AT525671B1

AT525671B1 - System for avoiding collisions between a loading device and a truck

Info

Publication number: AT525671B1
Application number: ATA50069/2022A
Authority: AT
Original assignee: Wacker Neuson Linz Gmbh
Priority date: 2022-02-07
Filing date: 2022-02-07
Publication date: 2023-06-15
Also published as: EP4223944A1; AT525671A4

Abstract

Es wird ein System zur Kollisionsvermeidung zwischen einer Ladeeinrichtung (1) mit einem Laderarm (2), und einem Lastfahrzeug (3) umfassend eine der Ladeeinrichtung (1) zugeordnete Positionserkennung für den Laderarm (2), eine der Ladeeinrichtung (1) zugeordnete Hinderniserkennung (4) zum Ermitteln von Hindernissen im Umfeld des Laderarms (3) und eine Steuerung (5) zum Ansteuern von Laderfunktionen in Abhängigkeit eines Abstandes (a) zwischen dem Laderarm (2) und eines von der Hinderniserkennung (4) erkannten Hindernisses beschrieben. Um die Kollisionssicherheit zu erhöhen wird vorgeschlagen, dass die Hinderniserkennung (4) die Lage des Lastfahrzeugs (3) im Raum bestimmt, dass ein virtueller, einen Führerstand (8) einfassender Sicherheitsbereich (9) erkannt und/oder errechnet wird und dass die Steuerung (5) den Laderarm (2) derart ansteuert, dass eine Kollision des Laderarmes (2) mit dem virtuellen Sicherheitsbereich (9) und gegebenenfalls mit der Mulde (6) vermieden wird.A system for avoiding collisions between a loading device (1) with a loader arm (2) and a truck (3) comprising a position detector for the loader arm (2) assigned to the loading device (1), an obstacle detector ( 4) for detecting obstacles in the vicinity of the loader arm (3) and a controller (5) for controlling loader functions depending on a distance (a) between the loader arm (2) and one of the obstacle detection (4) detected obstacles. In order to increase the collision security, it is proposed that the obstacle detection (4) determines the position of the truck (3) in space, that a virtual safety area (9) enclosing a driver's cab (8) is recognized and/or calculated and that the control ( 5) controls the loader arm (2) in such a way that a collision of the loader arm (2) with the virtual safety area (9) and possibly with the trough (6) is avoided.

Description

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Kollisionsvermeidung zwischen einer Ladeeinrichtung, insbesondere einem Laderarm, und einem Lastfahrzeug umfassend eine einem Lader zugeordnete Positionserkennung für einen Laderarm, eine dem Lader zugeordnete Hinderniserkennung zum Ermitteln von Hindernissen im Umfeld des Laderarms und eine Steuerung zum Ansteuern von Laderfunktionen in Abhängigkeit eines Abstandes zwischen Laderarm und eines von der Hinderniserkennung erkannten Hindernisses. The invention relates to a system for avoiding collisions between a loading device, in particular a loader arm, and a truck, comprising position detection for a loader arm assigned to a loader, obstacle detection assigned to the loader for detecting obstacles in the area surrounding the loader arm, and a controller for Activation of loader functions depending on the distance between the loader arm and an obstacle detected by the obstacle detection.

[0002] Lastfahrzeuge sind im vorliegenden Sinne Fahrzeuge zum Transport von Lasten mit Führerstand und Ladefläche, wie beispielsweise auch Dumper, die einen Spezialfall von Lastfahrzeugen darstellen. Dumper werden genutzt um Material auf einer Baustelle über kurze Distanzen zu transportieren. Beim Beladen der Dumper mit einem Lader, insbesondere einem Bagger, einem Radlader od. dgl., ergibt sich üblicherweise ein typischer Bewegungsablauf. Der Bagger nimmt mit seiner Schaufel das zu ladende Material auf und schwenkt dann in Richtung des wartenden Dumpers. Bei dieser Schwenkbewegung kommt es immer wieder zu Unfällen, weil die Baggerschaufel in die Kabine bzw. den Führerstand des Dumpers schwenkt. Fahrer müssen deshalb den Dumper beim Beladen immer verlassen. Trucks are in the present sense vehicles for transporting loads with driver's cab and loading area, such as dumpers, which represent a special case of trucks. Dumpers are used to transport material on a construction site over short distances. When loading the dumper with a loader, in particular an excavator, a wheel loader or the like, a typical sequence of movements usually results. The excavator picks up the material to be loaded with its shovel and then swings in the direction of the waiting dumper. This pivoting movement repeatedly causes accidents because the excavator shovel pivots into the cab or driver's cab of the dumper. Drivers therefore always have to leave the dumper when loading.

