DE10018302A1 - Einrichtung und Verfahren zur Überwachung des Innenraums eines Transportbehältnisses - Google Patents

Abstract

Einrichtung und Verfahren zur Überwachung des Innenraums eines Transportbehältnisses, insbesondere des Laderaums eines Nutzfahrzeuges, wobei an oder in einer Wandung des Transportbehältnisses ein oder mehrere, mit einer Alarmauslösevorrichtung in Wirkverbindung stehende Sensoren zur Überwachung des Innenraums des Transportbehältnisses vorgesehen sind, wobei die Alarmauslösevorrichtung und/oder die Sensoren derart einstellbar ist bzw. sind, daß sie in einem ersten Betriebszustand zur Diebstahlsicherung, und in einem zweiten Betriebszustand zur Überwachung von Ladungsverschiebungen dient bzw. dienen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung des Innenraums eines Transportbehältnisses nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein entsprechendes Verfahren.

Aus der DE 196 34 562 A1 ist eine Einrichtung zur Überwachung des Innenraumes eines Transportbehältnisses, insbesondere der Ladefläche eines Nutzfahrzeuges bekannt. Vorgeschlagen wird dort, an oder in einer Wand des Transportbehältnisses ein oder mehrere, auf Bewegungen in ihrem Erfassungsbereich reagierende Mikrowellensensoren so anzuordnen, daß ihre Erfassungsbereiche in dem überwachten Innenraum liegen. Bei Ansprechen eines Sensors werden auf eine außerordentliche Situation im Laderaum hinweisende Maßnahmen eingeleitet. Die in dieser Druckschrift beschriebene Vorrichtung dient zur Diebstahlüberwachung des Innenraums des Transportbehältnisses.

Bei einer derartigen Einrichtung besteht jedoch die Gefahr eines Fehlalarms, etwa durch windbedingte Auslenkung einer Abdeckung bei Planenaufbauten, sowie beispielsweise bei einem Verrutschen von Ladegut während der Fahrt.

Andererseits kann ein Fahrer eines Nutzfahrzeuges mittels derartiger Überwachungseinrichtungen nicht in wirksamer Weise vor einem Verrutschen der Ladung gewarnt werden, da die verwendeten Sensoren eben zur Vermeidung allzu häufiger Fehlalarmauslösungen nur bei relativ großen Verschiebungen der Ladung reagieren.

Aus der DE 196 16 038 A1 sind ein Verfahren und eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Lage eines Objekts bekannt. Hierbei werden ein optischer Sender und ein optischer Empfänger verwendet, wobei aus dem jeweiligen Sendewinkel und dem jeweiligen Winkel, unter dem der Empfänger mit einem Objekt reflektierte Strahlung empfängt, geschlossen wird, in welcher von durch die Winkelauflösung des Sensors und des Empfängers gegebene Auflösungszelle sich das Objekt befindet, wobei zu diesem Zwecke der vom Sender emitierte Lichtstrahl moduliert wird. Die Phasendifferenz zwischen der Modulation des gesendeten Lichtstrahls und der Modulation der empfangenen Strahlung wird gemessen. Aus der Phasendifferenz wird die Lage des Objekts innerhalb der jeweiligen Auflösungszelle berechnet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Überwachung eines Innenraumes eines Transportbehältnisses, insbesondere des Laderaums eines Nutzfahrzeuges, bei welcher sowohl eine Diebstahlsicherung als auch eine Anzeige einer Ladungsverschiebung wirksam durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung zur Überwachung des Innenraums eines Transportbehältnisses mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie ein entsprechendes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5.

