Berührungslose akustische Sensoren

Sensorsysteme für die Nivellierautomatik NIVELTRONIC Plus®

VÖGELE bietet mit der Nivellierautomatik NIVELTRONIC Plus® ein einzigartiges Nivelliersystem, das die Basis für einen profilgenauen und effizienten Einbau auf jedem Untergrund schafft. Die hohe Präzision beim Einbau entsteht durch die Kombination der Nivellierautomatik mit verschiedenen Sensorsystemen von VÖGELE. Für jeden Einsatzzweck gibt es dabei den richtigen Sensor. Die Bandbreite reicht von mechanischen bis zu verschiedensten berührungslosen Sensoren. Im ersten Teil der Serie stellen wir die berührungslosen akustischen Sensoren für die VÖGELE Nivellierautomatik NIVELTRONIC Plus® vor.

Die Nivellierautomatik NIVELTRONIC Plus® ist eine Eigenentwicklung der JOSEPH VÖGELE AG und basiert auf jahrelanger Erfahrung im Bereich Nivelliertechnik. In Bezug auf leichte Bedienbarkeit, Präzision und Zuverlässigkeit ist sie die perfekte Lösung für alle Nivellieraufgaben.

Perfekte Abstimmung von Maschine und Nivellierautomatik garantiert beste Qualität

Das voll integrierte System hat den Vorteil, dass die Maschinentechnik der SUPER Fertiger und das Nivelliersystem in perfekter Art und Weise aufeinander abgestimmt sind. So sind beispielsweise sämtliche Verkabelungen und Anschlüsse in der Zugmaschine und der Bohle integriert, wodurch Beschädigungen an diesen Komponenten nahezu ausgeschlossen sind.

Große Vielfalt an Sensoren

Selbstverständlich bietet VÖGELE eine besonders vielfältige und praxisgerechte Auswahl an Sensoren, die einen flexiblen Einsatz der NIVELTRONIC Plus® ermöglichen. Egal ob Parkplätze, Verkehrskreisel oder Bundesstraßen gebaut oder saniert werden sollen, VÖGELE bietet den richtigen Sensor für jede Baustellensituation. Wird der Sensor gewechselt, geht kaum Zeit verloren. Denn die NIVELTRONIC Plus® erkennt jeden angeschlossenen Sensor automatisch, was die Konfiguration für den Benutzer besonders schnell und einfach macht. Die verschiedenen Sensoren von VÖGELE lassen sich in folgende Kategorien unterteilen: Mechanische Sensoren, berührungslose akustische und berührungslose optische Sensoren sowie 3D-Systeme. Im ersten Teil der Serie geht es um berührungslose akustische Sensoren.

Berührungslose akustische Sensoren

VÖGELE bietet drei verschiedene berührungslose akustische Sensorsysteme an: den Ultraschall-Single-Sensor, den Ultraschall-Multi-Sensor und den Big-MultiPlex-Ski. Das Funktionsprinzip der drei akustischen Sensoren ist identisch. Es wird immer ein akustisches Signal ausgesendet, reflektiert und wieder empfangen. Die vom Aussenden bis zum Empfangen vergangene Zeit gibt Aufschluss über den zurückgelegten Weg. Da die Schallgeschwindigkeit abhängig von der Umgebungstemperatur ist, wird bei diesen Sensoren auch immer ein Wert zur Temperaturkompensation ermittelt. Dadurch wird auch bei Temperaturschwankungen eine gleichbleibend präzise Höhenmessung gewährleistet.

Verschleißfreie Sensorsysteme

Durch das gemeinsame Funktionsprinzip haben die Sensoren viele Gemeinsamkeiten, was die Vorteile gegenüber mechanischen Sensoren angeht. Die Ultraschall-Sensoren besitzen einen sehr großen Mess- und Arbeitsbereich, dies macht sie äußerst flexibel in der Anwendung. Da der Sensor kontaktlos abtastet, kann er weder verschmutzen noch verschleißen. Ein weiterer Vorteil der berührungslosen Messung liegt darin, dass die Sensoren beim Umsetzen des Fertigers montiert bleiben können. Gegenüber den optischen Sensoren haben sie den Vorteil, dass sie unempfindlich gegenüber Spiegelungen und Lichtbrechungen sind.

Verschiedene Anwendungsbereiche

So viel zu den Gemeinsamkeiten der Sensoren. Natürlich gibt es aber auch Unterschiede. Einer der wesentlichsten ist die Anzahl der Messungen, die vorgenommen und ausgewertet werden. Daraus ergeben sich die unterschiedlichen Anwendungsspektren der Sensoren.

1. Ultraschall-Single-Sensor

Der Ultraschall-Single-Sensor sendet nur einen Schallkegel aus. Damit überträgt er 1:1 eine Referenz ohne Mittelwertbildung. Mit ihm lassen sich verschiedenste Referenzen abtasten, wobei sich der Sensor bequem an die unterschiedlichen Baustellenverhältnisse anpassen lässt. Er zeichnet sich außerdem durch seine einfache und schnelle Montage und Bedienung aus. Der Wert für die Temperaturkompensation wird bei diesem Sensor mithilfe eines Metallbügels ermittelt, der in festem Abstand zum Sensor positioniert ist. Ein Teil des Ultraschallkegels trifft auf diesen Bügel und misst den Abstand. Weicht der gemessene vom tatsächlichen Wert ab, dient die Differenz dem Sensor als Korrektiv.