[0003] Die DE 102016224076 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines Laderarms mittels eines an einem Bagger angeordneten LIDAR-Systems, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Aussenden einer Mehrzahl von Laserstrahlen, um eine Mehrzahl von Messpunkten am Laderarm anzustrahlen, Empfangen von von den Messpunkten reflektierten Laserstrahlen und Ermitteln einer Position des Laderarms relativ zu zumindest einem dem Bagger zugeordneten Bezugspunkt unter Verwendung der reflektierten Laserstrahlen. Dazu ist es bekannt mittels der Vorrichtung in Verbindung mit einer entsprechenden Objekt- und Bildverarbeitung zusätzlich Personen oder Gegenstände im Umfeld des Baggers zu erkennen und eindeutig vom detailliert bekannten Laderarm zu unterschieden. Damit können Kollisionen mit der Umgebung, etwa mit Gebäuden, anderen Fahrzeugen, Personen oder Hochspannungsleitungen vermieden werden, wozu die Kenntnis der Stellung und Position des gesamten Laderarms im Raum, insbesondere hervorstehender Bauteile, von Wichtigkeit ist. Im Bewegungsbereich des Laderarms, beispielsweise zwischen einem Auf- und einem Abtragsbereich, können sich beim Bewegungsvorgang Hindernisse befinden, die vom LIDAR-System der Vorrichtung erkannt und durch eine entsprechende Steuerung der Teilsegmente des Laderarms oder optional durch Bewegen des gesamten Baggers umgangen werden. Lässt sich ein Hindernis nicht umgehen, so stoppt das System von selbst. DE 102016224076 A1 discloses a method and a device for determining a position of a loader arm using a LIDAR system arranged on an excavator, the method comprising the following steps: emitting a plurality of laser beams in order to illuminate a plurality of measuring points on the loader arm , receiving laser beams reflected from the measuring points and determining a position of the loader arm relative to at least one reference point associated with the excavator using the reflected laser beams. For this purpose, it is known by means of the device in connection with a corresponding object and image processing to additionally identify persons or objects in the vicinity of the excavator and to clearly differentiate them from the loader arm, which is known in detail. In this way, collisions with the environment, for example with buildings, other vehicles, people or high-voltage lines can be avoided, for which it is important to know the location and position of the entire loader arm in space, in particular protruding components. In the movement area of the loader arm, for example between a loading and a cutting area, there can be obstacles during the movement process, which are recognized by the LIDAR system of the device and avoided by appropriate control of the sub-segments of the loader arm or optionally by moving the entire excavator. If an obstacle cannot be avoided, the system stops by itself.

[0004] Aus der DE102017215379 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Kollisionsgefahr zwischen einem Nutzfahrzeug und einer mobilen Arbeitsmaschine bei einem Beladen und/oder Entladen einer Transportfläche des Nutzfahrzeugs mit folgenden Schritten bekannt. Erfassen eines Abstands zwischen dem Nutzfahrzeug und der mobilen Arbeitsmaschine bei einem Beladen und/oder Entladen der Transportfläche des Nutzfahrzeugs mittels einer Ladeeinheit der mobilen Arbeitsmaschine und Ermitteln der Kollisionsgefahr in Abhängigkeit des erfassten Abstands. Mittels eines Steuersignals können in der Folge die Ladeeinheit der mobilen Arbeitsmaschine und/oder eine Warnvorrichtung und/oder einer Antriebsvorrichtung und/oder ein Bremssystem des Nutzfahrzeugs und/oder der mobilen Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von der ermittelten Kollisionsgefahr angesteuert werden. [0004] DE102017215379 A1 discloses a method for determining a risk of collision between a commercial vehicle and a mobile working machine when loading and/or unloading a transport surface of the commercial vehicle with the following steps. Detecting a distance between the commercial vehicle and the mobile working machine when loading and/or unloading the transport surface of the commercial vehicle using a loading unit of the mobile working machine and determining the risk of collision as a function of the detected distance. The charging unit of the mobile working machine and/or a warning device and/or a drive device and/or a braking system of the commercial vehicle and/or the mobile working machine can then be activated by means of a control signal depending on the risk of collision determined.

