05
Claims:
1. System (1) zur Erkennung von Objekten (2123) im Boden (3), umfassend mindestens einen Empfänger (5153) für ein aus dem Boden (3) austretendes akustisches, elektrisches, magnetisches und/oder elektromagnetisches Signal (62), weiterhin umfassend eine Funkschnittstelle (71, 72), wobei der Empfänger (5) und die Funkschnittstelle (71, 72) transportabel sind und dazu ausgebildet sind, auf einer Baumaschine (81, 82) montiert zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkschnittstelle (71, 72) dazu ausgebildet ist, das registrierte Signal (62) an eine Speichereinheit (91), und/oder an eine Auswerteeinheit (92), zu übermitteln.

2. System (1) zur Erkennung von Objekten (2123) im Boden (3), umfassend mindestens einen Empfänger (5153) für ein aus dem Boden (3) austretendes akustisches, elektrisches, magnetisches und/oder elektromagnetisches Signal (62), weiterhin umfassend eine Funkschnittstelle (71, 72), wobei der Empfänger (5153) und die Funkschnittstelle (71, 72) transportabel sind und dazu ausgebildet sind, auf einer Baumaschine (81, 82) montiert zu werden, und wobei die Funkschnittstelle (71, 72) dazu ausgebildet ist, das registrierte Signal (62), und/oder eine daraus abgeleitete Information (24), zu übermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichereinheit (91), und/oder eine Auswerteeinheit (92), vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, das Signal (62), und/oder die abgeleitete Information (24), zu empfangen.

3. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mindestens ein Sender (4143) vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, ein elektrisches, magnetisches und/oder elektromagnetisches Signal (61) in den Boden (3) einzukoppeln.

4. System (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (92) dazu ausgebildet ist, das Signal (62), und/oder die Information (24), mit der Position des Empfängers (5153), an der das Signal (62) aufgenommen wurde, zusammenzuführen.

5. System (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (92) dazu ausgebildet ist, zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommene Signale (62), und/oder Informationen (24), zu einer aggregierten Information (25) über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten (2123) im Boden (3) zusammenzuführen.

6. System (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Empfänger (5153) an verschiedenen Baumaschinen (8183) vorgesehen sind und dass die Auswerteeinheit (92) dazu ausgebildet ist, die von den mehreren Empfängern (5153) aufgenommenen Signale (62), und/oder die hieraus gewonnenen Informationen (24), zu einer aggregierten Information (25) über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten (2123) im Boden (3) zusammenzuführen.

7. System (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (92) dazu ausgebildet ist, die aggregierte Information (25) über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten (2123) im Boden (3) über eine tomographische Rekonstruktion zu ermitteln.

8. System (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (92) dazu ausgebildet ist, das Signal (62), und/oder die Information (24), mit einer Kartographie (31) des Bodens (3), und/oder mit einer Luft- oder Satellitenaufnahme (32) des Bodens (3), zu einer aggregierten Information (25) über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten (2123) im Boden (3) zusammenzuführen.

9. System (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine transportable Anzeigeeinheit (94, 94a, 94b) zur Übermittlung der aggregierten Information (25) an den Bediener der Baumaschine (8) vorgesehen ist.

10. System (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vergleichseinheit (93) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, aus der aus dem Signal (62) ermittelten Information (24, 25) über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten (2123) im Boden (3) eine Veränderung der Anordnung von Objekten (2123) im Boden (3) zwischen zwei Zeitpunkten zu ermitteln.

11. System (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vergleichseinheit (93) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, aus der aus dem Signal (62) ermittelten Information (24, 25) über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten (2123) im Boden (3) und einem Bauplan (33) für die Anordnung von Objekten (2123) im Boden (3) eine Abweichung von dem Bauplan (33) zu ermitteln.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme zur Erkennung von Objekten im Boden, insbesondere für die Anwendung im Tiefbau.

