Die DE 20 2019 107 198 U1 offenbart eine Vorrichtung mit einer Hebevorrichtung und einer Lokalisierungsvorrichtung basierend auf der Ultra-Wideband (UWB)-Technologie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Arbeitsmaschine zur Verfügung zu stellen, die einen möglichst sicheren Betrieb ermöglicht.

Die, insbesondere mobile, Arbeitsmaschine weist einen herkömmlichen Mast auf.

Die Arbeitsmaschine weist weiter ein Ultra-Wideband (UWB)-System auf. Das UWB-System weist mindestens ein herkömmliches UWB-Tag auf, häufig auch als Marker bezeichnet. Das mindestens eine UWB-Tag kann beispielsweise ein herkömmliches Mobiltelefon mit integrierter UWB-Technologie sein bzw. in ein Mobiltelefon integriert sein.

Das UWB-System weist weiter eine Anzahl von UWB-Ankern auf. Die Anzahl von UWB-Ankern kann beispielsweise zwischen 1 und 10 betragen. Das UWB-Tag ist an einer weiteren Maschine befestigbar bzw. im Betrieb der Arbeitsmaschine befestig. Die weitere Maschine ist zur Arbeitsmaschine relativbeweglich, d.h. ein Abstand zwischen der weiteren Maschine und der Arbeits maschine kann sich während des Betriebs der Arbeitsmaschine grundsätzlich verändern.

Die UWB-Technologie (deutsch: Ultra-Breitband-Technologie) ist eine funkbasierte Kommunikationstechnologie für den Nahbereich zur Übertragung von Daten für die Positionsbestimmung im Innen- und Außenbereich. Die Positionsbestimmung des oder der UWB-Tags erfolgt hierbei mittels einer Laufzeitbestimmung von Ultrabreitbandsignalen mit Frequenzen von mehr als 1,5 GHz zwischen dem oder den UWB-Tags und den UWB-Ankern. Die Ultrabreitbandsignale wei sen typisch eine Bandbreite zwischen 0,1 GHz und 10 GHz, insbesondere zwischen 0,5 GHz und 5 GHz, besonders bevorzugt zwischen 0,8 GHz und 1 ,2 GHz, auf. Die Frequenz der Ultrabreitbandsignale beträgt typisch zwischen 1 ,5 GHz und 20 GHz, insbesondere zwischen 2 GHz und 15 GHz, besonders bevorzugt zwischen 3 GHz und 10 GHz. Die Energie der Ultrabreitbandsignale beträgt typisch zwischen -100 dBm/Hz und -1 dBm/Hz, insbesondere zwischen -90 dBm/Hz und -10 dBm/Hz, besonders bevorzugt zwischen -60 dBm/Hz und -30 dBm/Hz. Im Übrigen sei auch auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen.

Die Arbeitsmaschine weist weiter eine von einem Benutzer handhabbare und von dem Benutzer betätigbare Markierungsvorrichtung auf, wobei das UWB-Tag an der Markierungsvorrich tung befestigt ist und/oder Teil der Markierungsvorrichtung ist. Die Arbeitsmaschine weist eine mit dem UWB-System zum Datenaustausch gekoppelte Steu ereinheit auf, beispielsweise in Form einer Mikroprozessorsteuerung. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, bei einer Betätigung der Markierungsvorrichtung eine zum Zeitpunkt der Betäti gung mittels des UWB-Systems ermittelte Position des UWB-Tags zu speichern und den Be trieb der mobilen Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von der ermittelten Position zu steuern. Bei einer Betätigung der Markierungsvorrichtung zu weiteren Zeitpunkten ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine jeweilige zum Zeitpunkt der weiteren Betätigung mittels des UWB-Systems ermittelte Position des UWB-Tags zu speichern und den Betrieb der mobilen Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von den ermittelten Positionen zu steuern.

Positionen bzw. Orte im Kontext dieser Beschreibung werden insbesondere als Positionen bzw. Orte im Raum verstanden und können beispielsweise in einem 3-dimensionalen Koordinatensystem beschrieben werden, insbesondere in einem kartesischen 3-dimensionalen Koordina tensystem beschrieben werden.

In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine Bewegung des Masts in Abhängigkeit von der/den gespeicherten Position(en) zu steuern. Der Mast kann herkömmlich mehrere, relativ zueinander bewegliche, insbesondere relativ zueinander drehbewegliche, Mastsegmente aufweisen, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Mastsegmente mit tels geeigneten Ansteuerns von herkömmlichen Mastsegment-Aktuatoren relativ zueinander zu bewegen. Die Mastsegmente können mit/über Gelenke miteinander verbundenen sein, so dass der Mast in unterschiedlichen Maststellungen/Mastposen positionierbar ist. Verschiedene Maststellungen/Mastposen können sich durch ihre Drehwinkelstellung bezogen auf eine vertikal ver laufende Achse (Hochachse) unterscheiden und/oder durch die Winkel zwischen den Mast segmenten unterscheiden.

