DE102017130149B3 - System for monitoring the surroundings of brackets on a vehicle - Google Patents

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Abstract

System zur Überwachung von Auslegern (5) an einem Fahrzeug (1), mit wenigstens einer 3D-Kamera (10), die einen Ausfahrbereich der Ausleger (5), ein Umfeld des Fahrzeugs (1) und einen Wirkungsbereich einer beweglichen Arbeitseinrichtung (20) des Fahrzeugs (1) überwacht.

Figure DE102017130149B3_0000
System for monitoring cantilevers (5) on a vehicle (1), comprising at least one 3D camera (10) which has an extension region of the cantilevers (5), an environment of the vehicle (1) and a region of action of a movable working device (20) of the vehicle (1) monitored.
Figure DE102017130149B3_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung der Umgebung von Auslegern an einem Fahrzeug gemäß Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.The invention relates to a system for monitoring the surroundings of brackets on a vehicle according to the preamble of independent claim 1.

Für die Überwachung eignen sich 3D-Kamerasysteme wie beispielsweise Lichtlaufzeitkamerasysteme aber auch Stereokamerasysteme, die eine dreidimensionale Erfassung der Umgebung ermöglichen.Suitable for monitoring are 3D camera systems such as, for example, light-time camera systems, but also stereo camera systems that enable a three-dimensional detection of the environment.

Mit Lichtlaufzeitkamerasystem sollen hier insbesondere Systeme umfasst sein, die Entfernungen direkt aus der Lichtlaufzeit ermitteln oder die Lichtlaufzeit aus der Phasenverschiebung einer emittierten und empfangenen Strahlung gewinnen. Als Lichtlaufzeit bzw. 3D-Kameras sind insbesondere PMD-Kameras mit Photomischdetektoren (PMD) geeignet, wie sie u.a. in der DE 197 04 496 A1 beschrieben und beispielsweise von der Firma ‚ifm electronic GmbH‘ oder ‚PMD-Technologies GmbH‘ als O3D-Kamera, O3M - Kamera bzw. als CamBoard zu beziehen sind.In particular, systems are to be encompassed here with the time of flight camera system which determine distances directly from the light transit time or which gain the light transit time from the phase shift of an emitted and received radiation. As a light transit time or 3D cameras in particular PMD cameras with photonic mixer detectors (PMD) are suitable, as in the DE 197 04 496 A1 described and, for example, by the company, ifm electronic GmbH 'or' PMD Technologies GmbH 'as O3D camera, O3M camera or as CamBoard relate.

Aus der DE 10 2014 009 165 A1 ist ein fahrbarer Großmanipulator mit mehreren ausfahrbaren Stützbeinen bekannt, bei der die Ausfahrlänge der Stützbeine vor dem Ausfahren in einer programmgesteuerten Positionierungshilfe manuell eingegeben werden kann. Ausgehend von dieser Eingabe ermittelt die Positionierungshilfe einen Arbeitsbereich eines Mastarms des Großmanipulators, wobei der Arbeitsbereich in einer graphischen Darstellung visualisiert wird.From the DE 10 2014 009 165 A1 is a mobile large manipulator with a plurality of extendable support legs is known in which the extension length of the support legs can be manually entered before extending in a programmable positioning aid. Based on this input, the positioning aid determines a work area of a mast arm of the large manipulator, wherein the work area is visualized in a graphical representation.

Aus den Offenlegungsschriften DE 10 2016 203 181 A1 , DE 10 2016 203 077 A1 sowie DE 10 2014 209 337 A1 sind ferner 3D-Kameras für mobile Arbeitsmaschinen bekannt, die insbesondere für eine Umfeldüberwachung eingesetzt werden. Als 3D-Kameras werden beispielsweise Stereo- und PMD-Kameras genannt. Ausgehend von den erfassten Daten werden beispielsweise die Leistung eines Verbrennungsmotors gesteuert, Gegenstände auf einer Baustelle anhand eines zweidimensionalen Codes erfasst und die Zulässigkeit von Personen in einem Gefährdungsbereich ausgehend von Freigabeelementen erkannt.From the publications DE 10 2016 203 181 A1 . DE 10 2016 203 077 A1 such as DE 10 2014 209 337 A1 Furthermore, 3D cameras for mobile machines are known, which are used in particular for environmental monitoring. As 3D cameras, for example, stereo and PMD cameras are called. On the basis of the acquired data, for example, the power of an internal combustion engine is controlled, objects on a construction site are recorded using a two-dimensional code, and the admissibility of persons in a hazardous area is determined on the basis of release elements.