Stand der Technik

Bei Tiefbauarbeiten kommt es immer wieder zu Beschädigungen vergrabener Objekte, wie beispielsweise strom- oder wasserführender Leitungen. Derartige Unfälle verursachen neben dem unmittelbaren Sach- oder gar Personenschaden zusätzlich noch hohe Kosten für den Stillstand der Baustelle, bis der Schaden behoben ist, sowie Kosten für die Reparatur des Schadens.

Daher werden Baumaschinen für Grabungsarbeiten mit einer Sensorik ausgerüstet, um vergrabene Objekte aufzuspüren und ggfs. die Grabung rechtzeitig zu stoppen. Aus der US 6 633 163 B2 ist eine passive Sensorik bekannt, die vergrabene Stromleitungen über das durch den Stromfluss erzeugte Magnetfeld erkennt. Aus der US 2002 063 652 A1 ist eine aktive Sensorik bekannt, die ein elektromagnetisches Signal in den Boden sendet und aus dem reflektierten Signal die Position vergrabener Objekte auswertet.

Die WO 2008/064 852 A2 verfeinert die letztgenannte aktive Sensorik dahingehend, dass zusätzlich die Entfernung einer Baggerschaufel zu dem vergrabenen Objekt ausgewertet wird. Diese Entfernung wird per Funk an ein externes, vom Benutzer bedientes Steuersystem der Baumaschine übermittelt, so dass der Benutzer auf eine erkannte Annäherung an ein Objekt reagieren kann.

Offenbarung der Erfindung

Im Rahmen der Erfindung wurden Systeme zur Erkennung von Objekten im Boden entwickelt. Diese Systeme umfassen jeweils mindestens einen Empfänger für ein aus dem Boden austretendes akustisches, elektrisches, magnetisches und/oder elektromagnetisches Signal sowie eine Funkschnittstelle, wobei der Empfänger und die Funkschnittstelle transportabel sind und dazu ausgebildet sind, auf einer Baumaschine montiert zu werden.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist die Funkschnittstelle dazu ausgebildet ist, das registrierte Signal an eine Speichereinheit, und/oder an eine Auswerteeinheit, zu übermitteln.

Gemäß dem bisherigen Stand der Technik wurde lediglich die erkannte Entfernung zu einem vergrabenen Objekt über die Funkschnittstelle übermittelt, so dass sie von dem Steuersystem empfangen und dem Benutzer angezeigt werden konnte. Das vom Empfänger registrierte Signal wurde hingegen nach der Berechnung der Entfernung nicht mehr weiter verwendet, sondern verworfen.

Die Erfinder haben nun erkannt, dass es vorteilhaft ist, gerade diese vom Empfänger gewonnenen Rohdaten über die Funkschnittstelle zu exportieren. In diesem Zustand können die Daten noch mit weiteren Daten kombiniert werden, bevor aus der Gesamtheit der Daten der letztendliche Schluss auf Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten im Boden gezogen wird. Dadurch kann die Genauigkeit der letztendlich erhaltenen Ergebnisse deutlich verbessert werden.

Beispielsweise liefern viele Messungen, mit denen Objekte im Boden lokalisiert werden, Ergebnisse, die an die relative Orientierung zwischen dem Empfänger und dem Objekt gekoppelt sind. Die Messung zeigt das Objekt also aus einer bestimmten Perspektive, die noch keinen eindeutigen Rückschluss auf seine dreidimensionale Ausdehnung innerhalb des Bodens zulässt. Je mehr derartiger Perspektiven aggregiert werden, desto mehr Information über das Objekt kann gewonnen werden.

Die Erfinder haben erkannt, dass es insbesondere vorteilhaft ist, die Rohdaten abzuspeichern, statt sie sofort nach der Ermittlung einer Distanz oder nach einer aufbereiteten Anzeige auf einem Display zu verwerfen. Die Anordnung von Objekten im Boden ist ein Zustand, der im Wesentlichen statisch ist. Damit sind die in einem Gebiet gewonnenen Rohdaten für lange Zeit gültig. Beispielsweise kann ein dreidimensionales Bild des Bodens und der in ihm befindlichen Objekte mit der Zeit durch die Berücksichtigung immer neuer Daten zunehmend verfeinert werden. Hierzu können insbesondere auch mehrere Empfänger beitragen, die an verschiedenen Baumaschinen montiert sind.

