DE102015203020A1

DE102015203020A1 - Method for determining a distance

Info

Publication number: DE102015203020A1
Application number: DE102015203020.2A
Authority: DE
Inventors: Matthias Krug; Richard Buck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2016-08-25

Abstract

Es werden ein Verfahren zum Bestimmen eines Abstands (30) bei einer Arbeitsmaschine (10) und eine solche Arbeitsmaschine (10) vorgestellt. Das Verfahren sieht vor, dass ein Abstand (30) mindestens einer Stütze (20) der Arbeitsmaschine (10) zu einem definierten Punkt (28) an der Arbeitsmaschine (10) bestimmt wird, wobei zur Abstandsmessung eine berührungslose Messeinrichtung eingesetzt wird.A method for determining a distance (30) in a work machine (10) and such a work machine (10) are presented. The method provides that a distance (30) of at least one support (20) of the work machine (10) to a defined point (28) on the work machine (10) is determined, wherein a non-contact measuring device is used for distance measurement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Abstands bei einer Arbeitsmaschine und eine solche Arbeitsmaschine. Die Erfindung ist insbesondere für den Einsatz bei einer mobilen Arbeitsmaschine geeignet.The invention relates to a method for determining a distance in a work machine and such a work machine. The invention is particularly suitable for use in a mobile work machine.

Stand der TechnikState of the art

Arbeitsmaschinen sind Maschinen, die Energie aufnehmen und/oder abgeben können. Arbeitsmaschinen, die Energie abgeben, werden auch als Kraftmaschinen bezeichnet. Arbeitsmaschinen sind bspw. dafür vorgesehen, Strom zu erzeugen oder Feststoffe zu fördern, zu zerkleinern, zu verformen, zu verdichten, zu vermischen oder zu sieben. Work machines are machines that can absorb and / or release energy. Work machines that give off energy are also referred to as power machines. For example, work machines are designed to generate electricity or to convey, crush, deform, compact, mix or sift solids.

Unter einer mobilen Arbeitsmaschine, die auch als selbstfahrende Arbeitsmaschine bezeichnet wird, ist ein Kraftfahrzeug zu verstehen, das zur Verrichtung von Arbeit vorgesehen ist. A mobile working machine, which is also referred to as a self-propelled working machine, is understood to mean a motor vehicle intended to perform work.

Bei mobilen Arbeitsmaschinen ist es notwendig, sicherzustellen, dass diese über Stützen verfügen, die im Arbeitsbetrieb ausgefahren sind. Dadurch wird die Standsicherheit der Maschine gewährleistet und auch die erlaubte Last und Auslegerlänge bestimmt. Von daher ist es wichtig festzustellen, ob die Stützen ausgefahren sind, d. h. ob diese sich in ihrer Arbeitsposition befinden. For mobile work machines, it is necessary to ensure that they have supports that are extended during operation. This ensures the stability of the machine and also determines the permitted load and boom length. Therefore, it is important to determine if the supports are extended, d. H. whether they are in their working position.

Bisherige Verfahren beruhen auf Seilzugmesssystemen oder vergleichbaren elektromechanischen und mechanischen Systemen. Diese sind jedoch störungsanfällig gegenüber Verschmutzung, Verschleiß und Manipulation. Ein Fehler bei der Erkennung, ob die Stützen sich in ihrer Arbeitsposition befinden, kann aber schwerwiegende Folgen haben.Previous methods are based on cable measuring systems or comparable electromechanical and mechanical systems. However, these are susceptible to contamination, wear and tampering. An error in detecting whether the supports are in their working position can have serious consequences.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 9 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a method with the features of claim 1 and a work machine according to claim 9 are presented. Embodiments result from the dependent claims and the description.

Das vorgestellte Verfahren setzt ein berührungsloses Messverfahren und somit ein Verfahren ein, bei dem der Abstand der mindestens einen Stütze zu einem definierten Punkt an der Arbeitsmaschine, ohne diese berühren bzw kontaktieren zu müssen, bestimmt werden kann. Der definierte Punkt an der Arbeitsmaschine ist grundsätzlich ein beliebiger Punkt an der Maschine, der vorab festgelegt wird. Ist ein Sensor der berührungslosen Messeinrichtung an der Arbeitsmaschine angebracht, so ist der Ort dieses Sensors typischerweise der definerte Punkt. Es wird dann der Abstand der mindestens einen Stütze zu diesem Punkt gemessen. Da der Ort des Sensors bekannt ist, kann die Lage der mindestens eine Stütze bestimmt werden und damit auch, ob diese in eine vorab definierte Arbeitsposition gefahren ist.The presented method uses a non-contact measurement method and thus a method in which the distance of the at least one support to a defined point on the work machine can be determined without touching or contacting it. The defined point on the work machine is basically any point on the machine that is set in advance. If a sensor of the non-contact measuring device is attached to the working machine, then the location of this sensor is typically the defined point. It is then measured the distance of the at least one support to this point. Since the location of the sensor is known, the position of the at least one support can be determined and thus also whether it has moved to a predefined working position.