In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine Bewegung des Masts in Abhängigkeit von der/den gespeicherten Position(en) derart zu steuern, dass der Mast, insbe sondere in seiner Gesamtheit, keine Position bzw. keine Stellung einnimmt, die der/den gespeicherten Position(en) entspricht. Falls mehrere Positionen gespeichert sind, kann die Steuerein heit dazu ausgebildet sein, basierend auf den gespeicherten Positionen eine Geometrie, beispielsweise in Form eines Volumens, zu berechnen, in das der Mast in seiner Gesamtheit nicht eindringt.

In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, bei einer Annäherung des Masts an die gespeicherte(n) Position(en) eine Warnmeldung zu erzeugen. Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, eine momentane Position des Masts bzw. einer Mastspitze basierend auf Sensordaten zu bestimmen, die eine momentane Mastpose abbilden. Die Arbeitsmaschine kann hierzu beispielsweise Sensoren zur Erzeugung von Sensordaten aufweisen, wobei die Sensordaten Winkel zwischen den Mastsegmenten abbilden und/oder eine Drehwinkelstellung des Masts abbilden. Alternativ oder zusätzlich können zur Bestimmung der Position des Masts weitere UWB-Tags am Mast, insbesondere an der Mastspitze, befestigt werden, wobei die Steuereinheit für diesen Fall dazu ausgebildet ist, eine momentane Position des Masts bzw. der Mastspitze in Abhängigkeit von einer mittels des UWB-Systems ermittelten momentanen Position der weiteren UWB-Tags zu bestimmen.

In einer Ausführungsform weist die Markierungsvorrichtung eine Betätigungseinrichtung auf, beispielsweise in Form eines Knopfs, einer Taste, etc., mittels der die Markierungsvorrichtung betätigbar ist.

In einer Ausführungsform weist die Markierungsvorrichtung einen Stab auf, wobei die Betätigungseinrichtung an einem Ende des Stabs befestigt ist und das UWB-Tag an dem gegenüberliegenden Ende des Stabs befestigt ist.

In einer Ausführungsform ist der Stab teleskopierbar bzw. ist ein Teleskopstab.

In einer Ausführungsform ist die Arbeitsmaschine eine Autobetonpumpe.

Der Einsatz einer (Auto-) Betonpumpe auf einer Baustelle stellt hohe Ansprüche an den Bediener der Autobetonpumpe. Beim Bewegen des Masts kann es zu Kollisionen mit anderen, sich auf der Baustelle befindlichen Gegenständen, beispielsweise Gerüsten, kommen. Das lokale Umfeld führt zu einer Einschränkung des Aktionsraums.

Mittels der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die geometrische Einschränkung des Aktions raums des Masts einzuhalten.

Erfindungsgemäß wird ein UWB-Tag beispielsweise an einem Teleskop-Stab befestigt, der mit einem Aktivierungsknopf versehen ist. Die UWB-Anker befinden sich beispielsweise an der Ar beitsmaschine oder am Mast.

Der Stab bzw. das UWB-Tag kann von einem Benutzer an Gegenstände, die als Hindernisse aufgezeichnet werden sollen, geführt werden. Durch das Betätigen des Aktivierungsknopfs wird die momentane Position des UWB-Tags an die Steuereinheit gesendet, wodurch diese Position des Hindernisses aufgezeichnet werden kann.

Anschließend kann entsprechend mit der Markierung des nächsten Hindernisses fortgefahren werden.

Auf diese Weise kann beispielsweise ein dreidimensionales Abbild der geometrischen Ein schränkungen des Aktionsraums des Masts erstellt werden, die sich beispielsweise durch Gegenstände, Gerüste, etc. im Umfeld der Arbeitsmaschine ergeben. Steht eine Kollision bevor, kann beispielsweise eine akustische oder visuelle Rückmeldung an den Bediener der Arbeits maschine ausgegeben werden. Weiter kann eine Kollision vermieden werden, indem beispiels weise die Verfahrgeschwindigkeit des Masts reduziert und schließlich vollständig gestoppt wird.

Nachfolgend werden weitere Erfindungsaspekte beschrieben.