[0005] Nachteilig ist bei diesem Stand der Technik insbesondere, dass der Bediener des zu beladenden Fahrzeugs oft auf- und absteigen muss, was Zeit kostet und unbequem ist. Häufig steigen die Bediener allerdings auch nicht ab, so dass eine Verletzungsgefahr besteht, insbesondere bei Dumpern, die ohne Führerhaus, also offen ausgeführt sind. Ein derartiger Führerstand kann von den bekannten Kollisionssystemen somit auch nicht gesichert erkannt werden. The disadvantage of this prior art is in particular that the operator of the vehicle to be loaded often has to get on and off, which takes time and is inconvenient. However, the operators often do not get off, so there is a risk of injury, particularly in the case of dumpers that do not have a driver's cab, i.e. are open. Such a driver's cab can therefore also not be reliably detected by the known collision systems.

[0006] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs geschilderten Art zu schaffen, mit dem Verletzungen von am Führerstand eines Lastfahrzeugs im Zuge eines Ladevorganges verweilenden Personen sicher vermieden werden können. The invention is therefore based on the object of creating a system of the type described above, with which injuries to lingering in the driver's cab of a truck in the course of a loading process people can be safely avoided.

[0007] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Hinderniserkennung die Lage des Lastfahrzeugs im Raum bestimmt, dass ein virtueller, einen Führerstand einfassender Sicherheitsbereich erkannt und/oder errechnet wird und dass die Steuerung den Laderarm derart ansteuert, dass eine Kollision des Laderarms mit dem virtuellen Sicherheitsbereich und gegebenenfalls mit der Mulde vermieden wird. The invention solves the task in that the obstacle detection determines the position of the truck in space, that a virtual safety area enclosing a driver's cab is detected and/or calculated and that the controller controls the loader arm in such a way that a collision of the loader arm with the virtual security area and possibly with the trough is avoided.

[0008] Die Ladeeinrichtung wird erfindungsgemäß derart gesteuert, dass eine Kollision mit dem zu beladenden Lastfahrzeugs und insbesondere ein Eindringen des Laderarms in den einen Führerstand einfassenden Sicherheitsbereich vermieden wird. According to the invention, the loading device is controlled in such a way that a collision with the truck to be loaded and in particular an intrusion of the loader arm into the safety area bordering a driver's cab is avoided.

Bestenfalls sollte gar keine Kollision zwischen den Fahrzeugen erfolgen können, insbesondere also auch eine Kollision mit der Mulde vermieden werden. Das Hauptziel ist jedoch, die Kollision mit dem Führerstand bzw. der Kabine zu vermeiden. Insbesondere sollte der Hubarm der Lademaschine nicht zu nahe an die Kabine schwenken können. Dazu wird ein virtueller, den Führerstand und gegebenenfalls eine Kabine einfassender Sicherheitsbereich erkannt und/oder errechnet und wird der Laderarm über die Steuerung derart ansteuert, dass eine Kollision des Laderarms mit dem virtuellen Sicherheitsbereich und gegebenenfalls mit der Mulde vermieden wird. Ein Laderführer wird dabei die Ladeeinrichtung in üblicher Weise bedienen. Die Steuerung unterbindet aber ein Eindringen des Ladearmes in den Sicherheitsbereich. At best, it should not be possible for the vehicles to collide at all, so in particular a collision with the trough should also be avoided. The main goal, however, is to avoid colliding with the driver's cab or cab. In particular, the lifting arm of the loading machine should not swing too close to the cab. For this purpose, a virtual safety area enclosing the driver's cab and possibly a cabin is recognized and/or calculated and the loader arm is controlled via the controller in such a way that a collision of the loader arm with the virtual safety area and possibly with the trough is avoided. A loader driver will operate the loading device in the usual way. However, the control prevents the loading arm from entering the safety area.