Aufgabe der Erfindung ist es, solche Systeme für die Überwachung von Drehleitern weiter zu entwickeln.The object of the invention is to develop such systems for the monitoring of turntables on.

Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße System gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by the system according to the invention according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist ein System zur Überwachung von Auslegern an einem Fahrzeug vorgesehen,
mit mehreren 3D-Kameras, die den Ausfahrbereich des Auslegers, ein Umfeld des Fahrzeugs und einen Wirkungsbereich einer beweglichen Arbeitseinrichtung des Fahrzeugs überwachen.According to the invention, a system for monitoring cantilevers on a vehicle is provided,
with a plurality of 3D cameras that monitor the extension of the boom, an environment of the vehicle and a range of action of a movable working device of the vehicle.

Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass bereits vor dem Ausfahren von Auslegern die Umgebungssituation erfasst werden kann und eine für den jeweiligen Einsatzzweck geeignete Fahrzeugposition ermittelbar ist.This approach has the advantage that even before the extension of jibs, the environmental situation can be detected and a suitable for the particular application vehicle position can be determined.

Erfindungsgemäß weist das System eine Auswerteeinheit auf, die derart ausgestaltet ist, dass anhand von von den 3D-Kameras erfassten Daten ein maximal möglicher Ausfahrbereich der Ausleger ermittelbar ist.According to the invention, the system has an evaluation unit which is designed in such a way that a maximum possible extension range of the arms can be determined on the basis of data recorded by the 3D cameras.

Ferner ist eine Anzeigevorrichtung vorgesehen, mit der Bereiche dargestellt werden können, die mit der Arbeitseinrichtung wirksam erreicht und/oder
nicht erreicht werden können, wenn das Fahrzeug die Ausleger im maximal möglichen Ausfahrbereich ausfährt,
oder bei bereits ausgefahrenen Auslegern, ausgehend von der tatsächlich angefahrenen Ausfahrlänge.Furthermore, a display device is provided, with which areas can be represented that effectively reaches the working device and / or
can not be achieved if the vehicle extends the booms in the maximum possible extension range,
or with arms already extended, starting from the actually approached extension length.

Ferner ist es nützlich die Anzeigevorrichtung zur Darstellung von Bereichen auszubilden, die mit der Arbeitseinrichtung wirksam ohne Kollision erreicht werden können.Further, it is useful to form the display device for displaying areas that can be effectively reached with the working device without collision.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the drawings.

Es zeigen schematisch:

  • 1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug mit Ausleger,
  • 2 eine Queransicht der Situation gemäß 1,
  • 3 eine Queransicht mit einem Fahrzeug in einer veränderten Position,
  • 4 eine Queransicht bzw. Displayansicht mit erlaubten und Warnbereichen.
They show schematically:
  • 1 a top view of a vehicle with boom,
  • 2 a cross-sectional view of the situation 1 .
  • 3 a transverse view with a vehicle in an altered position,
  • 4 a transverse view or display view with allowed and warning areas.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.In the following description of the preferred embodiments, like reference characters designate like or similar components.

1 zeigt exemplarisch eine Situation für einen Einsatz des erfindungsgemäßen Systems. Gezeigt ist ein Fahrzeug 1 mit vier Auslegern 5 vor einem Gebäude 50. Das Fahrzeug 1 weist ferner vier 3D-Kameras auf, die sowohl den Ausfahrbereich der Ausleger 5 als auch die weitere Umgebung mitsamt des Gebäudes 50 bzw. Zielobjekt 50 erfassen. Gegebenenfalls können auch weiter Kameras insbesondere auch 2D-Kameras verbaut sein, die das gesamte Umfeld erfassen. Auf dem Fahrzeug 1 ist eine Arbeitseinrichtung 20 vorzugsweise beweglich angeordnet, die im dargestellten Fall als Drehleiter ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Vorgehen ist jedoch nicht auf eine solche Vorrichtung beschränkt, sondern ist insbesondere auch für Teleskopmaste, Krane, Wasserwerfer oder Vergleichbares einsetzbar. 1 shows an example of a situation for use of the system according to the invention. Shown is a vehicle 1 with four outriggers 5 in front of a building 50 , The vehicle 1 also has four 3D cameras on both the extension of the boom 5 as well as the wider environment together with the building 50 or target object 50 to capture. Optionally, even more cameras in particular 2D cameras can be installed, which capture the entire environment. On the vehicle 1 is a work organization 20 preferably arranged movably, which is formed in the illustrated case as an aerial ladder. However, the procedure according to the invention is not limited to such a device but can also be used in particular for telescopic masts, cranes, water cannons or the like.