Beinstellunqserfassunq:

Zum Betrieb einer Betonpumpe müssen deren Stützausleger in Abhängigkeit von einem gewünschten Aktionsradius der Betonpumpe ausgefahren werden. Die finale Stellung der Stützausleger entscheidet über die Reichweite des Masts bzw. Arms der Betonpumpe sowie den Platzverbrauch der Abstützung und ist von der Umgebung abhängig. Vor allem in städti schen Gebieten können die Stützausleger nicht immer voll ausgefahren werden. Um die Stützausleger an die optimale Position zu fahren, muss deren Position beim Ausfahren gemes sen werden. Hierzu werden erfindungsgemäß UWB-Tags an den Stützauslegern befestigt. UWB-Anker werden geeignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Betonpumpe an be kannten Positionen angeordnet. Mittels des UWB-Systems kann nun die Position der Stützausleger gemessen und überwacht werden.

Kameradrohnen Tracking für 3D Aufnahmen:

Um eine optimale Positionierung einer Betonpumpe und deren anschließende Mast- bzw. Arm regelung auf einer Baustelle zu gewährleisten, ist es wünschenswert, ein genaues geometri sches Modell der aktuellen Situation auf der Baustelle zu haben. Dazu gehören beispielsweise Gegenstände und Gerüste, die sich auf der Baustelle befinden. Diese können potenzielle Hindernisse beim Verfahren des Masts bzw. Arms darstellen. Mittels der Erfindung ist es möglich, ein valides, dreidimensionales, virtuelles Abbild der Baustelle zu erzeugen. Hierzu wird ein UWB-Tag an einer ferngesteuerten, mit einer Kamera ausgestatteten Drohne befestigt. UWB- Anker werden geeignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Betonpumpe an bekannten Positionen angeordnet. Die Drohne kann nun über die Baustelle geflogen werden. Die Position des UWB-Tags wird mittels des UWB-Systems ständig ermittelt, wobei mittels eines Auswerte algorithmus den momentanen Bilddaten der Drohne deren Position zugeordnet wird, so dass ein valides dreidimensionales Abbild der Baustelle erzeugt werden kann. Dieses kann nun wie derum beispielsweise dazu genutzt werden, eine optimale Aufstellposition für die Betonpumpe zu finden und/oder eine kollisionsfreie T rajektorienplanung des Masts zu ermöglichen.

Sensorfusion Armwinkelsensoren und UWB:

Das Verfahren des Masts bzw. Arms einer Betonpumpe erfordert eine genaue Messung der aktuellen Konfiguration und Position des Masts bzw. Arms. Um dies zu erreichen, werden der zeit vor allem Sensoren an den Gelenken der Mastsegmente eingesetzt, die deren Winkel mes sen. Kommt es bei diesen Sensoren zu Ausfällen, ist keine Messung der Armposition mehr möglich. Mittels der Erfindung ist es möglich, die Position des Masts bzw. Arms noch genauer zu messen und auch beim Ausfall eines oder mehrerer Winkelsensoren immer noch eine Positionsbestimmung des Masts bzw. Arms zu ermöglichen. Hierzu werden UWB-Tags am Mast bzw. dessen Segmenten befestigt. UWB-Anker werden geeignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Betonpumpe an bekannten Positionen angeordnet. Mittels UWB- Positionsbestimmung der UWB-Tags und Sensorfusion basierend auf einem mathematischen Modell des Masts und einem Schätzalgorithmus werden erfindungsgemäß die Positionssignale des UWB-Systems und der vorhandenen Winkelsensoren kombiniert. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Positionsbestimmung des Masts und durch die redundante Messung kann die Posi tion auch bestimmt werden, wenn ein oder mehrere Winkel-Sensoren ausfallen.

Aufstellort einer Autobetonpumpe:

Wird eine Autobetonpumpe für das Betonieren einer großen Fläche eingesetzt, so ist der Ar beitsbereich durch die maximale Reichweite des Masts eingeschränkt. Mit der Wahl der Auf stellposition ist die erreichbare Fläche um die Autobetonpumpe festgelegt. Das Ziel ist es, mög lichst ohne Umsetzen den gesamten zu betonierenden Bereich zu erreichen. Mittels der Erfindung ist es möglich, eine möglichst optimale Position der Autobetonpumpe zu finden. Hierzu wird der Baustellenbereich der zu betonierenden Fläche mit UWB-Ankern ausgestattet. Mittels der Anker wird der Baustellenbereich großflächig mittels des UWB-Systems überwacht und die UWB-Tags geortet. Während die UWB-Anker an fixen, bekannten Positionen angeordnet sind, sind die UWB-Tags flexibel im Raum bewegbar, so dass deren momentane Position bestimmt werden kann. Mit einem UWB-Tag in der Hand kann ein Maschinenbediener beispielsweise eine äußerste Kante der zu betonierenden Fläche ablaufen. Diese Begrenzung der Fläche wird lokalisiert und aufgezeichnet. Anschließend gibt der Maschinenbediener den geplanten Aufstel- lort der Autobetonpumpe an und es wird berechnet, ob die Reichweite des Arms ausreichend ist, um von diesem Aufstellort aus die ganze zu betonierende Fläche abzudecken. Ist diese Be dingung erfüllt, so kann mit dem Aufbau der Autobetonpumpe begonnen werden. Ist diese Be dingung nicht erfüllt, so kann der Maschinenbediener alternative Aufste Horte von der Software überprüfen lassen. Alternativ ist es auch möglich, dass Aufstellorte vorgeschlagen werden, die eine Abdeckung der gesamten Fläche mit dem Mast möglich machen.