Alternativ ist auch denkbar, einen Sensor an der Stütze anzubringen, der dann einen Abstand zu einem definierten Punkt, der in Wechselwirkung zu dem Sensor steht, misst. Beim Einsatz eines Radarsensors ist bspw. ein Radarreflektor an der Arbeitsmaschine angebracht, der dem Radarstrahl reflektiert. Der Ort dieses Reflektors ist dann der definierte Punkt an der Arbeitsmaschine.Alternatively, it is also conceivable to attach a sensor to the support, which then measures a distance to a defined point, which interacts with the sensor. When using a radar sensor, for example, a radar reflector is attached to the work machine, which reflects the radar beam. The location of this reflector is then the defined point on the machine.

Es wird somit ein berührungsloses Wegmesssystem vorgestellt, das in Ausgestaltung einen Radarsensor einsetzt und das insbesondere bei mobilen Arbeitsmaschinen im Bereich der Abstützung eingesetzt wird. Mobile Arbeitsmaschinen sind bspw. Mobilkräne, Betonpumpen, Arbeitshubbühnen, Drehleitern, Bagger, Telehändler und Traktoren und somit Arbeitsmaschinen, bei denen sichergestellt sein muss, dass die Stützen im Arbeitsbetrieb ausgefahren sind.Thus, a contactless position measuring system is presented, which uses a radar sensor in an embodiment and which is used in particular in mobile working machines in the area of support. Mobile machines are, for example, mobile cranes, concrete pumps, lifting platforms, turntable ladders, excavators, telehandlers and tractors and thus machines where it must be ensured that the supports are extended in working mode.

Zu beachten ist, dass unter Arbeitsmaschine hierin eine Maschine verstanden wird, die Energie aufnehmen und/oder Energie abgeben kann. Eine mobile Arbeitsmaschine ist ein Kraftfahrzeug, das über Einrichtungen verfügt, die zur Verrichtung von Arbeiten vorgesehen sind.It should be noted that work machine herein means a machine that can absorb and / or release energy. A mobile work machine is a motor vehicle having facilities provided for performing work.

Bei dem beschriebenen Verfahren wird in Ausgestaltung ein Radarsensor als Messwertgeber zur Lagebestimmung der Stützen verwendet. Der Radarsensor kann bspw. ein aus dem Automobilbereich bekannter Mid-range Radarsensor, also ein Radar für den mittleren Bereich, also bis etwa 160 m, sein, der eine ausreichend genaue Entfernungsmessung bietet. Dazu wird der Radarsensor an der Maschine angebracht, so dass er in Richtung der Stützen zeigt. Der Sensor kann nun mittels Differenzmessung oder Absolutentfernungsmessung die Entfernung zu den Stützen und damit deren Lage bestimmen. Bei der Differenzmessung wird die beim Einschalten detektierte Position als Ausgangsposition genutzt, bei der Absolutmessung wird sich auf eine vorher festgelegte Ausgangsposition bezogen. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob die Stützen ausgefahren sind und sich in ihrer Arbeitsposition befinden. In the described method, a radar sensor is used as a transmitter for determining the position of the supports in an embodiment. The radar sensor may, for example, be a mid-range radar sensor known from the automotive field, that is to say a radar for the middle range, that is to say up to about 160 m, which offers a sufficiently accurate distance measurement. For this purpose, the radar sensor is attached to the machine so that it points in the direction of the supports. The sensor can now determine the distance to the supports and thus their position by means of differential or absolute distance measurement. In differential measurement, the position detected at the time of switch-on is used as the starting position; in the case of the absolute measurement, reference is made to a previously defined starting position. In this way it can be determined whether the supports are extended and in their working position.

