DE10350923A1 - Positioning method for positioning the trailer of an articulated goods vehicle beneath a container supported on a mounting frame, whereby the path to be taken by the trailer is automatically determined up until a target position - Google Patents

Positioning method for positioning the trailer of an articulated goods vehicle beneath a container supported on a mounting frame, whereby the path to be taken by the trailer is automatically determined up until a target position Download PDF

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Ottmar Dr. Gehring
Harro Dr. Heilmann
Frederic Holzmann
Andreas Dr. Schwarzhaupt
Gernot Dr. Spiegelberg
Armin Dr. Sulzmann
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Abstract

Method for driving a goods vehicle with a trailer (2) backwards so that the trailer finishes beneath a target object, especially a support frame (6) for a container (3). The position of the target object relative to a fixed point on the trailer is determined and the path (5) to be taken by trailer is determined so that it reaches a target position beneath the support frame. An independent claim is made for a device for driving a vehicle with a trailer backwards so that it reaches a desired final position.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rückwärtsrangieren eines lenkbaren, insbesondere ein Anhängerfahrzeug aufweisenden, Fahrzeugs, wobei durch eine Bilderfassungseinrichtung ein Zielobjekt erfasst wird und die Bahn des Fahrzeugs in eine Zielposition bestimmt wird.The The invention relates to a method for rearranging a steerable, in particular a trailer vehicle vehicle, wherein by an image capture device a target object is detected and the trajectory of the vehicle in a target position is determined.

Container werden häufig auf Gestellen gelagert, die schwenkbare Stützbeine aufweisen. Die Gestelle werden zusammen mit den Containern von Lastwagen oder deren Anhängern transportiert. In senkrechter Stellung legen die Stützbeine einen Abstand des Gestellbodens zur Straßenfläche fest, die es einem Kraftfahrzeug oder einem Anhänger mit an die Gestelle angepasster Ladeeinrichtung erlaubt, unter das jeweilige Gestell zu fahren.Container become common mounted on racks having pivoting support legs. The racks are transported together with the containers of trucks or their trailers. In vertical position, the support legs put a distance of the frame floor stuck to the road surface, which it a motor vehicle or trailer with adapted to the racks Charging device allowed to drive under the respective frame.

Anschließend hebt das Kraftfahrzeug oder der Anhänger das Gestell mit seiner bordeigenen Luftfederung etwas an, sodass die Stützbeine vom Fahrer oder Beifahrer in die Horizontale geschwenkt und darin verriegelt werden können. Die Container werden auch als Wechselbehälter bezeichnet. Zum Übernehmen der Gestelle mit den Wechselbehältern müssen die Kraftfahrzeuge bzw. Anhänger mit großer Genauigkeit mit ihren Ladeeinrichtungen unter die Gestelle gefahren werden können. Das Be laden, Entladen oder Lagern der Wechselbehälter geschieht an zahlreichen verschiedenen Stellen, an denen meist kein Leitdraht oder Ähnliches verlegt ist. Das rückwärtige Einfahren der Kraftfahrzeuge oder Anhänger unter einen Wechselbehälter ist umständlich, zeitraubend und erfordert eine große Geschicklichkeit des Fahrers. Insbesondere das Rangieren eines Anhängers in die Aufnahmeposition unter einem Gestell ist schwierig. Daher ist die Gefahr einer Beschädigung des Gestells sehr groß. Solche Beschädigungen treten häufig an den Stützbeinen auf. Wird ein Stützbein vom Lastkraftwagen oder seinem Anhänger gestoßen, dann kann es knicken, wobei das Gestell kippt und den Container abwirft.Then raises the motor vehicle or the trailer the frame with its on-board air suspension something, so the support legs swung by the driver or passenger in the horizontal and in it can be locked. The containers are also referred to as swap bodies. To take over The racks with the swap bodies must be the Motor vehicles or trailers with big ones Accuracy with their charging devices driven under the racks can be. Loading, unloading or storing the swap bodies happens at numerous various places where usually no guidewire or the like is relocated. The rear retraction the motor vehicles or trailers under a swap body is awkward, time consuming and requires a great deal of skill of the driver. In particular, the shunting of a trailer in the receiving position under a rack is difficult. Therefore, the risk of damage to the Frames very big. Such damages occur frequently on the support legs on. Becomes a support leg pushed by the truck or its trailer, then it can kink, where the frame tilts and drops the container.