MaschinencockDit AR/VR Änzeiae:

Eine Betonpumpe kommt üblicherweise auf einer Baustelle und somit in einem komplexen Um feld zum Einsatz. Für die Mitarbeiter und insbesondere den Bediener der Betonpumpe ist es daher wichtig, zu jedem Zeitpunkt einen guten Überblick über die zu bedienende Maschine zu behalten. Ferner erlaubt eine gegebenenfalls zur Verfügung stehende Funkfernbedienung eine erhöhte Flexibilität, führt jedoch dazu, dass der Blick des Bedieners regelmäßig von der Maschine auf die Anzeige der Funkfernbedienung abgelenkt wird. Für diese Zeit ist die Maschine unüberwacht, was ein erhöhtes Sicherheitsrisiko birgt. Die Erfindung ermöglicht eine lückenlose Überwachung der Maschine und gleichzeitig der Maschinendaten unabhängig vom Aufenthaltsort auf der Baustelle. Hierzu werden UWB-Tags an allen zu überwachenden Maschinenelementen angebracht. UWB-Anker werden geeignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Be tonpumpe an bekannten Positionen angeordnet. Auf diese Weise kann die Position der ausge statteten Maschinenelemente zu jedem Zeitpunkt bestimmt werden. Die Informationen werden so aufbereitet, dass sie dreidimensional auf einem Anzeigeelement angezeigt werden, das an der Maschine angebracht ist oder sich in einer AR/VR (Augmented/Virtual Reality) Brille befin det. Insbesondere die Anzeige in einer Augmented Reality Brille erlaubt es, dass der Fahrer gleichzeitig den Blick auf die sichtbaren als auch die unsichtbaren Elemente der Maschinen behält.

Schnelles Mastfahren:

Um die Geschwindigkeit eines Endschlauches radiusabhängig bzw. bis zu einer zulässigen Ge schwindigkeit zu steuern bzw. zu regeln, muss eine Mastpose über Sensoren erfasst werden. Mittels der Erfindung ist es möglich, eine kostengünstigere Alternative für die derzeit eingesetz ten Sensoren zur Verfügung zu stellen, um ein gleichbleibend schnelles Verfahren des Masts zu ermöglichen. Erfindungsgemäß werden UWB-Tags am Mast befestigt. UWB-Anker werden geeignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Betonpumpe an bekannten Positionen angeordnet. Mittels Positionsbestimmung kann damit zu jeder Zeit die Mastpose bestimmt werden und basierend darauf die Mastpose gesteuert/geregelt werden, um eine hohe Verfahrge schwindigkeit zu ermöglichen. Die UWB-Tags bilden hierbei eine kostengünstige Alternative zu den derzeit verwendeten Neigungssensoren.

Warnen beim Verlassen des Funkbereichs:

Die Bedienung einer Betonpumpe erfolgt üblicherweise mittels einer Funkfernbedienung. Beim Überschreiten der Reichweite der Funkfernbedienung kann es Kommunikationsschwierigkeiten bis hin zum Ausfall der Kommunikation zwischen Funkfernbedienung und Betonpumpe kom men. Ferner darf der sich ein Fahrer nicht außerhalb der Sichtweite eines Endschlauchs befinden. Mittels der Erfindung kann ein Kommunikationsausfall zur Funkfernbedienung vermieden werden und/oder überwacht werden, ob sich der Fahrer in Sichtweite des Endschlauchs befindet. Hierzu wird ein UWB-Tag an eine Funkfernbedienung, mit der die Stützmasten einer Be tonpumpe gesteuert werden können, befestigt bzw. in diese integriert. UWB-Anker werden ge eignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Betonpumpe an bekannten Positionen an geordnet. Mittels UWB-Positionsbestimmung wird nun die Funkfernbedienung geortet, so dass vor dem Überschreiten der Reichweite der Funkfernbedienung dem Bediener, beispielsweise visuell oder akustisch, ein bevorstehender Kommunikationsausfall mitgeteilt werden kann. Da mit kann ein Ausfall verhindert werden und/oder gegebenenfalls die Maschine bei einem Über schreiten der Reichweite sicherheitshalber abgeschaltet werden. Weiter kann sichergestellt werden, dass sich der Fahrer noch in Sichtweite des Endschlauchs befindet.