[0009] Dazu kann die Hinderniserkennung die Lage einer Mulde des Laders im Raum bestimmen und an die Mulde anschießend einen virtuellen, den Führerstand bzw. die Kabine einfassenden Sicherheitsbereich erkennen und/oder errechnen. For this purpose, the obstacle detection can determine the position of a trough of the loader in space and then recognize and/or calculate a virtual safety area enclosing the driver's cab or the cabin at the trough.

[0010] Um die Lage des Lastfahrzeugs und ggf. der Mulde im Raum vorteilhaft erkennen zu können wird vorgeschlagen, dass die Hinderniserkennung dem Lader zugeordnete aktive und/oder passive Sensoren umfassen kann, wobei insbesondere wenigstens ein aktiver Sensor gegen das Umfeld des Laderarms gerichtet ist, welcher Sensor eine Annäherung des Laderarms an den virtuellen Sicherheitsbereich erkennt. Das Ladefahrzeug besitzt Sensoren, die einerseits die Position des Laderarms überwachen und andererseits die Position des Lastfahrzeugs erkennen. Die Möglichkeiten der Überwachung der Position des Laderarms sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dazu können in einer Variante z.B. Winkelsensoren genutzt werden, die die Stellung der einzelnen Elemente des Laderarms messen, so dass sich die Position des Anbauwerkzeugs errechnen lässt. Bei manchen Baggern, speziell bei Minibaggern, lässt sich der Laderarm zusätzlich noch gegenüber dem Oberwagen seitlich verschwenken. In diesem Fall kann ebenfalls die jeweilige Position berücksichtigt werden. Auch die Abmessungen des jeweiligen Anbauwerkzeugs können in der Elektronik des Baggers gespeichert bzw. eingegeben werden, so dass z.B. die tatsächliche Position einer Schaufelkante bzw. allgemein des Werkzeugs bekannt ist. Vorzugsweise kann die Ladeeinrichtung mit einer Werkzeugerkennung ausgestattet sein und kann die Positionserkennung für den Laderarm mittels Geometriedaten des erkannten Werkzeuges die Position des Werkzeuges im Raum bestimmen. In einer anderen Alternative kann auch eine Kamera bzw. Sensorik vorgesehen sein, welche die die Position des Laderarms und ggf. des Anbauwerkzeugs erkennt. In order to be able to advantageously identify the position of the truck and possibly the trough in space, it is proposed that the obstacle detection can include active and/or passive sensors assigned to the loader, with at least one active sensor being directed towards the surroundings of the loader arm , which sensor detects the approach of the loader arm to the virtual safety area. The loading vehicle has sensors that on the one hand monitor the position of the loader arm and on the other hand recognize the position of the truck. The possibilities of monitoring the position of the loader arm are known from the prior art. In one variant, for example, angle sensors can be used to measure the position of the individual elements of the loader arm so that the position of the attachment can be calculated. On some excavators, especially mini excavators, the loader arm can also be pivoted sideways relative to the superstructure. In this case, the respective position can also be taken into account. The dimensions of the respective attachment tool can also be stored or entered in the electronics of the excavator, so that, for example, the actual position of a shovel edge or the tool in general is known. Preferably, the loading device can be equipped with a tool recognition and the position recognition for the loading arm can determine the position of the tool in space by means of geometric data of the recognized tool. In another alternative, a camera or sensor system can also be provided, which detects the position of the loader arm and, if applicable, the attachment tool.