Aus den 3D Daten der 3D - Kamera sowie den bekannten Grenzwerten und Parametern aus der Steuerung des Fahrzeugs kann für jede aktuelle Position des Fahrzeuges 1 und für jeden Punkt des 3D Bildes berechnet werden, ob dieser Punkt von der beweglichen Arbeitseinrichtung des Fahrzeugs erreichbar ist. Bei einer Drehleiter kann beispielsweise bestimmt werden, ob die Drehleiter ohne Kippgefahr das Gebäude 50 bzw. das Zielobjekt 50 erreichen kann. Bei einem Wasserwerfer kann beispielsweise bestimmt werden, ob der Wasserstrahl des Wasserwerfers das Zielobjekt erreichen kann; hierzu können zusätzlich der vorhandene Wasserdruck und ggf. weitere Parameter verwendet werden.From the 3D data of the 3D camera as well as the known limits and parameters from the control of the vehicle can for each current position of the vehicle 1 and calculating, for each point of the 3D image, whether that point is reachable by the mobile working device of the vehicle. In an aerial ladder can be determined, for example, whether the aerial ladder without risk of tipping the building 50 or the target object 50 can reach. In a water cannon, for example, it can be determined whether the water jet of the water cannon can reach the target object; For this purpose, the existing water pressure and possibly other parameters can be used in addition.

Das 3D Bild der Umgebung ergänzt die in der Fahrzeugsteuerung vorliegenden Informationen zu den Grenzwerten des Fahrzeugs um die Maße der Umgebung.The 3D image of the environment complements the vehicle control information on the limits of the vehicle to the extent of the environment.

In der in 1 dargestellten Situation verhindert ein Objekt 30 das weitere Ausfahren eines Auslegers 5. Die genauen Ausfahrlängen können sowohl durch die 3D-Kamera als auch durch weitere Sensoren am oder im Ausleger 5 ermittelt werden.In the in 1 The situation prevents an object 30 the further extension of a boom 5 , The exact extension lengths can be achieved both by the 3D camera and by other sensors on or in the boom 5 be determined.

Die maximale mögliche Ausladung der am Fahrzeug montierten Arbeitseinrichtung 20 wird immer durch eine maximale Abstützung erreicht. Wird der Ausleger 5 durch ein Objekt/Hindernis 30 am maximalen Ausfahren gehindert, verringert sich die Ausladung der beweglichen Arbeitseinrichtung 20 entsprechend. Anhand der Abstände zu den Hindernissen 30 errechnet das System die maximal mögliche Abstützbreite. Aus dieser Information werden die Grenzen der Bewegung der Arbeitseinrichtung abgeleitet.The maximum possible projection of the vehicle-mounted working device 20 is always achieved by a maximum support. Will the boom 5 through an object / obstacle 30 Hindered at the maximum extension, the reach of the movable working device is reduced 20 corresponding. Based on the distances to the obstacles 30 The system calculates the maximum possible support width. From this information the limits of the movement of the working equipment are derived.

2 zeigt die Situation in einer Queransicht. Ausgehend von den ermittelten Ausfahrlängen und Umgebungsdaten kann eine visuelle Anzeige bereitgestellt werden anhand derer mögliche erreichbare Positionen in der Umgebung dargestellt werden. 2 shows the situation in a transverse view. On the basis of the determined extension lengths and environmental data, a visual display can be provided by means of which possible achievable positions in the environment are displayed.