Datenloaqinq für Beweounasprofil zwischen Bedienelementen:

Die Bedienung einer Betonpumpe erfolgt üblicherweise über mehrere Bedienelemente, die über die Betonpumpe verteilt sind und verschiedene Aktoren der Maschine steuern. Während des Rüstens muss ein Bediener zu dem entsprechenden Bedienfeld gehen, um den jeweils notwendigen Aktor zu bewegen. Häufiges Nachjustieren kann daher zu häufig wiederholtem Posi tionswechsel des Bedieners führen. Das dabei entstehende Bewegungsprofil des Bedieners kann dementsprechend umfangreich sein und deutet auf eine suboptimale Anordnung der Be dienelemente hin. Mittels der Erfindung ist es möglich, die Bedienelemente derart anzuordnen, dass das Bewegungsprofil des Bedieners optimiert wird und somit die Zeit für das Rüsten der Maschine verkürzt werden kann. Mittels UWB-Positionsbestimmung wird erfindungsgemäß das Bewegungsprofil bzw. der Positionsverlauf des Bedieners aufgezeichnet. Auf Grundlage des aufgezeichneten Bewegungsprofils werden dann die Bedienelemente derart angeordnet, dass sie zu einem optimierten Bewegungsprofil führen. Molch-Lokalisation in der Betonförderleitunq:

Beim Reinigen einer Betonpumpe werden üblicherweise sogenannte "Molche" eingesetzt, die in die Betonförderleitung eingesetzt werden und durch Druckerzeugung diese durchfahren und auf diese Weise reinigen. Oftmals ist es wünschenswert, den aktuellen Aufenthaltsort des Molches innerhalb der Leitung zu erfassen. Erfindungsgemäß wird ein Molch mit einem UWB-Tag versehen. UWB-Anker werden geeignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Betonpumpe an bekannten Positionen angeordnet. Mittels UWB-Positionsmessung kann nun die genaue Position des Molchs im dreidimensionalen Raum bestimmt werden. Basierend auf einer Mastpose kann derart die Position des Molchs innerhalb der Rohrleitung bestimmt werden.

Reichweitenvorhersage des Masts:

Das Aufstellen einer Betonpumpe werden üblicherweise die an der Betonpumpe angebrachten Stützausleger ausgefahren. Wie weit die Stützausleger ausgefahren werden müssen, hängt davon ab, wie weit der Mast der Betonpumpe während des Betriebs ausgefahren werden muss. Es erfordert im Allgemeinen viel Erfahrungswissen, um vorab abzuschätzen, wie weit die Stützausleger ausgefahren werden müssen. Eine nachträgliche Korrektur kann zu ungewünsch ten Verzögerungen im Aufbau der Betonpumpe führen. Mittels der Erfindung ist es möglich, eine valide Abschätzung dafür zu ermitteln, ob die aktuelle Stützauslegerkonfiguration ausreicht bzw. wie weit die Stützausleger der Betonpumpe ausgefahren werden müssen, um einen siche ren Aufbau zu gewährleisten. Hierzu werden mehrere UWB-Tags an den Begrenzungen der zu betonierenden Fläche angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann ein UWB-Tag an einer Funk fernsteuerung oder an einem Stab befestigt und mittels Knopfeingabe die jeweilige Begrenzungs-Position markiert werden. UWB-Anker werden geeignet an der Betonpumpe und/oder im Umfeld der Betonpumpe an bekannten Positionen angeordnet. Da die Position der UWB-Tags (Einbringungsort) relativ zu den UWB-Ankern (Maschine/Umfeld der Maschine) mittels des UWB-Systems ermittelbar ist, kann eine Position des Masts, wie sie der markierten Endlage entspricht, automatisch berechnet werden. Somit kann eine qualitative Aussage über die aktuelle Abstützung bezogen auf die notwendige Mastauslenkung gemacht werden. Alternativ kann über die notwendige Mastauslenkung eine Gewichtsverteilung der Maschine ermittelt und so automatisiert eine Schätzung darüber ausgegeben werden, wie weit die Stützausleger ausgefahren werden sollen.