[0011] Der wenigstens eine gegen das Umfeld des Laderarms gerichtete aktive Sensor kann einen 3D-LIDAR-Sensor, wenigstens zwei 2D-LIDAR-Sensoren und/oder wenigstens einen Radarsensor umfassen. Zur Positionsermittlung des Lastfahrzeugs können übliche Sensoren verwendet werden. Als Sensoren sind generell alle Sensoren geeignet, wie sie auch im Automobilbereich zum autonomen Fahren genutzt werden können. Der/Die Sensoren sind auf dem Bagger angeordnet, insbesondere auf dem Oberwagen. Beispielsweise kann die Kabine zur Montage der Sensoren genutzt werden. Es wäre aber auch möglich die Sensoren direkt am Laderarm zu positionieren. The at least one active sensor directed towards the surroundings of the loader arm can comprise a 3D LIDAR sensor, at least two 2D LIDAR sensors and/or at least one radar sensor. Conventional sensors can be used to determine the position of the truck. In general, all sensors are suitable as sensors, such as can also be used in the automotive sector for autonomous driving. The / The sensors are arranged on the excavator, in particular on the superstructure. For example, the cabin can be used to mount the sensors. However, it would also be possible to position the sensors directly on the loader arm.

[0012] Da die größte Gefahr beim Verschwenken des Laderarms besteht, ist die bevorzugte Bauweise, jeweils einen Sensor am Laderarm in der Nähe der Baggerschaufel zu positionieren. Die Sensoren sind zu beiden Seiten des Laderarms derart ausgerichtet, so dass beim Verschwenken des Laderarms eine Annäherung an das zu beladende Fahrzeug erkannt werden kann. Since there is the greatest danger when pivoting the loader arm, the preferred design is to position one sensor on the loader arm in the vicinity of the excavator bucket. The sensors are aligned on both sides of the loader arm in such a way that when the loader arm is pivoted, an approach to the vehicle to be loaded can be detected.

[0013] Wenn die Steuerung eine Annäherung erkennt, kann eine zuvor gewählte Maßnahme getroffen werden. Beispielsweise eine Warnung an den Fahrer, eine Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit bzw. ein Abbremsen der Bewegung bis zum Stillstand. Hierzu können von der Steuerung die jeweiligen Aktionen angesteuert werden. So kann eine Deaktivierung des Drehwerks bzw. der Hydraulik erfolgen, so dass durch den hydraulischen Widerstand im Hydrauliksystem bei geschlossenen Ventilen eine Bremswirkung eintritt. Es können auch diverse Bremsen, wie insbesondere eine Drehwerksbremse 0.ä. aktiviert werden. When the controller detects an approach, a preselected action can be taken. For example, a warning to the driver, a reduction in the speed of movement or slowing down of the movement to a standstill. For this purpose, the respective actions can be controlled by the controller. The slewing gear or the hydraulics can be deactivated so that the hydraulic resistance in the hydraulic system causes a braking effect when the valves are closed. Various brakes, such as a slewing gear brake in particular, can also be used. to be activated.

[0014] Es könnte von der Steuerung zwischen der Mulde und Sicherheitsbereich unterschieden werden. Hierzu könnte z.B. mit Hilfe einer Bilderkennungssoftware der Lastfahrzeug und dessen Ausrichtung erkannt werden. So könnte es beispielsweise zulässig sein, der Mulde sehr nahe zu kommen oder diese sogar zu berühren, da hier die Gefahr für den Lastfahrzeugfahrer relativ gering ist. It could be distinguished by the controller between the trough and safety area. For this purpose, the truck and its alignment could be recognized, for example, with the help of image recognition software. For example, it could be permissible to get very close to the trough or even to touch it, since the risk to the truck driver is relatively small here.

Andererseits könnte die Kabine oder der Führerstand mit einem größeren Sicherheitsabstand versehen sein, so dass der Laderarm in einem deutlichen Abstand davon gehalten wird. On the other hand, the cab or driver's station could be provided with a larger safety distance so that the loader arm is kept at a significant distance from it.

[0015] Es kann die Möglichkeit vorgesehen sein das erfindungsgemäße Sicherheits - System auch vom Bediener der Ladeeinrichtung übersteuert werden kann, wenn beispielsweise die Ladung gleichmäßig in der Mulde verteilt werden muss und der Arm hierzu sehr nahe an den Sicherheitsbereich des Lastfahrzeugs bewegt werden muss. In deaktiviertem bzw. übersteuertem Zustand ist die erlaubte Bewegungsgeschwindigkeit der Maschine vorzugsweise eingeschränkt. The safety system according to the invention can also be overridden by the operator of the charging device if, for example, the charge has to be distributed evenly in the trough and the arm has to be moved very close to the safety area of the truck for this purpose. In the deactivated or overridden state, the permitted movement speed of the machine is preferably limited.