Diese Grenzen liegen als 3D Punktewolke vor. Vergleicht man diese Grenzen über das vorliegenden 3D Bild der Kamera 10, kann man erkennen, welche Bildbereiche innerhalb der Grenzen des Auslegers 5 liegen. Im dargestellten Fall liegen die Bereiche links vom Hindernis 30 in einem erreichbaren Bereich, weil in dieser Richtung mehr Abstützbreite möglich ist während die Bereiche oberhalb des Objekts 30 nicht erreicht werden können.These limits are available as a 3D point cloud. If you compare these limits over the present 3D image of the camera 10 , you can see which image areas within the limits of the boom 5 lie. In the case shown, the areas are to the left of the obstacle 30 in an achievable range, because in this direction more support width is possible while the areas above the object 30 can not be achieved.

Das Ergebnis wird dem Anwender in einer Anzeigevorrichtung beispielsweise als Overlay in einem 2D Bild dargestellt. Die Bereiche können in verschiedenen Farben markiert werden z.B. Grün für erreichbar, rot für nicht erreichbar.The result is displayed to the user in a display device, for example as an overlay in a 2D image. The areas can be marked in different colors e.g. Green for reachable, red for reachable.

Zur Optimierung des Vorgangs kann auch das 3D Bild der, dem Ziel abgewandten Seite herangezogen werden. Um die maximale Abstützbreite zu erreichen kann es sinnvoll sein, das Fahrzeug etwas weiter entfernt vom Ziel zu positionieren. Durch die Informationen der zielabgewandten Seite errechnet das System, ob genügend Raum besteht, das Fahrzeug umzusetzen.To optimize the process, the 3D image of the side facing away from the target can also be used. In order to achieve the maximum support width, it may be useful to position the vehicle a little further away from the target. Through the information of the off-target side, the system calculates whether there is enough space to implement the vehicle.

In den weiteren Figuren ist der Übersicht halber die bewegliche Arbeitseinrichtung 20 nicht explizit gezeigt ist jedoch grundsätzlich Teil des Fahrzeugs 1.In the other figures, for the sake of clarity, the movable working device 20 however, not explicitly shown is basically part of the vehicle 1 ,

In der Situation gemäß 3 ist das Fahrzeug versetzt worden, so dass alle Ausleger vollständig ausgefahren werden können. Durch die erfindungsgemäße Umfelderfassung ist es möglich, dass dem Benutzer auf einer Anzeige Fahrzeugpositionen angezeigt werden können, die für den geplanten Einsatzzweck geeignet erscheinen. So können geeignete Positionen angefahren werden, bevor Ausleger 5 ausgebracht werden.In the situation according to 3 the vehicle has been moved so that all booms can be fully extended. Due to the environment detection according to the invention, it is possible that the user can be displayed on a display vehicle positions that appear suitable for the intended use. This allows suitable positions to be approached before the boom 5 be applied.

Wird die am Fahrzeug montierte Arbeitseinrichtung nach erfolgter Abstützung bewegt, kann über eine aktive Kollisionserkennung verhindert werden, dass beispielsweise eine Drehleiter mit einem Objekt kollidiert.If the work equipment mounted on the vehicle is moved after support has taken place, active collision detection can prevent an aerial ladder from colliding with an object, for example.

4 zeigt hierzu ein Beispiel einer Anzeigevorrichtung, bei der in einem Display/Overlay Bereiche angezeigt werden, die ohne Kollision mit Objekten in der Reichweite der beweglichen Arbeitseinrichtung erreicht werden können. Die schraffiert dargestellten Bereiche können entweder aufgrund der Distanz oder aufgrund einer Kollisionsgefahr nicht erreicht werden. 4 shows an example of a display device in which in a display / overlay areas are displayed, which can be achieved without colliding with objects in the range of the movable working device. The hatched areas can not be reached either because of the distance or because of a risk of collision.

Zur Überwachung der beweglichen Arbeitseinrichtung kann das System um eine Kamera erweitert werden, die beispielsweise an der Drehleiter oder an einem Fahrkorb nach oben schaut und somit den Wirkungsbereich der Drehleiter zusätzlich überwacht. Bei Annäherung an Hindernisse kann das System eine Verlangsamung der Arbeitseinrichtung bis hin zum Stillstand bewirken.To monitor the movable work equipment, the system can be extended by a camera that looks upwards, for example, on the turntable or on a car and thus additionally monitors the scope of the turntable. When approaching obstacles, the system can cause the work equipment to slow down to a standstill.