Es können auch unterschiedliche Arbeitspositionen der Stützen definiert sein, bspw. in Abhängigkeit einer Last oder des Untergrunds, auf dem sich die Arbeitsmaschine befindet. In diesem Fall kann auch festgestellt werden, ob die Stützen sich in der für die Gegebenheiten angemessenen Arbeitsposition befinden.It can also be defined different working positions of the supports, for example. Depending on a load or the ground on which the machine is located. In this case, it can also be determined whether the supports are in the appropriate working conditions for the circumstances.

Dies kann dem Nutzer angezeigt werden. Ggf. kann auch vorgesehen sein, dass die Arbeiten erst aufgenommen werden können, bspw. durch ein Sperren und Entsperren der Arbeitsmaschine, nachdem die korrekte Position der mindestens einen Stütze festgestellt wurde. In diesem wird das Ergebnis der Messung beim Betrieb der Arbeitsmaschine berücksichtigt. This can be displayed to the user. Possibly. It can also be provided that the work can only be started, for example by locking and unlocking the working machine, after the correct position of the at least one support has been determined. This takes into account the result of the measurement during operation of the working machine.

Für jede Stütze kann ein eigener Sensor verwendet werden. Zur Verstärkung und sicheren Erkennung des Signals kann ein geeigneter Spiegel, z. B. ein Tripelspiegel, an einem beweglichen Teil, typischerweise der Stütze, angebracht werden. Ein Tripelspiegel ist ein Spiegel, der aus drei Planspiegeln zusammengesetzt ist, die jeweils senkrecht aufeinander stehen. Ein Tripelspiegel hat die Eigenschaft, einen Strahl unabhängig vom Einfallswinkel parallel zum einfallenden Strahl zu reflektieren.For each support a separate sensor can be used. For amplification and reliable detection of the signal, a suitable mirror, for. As a triple mirror, on a moving part, typically the support, are attached. A triple mirror is a mirror that is composed of three plan mirrors that are perpendicular to each other. A triple mirror has the property of reflecting a beam parallel to the incident beam regardless of the angle of incidence.

Der Entfernungswert wird mit dem Sensor ermittelt und in Ausgestaltung mittels eines geeigneten Übermittlungssystems, wie bspw. einer CAN-Kommunikation, einer Ethernet-Verbindung usw., an ein Maschinensteuerungssystem und/oder eine Anzeigeeinheit übermittelt. Hierbei kann es für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden. So kann bspw. eine Auslegerlänge limitiert werden, eine Ausfahrlänge definiert oder ein Warnsystem für Bediener betätigt werden.The distance value is determined by the sensor and, in an embodiment, transmitted to a machine control system and / or a display unit by means of a suitable transmission system, such as, for example, a CAN communication, an Ethernet connection, etc. Here it can be used for different applications. Thus, for example, a boom length can be limited, an extension length defined or a warning system for operators can be actuated.

Der Sensor kann sowohl offen als auch verdeckt, bspw. im Auslegersystem, angebracht werden. Bei verdeckter Anbringung innerhalb des Auslegers sind auch Manipulationsmöglichkeiten stark eingeschränkt.The sensor can be mounted both open and concealed, for example in the boom system. With concealed mounting within the boom also manipulation possibilities are severely limited.

Ein Vorteil des vorgestellten Verfahrens besteht darin, dass das System berührungslos die Distanz ermittelt und daher sehr störungssicher und verschleißfrei ist. Auf diese Weise wird die Arbeitssicherheit stark verbessert. Zudem ist keine Verkabelung an den beweglichen Auslegerteilen notwendig, was Kosten spart und einen verschleißfreien Aufbau ermöglicht. An advantage of the presented method is that the system determines the distance without contact and is therefore very trouble-free and wear-free. In this way, the safety at work is greatly improved. In addition, no wiring to the movable boom parts is necessary, which saves costs and allows a wear-free construction.

Zu beachten ist, dass die Radartechnik gegenüber optischen oder Ultraschallsystemen auch bei Dunkelheit und schlechten Witterungsverhältnissen, wie bspw. Nebel, Regen, Schnee, ggf. vorteilhaft ist und immer ein verlässliches, gutes Signal zur Verfügung stellt. Durch eine Beheizung des Radoms, eine geschlossene Sichthülle, kann zudem auch die Vereisung weitestgehend ausgeschlossen werden. It should be noted that the radar technology compared to optical or ultrasound systems, even in the dark and poor weather conditions, such as fog, rain, snow, possibly advantageous and always provides a reliable, good signal. By heating the radome, a closed viewing envelope, the icing can also be largely excluded.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführung der vorgestellten Arbeitsmaschine. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the presented work machine.

