3D-Baggersoftware: Baggern wie ein Profi

„Der hat es im Gesäß“ — das sagt man begnadeten Baggerfahrern nach. Oder helfen sie ihrem Talent mit einem 3D-System nach?

vor 3 Jahren

Beim Unicontrol werden alle beweglichen Segmente des Baggers mit elektronischen Wasserwaagen bestückt, die im Controller zusammengeführt werden. (Bildquelle: Unicontrol)

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Es ist immer wieder eine wahre Freude, einem guten Baggerfahrer bei der Arbeit zuzuschauen. Und auch in der Landwirtschaft gibt es manchen Profi, der ein Händchen dafür hat, Gräben instand zu setzen oder die Handarbeit bei Baumaßnahmen auf ein Minimum zu reduzieren. Wer die perfekte Form anlegen möchte, kann dafür ein elektronisches 3D-System für Bagger und Radlader nutzen.

3D-Baggersoftware: Die Basis bilden:

ein sehr leistungsfähiger Bordcomputer,
eine hochkomplexe Software,
Winkelgeber am Oberwagen, am Bagger- oder Ladearm und, soweit vorhanden, an Schwenkzylindern sowie
eine hochgenaue GNNS-Ortung auf der Kabine.

Um auch kleinere und ältere Maschinen damit aus- oder nachzurüsten, bietet die dänische Firma Unicontrol (unicontrol.io, dittec.de) jetzt eine 3D-Hilfe für rund 20 000 Euro an. Das ist alles andere als ein Schnäppchen. Doch steht diese Technik bei großen Baggern und Radladern mit Preisen von bis zu 40 000 Euro in der Liste.

Ein Tablet dient beim Unicontrol als Anzeige und als Verbindung in die Cloud des Systemherstellers. (Bildquelle: Holtmann)

Optische Hilfe

Wie funktioniert das? — Bei dem System geht es darum, die Schaufelkante der Bagger- oder Radladerschaufel räumlich auf einem Bildschirm in der Kabine darzustellen. Gleichzeitig kann der Fahrer eine georeferenzierte 3D-Karte seines Arbeitsprojektes aus der Cloud einblenden, die der Planer zuvor mit einem online-CAD-Programm erstellt hat. Dieses Projekt kann z. B. ein Graben oder eine Fläche zum Pflastern, Asphaltieren oder Betonieren sein. Am Monitor ist immer die Position der Schaufelkante relativ zum Projekt zu sehen. Auf diese Weise erhält der Fahrer eine Orientierung, welche Bereiche er wegnehmen und welche er stehen lassen muss. Wichtig zu wissen: Der Bagger wird nach wie vor von ihm selbst bedient.

Die Komplexität der Rechenleistung ergibt sich aus dem Umstand, dass der CAD-Plan des Projektes über die Satellitenortung geografisch fixiert ist, während sich der Bagger oder der Radlader ständig bewegt. Vergleichbar ist dies mit einem RTK-Lenksystem, das den Traktor auf der Basis des Feldumrisses und der vorigen Spur führt. Beim Tiefbau kommt nun noch die dritte Dimension dazu, und gleichzeitig berücksichtigt die Software die unterschiedlichen Tiefen der Schaufelkante links und rechts. Denn wirklich waagerecht stehen ein Bagger oder ein Radlader fast nie.

Zwei mächtige, Akku gepufferte Controller, hier in einem Gehäuse in der Kabine, verarbeiten die Signale der Sensoren. (Bildquelle: Holtmann)

Zwei GNSS-Empfänger

Zur räumlichen Erfassung der Maschine wird die Kabine mit zwei RTK-Empfängern ausgerüstet. Diese erfassen unter anderem die Ausrichtung. Die Seiten- und Längsneigung wird über eine elektronische Wasserwaage an der Kabine erfasst.

Jedes Segment des Baggerarms, der Radladerschwinge, der Schaufel oder des Löffels ist ebenfalls mit einer elektronischen Wasserwaage zu bestücken. Die Bezugsgröße für das Winkelmaß ist immer die geografische Lage, nicht der Winkel zum nächsten Segment.

Zwei GNSS-Empfänger mit RTK-Genauigkeit sorgen für die räumliche Zuordnung des Baggers im Unicontrol-System. (Bildquelle: Holtmann)

Wenn ein Bagger über einen Schwenkausleger oder über eine Schwenkschaufel verfügt, kann der Weg des Schwenkzylinders mit einem speziellen Sensor abgegriffen werden. Alle Sensoren werden geschützt unter stabilen Blechen angeordnet und per CAN-Bus-Leitung mit dem Hauptrechner des Systems verbunden. Im Konfigurationsmenü der Software sind nun alle Maße zwischen den jeweiligen Drehpunkten einzugeben. Ein weiteres wichtiges Maß ist der Abstand zwischen der Schaufelkante und dem Drehpunkt der Schaufel sowie deren Breite. Damit berechnet der Prozessor die räumliche Position der Schaufelkante aufgrund der Abstände zwischen den Drehpunkten und den jeweiligen Winkeln zur Waagerechten.

Der hohe Preis des Systems ergibt sich vor allem dadurch, dass die Sensoren sowohl sehr robust als auch sehr genau sind. Der Controller, die Kabel und die Steckverbindungen haben Industriequalität. Relativ preiswert beim System von Unicontrol ist nur das Display. Dabei handelt es sich um ein handelsübliches Android-Tablet, das per WLAN mit dem Controller verbunden ist. Eine App stellt die Bedienoberfläche dar.

Unter dem Blechkasten verbirgt sich sicher geschützt eine elektronische Wasserwaage. (Bildquelle: Holtmann)

Was uns sonst noch auffiel

Der Hauptrechner ist mit einem Akku versehen, damit dieser bei einem Motorstopp und -start nicht ausgeht.
Das GNSS-basierende und mit RTK-Signal arbeitende System erkennt die Höhe der Schaufelkante und berechnet deren Position in Relation zum verbleibenden Boden.
Über das Tablet können Projekte direkt vor Ort erstellt und online in das System übermittelt werden.
Die Montage und das Kalibrieren an einem Minibagger dauert mindestens einen Tag.
Unicontrol funktioniert im Tiefbau auch an Radladern.

Wilfried Holtmann

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