Der Begriff der Rohdaten schließt in diesem Zusammenhang nicht aus, dass eine Signalaufbereitung stattgefunden hat, wie beispielsweise eine Umskalierung, eine Glättung oder ein Entfernen von Rauschen. Entscheidend ist, dass die Daten noch nicht durch die Reduzierung auf beispielsweise einen errechneten Distanzwert verdichtet wurden. Eine derartige Verdichtung ist endgültig. Den aus der Verdichtung erhaltenen Wert im Nachhinein durch Berücksichtigung weiterer Rohdaten zu verbessern ist, sofern dies überhaupt noch möglich ist, sehr schwierig.

Der Kern der Erfindung ist somit darin zu sehen, dass die vom Empfänger registrierten Rohdaten nicht mehr als bloßes Zwischenprodukt angesehen werden, das möglichst schnell zum Endergebnis zu verdichten ist, sondern als eigenständiges Arbeitsergebnis, das für sich genommen einen Wert hat.

In einem zweiten Aspekt der Erfindung ist somit die Funkschnittstelle dazu ausgebildet, das registrierte Signal, und/oder eine daraus abgeleitete Information, zu übermitteln. Erfindungsgemäß ist eine Speichereinheit, und/oder eine Auswerteeinheit, vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, das Signal, und/oder die abgeleitete Information, zu empfangen.

Gemäß dem bisherigen Stand der Technik wurde aus dem registrierten Signal eine für den Benutzer der Baumaschine verständliche Information abgeleitet, wie beispielsweise eine Distanz zu einem erkannten Objekt. Die Rohdaten, aus denen diese Information abgeleitet wurde, wurden unmittelbar danach verworfen. Aber auch die abgeleitete Information wurde, nachdem sie dem Benutzer angezeigt wurde, nicht aufbewahrt. Die Weiterverarbeitung dieser Daten war somit nicht möglich. Ebenso konnten diese Daten nicht mit anderen Daten und Signalen korreliert und/oder zusammengeführt werden. Das System lebte also quasi stets ohne Berücksichtigung der Vorgeschichte „von der Hand in den Mund“.

Gemäß der Erfindung ist es hingegen möglich, aus einer über längere Zeit aufgenommenen Datensammlung einen zusätzlichen Erkenntnisgewinn zu beziehen und/oder die von einer Vielzahl von Baumaschinen gewonnenen Daten zu einer genauen Kartographie der im Boden vergrabenen Objekte zusammenzuführen.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zusätzlich ein Sender vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, ein elektrisches, magnetisches und/oder elektromagnetisches Signal in den Boden einzukoppeln. Der Empfänger kann dann die Antwort aus dem Boden und der in ihm befindlichen Objekte auf dieses Signal registrieren. Beispielsweise können der Sender und der Empfänger ein bodendurchdringendes Radarsystem (ground penetrating radar, GPR) bilden.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, das Signal, und/oder die daraus abgeleitete Information, mit der Position des Empfängers, an der das Signal aufgenommen wurde, zusammenzuführen. Auf diese Weise können insbesondere mehrere Perspektiven, aus denen heraus die Objekte beobachtet werden, sinnvoll miteinander verrechnet werden.

Vorteilhaft ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommene Signale, und/oder aus diesen Signalen gewonnene Informationen, zu einer aggregierten Information über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten im Boden zusammenzuführen. So bewegt sich eine Baumaschine typischerweise während des ganzen Arbeitstages auf der Baustelle und passiert bestimmte Orte mehrfach zu verschiedenen Zeitpunkten. Auf dieser Zeitskala ändert sich die Anordnung der im Boden vergrabenen Objekte typischerweise nicht. Wenn die bei jedem Passieren eines Ortes aufgenommenen Daten zusammengeführt werden, beziehen sich diese Daten somit allesamt auf die gleiche Situation und können zu einer genauen Kartographie der Objekte im Boden ausgewertet werden.