Erfindungsgemäß ist nun eine Überwachung des Innenraums eines Transportbehältnisses sowohl bezüglich Diebstahlsicherung als auch eines Verrutschens der Ladung in einfacher Weise durchführbar. Das erfindungsgemäß erzeugte Sensor- bzw. Alarmsignal kann ferner zur Einleitung eines Bremseneingriffs und/oder eines Motoreingriffs eingesetzt werden. Es ist beispielsweise denkbar, das Sensor- bzw. Alarmsignal auf ein entsprechendes Steuergerät zu geben (Datenaustausch beispielsweise über CAN-BUS), über welches eine Reduzierung der Fahrzeuggeschwindigkeit durch einen Bremseingriff oder ein Drosseln des Motoreinspritzsystems erreicht werden kann. Als in diesem Zusammenhang denkbare Steuergeräte seien beispielhaft Fahrdynamikregelungs- Steuergeräte (FDR- Steuergeräte) sowie Antiblockiersystem/Antriebsschlupfregelungs-Steuergeräte (ABS/ASR-Steuergeräte) zu nennen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung erzeugen die Sensoren und/oder die mit diesen verbundenen Alarmauslösemittel in einem ersten Betriebszustand erst bei relativ großer Verschiebung wenigsten eines Elementes der Ladung ein Sensorsignal bzw. ein Alarmsignal, und in einem zweiten Betriebszustand bereits bei relativ kleiner Verschiebung wenigstens eines Elementes der Ladung ein Sensorsignal bzw. ein Alarmsignal. Zur Definition der verwendeten Begriffe einer relativ großen bzw. relativ kleinen Verschiebung ist es beispielsweise möglich, diese in ein Verhältnis zur Abmessung des Innenraums des Transportbehältnisses beispielsweise in Form von Prozentangaben zu setzen. Es wäre ebenfalls denkbar, hier absolute Zahlenwerte zu verwenden. Besonders bevorzugt ist jedoch die Berücksichtigung des Gewichts der Ladung relativ zur Größe der Verschiebung. Es erweist sich daher als zweckmäßig, die Größe der Verschiebungen prozentual in Bezug auf die Größe und/oder das Gewicht der Ladung anzugeben. Hiermit wird in einfacher Weise erreicht, daß während des ersten Betriebszustandes eine kleine Ladungsverschiebung noch kein Sensorsignal bzw. Alarmsignal auslöst. Somit kann vermieden werden, daß beispielsweise bei stehendem Transportbehältnis bzw. Fahrzeug ein Alarm bei einer kleinen Verrückung der Ladung ausgelöst wird. Andererseits ist das System in dem zweiten Betriebszustand empfindlich genug, um den Fahrer bezüglich einer sich anbahnenden Ladungsverschiebung zu warnen. Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß der Begriff "Verschiebung" sämtliche Formen der Bewegung der Ladung umfassen soll. Hier sei beispielhaft zusätzlich das Kippen der Ladung erwähnt. Auch ein derartiges Kippen ist mittels der erfindungsgemäß vorgesehenen Konturüberwachung in einfacher Weise feststellbar.

Zweckmäßigerweise ist bei stehendem Transportbehältnis der erste, und bei fahrendem Transportbehältnis der zweite Betriebszustand automatisch einstellbar. Durch diese Maßnahme ist eine optimale Überwachung des Innenraums eines Transportbehältnisses gewährleistet, ohne daß der Fahrer eine manuelle Umschaltung des Systems vornehmen muß. Eine Feststellung, ob ein erster, insbesondere stehender, oder ein zweiter, insbesondere fahrender Betriebszustand vorliegt, wird zweckmäßigerweise über eine Auswertung bzw. Feststellung der Fahrzeuggeschwindigkeit getroffen. Entsprechende Signale können über einen CAN-BUS in ein verwendetes Steuergerät eingelesen werden.

Vorzugsweise wird ein erzeugtes bzw. ausgelöstes Sensor- oder Alarmsignal an eine außerhalb des Transportbehältnisses befindliche Alarmzentrale geleitet. Das Signal, welches beispielsweise in Form eines optischen oder akustischen Signals vorliegen kann, kann beispielsweise bei Abwesenheit des Fahrers durch Absetzen eines Funksignales über die Fahrzeugantenne geschehen, mittels dessen der Fahrer oder eine stationäre polizeiliche Alarmzentrale benachrichtigt werden kann.

Es erweist sich als vorteilhaft, eine gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene Konturüberwachung der Ladung mittels Triangulationsverfahren durchzuführen. Derartige Verfahren sind zuverlässig und mit relativ geringem Rechenaufwand realisierbar.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. In diesen zeigt

Fig. 1 eine schematische seitliche Schnittansicht eines LKW-Anhängers, welcher mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgestattet ist,

Fig. 2 eine schematische geschnittene Rückansicht des in Fig. 1 dargestellten LKW-Anhängers,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, bei welcher das Ladegut entfernt ist, und

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 5 ein weiteres Flußdiagramm zur Erläuterung der erfindungsgemäß vorgesehenen Unterscheidung von zwei unterschiedlichen Betriebszuständen.