Zuordnung von Beton in Schalung: Vorgegeben sei folgende Situation: Schalungen müssen mit verschiedenen Arten von Beton ausgefüllt werden. Dabei gibt es Bereiche innerhalb der Schalungen, in denen anderer Beton vorgesehen ist als im restlichen Teil. Aus statischen oder optischen Gründen ist es teilweise erforderlich, verschiedene Sorten Beton in eine gemeinsame Schalung einzufüllen. Mittels der Erfindung ist es nun möglich, eine korrekte Zuordnung von Betonsorte zur Position in der Schalung sicherzustellen. Hierzu wird ein Arbeitsbereich um die Schalung mit Referenzstationen, d.h. UWB-Ankern, versehen. Während die UWB-Anker an jeweils einer fixen bekannten Positi on angeordnet sind, sind die UWB-Tags flexibel im Raum bewegbar und der aktuelle Aufenthaltsort kann bestimmt werden. Es werden die Schalungen an ihren äußeren Kanten sowie der Endschlauch der Betonpumpe jeweils mit UWB-Tags versehen. Damit ist es möglich, ständig deren Positionen festzustellen. Basierend darauf kann die Lage zueinander, d.h. Endschlauch zu Schalung, berechnet und beispielsweise auf einem Bildschirm angezeigt werden. Der Bedie ner der Betonpumpe kann dann auf einfache Art und Weise feststellen, ob er momentan den Endschlauch mit der ausfließenden Sorte von Beton an der dafür korrekten Stelle der Schalung hält.

Baufortschritt in Kombination mit BIM:

Eine Baustelle kann mit Hilfe des sogenannten BIM "Building Information Modeling" geplant, ausgeführt und bewirtschaftet werden. Dabei wird ein virtuelles Modell des Bauvorhabens gene riert. Mittels der Erfindung ist es möglich, den Baufortschritt zu überwachen und im virtuellen Modell abzubilden. Hierzu werden die UWB-Anker ortsfest auf der Baustelle angeordnet. Die UWB-Tags werden an charakteristischen Positionen, die den Baufortschritt bestmöglich abbilden, angeordnet, beispielsweise dem höchsten Punkt eines Rohbaus. Mittels UWB- Positionsbestimmung kann dann das virtuelle Modell der Baustelle an die Realität angepasst werden.

Überwachung von definierten Bereichen auf einer Baustelle:

Auf einer Baustelle, vor allem mit zunehmender Größe, sind viele Baufahrzeuge, Werkzeuge sowie bereits angeliefertes Baumaterial bis zur nächsten Nutzung zwischengelagert. Weiter gibt es auf einer Baustelle regelmäßig Hindernisse, wie beispielsweise Baugruben und Mauern, und/oder Bereiche, die nicht betreten werden sollen. Diese Hindernisse und gefährlichen Berei che sind nicht immer an derselben Position. So ist beispielsweise der Aufenthalt im Arbeitsbe reich von Baggern oder unter Masten von Betonpumpen oder Kranen nicht gestattet. Bauarbei ter und andere Personen auf der Baustelle müssen vor diesen Hindernissen gewarnt bzw. an dem Eintritt in gefährliche Bereiche gehindert werden. Dies ist mittels der Erfindung möglich. Hierzu wird der Baustellenbereich mit UWB-Ankern versehen. Mittels der UWB-Anker können der Baustellenbereich großflächig überwacht und UWB-Tags geortet werden. Während die UWB-Anker an einer fixen, bekannten Position angeordnet sind, sind die UWB-Tags flexibel im Baustellenbereich bewegbar und die aktuelle Position kann mittels des UWB-Systems bestimmt werden. Alle Hindernisse sowie nicht zu betretende Bereiche sind in einem Lokalisierungssys tem hinterlegt. Im Lokalisierungssystem hinterlegte Maschinen tragen um sich herum einen ge sperrten Bereich, der im Lokalisierungssystem ausgewertet wird. Tragen alle Personen auf der Baustelle ein UWB-Tag mit sich, beispielsweise als eine Art Armbanduhr oder integriert im Helm, so können sie lokalisiert werden. Registriert das Lokalisierungssystem eine Person im Gefahrenbereich, so kann es diese Person beispielsweise durch ein Geräusch oder eine LED- Leuchte am entsprechenden Tag oder am Hindernis/der Maschine vor dem Hindernis oder dem Bereich warnen. Wenn die Positionen bzw. Orte der Baufahrzeuge und Personen auf der Bau stelle bekannt sind, ist es weiter möglich, dass das Lokalisierungssystem den Bewegungspfad von beiden vorausberechnet. Registriert es eine mögliche Kollision, so kann es beide Beteilig ten rechtzeitig über die Tags warnen und diese können reagieren, um die Kollision zu vermei den.