Optimal für enge Kurvenradien

Aufgrund der geringen Baumaße des Sensors eignet er sich hervorragend für besonders enge Baustellen oder kurvenreiche Strecken mit kleinen Kurvenradien. Außerdem ist der Sensor prädestiniert für Arbeiten, bei denen das genaue Kopieren einer Referenz erforderlich ist. Dazu zählt der Einbau zweier paralleler Fahrbahnen im »Heiß an Heiß«- oder »Heiß an Kalt«-Verfahren. Auch leistet er überall dort gute Dienste, wo große Änderungen der Einbauhöhe in kurzer Zeit durchgeführt werden müssen, zum Beispiel bei Bremsschwellen.

2. Ultraschall-Multi-Sensor

Anders als der Ultraschall-Single-Sensor sendet der Ultraschall-Multi-Sensor zur Höhenmessung nicht einen, sondern fünf Schallkegel aus. Von den fünf Ultraschall-Messungen werden nur drei zur Bildung eines Mittelwerts herangezogen, die anderen zwei Messungen mit der größten Abweichung vom Sollwert werden gestrichen. Dadurch wird automatisch verhindert, dass unrealistische Unebenheiten in der Referenz, zum Beispiel verursacht durch Hindernisse wie Schaufeln, in die Messung einbezogen werden.

Sechster Schallkegel kontrolliert die Temperatur

Wie bereits erwähnt, dient beim Ultraschall-Single-Sensor ein Bügel zur Temperaturkompensation. Beim Ultraschall-Multi-Sensor übernimmt diese Aufgabe ein zusätzlicher sechster Schallkegel, der die Abweichungen der Schallgeschwindigkeit ermittelt und die Messergebnisse mit einem Korrekturwert versieht.

Auch Leitdrähte sind als Referenz möglich

Der VÖGELE Ultraschall-Multi-Sensor ist sehr vielseitig einsetzbar. Durch die Bildung eines Mittelwertes kann er kurze Unebenheiten in einer Referenz ausgleichen. Der Sensor kann nicht nur den Boden abtasten, sondern auch Referenzen wie einen Nivellierdraht oder ein gespanntes Seil mit einer Mindeststärke von 2,5 mm. Dazu wird der Sensor quer zur Fahrtrichtung in Position gebracht, also gegenüber der Bodenabtastung um 90° gedreht. Im Menü der NIVELTRONIC Plus® wird mit einem einfachen Tastendruck von der Bodenabtastung auf den Drahtmodus gewechselt. Es wird dann kein Mittelwert mehr gebildet, sondern nur noch der Ultraschall-Kegel mit der geringsten Distanz zur Referenz herangezogen. In diesem Modus kann, wie auch beim Ultraschall-Single-Sensor, eine Referenz 1:1 kopiert werden.

3. Big-MultiPlex-Ski

Der Big-MultiPlex-Ski arbeitet mit drei Ultraschall-Multi-Sensoren, die an einem Träger befestigt sind. Jeder dieser Sensoren liefert sein Messergebnis an die Zentraleinheit des Big-MultiPlex-Ski. Dort wird aus den Messergebnissen ein Mittelwert errechnet, der an die NIVELTRONIC Plus® weitergegeben wird. Hindernisse, die eine zuvor definierte Größe überschreiten, werden automatisch aus der Höhenmessung ausgeschlossen. Somit ist sichergestellt, dass stets mit korrekten Daten gearbeitet wird.

Flexible Skilänge bis zu 13 m

Dank des erweiterbaren Trägers kann der Big-MultiPlex-Ski in variablen Skilängen von 5 m bis 13 m verwendet werden. Der Träger setzt sich aus mehreren Anbauteilen zusammen. Die einzelnen Sensoren können auf dem Träger verschoben werden, sodass die Position optimal an alle Baustellenbedingungen angepasst werden kann. Die in der Praxis am häufigsten verwendete Skilänge liegt bei 8 m oder mehr.

Perfektes Ausgleichen von lang gezogenen Unebenheiten

Der Big-MultiPlex-Ski eignet sich besonders für Einsätze, bei denen es auf absolute Ebenheit in Längsrichtung ankommt. Denn durch die Mittelwertbildung von mehreren Ultraschall-Multi-Sensoren erkennt das System auch lang gezogene Bodenwellen, die von einem einzelnen Sensor nicht als Fehler erkannt würden. Besonders gut lassen sich mithilfe des Big-MultiPlex-Ski perfekte Anschlüsse an vorhandenen Oberflächen herstellen, ohne dass die Nivellierung dabei manuell eingestellt werden müsste.

Abtastung innerhalb oder außerhalb der Arbeitsbreite

Der Big-MultiPlex-Ski bietet zwei Möglichkeiten der Anbringung: Zum einen kann der Untergrund innerhalb der Arbeitsbreite abgetastet werden. Dazu wird der Sensorträger am Bohlenholm angebracht. Der besondere Vorteil: Die frisch eingebaute Oberfläche hinter der Bohle ist Teil der Referenz und wird somit zur Regelung der aktuellen Einbauhöhe berücksichtigt. Zum anderen kann der Träger samt Sensoren auch am Seitenschild angebracht werden, wenn die Referenz außerhalb der Fertiger-Arbeitsbreite besser zur Abtastung geeignet ist.

Auswahl-Matrix: Der optimale Sensor für jede Anwendung

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