[0016] Das bisher beschriebene System bezieht sich nur auf die Ladeeinrichtung. Um eine höhere Genauigkeit zu erreichen, wäre denkbar am Lastfahrzeug zusätzliche Elemente anzuordnen. Zusätzlich kann die Hinderniserkennung dem Lastfahrzeug zugeordnete aktive und/oder passive Sensoren umfassen. Dabei kann in analoger Weise wenigstens ein aktiver Sensor gegen das Umfeld des Lastfahrzeugs gerichtet sein. Die entsprechenden Sensoren wurden oben bereits beschrieben. The system described so far relates only to the charger. In order to achieve greater accuracy, it would be conceivable to arrange additional elements on the truck. In addition, the obstacle detection can include active and/or passive sensors assigned to the truck. In an analogous manner, at least one active sensor can be directed toward the surroundings of the truck. The corresponding sensors have already been described above.

[0017] Der wenigstens eine, aktive Sensor kann den virtuellen Sicherheitsbereich um den Führerstand aufspannen, der von wenigstens einem dem Bagger zugeordneten aktiven und/oder passiven Sensor bei einer Annäherung des Laderarms an den Sicherheitsbereich erkannt wird. The at least one active sensor can span the virtual safety area around the driver's cab, which is recognized by at least one active and/or passive sensor assigned to the excavator when the loader arm approaches the safety area.

[0018] Beispielsweise könnten an der Kabine des Lastfahrzeugs bzw. im Nahbereich/Umfeld des Führerstandes Sensoren bzw. Sender angebracht werden, die eine verbesserte Erkennung bzw. Ortung der Kabine ermöglichen. Die Sensoren am Bagger können dazu eingerichtet sein, diese Signale zur verbesserten Steuerung zu nutzen. [0018] For example, sensors or transmitters could be attached to the cab of the truck or in the vicinity/surroundings of the driver's cab, which allow improved detection or localization of the cab. The sensors on the excavator can be configured to use these signals for improved control.

[0019] Beispielsweise könnten aktive Sender genutzt werden, anhand deren Signale die Steuerung des Baggers den genauen Abstand errechnen kann. Es können aber auch passive Elemente genutzt werden (wie z.B. Reflektoren) mit denen entsprechende Sensoren am Bagger ebenfalls eine verbesserte Messung vornehmen können. [0019] For example, active transmitters could be used, based on whose signals the control of the excavator can calculate the exact distance. However, passive elements can also be used (e.g. reflectors) with which corresponding sensors on the excavator can also carry out improved measurements.

[0020] In einer Variante kann mit einem einfachen Nahfeldsensor oder ähnlichem eine Art Blase um die Kabine aufgespannt werden, die ein intelligenter Bagger mit Sensorik wie beschrieben erkennt. So dass man Kabinen aber auch besonders gefährdete Bereiche an Baustellen mit diesem System einfach schützen kann in dem man einen solchen Sensor an der zu schützenden Position anbringt. Der „intelligente“ Bagger kann das dann automatisch erkennen. In one variant, a type of bubble can be spanned around the cabin with a simple near-field sensor or the like, which an intelligent excavator with sensors as described recognizes. So that you can easily protect cabins but also particularly endangered areas on construction sites with this system by attaching such a sensor to the position to be protected. The "intelligent" excavator can then recognize this automatically.

[0021] Die Erfindung umfasst zudem mit einem erfindungsgemäßen System ausgestattete Lader und Lastfahrzeug. The invention also includes loaders and trucks equipped with a system according to the invention.