Traiektorienoptimierung innerhalb von Schalung:

Das Einbringen von Beton mittels einer Betonpumpe in eine Schalung erfordert in Abhängigkeit vom einzubringenden Beton eine bestimmte Vorgehensweise. Insbesondere die Trajektorie, die dabei der Endschlauch der Betonpumpe abfährt, kann die Qualität des Bauteils beeinflussen. Mittels der Erfindung kann die Trajektorie, die innerhalb der Schalung verfahren werden soll, optimiert werden. Hierzu werden UWB-Anker in der näheren Umgebung der zu befüllenden Schalung angeordnet. Weiter werden UWB-Tags zur Markierung an den Schalungsbegrenzungen angeordnet. Nun kann die Trajektorie entweder innerhalb der Schalung oder entlang der Tags berechnet werden und der Endschlauch dementsprechend so gesteuert werden, dass die gewünschte T rajektorie abgefahren wird.

T raiektorienplanuna des Arms:

Ein Vorteil einer Betonpumpe besteht darin, dass der Beton mittels eines Masts oder Arms, an dem ein Endschlauch befestigt ist, punktgenau an den gewünschten Ort eingebracht werden kann. Das Steuern des Masts erfolgt herkömmlich manuell durch den Fahrer der Betonpumpe und muss so koordiniert werden, dass sich das Schlauchende möglichst nahe am gewünschten Ort befindet. Das Verfahren des Masts ist ein komplexer und in der Regel zeitaufwendiger Vor gang. Mittels der Erfindung kann das Verfahren des Masts vereinfacht und beschleunigt wer- den. Hierzu wird jeweils ein UWB-Tag an einen Startpunkt, einen Endpunkt und an charakteristischen Positionen (z.B. Knicke und Kurven) der zu betonierenden Verschalung angeordnet. Ferner werden UWB-Anker im umliegenden Zielgebiet oder am Mast selbst befestigt. Mittels eines Bahnplanungsverfahrens wird automatisch eine zeit- und/oder energieoptimale T rajekto- rie berechnen. Der Arm wird nun automatisiert entlang der berechneten Trajektorie gefahren.

Absolute Messung der Schalung bzw. Sollpositionen:

In einem Betonfertigteilwerk werden die Schalmodule teilweise automatisiert auf Schienen an ihren vorgeplanten Ort gefahren. Aus den Modulen werden die Schalungen flexibel aufgebaut. Anschließend erfolgt die Betonage über eine stationäre Betonpumpe mit Verteilermast. Mittels der Erfindung ist es möglich, einen Endschlauch entlang der Schalung derart automatisiert zu fahren, dass der Beton gleichmäßig verteilt wird. Diese Aufgabe soll mit der im Folgenden be schriebenen Erfindung automatisiert werden. Hierzu wird der Arbeitsbereich um die Schalung mit UWB-Ankern versehen. Die UWB-Tags sind flexibel im Raum bewegbar, wobei mittels der UWB-Technologie der aktuelle Aufenthaltsort der UWB-Tags bestimmt werden kann. Die UWB- Tags werden nun erfindungsgemäß an allen relevanten Punkten der Schalung angeordnet, beispielsweise an Ecken und/oder Kanten und/oder Aussparungen für Fenster und Türen. Weiter wird am Endschlauch ein UWB-Tag angeordnet. Damit ist es möglich, den geometrischen Auf bau bzw. den Verlauf der Schalung nachzubilden und über ein Steuerungssystem einen Arbeitsbereich des Endschlauchs zu definieren. Die Lage des Endschlauchs relativ zur Schalung ist bekannt, so dass dieser nun automatisch gesteuert die Schalung abfahren und den Beton verteilen kann. y ung der Umgebung im Betrieb einer Autobetonpumpe:

Im Betrieb einer (Auto-) Betonpumpe gibt es Betriebsbedingungen, bei denen sich in der Umgebung der Betonpumpe beispielsweise Mauern oder Hallendecken befinden. Diese stellen Hindernisse für das Ausfahren der Stützbeine und/oder für das Ausklappen und die Bewegung des Masts dar. Mittels der Erfindung ist es möglich, Komponenten der Betonpumpe automati siert vor Kollisionen mit der Umgebung zu schützen. Hierzu wird der Baustellenbereich oder die Autobetonpumpe mit UWB-Ankern ausgestattet. Erfindungsgemäß werden alle bewegten Kom ponenten der Betonpumpe, beispielsweise die Stützausleger und die Gelenke des Masts, mit UWB-Tags ausgestattet. Dies ermöglich es, deren Position jederzeit mittels des UWB-Systems zu ermitteln. Weiter werden Hindernisse in der Umgebung, beispielsweise Mauern, Hallende cken oder Bodenöffnung, ebenfalls mit UWB-Tags versehen und lokalisiert. Registriert nun ein Steuerungssystem der Betonpumpe, dass sich Komponenten der Maschine und ein Hindernis immer näherkommen, also die beiden Positionen bzw. Orte sich annähern, stoppt das Steuerungssystem, insbesondere sofort, die Bewegung der Komponenten, womit Kollisionen verhin dern werden können.

