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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Assistenzeinrichtung zum Planen eines Packvorganges. Bei dem Packvorgang soll zumindest ein Packstück in einem Stauraum des Kraftfahrzeugs angeordnet werden. Zu der Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Ermitteln eines Stauplanes für zumindest ein in einem Stauraum eines Kraftfahrzeugs zu verstauendes Packstück.
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Ein Kraftfahrzeug mit einer Assistenzeinrichtung zum Planen eines Packvorganges ist beispielsweise aus der
DE 10 2004 043 756 A1 bekannt. Bei dem bekannten Kraftfahrzeug ist vorgesehen, jedes Gepäckstück mit einem Transponder zu versehen und beim Beladen des Kraftfahrzeugs zu überprüfen, ob alle für eine Reise vorgesehenen Gepäckstücke an Bord des Kraftfahrzeugs sind. Hierzu werden die Transpondersignale der im Kraftfahrzeug befindlichen Gepäckstücke ausgewertet. Fehlt ein Gepäckstück, so wird dies an dem entsprechend fehlenden Transpondersignal erkannt.
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Auch aus der
DE 10 2008 010 086 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen von in einem Kraftfahrzeug mitgeführten Gegenständen bekannt. Auch hierbei werden die Gegenstände mit einem RFID-Transponder (RFID – Radio Frequency Identification) versehen, um die im Kraftfahrzeug befindlichen Gegenstände identifizieren zu können.
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Auch aus der
DE 10 2007 009 741 A1 ist eine Mitführüberwachung für Gegenstände in einem Kraftfahrzeug bekannt. Es wird das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein von Objekten im Innenraum des Kraftfahrzeugs überwacht, indem eine Leseeinheit im Kraftfahrzeug das Vorhandensein von Transpondern überprüft und in Abhängigkeit von den erkannten Transpondersignalen eine Meldung an den Fahrer ausgibt.
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Auch aus der
DE 10 2009 050 756 A1 ist ein Verfahren zum Erkennen fehlender Gegenstände in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein tatsächlich in einem Kraftfahrzeug vorhandenes Inventar mit einem Soll-Inventar verglichen wird, um fehlende Gegenstände identifizieren zu können.
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Aus der
DE 10 2011 018 898 A1 ist ein Verfahren bekannt, mittels welchem ein Fahrer in seinem Kraftfahrzeug Gegenstände einfacher auffinden kann.
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Das Verstauen von Gepäckstücken in einem Kofferraum kann manchmal Probleme bereiten. Wenn ein verhältnismäßig großes Gepäckstück transportiert werden soll und/oder eine Mehrzahl von Gepäckstücken, die insgesamt den Kofferraum nahezu vollständig ausfüllen, so ist in der Regel eine ganz bestimmte Anordnung des einen großen Gepäckstücks bzw. der mehreren Gepäckstücke nötig, damit überhaupt das gesamte Gepäck in den Kofferraum passt.
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Dieses Problem ist generell aus dem Stand der Technik in Zusammenhang mit der effizienten Verstauung von Gütern in Transportmitteln bekannt. Das Problem wird auch als Containerladeproblem bezeichnet. In der Regel wird von einem Vorrat von Packstücken ausgegangen, beispielsweise Kisten, die in einem Behälter, in der Regel einem Container, derart anzuordnen sind, dass der verfügbare Containerraum optimal ausgelastet wird. Containerprobleme werden in der Literatur auf verschiedene Weise differenziert (siehe beispielsweise: Dyckhoff und Finke „Cutting and Packing in Production and Distribution”, Heidelberg, Physica, 1992, ISBN 3-7908-0630-7). Bei einer Klasse von Containerladeproblemen soll die gesamte Gütermenge verstaut werden. Dieser Typ von Containerladeproblem wird in der Literatur auch als (dreidimensionales) Bin-Packing-Problem (Behälterproblem) bezeichnet.