Vorteilhaft sind mehrere Empfänger an verschiedenen Baumaschinen vorgesehen, und die Auswerteeinheit ist dazu ausgebildet, die von den mehreren Empfängern aufgenommenen Signale, und/oder die hieraus gewonnenen Informationen, zu einer aggregierten Information über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten im Boden zusammenzuführen.

Nach dem bisherigen Stand der Technik war jede einzelne Baumaschine in Bezug auf die Erkennung von Objekten im Boden eine Insellösung. Selbst wenn es vorgesehen war, Informationen über Distanzen zu erkannten Objekten an ein externes Steuersystem weiterzugeben, so bezogen sich diese Informationen nur auf diese eine Baumaschine. Eine Weitergabe der Daten an ein übergeordnetes System war nicht vorgesehen. Die Erfinder haben erkannt, dass durch die Zusammenführung der mittels mehrerer Baumaschinen gewonnenen Daten insbesondere die Datenbasis für eine rechnerische Rekonstruktion der Anordnung von Objekten im Boden deutlich verbreitert werden kann. So kann beispielsweise ein und dasselbe Teilvolumen des Bodens aus einer Vielzahl unterschiedlicher Perspektiven sensiert werden.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, die aggregierte Information über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten im Boden über eine tomographische Rekonstruktion zu ermitteln. Gerade eine solche Rekonstruktion profitiert am meisten vom Vorhandensein möglichst vieler vom Empfänger registrierter Rohdaten aus vielen unterschiedlichen Perspektiven. Neben der Tomographie gibt es noch weitere bildgebende Verfahren, die ebenfalls von der Aggregation möglichst vieler Aufnahmen profitieren. Auch die mit diesen Verfahren erhaltene Bildqualität wird durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung verbessert.

Vorteilhaft ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, das Signal, und/oder die aus ihm abgeleitete Information, mit einer Kartographie des Bodens, und/oder mit einer Luft- oder Satellitenaufnahme des Bodens, zu einer aggregierten Information über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten im Boden zusammenzuführen. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit dazu ausgebildet sein, speziell bestimmte Objekte zu suchen, die aus der Luft- oder Satellitenaufnahme, und/oder aus der Kartographie, bekannt sind. Bei schwachem Signal und starkem Rauschen kann die Zusatzinformation, dass ein bestimmtes Objekt an einer bestimmten Stelle vermutet wird, eine schnellere und zuverlässigere Erkennung ermöglichen, da beispielsweise die Empfindlichkeit des Sensors und/oder die Eindringtiefe des Sensorsignals situationsabhängig angepasst werden kann. Das vom Empfänger registrierte Signal, und/oder die aus ihm abgeleitete Information, kann aber auch beispielsweise eine zu der Luft- oder Satellitenaufnahme, und/oder zu der vorhandenen Kartographie, komplementäre Information liefern, so dass letztendlich ein multimodales Bild der im Boden befindlichen Objekte entsteht.

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass die Erkennung von Objekten gemäß der Erfindung nicht auf Leitungen und Rohre beschränkt ist. Beispielsweise kann auch nicht explodierte Munition (Blindgänger) erkannt werden, und zu diesem Zweck können beispielsweise auch Luftbildaufnahmen als Zusatzinformation herangezogen werden. Neben nicht in der Kartographie eingezeichneten Leitungen und Rohren sind Blindgänger eines der größten Probleme, auf die Tiefbauarbeiten stoßen können.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine transportable Anzeigeeinheit zur Übermittlung der aggregierten Information an den Bediener der Baumaschine vorgesehen.