In Fig. 1 ist mit Bezugsziffer 1 ein LKW-Anhänger bzw ein Laderaum oder Transportbehältnis eines LKWs bezeichnet. Es sei angemerkt, daß die erfindungsgemäße Lehre in entsprechender Weise für beliebige Fahrzeuge eingesetzt werden kann. Hier seien beispielhaft erwähnt ein Zugfahrzeug eines Fahrzeuggespannes oder auch schienengebundene Transportmittel. Einzelne Elemente einer in diesem Laderaum 1 aufgenommenen Ladung sind mit 2 bezeichnet. Auf der Oberseite 1a des Laderaums 1 befinden sich mehrere Sensoren 4, welche durch eine (nicht gezeigte) Versorgungsleitung miteinander verbunden sind. Die Sensoren 4 sind derart angeordnet, daß ihre jeweiligen Erfassungsbereiche, welche mittels jeweiliger Kegel 4a angedeutet sind, in dem Laderaum 1 liegen. Durch entsprechende Anordnung der Sensoren 4 ist eine im wesentlichen vollständige Überwachung des Laderaums 1 erzielbar. Es sei angemerkt, daß die Sensoren auch an den Seitenwänden oder im Boden des Laderaums 1 vorgesehen sein können.

Die miteinander verbundenen Sensoren 4 sind ferner mit einer (ebenfalls nicht dargestellten) Rechen- und Auswerteeinheit verbunden. Mittels der Auswerteeinheit ist ein Konturverlauf der Elemente 2 der Ladung, beispielsweise mittels geeigneter Triangulationsverfahren, erfaßbar. Eine zur Durchführung eines derartigen Triangulationsverfahren geeignete Sensoranordnung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Da Triangulationsverfahren an sich bekannt sind, kann hier aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung auf eine ausführliche Erläuterung verzichtet werden. Es sei nur kurz darauf hingewiesen, daß in Fig. 2 beispielhaft vier Punkte einer zu erfassenden Kontur dargestellt sind. Die einzelnen Punkte, welche mit Bezugszeichen 5 bezeichnet sind, sind als X-Y-Wert in der Auswerteeinheit ablegbar.

In Fig. 3 erkennt man, daß sich die Elemente 2 der Ladung nicht mehr im Erfassungsbereich des gemäß Fig. 2 dargestellten Triangulationssystems befinden. Dies kann beispielsweise dadurch verursacht sein, daß sich die Ladung innerhalb des Laderaums 1 verschoben hat, oder aus diesem vollständig entfernt worden ist.

Gemäß der Abbildung der Fig. 3 werden nun von den beiden dargestellten Sensoren bzw. von der Auswerteeinheit gegenüber der Fig. 2 unterschiedliche Konturen erfaßt. Durch Vergleiche der Konturdaten 5 gemäß Fig. 2 bzw. 5' gemäß Fig. 3 ist somit eine Verschiebung der Elemente 2 der Ladung aus dem Erfassungsbereich der Sensoren 4 feststellbar.

Wenn diese erfaßte Konturdifferenz eine bestimmte einstellbare Schwelle, die einem Differenz-Schwellenwert entspricht, überschreitet, können notwendige Maßnahmen ergriffen werden, beispielsweise kann der Fahrer mittels einer geeigneten (nicht dargestellten) Alarmauslösevorrichtung bezüglich der Verschiebung der Elemente 2 der Ladung gewarnt werden.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, bei stehendem und fahrendem LKW unterschiedliche Schwellen bzw. Schwellwerte vorzusehen. Zweckmäßigerweise wird bei fahrendem LKW der Schwellwert derart eingestellt, daß bereits bei geringer Verschiebung der Elemente 2 der Ladung (d. h. einer relativ geringen Konturveränderung im Erfassungsbereich der Sensoren) ein Alarmsignal ausgelöst wird. Bei stehendem Fahrzeug wird jedoch der Schwellwert relativ hoch eingestellt, daß heißt, eine Auslösung des Alarms erfolgt nur bei größeren Konturveränderungen, beispielsweise bei vollständiger Entfernung der Elemente 2 aus dem Erfassungsbereich der jeweiligen Sensoren 4. Hiermit kann eine wirksame Diebstahlsicherung zur Verfügung gestellt werden, ohne daß gleichzeitig die Gefahr von allzu häufigen Fehlalarmauslösungen bei nur geringer Verschiebung der Elemente 2 der Ladung besteht.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand des Flußdiagramms der Fig. 4 weiter erläutert. Nach einem Einschalten des Systems (Schritt 101) erfolgt eine Referenzmessung der Konturen der Ladung durch n Triangulationssysteme (welche jeweils wenigstens zwei Sensoren 4 aufweisen). Der Schritt 102 erfolgt vorzugsweise nach dem Beladevorgang bei stehendem Fahrzeug.