[0022] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen In the drawing, the subject of the invention is shown for example. Show it

[0023] Fig. 1 ein erfindungsgemäßes System mit Ladeeinrichtung und Lastfahrzeug in Seitenansicht und 1 shows a system according to the invention with charging device and truck in side view and

[0024] Fig. 2 ein alternatives System mit Ladeeinrichtung und Lastfahrzeug in Seitenansicht. [0025] Ein erfindungsgemäßes System zur Kollisionsvermeidung zwischen einer Ladeeinrichtung 1, insbesondere einem Laderarm 2 mit zugehörigem Werkzeug, und einem Lastfahrzeug 3 [0024] FIG. 2 shows an alternative system with loading device and truck in side view. A system according to the invention for avoiding collisions between a loading device 1, in particular a loading arm 2 with the associated tool, and a truck 3

umfasst eine der Ladeeinrichtung 1 zugeordnete Positionserkennung für den Laderarm 2, eine der Ladeeinrichtung 1 zugeordnete Hinderniserkennung 4 zum Ermitteln von Hindernissen im Umfeld des Laderarms 2 und eine Steuerung 5 zum Ansteuern von Laderfunktionen in Abhängigkeit eines Abstandes a zwischen dem Laderarm 2 und eines von der Hinderniserkennung 4 erkannten Hindernisses, hier einer Mulde 6 des Lastfahrzeugs 3. comprises a position detector for the loader arm 2 assigned to the loading device 1, an obstacle detector 4 assigned to the loading device 1 for detecting obstacles in the area surrounding the loader arm 2 and a controller 5 for controlling loader functions depending on a distance a between the loader arm 2 and one of the obstacle detectors 4 detected obstacle, here a trough 6 of the truck 3.

[0026] Zwecks Verhinderung eines Eindringens des Ladearmes, insbesondere eines diesem zugeordneten Ladewerkzeuges 7, in den Führerstandsbereich des Lastfahrzeugs 3, bestimmt die Hinderniserkennung 4 die Lage des Lastfahrzeugs 3 im Raum, wird ein virtueller, einen Führerstand 8 einfassender Sicherheitsbereich 9 erkannt und/oder errechnet und steuert die Steuerung 5 den Laderarm 2 derart an, dass eine Kollision des Laderarms 4 mit dem virtuellen Sicherheitsbereich 9 und gegebenenfalls mit der Mulde 6 vermieden wird. In order to prevent the loading arm, in particular a loading tool 7 assigned to it, from penetrating into the driver's cab area of the truck 3, the obstacle detector 4 determines the position of the truck 3 in space, a virtual safety area 9 enclosing a driver's cab 8 is detected and/or the controller 5 calculates and controls the loader arm 2 in such a way that a collision of the loader arm 4 with the virtual safety area 9 and possibly with the trough 6 is avoided.

[0027] Die Hinderniserkennung 4 bestimmt vorzugsweise die Lage der Mulde 6 des Laders im Raum, wobei an die Mulde 6 anschießend ein virtueller, den Führerstand 8 einfassender Sicherheitsbereich 9 erkannt und/oder errechnet wird. The obstacle detection 4 preferably determines the position of the trough 6 of the loader in space, a virtual safety area 9 enclosing the driver's cab 8 then being recognized and/or calculated on the trough 6 .

[0028] Die Hinderniserkennung kann der Ladeeinrichtung 1 zugeordnete aktive und/oder passive Sensoren 10 umfassen, wobei wenigstens ein aktiver Sensor 10 gegen das Umfeld des Laderarms 2 gerichtet ist, welcher Sensor 10 mit der Hinderniserkennung 4 eine Annäherung des Laderarms 2 an den virtuellen Sicherheitsbereich 9 erkennt. The obstacle detection can include active and/or passive sensors 10 assigned to the loading device 1, with at least one active sensor 10 being directed towards the surroundings of the loader arm 2, which sensor 10 with the obstacle detection 4 an approach of the loader arm 2 to the virtual safety area 9 recognizes.

[0029] Der wenigstens eine gegen das Umfeld des Laderarms 2 gerichtete aktive Sensor 10, 11 umfasst ggf. einen 3D-LIDAR-Sensor, wenigstens zwei 2D-LIDAR-Sensoren und/oder wenigstens einen Radarsensor. Der aktive Sensor 10, 11 kann auch zur Erkennung von Bluetooth-Signalen oder mit einer 3-D-Kamera ausgestattet sein. The at least one active sensor 10, 11 directed towards the surroundings of the loader arm 2 may include a 3D LIDAR sensor, at least two 2D LIDAR sensors and/or at least one radar sensor. The active sensor 10, 11 can also be equipped to detect Bluetooth signals or with a 3D camera.