Das System kann um Kameras erweitert werden, die überprüfen, ob vor, neben oder hinter dem Fahrzeug genügend Freiraum vorhanden ist, um beispielsweise einen Fahrkorb der Arbeitseinrichtung erdgleich abzulegen, beispielsweise zur Übergabe zu rettender Personen oder zur Montage von Anbaugeräten.The system can be extended by cameras that check whether there is enough free space in front of, beside or behind the vehicle, for example, to store a car of the working equipment on the same ground, for example to transfer persons to be rescued or to mount attachments.

Das erfindungsgemäße System kann insbesondere, ohne in der Aufzählung abschließend zu sein, auch in Gelenkmastbühnen, Autokranen und stationäre Kranen eingesetzt werden.The system according to the invention can be used in articulated mast platforms, mobile cranes and stationary cranes, in particular, without being exhaustive.

Ebenso in anderen Geräten mit beweglichem Auslegern / Armen wie z.B. Betonpumpen, Baggern, Fahrzeugen und Anbaugeräten, welche zum Betrieb Bauteile enthalten, welche außerhalb der Fahrzeugkontur ausgefahren werden müssen.Likewise in other devices with movable arms / arms, e.g. Concrete pumps, excavators, vehicles and attachments, which contain for operation components that need to be extended outside the vehicle contour.

In abgewandelter Form auch zur Kollisionsüberwachung der angehängten Ladung in Hallen- und Portalkranen.In a modified form also for collision monitoring of the attached load in hall and gantry cranes.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Fahrzeugvehicle
55
Auslegerboom
1010
Kamera, 3D-KameraCamera, 3D camera
2020
bewegliche Arbeitseinrichtung, Drehleiter, Wasserwerfermovable work equipment, aerial ladder, water cannon
3030
Objekt, HindernisObject, obstacle
5050
Gebäude, ZielobjektBuilding, target object

Claims (3)

System zur Überwachung von Auslegern (5) an einem Fahrzeug (1), mit mehreren 3D-Kameras (10), die einen Ausfahrbereich der Ausleger (5), ein Umfeld des Fahrzeugs (1) und einen Wirkungsbereich einer beweglichen Arbeitseinrichtung (20) des Fahrzeugs (1) überwachen, - mit einer Auswerteeinheit, die derart ausgestaltet ist, dass anhand von Daten, die von den 3D-Kameras (10) erfasst wurden, ein maximal möglicher Ausfahrbereich der Ausleger (5) ermittelt wird, - mit einer Anzeigevorrichtung ausgebildet zur Darstellung von Bereichen, die mit der Arbeitseinrichtung (20) wirksam erreicht und/oder nicht erreicht werden können, ausgehend von dem ermittelten, maximal möglichen Ausfahrbereich, wenn die Ausleger (5) noch nicht ausgefahren sind.System for monitoring outriggers (5) on a vehicle (1), comprising a plurality of 3D cameras (10) having an extension area of the outriggers (5), an environment of the vehicle (1) and a working area of a movable working device (20) of the Monitor vehicle (1), with an evaluation unit, which is designed in such a way that a maximum possible extension range of the arms (5) is determined on the basis of data acquired by the 3D cameras (10), - Formed with a display device for the representation of areas that can be effectively achieved with the working device (20) and / or can not be reached, starting from the determined maximum possible extension range when the boom (5) are not yet extended. System nach Anspruch 1, mit einer Anzeigevorrichtung ausgebildet zur Darstellung von Bereichen, die mit der Arbeitseinrichtung (20) wirksam erreicht und/oder nicht erreicht werden können, ausgehend von der tatsächlich angefahrenen Ausfahrlänge, wenn die Ausleger (5) bereits ausgefahren sind.System after Claim 1 , formed with a display device for displaying areas that can be effectively achieved with the working device (20) and / or can not be reached, starting from the actually approached extension length, when the boom (5) are already extended. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Anzeigevorrichtung ausgebildet zur Darstellung von Bereichen, die mit der Arbeitseinrichtung (20) wirksam ohne Kollision erreicht werden können.System according to one of the preceding claims, with a display device designed to represent areas that can be achieved with the working device (20) effectively without collision.
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