In einem sich anschließenden Schritt 103 erfolgt, insbesondere in regelmäßigen Abständen, ein Erfassen der Konturen der Ladung mittels der n Triangulationssysteme. Schritt 103 kann bei bewegtem oder stehendem Fahrzeug durchgeführt werden.

Nach jeweiligen Schritten 103 wird ein Schritt 104 durchgeführt, in welchem ein Vergleich der Konturdaten aus der Referenzmessung und der bei nachfolgenden Messungen ermittelten Konturdaten stattfindet.

Wenn die Differenz aus gemessenen Konturdaten und Referenzkonturdaten eine jeweils für das stehende oder das fahrende Fahrzeug eingestellte Schwelle übersteigt, erfolgt eine Meldung an den Fahrer, beispielsweise mittels der erwähnten Alarmauslösevorrichtung (Schritt 105). Wenn die Differenz die Schwelle nicht übersteigt, so findet ein Rücksprung zu Schritt 103 statt.

Die Überwachungsbereiche der jeweiligen Sensoren 4 werden durch geeignete Wahl der Anzahl an Sende- und Empfangsstrahlen sowie deren jeweiliger Winkeldivergenz festgelegt. Wie erwähnt, werden die jeweiligen Konturen, welche durch das Sensorsystem erfaßbar sind, vorteilhafterweise durch Triangulation bestimmt. Daraus läßt sich für ein einzelnes System, wie erläutert, jeweils applikationsspezifisch ein Toleranzbereich einstellen, ab dem eine Warnung an den Fahrer erfolgen soll.

Das Gesamtsystem kann modular ausgelegt sein, beispielsweise durch die Möglichkeit der Kaskadierung der Sensoren an einem (nicht dargestellten) Bussystem, so daß je nach Anforderungen (zum Beispiel unter Berücksichtigung der Größe des Laderaumes, der erforderlichen Sicherheit der Überwachung, des Vorhandenseins sperriger Güter, welche zum Teil zu einer Abschattung führen können) eine variable Anzahl von Sensoren an das System angeschlossen werden kann.

Eine Funktions- und Verschmutzungskontrolle der jeweiligen Sensoren kann durch Auswertung ständig vorhandener Signale (beispielsweise der Ladung oder Begrenzungen des Laderaums) erfolgen. Eine Sensierung der Verschmutzung der Sensorik könnte beispielsweise dadurch erreicht werden, daß von ständigen bzw. in Intervallen wiederkehrenden Signalen eine Degradation der erzeugten Analogspannungen detektiert wird.

Mittels des erfindungsgemäßen Systems können Ladungsverschiebungen während der Fahrt frühzeitig detektiert und dadurch schwere Schäden an der Ladung, sowie auch schwere Unfälle, verhindert werden.

Als Sensoren sind bevorzugt LEDs bzw. Diodenarrays einsetzbar, welche sich in der Praxis als sehr robust und zuverlässig erweisen. Derartige Sensoren, welche keine mechanisch bewegten Teile umfassen, sind in sehr preiswerter Weise verfügbar. Diese Sensoren sind auch in anderen Funktionen einsetzbar, beispielsweise im Rahmen von ACC- bzw. Stop and Go-Systemen (Automatic Cruise Control). Auf eine kostenaufwendige Feinjustage der Sensoren kann verzichtet werden, da nach einer Beladung eine Referenzmessung durchgeführt wird. Es sei angemerkt, daß LED's und Diodenarrays lediglich beispielhaft erwähnt sind. Es ist möglich, andere funktional gleichwertige Bauteile zu verwenden.