2 zeigt eine Ausführung des beschriebenen Verfahrens in einem Flussdiagramm. 2 shows an embodiment of the described method in a flowchart.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführung einer Arbeitsmaschine, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Diese Arbeitsmaschine 10 ist für einen mobilen Einsatz ausgelegt und umfasst einen Oberwagen 12 und einen Unterwagen 14. An der Arbeitsmaschine 10 ist ein Auslegersystem 16 mit einem Ausleger 18 und einer Stütze 20 angeordnet. In dieser Darstellung ist lediglich ein Auslegersystem 16 gezeigt. Üblicherweise sind aber mehr als ein Auslegersystem 16 und damit mehr als eine Stütze 20 vorgesehen. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a working machine, the whole with the reference numeral 10 is designated. This work machine 10 is designed for mobile use and includes a superstructure 12 and an undercarriage 14 , At the work machine 10 is a boom system 16 with a boom 18 and a prop 20 arranged. In this illustration, only a boom system 16 shown. Usually, however, more than one boom system 16 and more than just a support 20 intended.

Weiterhin zeigt die Darstellung einen Sensor 22 als Komponente einer berührungslosen Messeinrichtung, der in diesem Fall als Radarsensor ausgebildet und verdeckt angeordnet ist. Dieser Sensor 22 umfasst eine Sendeeinheit 24 und eine Empfangseinheit 26. Ein von der Sendeeinheit 24 abgegebenes Radarsignal wird hin zur Stütze 20 gesendet, von dieser reflektiert und von der Empfangseinheit 26 empfangen. Der Sensor 22 ist an einem definierten Punkt 28 an der Arbeitsmaschine 10 angebracht. Mit der Messung mittels des Sensors 22 kann ein Abstand 30 der Stütze 20 von diesem definierten Punkt 28 bestimmt werden. So kann festgestellt werden, ob die Stütze 20 sich in ihrer Arbeitsposition, üblicherweise der ausgefahrenen Position, befindet.Furthermore, the illustration shows a sensor 22 as a component of a non-contact measuring device which is formed in this case as a radar sensor and arranged concealed. This sensor 22 includes a transmitting unit 24 and a receiving unit 26 , One from the transmitting unit 24 emitted radar signal is towards the support 20 sent, reflected by this and by the receiving unit 26 receive. The sensor 22 is at a defined point 28 at the work machine 10 appropriate. With the measurement by means of the sensor 22 can be a distance 30 the prop 20 from this defined point 28 be determined. So it can be determined if the prop 20 is in its working position, usually the extended position.

Es ist grundsätzlich möglich, dass mit dem Sensor 22 ein Abstand eines anderen Punkts des Auslegersystems 16 zu dem definierten Punkt 28 bestimmt wird. Dieser andere Punkt befindet sich ebenfalls auf einem beweglichen Teil des Auslegersystems 16 und dessen Abstand zu der Stütze 20 ist bekannt. So kann mittelbar die Position bzw. Lage der Stütze 20 bestimmt werden.It is basically possible that with the sensor 22 a distance from another point of the boom system 16 to the defined point 28 is determined. This other point is also on a moving part of the boom system 16 and its distance to the support 20 is known. Thus, indirectly, the position or position of the support 20 be determined.

Es sind anstelle des hier eingesetzten Radarsensors auch andere berührungslose Messeinrichtungen, wie bspw. Ultraschallsensoren, optische Sensoren usw., einsetzbar. It can be used instead of the radar sensor used here, other non-contact measuring devices, such as. Ultrasonic sensors, optical sensors, etc.

Das Ergebnis der Messung, der Abstand 30, kann in dem Sensor 22 berechnet werden oder in einer dafür vorgesehenen getrennten Recheneinheit. Das Ergebnis wird an einer Anzeigeeinheit 32 angezeigt und kann so von dem Nutzer beim Betrieb der Arbeitsmaschine 10 berücksichtigt werden. Dabei kann lediglich der Abstand 30 angezeigt werden oder ein diesen Abstand 30 interpretierendes Ergebnis, bspw. ob die Arbeitsposition von der Stütze 20 eingenommen ist oder nicht. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Ergebnis bzw. ein interpretierendes Ergebnis beim Betrieb der Arbeitsmaschine 10 automatisch von deren Steuerung berücksichtigt wird. The result of the measurement, the distance 30 , may be in the sensor 22 be calculated or in a dedicated separate computing unit. The result is displayed on a display unit 32 displayed and so can by the user during operation of the work machine 10 be taken into account. It can only the distance 30 be displayed or a distance 30 interpretive result, for example, whether the working position of the support 20 taken or not. It can also be provided that the result or an interpretive result in the operation of the work machine 10 is automatically taken into account by their control.