[0030] Insbesondere kann die Ladeeinrichtung 1 mit einer Werkzeugerkennung ausgestattet sein und kann die Positionserkennung für den Laderarm 2 mittels der Geometriedaten des erkannten Werkzeuges die Position des Werkzeuges im Raum bestimmen. In particular, the loading device 1 can be equipped with a tool recognition and the position recognition for the loader arm 2 can determine the position of the tool in space by means of the geometric data of the recognized tool.

[0031] Die Hinderniserkennung 4 umfasst zudem dem Lastfahrzeug 3 zugeordnete aktive und/oder passive Sensoren 11. Vorzugsweise ist wenigstens ein aktiver Sensor 11 gegen das Umfeld des Lastfahrzeugs 3 gerichtet. Der wenigstens eine gegen das Umfeld des Lastfahrzeugs 3 gerichtete aktive Sensor 20 umfasst ggf. wiederum einen 3D-LIDAR-Sensor, wenigstens zwei 2DLIDAR-Sensoren und/oder wenigstens einen Radarsensor. The obstacle detection 4 also includes active and/or passive sensors 11 assigned to the truck 3. Preferably, at least one active sensor 11 is directed toward the surroundings of the truck 3. The at least one active sensor 20 directed towards the surroundings of the truck 3 may in turn comprise a 3D LIDAR sensor, at least two 2DLIDAR sensors and/or at least one radar sensor.

[0032] Der wenigstens eine, aktive Sensor 11 spannt insbesondere den virtuellen Sicherheitsbereich 9 um den Führerstand 8 auf, der von wenigstens einem der Ladeeinrichtung 1 zugeordneten aktiven und/oder passive Sensor 11 bei einer Annäherung des Laderarms 2 an den Sicherheitsbereich 9 erkannt wird. The at least one active sensor 11 in particular spans the virtual safety area 9 around the driver's cab 8, which is detected by at least one active and/or passive sensor 11 assigned to the loading device 1 when the loader arm 2 approaches the safety area 9.

Claims

patent claims

1. System for collision avoidance between a loading device (1) with a loading arm (2) and a truck (3) comprising a position detector for the loading device (1) assigned to the loader arm (2), an obstacle detection device (4) assigned to the loading device (1). ) for determining obstacles in the vicinity of the loader arm (3) and a controller (5) for controlling loader functions depending on a distance (a) between the loader arm (2) and an obstacle detected by the obstacle detection (4), characterized in that the obstacle detection (4) determines the position of the truck (3) in space, that a virtual safety area (9) enclosing a driver's cab (8) is recognized and/or calculated and that the controller (5) controls the loader arm (2) in such a way that a collision of the loader arm (2) with the virtual safety area (9) and possibly with the trough (6) is avoided.

2. System according to claim 1, characterized in that the obstacle detection determines the position of the trough (6) of the loader in space and that a virtual safety area (9) enclosing a driver's cab (8) is then recognized and/or or is calculated.

3. System according to Claim 1 or 2, characterized in that the obstacle detection (4) comprises active and/or passive sensors (10) assigned to the loading device (1), with at least one active sensor (10) against the surroundings of the loading arm (2nd ) is directed, which sensor (10) detects an approach of the loader arm (2) to the virtual safety area (9).

4. System according to claim 3, characterized in that the at least one active sensor (10) directed towards the surroundings of the loader arm (2) comprises a 3D LIDAR sensor, at least two 2D LIDAR sensors and/or at least one radar sensor.

5. System according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the loading device (1) is equipped with a tool detection and that the position detection for the loader arm (2) determines the position of the tool in space by means of geometric data of the detected tool.

6. System according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the obstacle detection (4) comprises active and/or passive sensors (11) assigned to the truck (3).

7. System according to claim 6, characterized in that at least one active sensor (11) is directed towards the surroundings of the truck (3).

8. System according to claim 7, characterized in that the at least one active sensor (11) spans the virtual safety area (9) around the driver's cab (8), the active and/or passive sensor associated with at least one of the charging device (1). is detected when the loader arm (2) approaches the safety area (9).

9. Charging device (1) with a system according to any one of claims 1 to 5.

10. Truck (3) with a system according to any one of claims 6 to 8.

2 sheets of drawings