Aus der DE 195 26 702 A1 ist ein Verfahren zum Rückwärtsrangieren eines lenkbaren, mit einem Anhängerfahrzeug verbundenen Straßenkraftfahrzeugs für das Umschlagen von Behältern bekannt geworden. Dabei wird das Straßenkraftfahrzeug in eine von einem Gestell entfernte Position gefahren, in der eine auf die Zone der rückwärtigen Fahrtrichtung ausgerichtete Kamera am Straßenkraftfahrzeug bzw. Anhängerfahrzeug zumindest die beiden Seiten des Umrisses des Gestells erfasst. In dieser Position wird die Entfernung zwischen dem Gestell und dem rückwärtigen Ende des Straßenkraftfahrzeugs oder Anhängerfahrzeugs gemessen und der Winkel zwischen der Längsachse des Gestells und der Längsachse des Straßenkraftfahrzeug oder Anhängerfahrzeugs bestimmt. Aus diesen Daten wird eine von der Stellung des Straßenkraftfahrzeugs oder Anhängerfahrzeugs bis zur Zielposition am Gestell verlaufende, stetig in die Längsachse des Gestells an dessen vorderer Seite einmündende Bahn berechnet. Die Zielposition ist dabei eine Position vor dem Gestell, in der die Längsachse des Anhängers und die Längsachse des Gestells die gleiche Richtung haben. Eine automatische Führung des Fahrzeugs erfolgt also nur in eine Position vor dem Gestell. Anschließend muss der Fahrer den Anhänger noch unter das Gestell lenken. Insbesondere, wenn das Kraftfahrzeug und das Anhängerfahrzeug nicht miteinander fluchten, kann sich ein Fahren des Anhängers unter das Gestell als schwierig erweisen, da es problematisch ist, rückwärts einen Anhänger exakt geradeaus zu fahren. Daher kann es zu Beschädigungen des Gestells kommen.From the DE 195 26 702 A1 For example, there has been known a method of rearranging a steerable road vehicle associated with a trailer vehicle for handling containers. In this case, the road motor vehicle is moved to a position remote from a frame in which an aligned on the zone of the rearward facing direction camera on the road vehicle or trailer vehicle detects at least the two sides of the outline of the frame. In this position, the distance between the frame and the rear end of the road vehicle or trailer vehicle is measured and the angle between the longitudinal axis of the frame and the longitudinal axis of the road vehicle or trailer vehicle determined. From these data, a trajectory running from the position of the road motor vehicle or trailer vehicle to the target position on the frame, which opens continuously into the longitudinal axis of the frame on its front side, is calculated. The target position is a position in front of the frame, in which the longitudinal axis of the trailer and the longitudinal axis of the frame have the same direction. An automatic guidance of the vehicle is thus only in a position in front of the frame. The driver then has to steer the trailer under the frame. In particular, when the motor vehicle and the trailer vehicle are not aligned with each other, driving the trailer under the rack may prove difficult, as it is problematic to drive a trailer exactly straight backwards. Therefore, it may cause damage to the frame.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Rückwärtsrangieren zu schaffen, mit dem ein Fahrzeug mit einem das Zielobjekt aufnehmenden Fahrzeugabschnitt sicher unter einem Zielobjekt positioniert werden kann.task The present invention is therefore a method for backward routing to create a vehicle with a target object receiving Vehicle section safely positioned under a target object can.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem die Position und die Lage des Zielobjekts relativ zu einem fahrzeugfesten Punkt bestimmt werden und die zu fahrende Bahn des Fahrzeugs bis zu einem Zielpunkt am fahrzeugabgewandten Ende des Zielobjekts bestimmt wird, um einen Fahrzeugabschnitt zur Aufnahme des Zielobjekts unter dem Zielobjekt zu positionieren.Is solved This object by a method of the type mentioned in, at the position and the position of the target object relative to a vehicle-fixed Point to be determined and the moving lane of the vehicle up to a destination point at the vehicle remote end of the target object is under a vehicle section for receiving the target object to position the target object.

Durch dieses Verfahren ist es möglich, ein Fahrzeug bzw. ein Anhängerfahrzeug des Fahrzeugs in eine Position zu verbringen, in der ein Zielobjekt auf einen Fahrzeugabschnitt aufgeladen werden kann. Die Bahn wird vollständig bestimmt und endet nicht vor dem Zielobjekt. Durch die Bestimmung der Position und Lage des Zielobjekts relativ zu einem fahrzeugfesten Punkt kann die Bahn des Fahrzeugs genauer bestimmt werden. Insbesondere kann die Bahn so bestimmt werden, dass das Fahrzeug mit seinem das Zielobjekt aufnehmenden Fahrzeugabschnitt unter dem Zielobjekt positioniert wird, ohne das Gestell zu beschädigen, auf dem das Zielobjekt lagert. Dabei kann die Lenkung des Fahrzeugs beim Rückwärtsrangieren in die Zielposition auf Grund der bestimmten Bahn zum Zielpunkt automatisch gesteuert werden. Alternativ können akustische und/oder visuelle Fahranweisungen an den Fahrer des Fahrzeugs gegeben werden. Das Verfahren ist besonders geeignet zur Verwendung bei Fahrzeugen in einem automatisierten Speditionshof, also insbesondere für autonom fahrende, d.h. fahrerlos fahrende Fahrzeuge.By this method, it is possible to put a vehicle or a trailer vehicle of the vehicle in a position in which a target object can be charged to a vehicle section. The orbit is completely determined and does not end before the target object. By determining the position and attitude of the target relative to a vehicle-fixed point, the path of the vehicle can be more accurately determined. In particular, the trajectory may be determined so that the vehicle is positioned with its target receiving vehicle portion under the target object without damaging the frame on which the target object is stored. In this case, the steering of the vehicle when reversing to the destination position due to the specific path to the destination point can be automatically controlled. Alternatively, acoustic and / or visual driving instructions may be given to the driver of the vehicle. The method is particularly suitable for use in vehicles in an automated freight yard, ie in particular for autonomously driving, ie driverless driving vehicles ge.

Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass das Fahrzeug bzw. das Anhängerfahrzeug mit einer konstanten Längsgeschwindigkeit in die Zielposition gefahren wird. Durch diese Maßnahme kann das Umschlagen von Behältern beschleunigt werden.at A preferred variant of the method is provided that the vehicle or the trailer vehicle with a constant longitudinal velocity in the target position is driven. By this measure, the turnover of containers be accelerated.

Bei einer Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass das Zielobjekt in einem von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Bild gesucht wird. Durch diese Maßnahme kann die Position des Zielobjekts in Bezug auf einen fahrzeugfesten Punkt des Fahrzeugs bestimmt werden. Als Bilderfassungseinrichtung kommt eine Kamera in Betracht, insbesondere eine Infrarotkamera, so dass die Zielobjekte auch bei schlechten Sichtverhältnissen, insbesondere bei Nacht, erfasst werden können.at a variant of the method can be provided that the target object searched in an image captured by the image capture device becomes. By this measure can determine the position of the target object with respect to a vehicle-mounted Point of the vehicle to be determined. As an image capture device is a camera, especially an infrared camera, so that the target objects, even in poor visibility, especially at night, can be detected.

Bei einer Weiterbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass Konturen in dem aufgenommenen Bild ermittelt werden. Durch diese Maßnahme können das Erkennen des Zielobjekts und die Bestimmung der Position sowie der Lage bzw. Orientierung in Bezug auf das Fahrzeug erleichtert werden.at A development of the method can be provided that contours in the captured image. By this measure, the Recognition of the target object and the determination of the position and the Location or orientation in relation to the vehicle can be facilitated.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Konturen ermittelt werden, indem eine Ableitung der Bildinformation durchgeführt wird, die Konturen selektiert werden, insbesondere durch einen Vergleich der Ableitungen mit einem Referenzwert, und nach ihrer Wichtigkeit geordnet werden. Durch diese Maßnahmen können Kanten in dem Bild erkannt und verstärkt werden. Diese erleichtert die Erkennung eines Wechselbehälters im erfassten Bild.at a preferred development is provided that the contours be determined by performing a derivation of the image information, the Contours are selected, in particular by comparing the Derivatives with a reference value and ordered according to their importance become. Through these measures can Edges in the image are detected and amplified. This facilitates the detection of a swap body in the captured image.

Vorteilhafterweise wird jeder Punkt der abgespeicherten Konturen innerhalb einer Liste addiert und werden diese Listen als Segmente modelliert. Aus diesen Segmenten kann eine vorgegebene oder vorgebbare Anzahl der längsten Segmente ausgewählt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass Segmente die Geraden darstellen, ausgewählt werden, wobei diese Geraden häufig die Kanten des Containers darstellen. Es kann davon ausgegangen werden, dass die längsten Geraden zu dem gesuchten Container gehören. Durch das Verfahren werden demnach Geraden aus dem aufgenommenen Bild extrahiert, wobei je nach Orientierung des Containers in Bezug auf das Fahrzeug die vier oder mehr längsten Geraden zu dem gesuchten Container gehören.advantageously, every point of the stored contours is within a list adds and these lists are modeled as segments. From these Segments can be a predefined or predefinable number of the longest segments selected become. In particular, it can be provided that segments the straight lines represent, be selected these lines are frequent represent the edges of the container. It can be assumed that, that the longest Straight lines belong to the searched container. By the method accordingly Straight lines extracted from the captured image, depending on the orientation of the container with respect to the vehicle, the four or more longest straight line belong to the searched container.

Um die Position des gesuchten Zielobjekts zu bestimmen, wird ein Modell des Zielobjekts mit den ermittelten Segmenten in Übereinstimmung gebracht. Sobald das Modell des Zielobjekts mit den ermittelten längsten Segmenten hinreichend gut in Übereinstimmung gebracht ist, kann davon ausgegangen werden, dass die Position und Lage des Modells der Position und der Lage des Zielobjekts entsprechen. Auf Grund der so erfassten Position und Lage relativ zu einem fahrzeugfesten Punkt des Fahrzeugs kann die von dem Fahrzeug zu fahrende Bahn bestimmt werden.Around determining the position of the searched target object becomes a model of the target object with the determined segments in accordance brought. Once the model of the target object with the determined longest Segments sufficiently well in agreement is brought, it can be assumed that the position and Location of the model correspond to the position and location of the target object. Due to the thus detected position and position relative to a vehicle-fixed Point of the vehicle can be determined by the vehicle to be driven web become.