Nach dem bisherigen Stand der Technik fand die Auswertung des Signals vom Empfänger ausschließlich innerhalb der Baumaschine statt, die den Empfänger trug. Dies war der Notwendigkeit geschuldet, dass der Bediener auf dem Fahrersitz der Baumaschine die Information über erkannte Objekte unmittelbar benötigte. Dementsprechend mussten bei den Hardware-Anforderungen der Auswertung Abstriche gemacht werden. Die Erfinder haben erkannt, dass eine außerhalb der Baumaschine angeordnete Speichereinheit und Auswerteeinheit eine wesentlich größere Kapazität bereitstellen können. Somit kann das Signal mit einer qualitativ hochwertigeren Methode, die mehr Ressourcen benötigt, ausgewertet werden, um im Endeffekt eine detailliertere und verlässlichere Kartographie der im Boden vergrabenen Objekte zu erhalten. Über die transportable Anzeigeeinheit verfügt der Bediener der Baumaschine unmittelbar über dieses verbesserte Endergebnis und kann es direkt nutzen, um die Baumaschine sicher um bestimmte Objekte herum zu steuern, auch wenn diese noch nicht im Blickfeld der Sensoreinheit seiner Baumaschine sind.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vergleichseinheit vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, aus der aus dem Signal ermittelten Information über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten im Boden eine Veränderung der Anordnung von Objekten im Boden zwischen zwei Zeitpunkten zu ermitteln. Beispielsweise kann die Kartographie der im Boden vergrabenen Objekte zum Einen vor Beginn von Tiefbauarbeiten und zum Anderen nach Abschluss dieser Tiefbauarbeiten ermittelt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise der tatsächliche Verlauf neu verlegter Leitungen und Rohre in Position und Tiefe erfasst und für eine aktuelle Kartographie bereitgestellt werden.

Nach dem bisherigen Stand der Technik war es vielfach üblich, die Information über frisch verlegte Leitungen und Rohre nach Abschluss der Arbeiten aus den Planungsunterlagen in die Kartographie zu übernehmen. Dabei wurde unberücksichtigt gelassen, dass die Planung nicht immer genau eingehalten wird, etwa weil der Bau auf unerwartete Hindernisse gestoßen ist. Wurde es in einem solchen Fall versäumt, die Planungsunterlagen entsprechend manuell anzupassen, waren die neuen Leitungen und Rohre in der Kartographie fortan an der falschen Stelle eingezeichnet. Dadurch wurde das Risiko einer Beschädigung bei künftigen Tiefbauarbeiten stark erhöht. Weiterhin musste bei Reparaturarbeiten ein erhöhter Aufwand für die Suche nach den Objekten vorgehalten werden.

Die Vergleichseinheit kann auch dazu ausgebildet sein, aus der aus dem Signal ermittelten Information über Art, Form, Material, Größe und/oder Position von Objekten im Boden und einem Bauplan für die Anordnung von Objekten im Boden eine Abweichung von dem Bauplan zu ermitteln. Damit sind insbesondere während der noch laufenden Arbeiten eine Kontrolle der ausgeführten Arbeiten sowie ein Abgleich mit dem Planungsstand möglich. Je früher eine ungewollte Planabweichung erkannt wird, desto einfacher und kostengünstiger ist es, diese Abweichung zu korrigieren.

Während somit im bisherigen Stand der Technik das Endziel einer jeden Auswertung des vom Empfänger registrierten Signals die Anzeige einer hieraus abgeleiteten Information auf einer Anzeigeeinheit war, liegt gemäß der Erfindung das Hauptaugenmerk auf dem maschinenlesbaren Export des Signals, und/oder der abgeleiteten Information, über eine Softwareschnittstelle, beispielsweise an einen Server, etwa eine Datenbank, außerhalb der Baumaschine, die den Empfänger und ggfs. den zugehörigen Sender trägt. Bei größeren Baustellen kann dies beispielsweise ein Zentralrechner oder eine Cloudlösung sein, welche sämtliche Daten aller Mess- und Ortungssysteme umfasst. Die Speicherung und Auswertung der Daten kann aber beispielsweise auch auf einem Smartphone stattfinden, welches dem Maschinenführer und/oder dem Baustellenleiter als Aufzeichnungs- und/oder Anzeigegerät dient.

Die „Vernetzte Baustelle“ ist heute keine Utopie mehr. Es gibt bereits eine Vielzahl an Baumaschinen und Positionierungs- bzw. Lokalisierungssystemen für Baustellen. Das System gemäß der Erfindung kann beispielsweise in den Verbund der bereits existierenden Systeme und Dienste eingebunden werden. Die zusätzlichen Informationen aus dem System gemäß der Erfindung können helfen, den Bestand an unterirdischen Leitungen zu kartographieren und/oder um diese Kartographie um frisch verlegte Leitungen zu ergänzen.