Abschließend wird anhand der Fig. 5 eine beispielhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Maßnahme, verschiedene Betriebszustände zu definieren, dargestellt. Nach einem Start in einem Schritt 501 wird in einen Schritt 502 festgestellt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit VF größer oder gleich einer Schwelle ist. Es sei einmal angemerkt, daß die Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Definierung unterschiedlicher Betriebszustände nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellt. Es ist ebenfalls denkbar, andere geeignete Fahrzeugparameter auszuwählen.

Wird in dem Schritt 502 festgestellt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit Vf den Schwellenwert übersteigt, wird in Schritt 503 auf einen Betriebszustand 1 geschlossen, welchem ein erster Differenz-Schwellenwert zugeordnet ist. Bei diesem Betriebszustand 1 kann es sich beispielsweise um den Zustand eines im wesentlichen stehenden Fahrzeugs handeln.

Wird in Schritt 502 jedoch festgestellt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit Vf größer als diese Schwelle ist, wird in einem Schritt 504 festgestellt, daß ein Betriebszustand 2 vorliegt (z. B. fahrendes Fahrzeug), dem wiederum ein entsprechender Differenz-Schwellenwert zuordenbar ist. Das dargestellte Verfahren ist mit beliebiger Frequenz bzw. Häufigkeit zur Feststellung des Betriebszustandes wiederholbar.

Claims (7)

1. Einrichtung zur Überwachung des Innenraums eines Transportbehältnisses, insbesondere des Laderaums (1) eines Nutzfahrzeuges, wobei an oder in einer Wandung (1a) des Transportbehältnisses ein oder mehrere, mit einer Alarmauslösevorrichtung in Wirkverbindung stehende Sensoren (4) zur Überwachung des Innenraums des Transportbehältnisses vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmauslösevorrichtung und/oder die Sensoren (4) derart einstellbar ist bzw. sind, daß sie in einem ersten Betriebszustand zur Diebstahlsicherung, und in einem zweiten Betriebszustand zur Überwachung von Ladungsverschiebungen dient bzw. dienen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmauslösevorrichtung und/oder die Sensoren (4) in einem ersten Betriebszustand erst bei relativ großer Verschiebung wenigstens eines Elementes (2) einer im Innenraum vorhandenen Ladung ein Sensorsignal bzw. ein Alarmsignal, und in einem zweiten Betriebszustand bereits bei relativ kleiner Verschiebung wenigstens eines Elementes (2) der Ladung ein Alarmsignal bzw. Sensorsignal erzeugt bzw. erzeugen.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei stehendem Transportbehältnis bzw. Nutzfahrzeug der erste, und bei fahrendem Transportbehältnis bzw. Nutzfahrzeug der zweite Betriebszustand automatisch einstellbar ist.

4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erzeugtes Sensorsignal bzw. Alarmsignal an eine außerhalb des Transportbehältnisses

5. Verfahren zur Überwachung des Innenraums eines Transportbehältnisses, insbesondere eines Laderaums eines Nutzfahrzeuges, mit folgenden Schritten:

• - Durchführung einer Referenzmessung zur Darstellung von Konturen einer in dem Innenraum befindlichen Ladung,
• - Erfassung der Konturen der Ladung in vorbestimmten zeitlichen Abständen,
• - Vergleich der Konturen aus der Referenzmessung mit den jeweils in vorbestimmten zeitlichen Abständen erfaßten Konturen, und
• - Auslösung eines Sensor- bzw. Alarmsignals bei Überschreiten eines vorgebbaren Differenz- Schwellwertes zwischen den in der Referenzmessung erhaltenen Konturen und den in den vorbestimmten zeitlichen Abständen erfaßten Konturen, wobei in einem ersten Betriebszustand der vorgebbare Differenz- Schwellwert relativ groß, und in einem zweiten Betriebszustand der vorgebbare Differenz-Schwellwert relativ klein gewählt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dem ersten Betriebszustand entsprechende Differenz- Schwellwert bei stehendem, und der dem zweiten Betriebszustand entsprechende Differenz-Schwellwert bei fahrendem Transportbehältnis bzw. Nutzfahrzeug eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der jeweiligen Konturen der Ladung Triangulationsverfahren eingesetzt werden.