Auf besonders einfache Art und Weise wird das Modell des Zielobjekts mit den Segmenten in Übereinstimmung gebracht, wenn das Modell zunächst in eine Anfangsposition gebracht wird, eine Abweichung zwischen dem Modell und den Segmenten bestimmt wird, aus der Abweichung eine Korrektur bestimmt wird und die Position des Modells solange korrigiert wird, bis die Abweichung des Modells zu den Segmenten unterhalb eines vorgegebenen Werts liegt. Durch den vorgegebenen Wert wird definiert, dass keine weitere Verbesserungsmöglichkeit besteht.On particularly simple way becomes the model of the target object with the segments in agreement brought when the model first is brought into an initial position, a deviation between the model and the segments is determined from the deviation one Correction is determined and the position of the model corrected as long will, until the deviation of the model to the segments below of a predetermined value. By the given value becomes defines that there is no further room for improvement.

Diese Vorgehensweise ermöglicht insbesondere eine rechnerunterstützte Auffindung der Position des Zielobjekts. Das Modell des Zielobjekts kann mit den Segmenten iterativ in Übereinstimmung gebracht werden, wenn die nächste Position Pn +1 des Modells bestimmt wird als Pn +1 = Pn – c, wobei P die Position des Models im Raum ist und c die Korrektur ist. Dabei wird die Korrektur c vorzugsweise aus der Abweichung e zwischen dem Modell und den Segmenten über eine Jacobi-Matrix

Figure 00060001
ermittelt. Die Bewegung des Modells von einem Ausgangspunkt bis zur Übereinstimmung mit dem Zielobjekt kann durch einen Bewegungsvektor ausgedrückt werden. Ein optimaler Bewegungsvektor für die Bewegung des Modells kann bestimmt werden, indem der Ausdruck ∥J∙c – e∥2 minimiert wird.This approach allows in particular a computer-aided finding of the position of the target object. The model of the target object can be iteratively matched with the segments if the next position P n +1 of the model is determined as P n +1 = P n -c, where P is the position of the model in space and c is the correction is. In this case, the correction c preferably results from the deviation e between the model and the segments via a Jacobi matrix
Figure 00060001
determined. The movement of the model from a starting point to the match with the target object can be expressed by a motion vector. An optimal motion vector for the motion of the model can be determined by minimizing the expression ∥J ∙ c - e∥ 2 .

Die von dem Fahrzeug zu fahrende Bahn, um den Fahrzeugabschnitt, der den Container aufnehmen soll, unter dem Zielobjekt zu positionieren, wird vorteilhafterweise durch eine Bézierkurve bestimmt. Eine Bézierkurve kann ausgehende von wenigen vorgegebenen Punkten ermittelt werden. Durch eine solche Bézierkurve, die keine Unstetigkeiten aufweist, kann das Fahrzeug auf der optimalen Bahn unterhalb des Zielobjekts positioniert werden.The track to be traveled by the vehicle to the vehicle section, the to place the container under the target object advantageously determined by a Bézier curve. A Bezier curve can be determined outgoing of a few predetermined points. By such a Bézier curve, which has no discontinuities, the vehicle can on the optimal track be positioned below the target object.

Bei einer besonders bevorzugten Verfahrenvariante ist vorgesehen, dass eine Bézierkurve 3. Ordnung bestimmt wird, wobei als Referenzpunkte für die Bestimmung der Bézierkurve ein Punkt an der fahrzeugzugewandten Seite des Zielobjekts definiert wird, ein Punkt am fahrzeugabgewandten Ende des Zielob jekts definiert wird, ein Punkt am dem Zielobjekt zugewandten Ende des Fahrzeugs verwendet wird und ein Punkt in einer vorgegebenen Entfernung vom Fahrzeug zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug gewählt wird. Dieser letzte Punkt kann beispielsweise 3 m von dem Fahrzeug entfernt sein. Dabei ist der Punkt an der fahrzeugzugewandten Seite des Zielobjekts vorzugsweise in der Mitte der unteren Kante des Containers bzw. vertikal darunter festgelegt. Der Referenzpunkt am fahrzeugabgewandten Ende des Zielobjekts befindet sich vorzugsweise in der Mitte der unteren rückwärtigen Kante des Containers bzw. an einer Position vertikal darunter.In a particularly preferred variant of the method, it is provided that a Bézier curve 3 , Order is defined as reference points for the determination of the Bézier curve a point on the vehicle-facing side of the target object, a point at the vehicle remote end of the Zielob jects is defined, a point on the target object facing the end of the vehicle is used and a point in a predetermined distance is selected by the vehicle between the target object and the vehicle. This last point may be, for example, 3 meters away from the vehicle. The point on the vehicle-facing side of the target object is preferably set in the middle of the lower edge of the container or vertically below it. The reference point on the vehicle-remote end of the target object is preferably located in the middle of the lower rear edge of the container or at a position vertically below it.

Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass die Position der Punkte Mi der zu fahrenden Bahn bestimmt wird durch

Figure 00070001
mit t ∊ [0,1], wobei
Figure 00070002
Bernstein Polynome und Pi die Referenzpunkte sind.In a preferred variant of the method, it is provided that the position of the points M i of the path to be traveled is determined by
Figure 00070001
with t ε [0,1], where
Figure 00070002
Amber polynomials and P i are the reference points.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß außerdem gelöst durch eine Vorrichtung zum Rückwärtsrangieren eines lenkbaren, insbesondere ein Anhängerfahrzeug aufweisenden, Fahrzeugs, mit einer Bilderfassungseinrichtung zum Erfassen eines Zielobjekts und mit Mitteln zum Bestimmen der Bahn des Fahrzeugs in eine Zielposition. Weiterhin sind Mittel zur Bestimmung der Position und der Lage des Zielobjekts relativ zu einem fahrzeugfesten Punkt vorgesehen und sind die Mittel zur Bestimmung der Bahn des Fahrzeugs Mittel zum Bestimmen einer Bézierkurve zum fahrzeugabgewandten Ende des Zielobjekts. Insbesondere kann eine Bézierkurve 3. Ordnung bestimmt werden. Eine solche Kurve stellt sicher, dass das Fahrzeug ohne Berührung des Gestells mit einem Aufnahmeabschnitt unterhalb des Zielobjekts positioniert werden kann. Die Bahn des Fahrzeugs wird durch eine Bézierkurve, die mit einem Referenzpunkt am vorderen und hinteren Ende des Containers gebildet wird, derart bestimmt, dass eine Berührung des Fahrzeugs mit dem Gestell des Zielobjekts nicht zu befürchten ist.The object is also achieved according to the invention by means of a device for rearrangement of a steerable, in particular a trailer vehicle having, vehicle, with an image detection device for detecting a target object and with means for determining the path of the vehicle in a target position. Furthermore, means are provided for determining the position and the position of the target object relative to a vehicle-fixed point, and the means for determining the path of the vehicle are means for determining a Bezier curve to the vehicle-remote end of the target object. In particular, a Bézier curve 3 , Order to be determined. Such a curve ensures that the vehicle can be positioned without touching the frame with a receiving section below the target object. The trajectory of the vehicle is determined by a Bézier curve formed with a reference point at the front and rear end of the container, such that there is no fear of touching the vehicle with the frame of the target object.

Die Position des Zielobjekts kann auf besonders einfache Art und Weise ermittelt werden, wenn Mittel zum Platzieren und zum Ändern der Position eines Modells des Zielobjekts vorgesehen sind. Durch diese Maßnahme kann die Position des Zielobjekts relativ zu einem fahrzeugfesten Punkt besonders einfach ermittelt werden. Die genaue Ermittlung der Position des Zielobjekts ermöglicht auch eine genaue Bestimmung der Bahn, die das Fahrzeug fahren muss, um einen Aufnahmeabschnitt des Fahrzeugs unter dem Zielobjekt zu positionieren.The Position of the target object can be particularly simple be determined when means for placing and changing the Position of a model of the target object are provided. Through this measure may determine the position of the target relative to a vehicle-mounted one Point can be determined particularly easily. The exact determination of Position of the target object also an exact determination of the lane that the vehicle has to drive, around a receiving section of the vehicle under the target object position.

Besonders bevorzugt ist es, wenn ein Softwaremodul vorgesehen ist, wobei eine erste Schicht des Softwaremoduls die Mittel zur Positionsbestimmung des Zielobjekts und eine zweite Schicht die Mittel zur Bahnbestimmung aufweist. Die erste Schicht gibt dabei die Position des Zielobjekts an die zweite Schicht weiter. Durch diese Maßnahme kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders einfach implementiert werden.Especially it is preferred if a software module is provided, wherein a first layer of the software module, the means for determining position of the target object and a second layer means for determining the path having. The first layer indicates the position of the target object continue to the second layer. By this measure, the inventive method particularly easy to implement.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of an embodiment the invention, with reference to the figures of the drawing, the invention essential Details show, and from the claims. The individual characteristics can each individually for one or more in any combination in a variant be realized the invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:embodiments The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Showing:

1 stark schematisiert ein Fahrzeug, dessen Anhänger unter einem Container positioniert werden soll; 1 highly schematic a vehicle whose trailer is to be positioned under a container;

2 ein Flussdiagramm zur Ermittlung der Position des Zielobjekts; 2 a flow chart for determining the position of the target object;

3 ein Modell, das mit Segmenten ausgerichtet ist; 3 a model that is aligned with segments;

4 ein Zielobjekt und eine Bahn, die zu einer Zielposition führt; 4 a target object and a path leading to a target position;

5 eine Darstellung der von dem Fahrzeug zu fahrenden Bahn. 5 a representation of the vehicle to be driven web.