Das System gemäß der Erfindung zur Detektion unterirdischer Objekte wie Kabel, Rohrleitungen oder sonstiger Versorgungsleitungen kann mit einer Baumaschine oder einem anderen mobilen Arbeitsgerät verbunden werden, entweder an der Auslegerkomponente oder am Fahrzeug selbst. Insbesondere der Empfänger und ggfs. auch der Sender können am Ausleger bzw. am Fahrzeug montiert werden. Alle Bewegungen des Auslegers bzw. des Fahrzeugs können dann ausgenutzt werden, um ein größeres Gebiet zu erfassen. Ebenso ist es möglich, autonome oder ferngesteuerte Fahrzeuge mit einem solchen System gemäß der Erfindung zur Detektion unterirdischer Objekte auszustatten und damit, z.B. schon vor Baubeginn, eine Kartographierung der unterirdischen Objekte vorzunehmen. Wie bereits beschrieben, werden die Positionsdaten der autonomen oder ferngesteuerten Fahrzeuge und die gemessenen Rohdaten bzw. vorbearbeiteten Daten mittels Datenübermittlung an eine zentrale Recheneinheit übertragen und dort ausgewertet. Die ausgewerteten Daten können dann mittels Datenübertragung an die Smartphones und Anzeigeeinheiten in Baumaschinen verteilt und dort angezeigt werden.

Ebenso ist es möglich, in Ergänzung der bereits beschriebenen Systeme Bohrköpfe für Horizontalspülbohrverfahren, oder einen autonomen oder ferngesteuerten Bohrroboter, mit einem System gemäß der Erfindung zur Detektion unterirdischer Objekte auszustatten.

Prinzipiell sind als Mess- und Detektionsverfahren sowohl akustische Verfahren, wie Ultraschall oder seismische Verfahren, als auch Verfahren, die mit elektromagnetischen Wellen arbeiten, wie etwa Hochfrequenz-Radar (ground penetrating radar, GPR), oder aber auch induktive Verfahren einsetzbar. Bei vielen dieser Techniken sind auch differentielle Auswertungsverfahren sinnvoll, welche die Möglichkeiten der Objekterkennung weiter erhöhen und die Qualität der Auswertung weiter steigern. Mit Hilfe dieser differentiellen Auswertungsverfahren kann eine äußerst präzise Information über die Tiefe, in der Objekte im Boden vergraben sind, ermittelt werden.

Dabei können die aufgezeichneten Messsignale selbst, und/oder die ausgewerteten Daten, über eine Softwareschnittstelle an eine weitere Auswertungseinheit oder Datenerfassungseinheit übertragen werden, welche diese Daten aufzeichnet und/oder mit anderen Daten, wie beispielsweise Positionssignalen oder geodätischen Koordinaten, verknüpft und weiterverarbeitet. Somit kann eine Art digitale dreidimensionale Landkarte der unterirdischen Objekte errechnet werden. Die ausgewerteten Daten können auch direkt oder über die separate Auswertungseinheit an weitere Geräte, wie z.B. ein Smartphone, übertragen werden.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.

Ausführungsbeispiele

Es zeigt:

1 Vernetzte Baustelle 100 mit zwei Baumaschinen 81 und 82 als Datenlieferanten;

2 Zusammenführung der von der Baumaschine 82 an den Positionen A und B gemessenen Signale 62.

Nach 1 sind auf der vernetzten Baustelle 100 ein Bagger 81 und eine Rüttelmaschine 82 tätig.

Der Bagger 81 hat eine erste Sende- und Empfangseinheit 41, 51 an seiner Baggerschaufel sowie eine zweite Sende- und Empfangseinheit 42, 52 an seinem Heck. Die Sendeeinheit 41, 42 strahlt jeweils ein Radarsignal 61 in den Boden 3 ab, und die Empfangseinheit 51, 52 empfängt das reflektierte Radarsignal 62. Dieses Radarsignal 62 wird über die Funkschnittstelle 71 des Baggers 81 an die übergeordnete Speichereinheit 91 übermittelt.

