Assistenzsysteme für vollelektrische Seilbagger im Greiferbetrieb

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Modellierung eines mechanischen Schlitzwandgreifers und der Entwicklung eines Assistenzsystems für einen vollelektrischen Seilbagger im Greiferbetrieb. Das vorgeschlagene Assistenzsystem unterstützt den Benutzer bei der Bedienung des Seilbaggers, in dem es basierend auf einer Regelungsstragie die beiden elektrischen Seilwinden je nach Arbeitszyklus vorsteuert. Durch die Kombination des Assistenzsystems mit der Erfahrung des Bedieners kann im Betrieb dadurch die Sicherheit der Baustelle und die Leistungsfähigkeit verbessert werden. Für die Entwicklung des Assistenzsystems wird im ersten Teil ein mathematisches Modell des Gesamtsystems, bestehend aus zwei elektrischen Seilwinden, dem Seilsystem und dem mechanischen Schlitzwandgreifer, hergeleitet. Die Verifikation und Parametrierung des Modells erfolgt in der Simulation anhand von Messdaten. Ausgehend von der Modellierung wird anschließend ein modulares Assistenzsystem für die Arbeitsphasen des Seilbaggers im Greiferbetrieb entwickelt. Die verfolgten regelungstechnischen Anforderungen und Ziele folgen dabei aus dem Prozessverständnis und werden mittels Simulation verifiziert. Abschließend werden die Ergebnisse und Grenzen des Assistenzsystems diskutiert.

This work deals with the modeling of a mechanical diaphragm wall grab and the development of an assistance system for an all-electric cable excavator in grab operation. The proposed assistance system supports the operator in the operation of the cable excavator by controlling the two electric winches depending on the current task of the work cycle.Combining the assistance system with the operator’s experience will increase job site safety and improve performance. To develop the assistance system, a mathematical model of the entire system, consisting of two electric winches, the cable system and the mechanical diaphragm wall grab, is first derived. The model is then verified and parameterized in simulation based on measured data. Based on the modeling, a modular assistance system for the working phases of the cable excavator in grab operation is then developed. The control requirements and objectives are derived from the understanding of the process and verified using simulation. Finally, the results and limitations of the assistance system are discussed.