Die 1 zeigt stark schematisiert ein Fahrzeug, umfassend ein Kraftfahrzeug 1 und ein Anhängerfahrzeug 2, das in eine Zielposition unterhalb eines als Container ausgebildeten Zielobjekts 3 gefahren werden soll. Am rückwärtigen Ende des Anhängerfahrzeugs 2 ist eine Bilderfassungseinrichtung 4 vorgesehen, durch die das Zielobjekt 3 erfasst wird. Ausgehend von dem erfassten Bild wird eine Bahn 5 ermittelt, die in eine Zielposition unterhalb des Zielobjekts 3 führt. Das Zielobjekt 3 ist auf einem Gestell 6 angeordnet. Deshalb muss die Bahn 5 derart bestimmt werden, dass das Anhängerfahrzeug 2 so unter das Zielobjekt 3 gefahren wird, dass das Gestell 6 nicht beschädigt wird.The 1 shows a highly schematic of a vehicle comprising a motor vehicle 1 and a trailer vehicle 2 , which is in a target position below a container designed as a target object 3 to be driven. At the rear end of the trailer 2 is an image capture device 4 provided by the target object 3 is detected. Starting from the captured image becomes a web 5 which determines to a target position below the target object 3 leads. The target object 3 is on a rack 6 arranged. That's why the train has to 5 be determined so that the trailer vehicle 2 so under the target object 3 is driven, that the frame 6 not damaged.

In der 2 ist ein Flussdiagramm zum Ermitteln der Position des Zielobjekts 3 dargestellt. Zunächst wird an der Stelle 11 durch die Bilderfassungseinrichtung ein Bild erfasst. Dieses Bild wird einer Ableitung, insbesondere einer zweidimensionalen Ableitung in X- und Y-Richtung unterzogen. Dies geschieht in Block 12. In Block 13 werden die Ergebnisse der Ableitung verwertet, um Konturen in dem Bild zu ermitteln. Die Konturen werden selektiert und nach ihrer Wichtigkeit geordnet abgespeichert. Jeder Punkt der abgespeicherten Konturen wird innerhalb einer Liste addiert. In Block 14 werden die Listen als Segmente modelliert. Auf Grund der Länge der Segmente kann bestimmt werden, ob ein Segment zu dem Container passt oder nicht, d.h. ob ein Segment eine Kante des Containers darstellt oder nicht. In Block 15 wird ein Modell des Zielobjekts, wobei die Zielobjekte genormt sind, platziert. Dazu werden eine Anfangsposition durch den Block 16 und ein Zielobjektmodell, insbesondere ein Containermodell, durch den Block 17 vorgegeben. An der Stelle 18 wird bestimmt, wie groß der Unterschied bzw. die Abweichung zwischen dem platzierten Modell und den Segmenten ist. Wird ein großer Unterschied festgestellt, d.h. eine schlechte Übereinstimmung des Modells mit den Segmenten, wird an der Stelle 19 eine neue Position für das Modell bestimmt. Die Blöcke 15, 18 und 19 werden solange durchlaufen, bis eine geringe Abweichung zwischen dem Modell und den Segmenten erreicht wird, insbesondere eine gute Übereinstimmung des Modells mit den Segmenten erzielt wird. Diese so gefundene Position des Modells wird an der Stelle 20 gespeichert. Diese Position wird an Mittel zur Bestimmung der zu fahrenden Bahn übergeben.In the 2 is a flowchart for determining the position of the target object 3 shown. First, at the point 11 captured by the image capture device an image. This image is subjected to a derivative, in particular a two-dimensional derivative in the X and Y directions. This happens in block 12 , In block 13 The results of the derivative are used to determine contours in the image. The contours are selected and stored in order according to their importance. Each point of the stored contours is added within a list. In block 14 the lists are modeled as segments. Based on the length of the segments, it can be determined whether or not a segment matches the container, that is, whether a segment represents an edge of the container or not. In block 15 a model of the target object with the target objects being standardized is placed. This will be an initial position through the block 16 and a target model, in particular a container model, through the block 17 specified. At the point 18 It is determined how large the difference or deviation between the placed model and the segments. If a big difference is found, ie a bad match of the model with the segments, will be in place 19 determined a new position for the model. The blocks 15 . 18 and 19 are run through until a slight deviation between the model and the segments is achieved, in particular a good agreement of the model with the segments is achieved. This so found position of the model will be in place 20 saved. This position is transferred to means for determining the path to be traveled.

In der 3 ist ein Modell 22 gezeigt, das eine gute Übereinstimmung mit den den Container darstellenden Segmenten 23 besitzt. Das Gestell wird ebenfalls in Segmenten 24 dargestellt. Mit den Segmenten 24, die zu dem Gestell gehören, kann jedoch keien gute Übereinstimmung erzielt werden. Die Position des Containers kann insbesondere durch einen Punkt an der dem Fahrzeug zugewandten Vorderseite des Containers bestimmt werden. Auf Grund dieser Position relativ zu einem fahrzeugfesten Punkt des Fahrzeugs und den bekannten Abmessungen des Containers kann nun eine optimale Bahn zum Fahren eines Fahrzeugabschnitts unter das Zielobjekt bestimmt werden.In the 3 is a model 22 This shows a good agreement with the segments representing the container 23 has. The frame is also in segments 24 shown. With the segments 24 However, which belong to the frame, good agreement can not be achieved. The position of the container can in particular be determined by a point on the front side of the container facing the vehicle. Due to this position relative to a vehicle-fixed point of the vehicle and the known dimensions of the container, an optimal path for driving a vehicle section under the target object can now be determined.