Die Rüttelmaschine 82 hat eine weitere Sende- und Empfangseinheit 43, 53. In analoger Weise zum Bagger 81 sendet die Sendeeinheit 43 ein Radarsignal 61 in den Boden 3, und die Empfangseinheit 53 empfängt das aus dem Boden reflektierte Radarsignal 62. Das empfangene Signal 62 wird über die Funkschnittstelle 72 der Rüttelmaschine 82 an die gleiche übergeordnete Speichereinheit 91 übermittelt.

Das reflektierte Radarsignal 62 entsteht jeweils im Boden 3 durch Reflexion an im Boden 3 vergrabenen Objekten 2123. In dem in 1 gezeigten Beispiel sind dies eine Wasserleitung 21, eine Stromleitung 22 und eine Bombe 23. Zur Positionsbestimmung und zur Identifizierung der Objekte 2123 ist die Auswerteeinheit 92 mit der Speichereinheit 91 gekoppelt. Die Auswerteeinheit 92 ruft das Signal 62 aus der Speichereinheit 91 ab und verknüpft das Signal 62 mit einer Kartographie 31 sowie einer Luftaufnahme 32 des Bodens 3. Die hieraus durch die Auswerteeinheit 92 ermittelte aggregierte Information 25 über die Anordnung der Objekte 2123 im Boden 3 wird an die transportablen Anzeigeeinheiten 94a, 94b weitergegeben, die auf dem Bagger 81 bzw. auf der Rüttelmaschine 82 angeordnet sind.

Zusätzlich wird die aggregierte Information 25 auch an die Vergleichseinheit 93 weitergegeben, die die Anordnung der Objekte 2 mit dem Bauplan 33 vergleicht und das Ergebnis des Vergleichs an den Bauleiter 101 meldet. So wird dem Bauleiter 101 etwa die Bombe 23 unmittelbar als auffällig gemeldet, da sie im Bauplan 33 nicht eingezeichnet ist.

2 zeigt, wie die Sende- und Empfangseinheit 43, 53 der Rüttelmaschine 82 genutzt werden kann, um ein Objekt, hier die Bombe 23, aus verschiedenen Perspektiven zu untersuchen. In 2 ist die Situation beispielhaft zu den Zeitpunkten dargestellt, zu denen sich die Rüttelmaschine 82 an den Positionen A bzw. B befindet.

Ausgehend von Position A der Rüttelmaschine 82 liegt der Mittelpunkt der Bombe 23 um den Winkel α querab von der Sende- und Empfangseinheit 43, 53. Ausgehend von Position B der Rüttelmaschine 82 liegt der Mittelpunkt der Bombe 23 hingegen um den Winkel β querab von der Sende- und Empfangseinheit 43, 53. Dies führt dazu, dass die Wellenausbreitung zwischen der Sende- und Empfangseinheit 43, 53 und der Bombe 23 in den beiden Positionen A und B jeweils unterschiedlich ist. Da die Signale 62 von der Auswerteeinheit 92 jeweils mit den aktuellen Positionen A und B der Rüttelmaschine 82 zusammengeführt werden, sind der Auswerteeinheit 92 auch die Winkel α und β bekannt. Auf diese Weise ist die Auswerteeinheit in der Lage, die aus beiden Perspektiven aufgenommenen Signale 62 zu einem dreidimensionalen Bild des Bodens 3 zu verrechnen und so das Objekt 23 als Bombe zu identifizieren. Da sich das Objekt 23 in seiner Position nicht verändert, kann mittels der Positionsänderung der Sende- und Empfangseinheit 43, 53 ein sogenanntes bistatisches Radar erzeugt werden. Die Auswerteeinheit 92 versorgt die transportable Anzeigeeinheit 94 an der Rüttelmaschine 82 mit der aggregierten Information 25.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • US 6633163 B2 [0003]
  • US 2002063652 A1 [0003]
  • WO 2008/064852 A2 [0004]