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Um solche Algorithmen in einem Kraftfahrzeug nutzen zu können, ist es nötig, die Abmessungen von Gepäckstücken oder allgemein Packstücken zu kennen, um sie beim Ermitteln eines Stauplanes für einen gegebenen Stauraum im Kraftfahrzeug berücksichtigen zu können. Der Stauraum kann hierbei der Kofferraum des Kraftfahrzeugs sein, oder aber auch beispielsweise ein Fach für einen Ersatzreifen und Werkzeug oder ein Handschuhfach. Der Stauraum kann auch eine Mehrzahl räumlich von Räumen im Kraftfahrzeug, z. B. den Kofferraum, eine Rückbank, einen Beifahrersitz und/oder einen Fußraum umfassen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bedienperson beim Planen eines Packvorgangs für ein Kraftfahrzeug zu unterstützen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Stauplan für zumindest ein in einem Stauraum eines Kraftfahrzeug zu verstauendes Packstück ermittelt. Der Stauplan gibt dann an, wie jedes Gepäckstück in dem Stauraum anzuordnen ist, damit jedes Gepäckstück in den Stauraum passt. Nach dem Verfahren wird von zumindest einem Packstück, das in einem vorbestimmten Außenbereich neben dem Kraftfahrzeug angeordnet ist, beispielsweise am Heck, jeweils zumindest eine geometrische Abmessung, bevorzugt zumindest zwei oder drei geometrische Außenabmessungen, ermittelt. Das ebenfalls durch die Erfindung bereitgestellte Kraftfahrzeug weist zum Ermitteln der zumindest einen Außenabmessung eine entsprechende Abtasteinrichtung auf, die z. B. einen Laserscanner aufweisen kann.
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In Abhängigkeit von der ermittelten zumindest einen Außenabmessung jedes Packstücks wird dann der Stauplan ermittelt, wobei zusätzlich noch zumindest eine vorbestimmte Abmessung des Stauraums selbst, in welchem die Packstücke zu verstauen sind, berücksichtigt wird. Zum Ermitteln des Stauplans ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug eine entsprechende Planungseinrichtung bereitgestellt, die beispielsweise durch ein Programmmodul eines Steuergeräts oder einer zentralen Recheneinrichtung realisiert sein kann.
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Bei dem Stauraum kann es sich in der beschriebenen Weise beispielsweise um einen Kofferraum des Kraftfahrzeugs handeln oder aber auch um eine Ladefläche oder bei einem Transporter um dessen Laderaum. Es kann sich auch um eine Kombination aus mehreren Räumen zum Verstauen von Packstücken handeln. Ein Packstück kann jeweils entsprechend z. B. ein Gepäckstück oder ein Frachtgut oder ein Utensil des Kraftwagens, z. B. ein Werkzeugkasten, sein.
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Die Abtasteinrichtung kann die Packstücke beispielsweise optisch erfassen oder abtasten. Es kann aber auch beispielsweise ein Ultraschallsensor oder ein Radarsensor für die Abtastung verwendet werden. Eine optische Abtastung wird bevorzugt durch einen Laserscanner realisiert, der eine besonders hohe Ortsauflösung hat und damit die zumindest eine Außenabmessung des Packstücks sehr genau ermittelt. Insbesondere ist ein 3D-Laserscanner vorgesehen, der auch Tiefeninformationen ermittelt, so dass vorteilhaft eine räumliche Form der Packstücke ermittelt werden kann. Dieser Vorteil wird bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung mittels einer Tof-Kamera (Tof – Time of flight) erreicht, die z. B. eine PMD-Kamera (PMD – photonic mixing device) sein kann.
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Die Abtasteinrichtung ist insbesondere dauerhaft oder zumindest während des Ermittelns der zumindest einen Außenabmessung fest mit dem Kraftfahrzeug verbunden. Mit anderen Worten ist die Abtasteinrichtung also bevorzugt während des Ermittelns der zumindest einen geometrischen Außenabmessung an dem Kraftfahrzeug ortsfest angeordnet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Abbildungsmaßstab beim Erfassen des zumindest einen Packstücks im Voraus bekannt ist und deshalb nicht neu ermittelt werden muss. Bei einem portablen Gerät wäre dagegen der Abbildungsmaßstab bewegungsabhängig.
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Die Abtasteinrichtung ist bevorzugt an einer Heckklappe des Kraftfahrzeugs angeordnet, die insbesondere zum Verschließen des Stauraums ausgelegt ist. Mit anderen Worten wird also das zumindest eine Packstück bevorzugt vor dem Stauraum abgelegt und dann von der Heckklappe aus durch die Abtasteinrichtung erfasst. Ein weiterer Vorteil der Anordnung in der Heckklappe wird erreicht, wenn diese nach dem Aufschwenken oberhalb der Packstücke ist, sodass die Abtasteinrichtung eine Perspektive von schräg oben auf die Packstücke hat. Dies ist besonders vorteilhaft, um die dreidimensionale Form jedes Packstücks zu erfassen.