Die 4 zeigt schematisch ein Zielobjekt 3, unter das ein das Zielobjekt 3 aufnehmender Fahrzeugabschnitt gefahren werden muss. Ausgehend von einer Startposition wird eine Bahn 5 berechnet, der das Fahrzeug folgen muss. Der Bewegungsvektor im Ausgangspunkt ist mit dem Bezugszeichen 30 versehen.The 4 schematically shows a target object 3 under which a the target object 3 must be driven receiving vehicle section. Starting from a starting position becomes a train 5 calculated, which must follow the vehicle. The motion vector in the starting point is denoted by the reference numeral 30 Mistake.

In der 5 ist eine Draufsicht auf das Fahrzeug 1 und das Anhängerfahrzeug 4 sowie das Zielobjekt 3 dargestellt. Als Referenzpunkte wurden die. Punkte P1, P2, P3 und P4 definiert, wobei der Punkt P1 am fahrzeugabgewandten Ende des Zielobjekts 3 mittig angeordnet ist, der Punkt P2 am fahrzeugzugewandten Ende des Zielobjekts 3 mittig angeordnet ist, der Punkt P3 am dem Zielobjekt zugewandten Ende des Anhängerfahrzeugs 2 mittig angeordnet ist und der Punkt P4 in einem Abstand von etwa 3 m vom Punkt P3 zwischen dem Anhängerfahrzeug 2 und dem Zielobjekt 3 vorgesehen ist. Durch die Punkte P1 bis P4 wird eine Bézierkurve 3. Ordnung bestimmt, die zugleich die von dem Anhängerfahrzeug 2 zu fahrende Bahn 5 bis in die Zielposition P1 darstellt. Die Punkte P1 – P4 stellen dabei Referenzpunkte dar, die nicht notwendigerweise alle auf der Bahn 5 liegen müssen.In the 5 is a plan view of the vehicle 1 and the trailer vehicle 4 as well as the target object 3 shown. As reference points were the. Points P 1 , P 2 , P 3 and P 4 defined, wherein the point P 1 at the vehicle remote end of the target object 3 is centered, the point P 2 at the vehicle-facing end of the target object 3 is arranged centrally, the point P 3 on the target object facing the end of the trailer vehicle 2 is centrally located and the point P 4 at a distance of about 3 m from the point P 3 between the trailer vehicle 2 and the target object 3 is provided. Through the points P 1 to P 4 is a Bézier curve 3 , Order determines, at the same time, that of the trailer vehicle 2 to moving train 5 to the target position P 1 represents. The points P 1 - P 4 represent reference points that are not necessarily all on the track 5 must lie.

Claims (18)