2 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des vorgestellten Verfahrens. In einem ersten Schritt 50 wird eine mobile Arbeitsmaschine an ihrem Arbeitsort abgestellt. In einem nächsten Schritt 52 werden von dem Nutzer die vorhandenen Auslegersysteme betätigt, diese sollten daraufhin die mit diesen gekoppelten Stützen in deren Arbeitspositionen fahren. 2 shows in a flow chart a possible sequence of the presented method. In a first step 50 a mobile work machine is parked at its place of work. In a next step 52 the user operates the existing boom systems, which should then drive the props coupled with them in their working positions.

Nachdem der Nutzer die Auslegersysteme betätigt hat, wird nach Ablauf eines bekannten Zeitraums in einem nächsten Schritt 54 mittels mindestens eines Sensors überprüft, in welchem Abstand die Stützen sich zu der Arbeitsmaschine befinden. So wird festgestellt, ob diese sich tatsächlich in ihren Arbeitspositionen befinden. Es ist grundsätzlich auch möglich nach Betätigen der Auslegersysteme durch den Nutzer unmittelbar Abstandsmessungen durchzuführen, um festzustellen, ob die Stützen überhaupt verfahren, d. h. ob die Auslegersysteme ausfahren. After the user has actuated the boom systems, at the end of a known period, in a next step 54 checked by means of at least one sensor, at which distance the supports are located to the working machine. This will determine if they are actually in their working positions. In principle, it is also possible to carry out distance measurements directly after the user has actuated the boom systems in order to determine whether the supports are moving at all, ie whether the boom systems extend.

Diese Messungen können während des gesamten Zeitraums des Verfahrens der Auslegersysteme bzw. der Stützen, kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen, vorgenommen werden. So kann rechtzeitig ein Blockieren eines der Auslegersysteme oder eine andere Fehlfunktion erkannt werden.These measurements can be made during the entire period of the boom system or column process, continuously or at intervals. Thus, blocking of one of the jib systems or other malfunction can be detected in good time.

In einem darauffolgenden Schritt 56 wird nach Erhalt des Ergebnisses bzw. der Ergebnisse überprüft, ob die Stützen sich in ihren Arbeitspositionen befinden. Ist dies der Fall, so erfolgt in einem Schritt 58 der Arbeitsbetrieb. Ist dies nicht der Fall, so wird in einem Schritt 60 ein Warnsignal abgegeben. In a subsequent step 56 After receipt of the result or results, it is checked whether the supports are in their working positions. If this is the case, it is done in one step 58 the work operation. If this is not the case, it will be in one step 60 issued a warning signal.

Claims

Method for determining a distance ( 30 ) at least one support ( 20 ) of a work machine ( 10 ) to a defined point ( 28 ) on the working machine ( 10 ), wherein for distance measurement, a non-contact measuring device is used.

The method of claim 1, wherein a radar sensor is used in the non-contact measuring device.

Method according to Claim 1 or 2, in which the distance measurement is used to determine whether the at least one support ( 20 ) is in a defined working position.

The method of claim 1 or 2, wherein additionally a mirror is used.

Method according to one of Claims 1 to 4, in which information obtained from the distance measurement is combined with a display unit ( 32 ) is shown.

Method according to one of claims 1 to 5, wherein a result of the distance measurement during operation of the working machine ( 10 ) is automatically taken into account.

Method according to one of claims 1 to 6, wherein a difference measurement is performed.

Method according to one of claims 1 to 6, wherein an absolute distance measurement is performed.

Working machine, in particular for carrying out a method according to one of claims 1 to 8, with at least one support ( 20 ), wherein at least one of the at least one support ( 20 ) is assigned a measuring device which is adapted to a distance ( 30 ) the at least one support ( 20 ) to a defined point ( 28 ) on the working machine ( 10 ), wherein a non-contact measuring device is used for distance measurement.

Work machine according to claim 9, which is designed as a mobile work machine.