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Forschungsprojekt "Entwicklung eines GPS-kontrollierten Maschinenführungssystems für Bagger"
Was verbirgt sich hinter den Buchstaben GPS?
Das Global Positioning System oder das GPS stellt eine Konstellation von Satelliten dar, welche alle 12 Stunden die Erde in einer Höhe von ca. 20000 km umkreisen. Die Satelliten senden Signale, welche spezielle Empfänger auffangen und verarbeiten können. Das Ergebnis der Signalverarbeitung und Auswertung sind die Koordinaten, gleich in welchem System, des Empfängerstandorts.
Das GPS wurde im Auftrag der US-Regierung entwickelt und in Betrieb genommen und wird täglich mit großem finanziellen Aufwand in Betrieb gehalten. Die Nutzung des GPS steht allen Anwendern kostenlos zur Verfügung. Das GPS bietet die Möglichkeit zur schnellen, präzisen Positionsbestimmung rund um die Uhr, überall auf der Erde und das bei jedem Wetter.
Baubetriebliche Konsequenzen aus der Nutzung des GPS
Die laufenden Entwicklungsarbeiten an den GPS-Empfängern haben deren Benutzerfreundlichkeit, Wirtschaftlichkeit und Präzision der Positionsbestimmung stark verbessert. Da Genauigkeiten um den Zentimeterbereich heute erreichbar sind, hat sich die Palette der GPS-Anwendungen vergrößert. So ist es möglich, Baumaschinen, z.B. Bagger und Planierraupen mit GPS so präzise zu führen, dass weniger vorbereitende Vermessungs- und Profilierungsarbeiten erforderlich sind. Dennoch werden die Erdarbeiten präziser und schneller ausgeführt. Es ergibt sich eine nachweisbare Kostensenkung bei der Durchführung von Erdarbeiten mit GPS-geführten Baumaschinen
- Abbildung: TRIMBLE, Inc.
Entwicklung des GPS-kontrollierten Maschinenführungssystems für Bagger an der Hochschule Coburg
Das GPS kontrollierte Maschinenführungssystem beruht prinzipiell auf einem Koordinatenver-gleich zwischen den mit der GPS-Ausrüstung gemessenen IST-Koordinaten und den SOLL-Koordinaten der Planung.Die Arbeitstechnik mit GPS-kontrollierten Maschinenführungssystemen wird das Arbeitsfeld vieler Bauingenieure in der Bauausführung beeinflussen. Dieser Entwicklung soll in der Ausbildung der Bauingenieur-Studenten Rechnung getragen werden.Deshalb wird zur Zeit im Vermessungslabor und im Freigelände der Fakultät Design, Studiengan Bauingenieurwesen an der Entwicklung eines GPS-kontrollierten Maschinenführungssystems für Bagger, welches sich sowohl zur Lehre, Praktika als auch im rauhen Baustellenbetrieb eignet, gearbeitet. Das wesentliche Ziel dieser Entwicklung ist das fundierte Unterweisen der Studenten in das GPS-Maschinenführungssystems für Bagger.Die Entwicklungsarbeiten werden sowohl durch öffentliche Mittel als auch durch Sponsoren aus der Industrie (Baumaschinenhersteller, Baufirmen, GPS-Hersteller) finanziert.
Unterstützung des Baggerführers ergibt eine höhere Leistung bei höherer Qualität
Die GPS kontrollierten Maschinenführungssysteme, welche seit ca. 2 Jahren auf dem Markt sind, geben dem Baggerführer durch ein in der Kabine montiertes kontrastreiches Display eines baumaschinentauglichen Computers an, wo die Schneidenmitte der Baggerschaufel im Baufeld steht. Er kann durch Differenzmaße zur geplanten Aushubsohle erkennen, ob die Baggerschaufel
- zu tief, zu hoch (Tiefenkontrolle) ist oder
- zu weit links oder rechts (Lagekontrolle) steht.
Weiterhin kann der Baggerführer erkennen:
- die Fortsetzung des Baggerschnittes, d.h. den planmäßigen Längenschnitt in Arbeitsrichtung,
- Gefälleänderungen der Baggersohle im Längenschnitt,
- Abstand zu nahenden Böschungskanten, Versprüngen oder
- Abstand zu gefährdeten Fremdanlagen oder Hindernissen, z.B. Stromkabel, etc.
- Abbildung: TRIMBLE, Inc.
Der Baggerführer erhält damit die Position bzw. die Korrekturmaße der Mitte des Baggerkübels zentimetergenau, und das bei Tag und Nacht, bei jedem Wetter, bei Nebel und bei Baustellenstaub.
Weitere Merkmale des an der FHC entwickelte GPS-kontrollierte Maschinenführungssystem:
- Beim Maschinenführungssystem der Hochschule Coburg (FHC) kann man, um eine hohe aber zweckentsprechende Präzision zu erreichen, die GPS-Antennen in mehrfacher Weise am Bagger fixieren.
- Zusätzlich kann bei einer Planänderung sofort, d.h. direkt am Einsatzort des Baggers, die Maschinenführungssoftware geändert, d.h. dem geänderten Projekt angepaßt wer-den. Die für das Maschinenführungsprojekt erstellte Software ist praxisnah und einfach zu bedienen.
- Weiterhin kann das genannte GPS-kontrollierte Maschinenführungssystem zur Leistungsabschätzung verwendet werden.
Kurzum, das GPS-kontrollierte Maschinenführungssystem soll den Baggerführer unterstützen, aber nicht ersetzen. Im täglichen Baubetrieb sind die gegebenen Produktionsbedingungen sehr unterschiedlich. Das permanente Anpassen an die gegebenen Produktionsbedingungen verlangt ein hohes Maß an Flexibilität. Der Mensch soll Steuermann der Maschine bleiben, nur er verfügt über die geforderte Flexibilität und Umsicht. Durch die Unterstützung durch das GPS-kontrollierte Maschinenführungssystem wird eine hohe Produktivitätsteigerung erreicht.