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Nachdem der Stauplan erstellt ist, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in Abhängigkeit von dem Stauplan jedes Packstück einzeln für eine Bedienperson identifiziert oder markiert und dann zu dem jeweils markierten Packstück in dem Stauraum eine durch den Stauplan vorgegebene Sollposition angezeigt. Mit dem erfindungsgemäßen Kraftwagen ist hierzu eine entsprechende Ausgabeeinrichtung bereitgestellt. Die Ausgabeeinrichtung kann beispielsweise auch durch die Abtasteinrichtung bereitgestellt sein, wenn diese beispielsweise einen Laserscanner umfasst. In diesem Fall wird mittels des Lasers ein Packstück angeleuchtet, so dass die Bedienperson weiß, dass sie nun dieses Packstück in den Stauraum verladen soll. Zugleich oder anschließend wird zu dem derart markierten Packstück in dem Stauraum die Sollposition angezeigt, indem beispielsweise durch eine Lichtprojektion z. B. mittels des besagten Lasers oder einer anderen Lichtquelle der Ausgabeeinrichtung, der Ort, an welchem das Packstück anzuordnen ist, an- oder aus geleuchtet wird. Mittels eines Lasers lässt sich hier in vorteilhafter Weise der Umriss beispielsweise in Form eines Rasters projizierten.
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Zusätzlich oder alternativ zu einem Laser kann die Ausgabeeinrichtung auch beispielsweise eine Ansage vorsehen, welche die Bedienperson verbal informiert. Es kann auch ein Monitor vorgesehen sein, auf welchem die Sollposition veranschaulicht wird.
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Das Ermitteln des Stauplans selbst kann in an sich aus dem Stand der Technik bekannter Weise beispielsweise auf Grundlage des einer Methode zum Lösen des eingangs beschriebenen Behälterproblems ermittelt werden. Eine andere geeignete Methode kann ein Verfahren zum Lösen des so genannten Rucksackproblems sein. Falls nicht alle ursprünglich vorgesehenen Packstücke in den Stauraum passen, kann eine Untermenge daraus ausgewählt werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass durch die Planungseinrichtung bei zumindest einem Packstück nicht eine tatsächlich anhand der zumindest einen Außenabmessung ermittelte Form für das Ermitteln des Stauplans zugrunde gelegt wird, sondern zu der zumindest einen Außenabmessung eine Grundform ermittelt wird, die hierzu aus mehreren vorbestimmten Grundformen ausgewählt wird. Es wird also nicht die exakte Form des Packstücks berücksichtigt, sondern diese Form durch eine Grundform angenährt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Stauplan auf der Grundlage verhältnismäßig einfacher, geometrischer Grundformen berechnet wird, was den Berechnungsaufwand in vorteilhafter Weise verringert. Die Menge der vorbestimmten Grundformen kann z. B. einen Quader und/oder einen Zylinder enthalten.
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Das beschriebene erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst ebenfalls Weiterbildungen, die aber Merkmale aufweisen, die bereits in Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In der Figur ist ein Kraftfahrzeug 10 gezeigt, bei welchem sich es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einem Personenkraftwagen, handeln kann. In dem veranschaulichten Beispiel sollen Packstücke 12, 14, 16, 18 in einem Stauraum 20 des Kraftfahrzeugs 10 verstaut werden. Bei den Packstücken 12 bis 20 kann es sich beispielsweise um Koffer, Kartons, Kisten mit gleichen oder unterschiedlichen geometrischen Formen handeln. Der Stauraum 20 kann beispielsweise ein Kofferraum des Kraftfahrzeugs 10 sein. Die Packstücke 12 bis 18 sind neben dem Kraftfahrzeug 10, beispielsweise vor einem Heck 22 des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet, an der Ladeluke 24 des Stauraums 20. Eine Heckklappe 26, durch welche der Stauraum 20 verschlossen werden kann, kann beispielsweise in eine geöffneten Stellung gebracht worden sein.