Kollisionsvermeidunq Betonpumpe mit Kränen:

Der Einsatz einer fahrbaren/stationären Betonpumpe auf einer Baustelle bzw. im Fertigteilwerk stellt hohe Ansprüche. Beim Bewegen des Masts kann es zu Kollisionen mit anderen, sich in der Umgebung befindlichen beweglichen Maschinen, insbesondere Kränen, kommen. Das lokale Umfeld führt zu einer Einschränkung des Aktionsraums. Mittels der Erfindung kann sichergestellt werden, dass geometrische Einschränkung des Aktionsraums des Arms eingehalten wer den. Hierzu werden UWB-Tags an den jeweiligen, sich in der Umgebung befindlichen Maschi nen befestigt. UWB-Anker werden an der Betonpumpe und/oder am Mast befestigt. Mittels UWB-Positionsmessung können andere Maschinen, selbst wenn sich diese bewegen, lokalisiert werden. Steht eine Kollision bevor, wird eine akustische oder visuelle Rückmeldung ausgege ben oder die Kollision wird mittels einer geeigneten Steuerung direkt verhindert, indem die Verfahrgeschwindigkeit des Masts reduziert oder vollständig gestoppt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert beschrieben. Hierbei zeigt:

Fig. 1 höchst schematisch eine Arbeitsmaschine mit einem Ultra-Wideband (UWB)-

System.

Fig. 1 zeigt hoch schematisch eine Arbeitsmaschine 100 in Form einer Autobetonpumpe mit einem Ultra-Wideband (UWB)-System und einem herkömmlichen mehrsegmentigen Mast bzw. Arm 1.

Das UWB-System weist ein UWB-Tag 2 und drei UWB-Anker 3 auf. Selbstverständlich kann das UWB-System auch mehr als die drei dargestellten UWB-Anker 3 aufweisen.

Die Arbeitsmaschine 100 weist weiter eine von einem Benutzer handhabbare und von dem Benutzer betätigbare Markierungsvorrichtung 4 auf, wobei das UWB-Tag 2 an der Markierungsvor richtung 4 befestigt ist.

Die Markierungsvorrichtung 4 weist eine Betätigungseinrichtung 6 in Form eines Tasters auf, mittels der die Markierungsvorrichtung 4 betätigbar ist. Die Markierungsvorrichtung 4 weist einen Teleskop-Stab 7 auf, wobei die Betätigungseinrich tung 6 an einem Ende des Teleskop-Stabs 7 befestigt ist und das UWB-Tag 2 an dem gegen überliegenden Ende des Teleskop-Stabs 7 befestigt ist.

Die Arbeitsmaschine 100 weist weiter eine Steuereinheit 5 auf, die dazu ausgebildet ist, bei einer Betätigung der Markierungsvorrichtung 4 eine zum Zeitpunkt der jeweiligen Betätigung mittels des UWB-Systems ermittelte Position des UWB-Tags 2 zu speichern und den Betrieb der mobilen Arbeitsmaschine 100 in Abhängigkeit von der oder den ermittelten Positionen zu steuern.

Die Steuereinheit 5 verhindert, dass der Mast 1 Positionen einnimmt bzw. anfährt, die den ge speicherten Positionen entsprechen. Zusätzlich kann bei einer Annäherung des Masts 1 an die gespeicherten Positionen eine Warnmeldung ausgegeben werden. Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, basierend auf den gespeicherten Positionen eine komplexere Geometrie zu berechnen, die der Mast 1 nicht anfahren darf. Im einfachsten Fall kann durch lineare Interpolation zwischen zwei Punkten eine Gerade ermittelt werden, die der Mast nicht anfahren darf. Selbstverständlich können die ermittelten Punkte auch durch komplexere Algorithmen mitei nander verknüpft werden, um für den Mast 1 gesperrte Positionen zu errechnen.

Ein Benutzer der Arbeitsmaschine 100 kann beispielsweise mittels der Markierungsvorrichtung 4 die äußeren Abmessungen eines Gerüstes 8 einlernen, indem er Eckpunkte des Gerüsts 8 markiert. Die Steuereinheit 5 errechnet dann basierend auf den markierten Positionen ein Vo lumen bzw. eine Positionswolke, die der Mast 1 nicht anfahren darf.