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Fünf Gründe für den Einsatz von Maschinensteuerung im Tiefbau
Einfach ausgedrückt, handelt es sich bei einer Maschinensteuerung um ein System, das die Position des Anbauteils einer Baumaschine – also zum Beispiel des Löffels eines Baggers oder des Schilds eines Dozers – berechnet und für den Maschinenführer auf einem Bildschirm visualisiert. Das System zeigt auch an, wie viel Erde abgetragen wurde und ob die laut Plan benötigte Tiefe für das Bauvorhaben erreicht wurde. Maschinensteuerungslösungen sind ein zentraler Baustein digitalisierter Baustellen. Ihre Anwendung beschleunigt die Arbeit und erhöht die Sicherheit. Im Folgenden geben wir Ihnen einen Überblick über die Arten der Maschinensteuerung und fünf Gründe für die Umgebungserfassung bei Tiefbauprojekten – egal, ob Sie Maschinenführer, Ingenieur oder Projektleiter sind.
Zwei Arten von Maschinensteuerungen:
"Maschinenführung" & "Maschinenautomatisierung"
Generell unterscheiden wir zwischen zwei
verschiedenen Arten von
Maschinensteuerungen. Zum einen gibt es die
Maschinenführung, bei der das System die
Position des Anbauteils der Maschine mit
einem 3D-Plan der Baustelle abgleicht und
dem Maschinenführer in Echtzeit relevante
Daten zum Projekt anzeigt. Es ist dann
Aufgabe des Maschinenführers, die Maschine
entsprechend zu bewegen und mit der Arbeit
aufzuhören, sobald die gewünschte
Geländehöhe erreicht ist. Die 3D-Planung wird
in der Regel in Form eines triangulierten
digitalen Höhen- oder Geländemodells
bereitgestellt, das für eine einzelne Maschine
über einen USB-Stick bzw. bei mehreren
Maschinen über die zentral verwaltete,
cloudbasierte Datenaustausch-Plattform LeicaConX bereitgestellt wird.
Zum anderen gibt es die
Maschinenautomatisierung, bei der dieselben
Positionsberechnungen durchgeführt werden,
zusätzlich aber eine Schnittstelle zur Maschine
dem Bediener einige seiner Aufgaben
abnimmt. So hat die Automatisierungslösung
Zugriff auf die Hydraulik oder andere Systeme,
sodass sie die Maschine selbständig steuern
und auf die Erreichung der gewünschten Auf-
oder Abtragshöhe hinarbeiten kann. Diese
Automatisierungsvariante ist verfügbar für
Dozer, Grader und Maschinen für
Belagsarbeiten. Hier kann durch die
Automatisierung auf eine sehr viel einfachere
Art Genauigkeit erzielt werden als mit einem
reinen Maschinenführungssystem.
Die Branche entwickelt sich dahingehend, dass Maschinenführungssysteme immer stärker automatisiert werden. Besonders die Baggersteuerung hat sich in den vergangenen Jahren erheblich weiterentwickelt, einschließlich einer halbautomatischen Baggerfunktionalität. Außerdem existieren Bohrer, die den Bohrvorgang automatisch beenden, wenn die Maschinensteuerung an das System meldet, dass die gewünschte Tiefe erreicht ist, sowie Lösungen für Dozer und Grader, die mit dem Hydrauliksystem der Maschinen verbunden sind, um einen automatisierten Betrieb zu ermöglichen.
So funktioniert es: Positionierungsdaten
Grundsätzlich benötigt die Maschinensteuerung einige Instrumente, um sich selbst zu positionieren, wofür es unterschiedliche Möglichkeiten gibt. In einfachen Fällen, wenn es nur um die Höhe geht, reicht dazu meist ein Rotationslaser. Dies bezeichnen wir als 2D-Maschinensteuerungssystem. Alternativ können mithilfe einer Totalstation oder eines Laserscanners Position und Höhe bestimmt werden. Dabei handelt es sich dann um eine echte 3D-Maschinensteuerung. Solche Lösungen empfehlen sich für Anwendungen, die eine hohe Genauigkeit erfordern, wie Feinplanier- und Trimmarbeiten für Straßen und Schienen. Die gängigste Positionierungsart für Maschinensteuerungen ist das Globale Navigationssatellitensystem (GNSS), das eine 3D-Positionsgenauigkeit der Maschine von rund 30 mm unterstützt. In allen diesen Fällen erfolgt die Anfangspositionierung nicht anhand der Position des Anbauteils selbst, sondern mithilfe des auf der Maschine angebrachten Positionssensors, dessen Informationen an weitere Sensoren am Kontaktpunkt des Anbauteils übermittelt werden.
Vorteil 1:
Maschinenführer können durch den einfachen Zugang zu relevanten Informationen effizienter arbeiten
Das Display der Maschinensteuerung in der Fahrerkabine zeigt alle wichtigen Plandaten an, sodass der Maschinenführer keine Einweisung oder gedruckten Pläne benötigt. Der Maschinenführer erhält durch die Visualisierung am Monitor eine genaue Vorstellung vom gewünschten Ergebnis und kann seine Genauigkeit selbständig kontrollieren. Dadurch wird die Arbeit gleich im ersten Anlauf richtig ausgeführt und Korrekturen entfallen.
Vorteil 2:
Die Sicherheit steigt, weil sich weniger Menschen in der unmittelbaren Nähe der Maschine aufhalten.
Die Arbeit mit Leitdrähten oder Schnurgerüsten entfällt, da alle benötigten Informationen direkt über das Display in der Kabine zugänglich sind. Auch laufende Kontrollen der ausgeführten Arbeiten sind nicht mehr notwendig, da der Maschinenführer selbst den vollen Überblick hat. Entsprechend müssen sich kaum mehr Menschen im direkten Gefahrenbereich der Maschine aufhalten.
Vorteil 3:
Durch effizienteres Arbeiten lassen sich Umweltziele leichter erreichen.
Der Einsatz von Maschinensteuerungslösungen spart Material, weil die Genauigkeit beim Auf- und Abtrag steigt. Gleichzeitig wird auch weniger Treibstoff verbraucht. Diese beiden Faktoren wirken sich günstig auf die Erreichung von Umweltzielen durch Baufirmen aus.
Vorteil 4:
Das Risiko der Beschädigung von Versorgungsleitungen und damit verbundener Projektverzögerungen sinkt.
Mit der Leitungsortungslösung Leica DSX gesammelte Daten über unterirdische Versorgungsleitungen können in das Maschinensteuerungssystem importiert werden, um eine Vermeidungszone zu definieren, was die Gefahr der versehentlichen Beschädigung von Leitungen oder Rohren erheblich reduziert. Diese Vermeidungszone kann vom Benutzer einfach festgelegt und mit einer Triggerdistanz versehen werden. Wenn diese unterschritten wird, warnt das Maschinensteuerungssystem den Maschinenführer durch ein akustisches Warnsignal und die Hinterlegung des Bildschirms in Rot.
Vorteil 5:
Die einfache Datenerfassung unterstützt Dokumentationstätigkeiten.
Das Maschinensteuerungssystem liefert seinerseits Daten in Form gemessener Punkte zur Bestandsdokumentation. Dabei wird vom System eine CSV-Datei erstellt, in die buchstäblich auf Knopfdruck gemessene Punkte aufgenommen werden. Diese Daten können über einen USB-Stick oder mithilfe von Leica ConX exportiert werden.
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