Verfahren zum Rückwärtsrangieren eines lenkbaren, insbesondere ein Anhängerfahrzeug (2) aufweisenden, Fahrzeugs, wobei durch eine Bilderfassungseinrichtung (4) ein Zielobjekt (3) erfasst wird und die Bahn (5) des Fahrzeugs in eine Zielposition bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Position und die Lage des Zielobjekts (3) relativ zu einem fahrzeugfesten Punkt bestimmt werden und die zu fahrende Bahn (5) des Fahrzeugs bis zu einem Zielpunkt (P1) am fahrzeugabgewandten Ende des Zielobjekts (3) bestimmt wird, um einen Fahrzeugabschnitt zur Aufnahme des Zielobjekts (3) unter dem Zielobjekt (3) zu positionieren.Method for reversing a steerable, in particular a towing vehicle ( 2 ), wherein an image acquisition device ( 4 ) a target object ( 3 ) and the web ( 5 ) of the vehicle is determined in a target position, characterized in that the position and the position of the target object ( 3 ) are determined relative to a vehicle-fixed point and the moving train ( 5 ) of the vehicle up to a destination point (P 1 ) at the vehicle-remote end of the target object ( 3 ) is determined to a vehicle portion for receiving the target object ( 3 ) under the target object ( 3 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug bzw. das Anhängerfahrzeug (2) mit einer konstanten Längsgeschwindigkeit in die Zielposition (P1) gefahren wird.A method according to claim 1, characterized in that the vehicle or the trailer vehicle ( 2 ) is driven at a constant longitudinal speed in the target position (P 1 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zielobjekt (3) in einem von der Bilderfassungseinrichtung (4) erfassten Bild gesucht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the target object ( 3 ) in one of the image capture device ( 4 ) captured image is searched. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Konturen in dem aufgenommenen Bild ermittelt werden.Method according to claim 3, characterized that contours are detected in the captured image. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen ermittelt werden, indem eine Ableitung der Bildinformation durchgeführt wird, die Konturen selektiert und nach ihrer Wichtigkeit geordnet werden.Method according to claim 4, characterized in that that the contours are determined by taking a derivative of the image information carried out The contours are selected and arranged according to their importance become. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Punkt der Konturen innerhalb einer Liste addiert wird und diese Listen als Segmente modelliert werden.Method according to claim 4 or 5, characterized that each point of the contours is added within a list and these lists are modeled as segments. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgegebene oder vorgebbare Anzahl der längsten Segmente ausgewählt wird.Method according to Claim 6, characterized that a predetermined or predeterminable number of the longest segments selected becomes. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modell eines Zielobjekts mit den Segmenten in Übereinstimmung gebracht wird.A method according to claim 6 or 7, characterized in that a model of a target object is matched with the segments becomes. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell des Zielobjekts zunächst in eine Anfangsposition gebracht wird, eine Abweichung zwischen dem Modell und den Segmenten bestimmt wird, aus der Abweichung eine Korrektur bestimmt wird und die Position des Modells so lange korrigiert wird, bis die Abweichung des Modells zu den Segmenten unterhalb eines vorgegebenen Werts liegt.Method according to claim 8, characterized in that that the model of the target object first in an initial position is brought about, a deviation between the model and the segments is determined from the deviation, a correction is determined and the position of the model is corrected until the deviation of the model to the segments below a given value lies. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die nächste Position Pn +1 des Modells bestimmt wird als Pn+1 = Pn – c, wobei P die Position des Modells im Raum ist und c die Korrektur ist.Method according to claim 8 or 9, characterized in that the next position P n +1 of the model is determined as P n + 1 = P n -c, where P is the position of the model in space and c is the correction. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur c aus der Abweichung e zwischen dem Modell und den Segmenten über eine Jakobi-Matrix
Figure 00140001
bestimmt wird.A method according to claim 10, characterized in that the correction c from the deviation e between the model and the segments on a Jakobi matrix
Figure 00140001
is determined. Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass ein optimaler Bewegungsvektor für die Bewegung des Modells bestimmt wird, indem der Ausdruck ∥J∙c – e∥2 minimiert wird.Method according to claim 11, characterized in that an optimal motion vector for the movement of the model is determined by minimizing the expression ∥J ∙ c - e∥ 2 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn (5) durch eine Bézierkurve bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the web ( 5 ) is determined by a Bézier curve. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bézierkurve 3. Ordnung bestimmt wird mit den folgenden vier Referenzpunkten: Punkt (P2) an der fahrzeugzugewandten Seite des Zielobjekts (3), Punkt (P1) am fahrzeugabgewandten Ende des Zielobjekts (3), Punkt (P3) am dem Zielobjekt (3) zugewandten Ende des Fahrzeugs, Punkt (P4) in einer vorgegebene Entfernung vom Fahrzeug zwischen dem Zielobjekt (3) und dem Fahrzeug.A method according to claim 13, characterized in that a Bézier curve 3 , Order is determined with the following four reference points: point (P 2 ) on the vehicle-facing side of the target object ( 3 ), Point (P 1 ) at the vehicle-remote end of the target object ( 3 ), Point (P 3 ) on the target object ( 3 ) end of the vehicle, point (P 4 ) at a predetermined distance from the vehicle between the target object ( 3 ) and the vehicle. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Punkte Mi der zu fahrenden Bahn bestimmt wird durch
Figure 00150001
mit t ∊ [0,1], wobei
Figure 00150002
Bernstein Polynome und Pi die Referenzpunkte sind.Method according to one of claims 13 or 14, characterized in that the position of the points M i of the web to be traveled is determined by
Figure 00150001
with t ε [0,1], where
Figure 00150002
Amber polynomials and P i are the reference points. Vorrichtung zum Rückwärtsrangieren eines lenkbaren, insbesondere ein Anhängerfahrzeug (2) aufweisenden, Fahrzeugs, mit einer Bilderfassungseinrichtung (4) zum Erfassen eines Zielobjekts (3) und mit Mitteln zum Bestimmen der Bahn (5) des Fahrzeugs in eine Zielposition (P1), dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Bestimmung der Position und der Lage des Zielobjekts (3) relativ zu einem fahrzeugfesten Punkt vorgesehen sind und die Mittel zur Bestimmung der Bahn (5) des Fahrzeugs Mittel zum Bestimmen einer Bahnkurve und insbesondere einer Bézierkurve bis zum fahrzeugabgewandten Ende des Zielobjekts (3) sind.Device for reversing a steerable, in particular a trailer vehicle ( 2 ), with an image capture device ( 4 ) for capturing a target object ( 3 ) and means for determining the path ( 5 ) of the vehicle in a target position (P 1 ), characterized in that means for determining the position and the position of the target object ( 3 ) are provided relative to a vehicle-fixed point and the means for determining the path ( 5 ) of the vehicle means for determining a trajectory and in particular a Bézier curve to the vehicle remote end of the target object ( 3 ) are. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Platzieren und zur Änderung der Position eines Modells eines Zielobjekts (3) vorgesehen sind.Apparatus according to claim 16, characterized in that means for placing and changing the position of a model of a target object ( 3 ) are provided. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17 dadurch gekennzeichnet, dass ein Softwaremodul vorgesehen ist, wobei eine erste Schicht des Softwaremoduls die Mittel zur Positionsbe stimmung des Zielobjekts und eine zweite Schicht die Mittel zur Bahnbestimmung aufweist.Device according to claim 16 or 17, characterized that a software module is provided, wherein a first layer the software module, the means for Positionsbe humor of the target object and a second layer comprising the means for determining the web.
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