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Eine (nicht dargestellte) Bedienperson wird durch das Kraftfahrzeug 10 dabei unterstützt, die Packstücke 12 bis 18 derart in dem Stauraum 20 anzuordnen, das möglichst viele der Packstücke 12 bis 18 in den Stauraum passen und hierbei dicht gelagert sind, sodass sie während einer Fahrt nicht verrutschen können. Das Kraftfahrzeug 10 weist hierzu einen Abtastsensor 28 und eine Steuereinrichtung 30 auf. Die Abtastsensor 28 kann beispielsweise eine Tof-Kamera oder ein 3D-Laserscanner sein, der beispielsweise in der Heckklappe 26, beispielsweise an deren oberen Ende, wenn diese in der geöffneten Stellung angeordnet ist, eingebaut sein kann. Die Planungseinrichtung 30 kann beispielsweise durch eine zentrale Recheneinrichtung oder ein Steuergerät bereitgestellt sein und beispielsweise ein Programmmodul oder mehrere Programmmodule umfassen. Beispielsweise kann ein Auswertemodul 28' zum Steuern des Abtastsensors 28 und Auswerten von Sensorsignalen des Abtastsensors 28 durch die Steuereinrichtung 30 bereitgestellt sein. Der Abtastsensor 28 und das Auswertemodul 28' bilden zusammen eine Abtasteinrichtung. Die Abtasteinrichtung kann auch mehrere Abtastsensoren aufweisen.
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Durch den Abtastsensor 28 wird beispielsweise mittels eines Laserstrahls 32 ein Erfassungsbereich 34 des Abtastsensors 28 abgetastet. Der Laserstrahl 32 kann hierzu in einer Schwenkbewegung 36 quer zum Kraftfahrzeug zeilenweise verschwenkt und jede Zeile dabei in einer Schwenkbewegung 38 näher als die Vorgängerzeile zum Kraftfahrzeug 10 hin oder weiter weg vom Kraftfahrzeug als die Vorgängerzeile verschwenkt werden. Das Abtastmodul 28' ermittelt hierbei mittels des Laserstrahls 32 von den Packstücken 12 bis 18 jeweils eine Außenkontur oder räumliche Form, wie sie aus der Perspektive des Abtastsensors 28 ermittelt werden kann. Beispielsweise kann von der Außenkontur jedes Packstücks zumindest eine Außenabmessung 40, 42, 44 ermittelt werden, wobei in der Figur der Übersichtlichkeit halber nur für das Packstück 12 beispielhaft Außenabmessungen 40, 42, 44 veranschaulicht sind.
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Das Auswertemodul 28' erzeugt Abmessungsdaten A, welche alle ermittelten Außenabmessungen 40, 41, 44 enthalten, und überträgt die Abmessungsdaten A an eine Planungseinrichtung 46, welche Bestandteil der Steuereinrichtung 30 sein kann. Die Planungseinrichtung 46 ermittelt anhand der Außenabmessungen 40, 42, 44 aller Packstücke 12 bis 18 einen Stauplan beispielsweise auf der Grundlage eines Algorithmus zum Lösen des Behälterproblems.
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Der fertige Stauplan P wird an ein Anzeigemodul 48 übermittelt, das beispielsweise ebenfalls Bestandteil der Steuereinrichtung 30 sein kann und das dazu ausgebildet sein kann, den Laserstrahl 32 des Abtastsensors 28 zu steuern. Das Anzeigemodul 48 und der Laser des Abtastsensors 28 stellen eine Anzeigeeinrichtung dar.
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Das Anzeigemodul 48 kann dann nacheinander die Packstücke 12 bis 18 mittels des Laserstrahls 32 anleuchten und dann dabei zu den jeweils angeleuchteten Packstück mittels des umgelenkten Laserstrahls 32' im Stauraum 20 eine Markierung 50 projizieren, welche beispielsweise in Form eines Rasters die Stellfläche für das Packstück markiert. Die Bedienperson kann das jeweils markierte Packstück nehmen und es gemäß der Markierung 50 im Stauraum 20 anordnen. So können nacheinander alle Packstücke 12 bis 18 gemäß dem Stauplan P im Stauraum 20 von der Bedienperson angeordnet werden. Es kann vorgesehen sein, dass für den Fall, dass eines oder mehrere Packstücke nicht in den Stauraum passen, diese zum Schluss bei gefülltem Stauraum 20 nicht mehr angeleuchtet werden und der Bedienperson dadurch mitgeteilt wird, dass diese Packstücke woanders im Kraftfahrzeug anzuordnen sind.
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Durch das Beispiel ist gezeigt, wie insbesondere mittels eines Laser-3D-Scanners, der beispielsweise in einer Kofferraumklappe verbaut sein kann, Packstücke oder Gepäck abgetastet oder gescannt werden können, die vor dem Kofferraum stehen. Eine Software kann eine optimale Anordnung der Gepäckstücke im Kofferraum berechnen und hieraus einen Stauplan ermitteln. Der Laser deutet dann anschließend auf jedes einzelne Gepäckstück und projiziert die vorgesehene Position in Form eines Rasters in den Kofferraum. Die Bedienperson erhält hierdurch eine Gepäckanordnung mit Laserscanner.
