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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Ankuppelvorgangs, sowie ein Unterstützungssystem zur Unterstützung eines Ankuppelvorgangs nach dem Oberbegriff des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 7.
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Um verschiedene Objekte, wie beispielsweise Anhänger oder Landmaschinen mit einem Fahrzeug zu ziehen ist es häufig notwendig, einen Ankuppelvorgang durchzuführen, wobei das Fahrzeug mit dem Zugobjekt gekoppelt wird. Häufig ist das Zugobjekt, insbesondere eine Kupplung des Zugobjekts, für den Fahrer schlecht sichtbar oder dieser kann z.B. den Abstand des Fahrzeugs zur Kupplung über die Außen und Innenspiegel des Fahrzeugs schlecht einschätzen. Insbesondere bei schweren Anhängern kann es jedoch dem Benutzer unmöglich sein, diesen zum Fahrzeug zu bewegen, so dass er gezwungen ist, sich mit dem Fahrzeug unter wiederholtem Ein- und Aussteigen dem Anhänger schrittweise anzunähern. Dies bedeutet jedoch einen Komfortverlust. Daher kann es wünschenswert sein, dem Benutzer, bzw. dem Fahrer eine Hilfestellung zu geben. Dabei ergibt sich jedoch häufig die Problematik, dass unterschiedliche Typen von Zugobjekten existieren, an welche ein Fahrzeug ankoppelbar ist. Somit kann es notwendig sein, Informationen über die Position eines insbesondere beliebigen Zugobjektes zu digitalisieren.
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Aus dem Stand der Technik sind dazu Bildverarbeitungsmechanismen bekannt, welche beispielsweise ein Bild eines Anhängers, das von einer Fahrzeugkamera aufgenommen wurde, aufbereiten können, so dass auch über ein zweidimensionales Bild hinausgehende Positionsdaten auswertbar sind. So ist beispielsweise aus der
DE 10 2004 029 129 B4 bekannt, ein Bild mittels eines mathematischen Verfahrens aufzubereiten und anschließend über weitere Algorithmen zu transformieren, so dass Positionsarten eines Anhängers bereitstellbar sind. Derartige Bildverarbeitungsverfahren benötigen jedoch häufig eine hohe Rechenleistung, insbesondere wenn die gewonnenen Informationen aus dem Bild mit steigender Bildqualität auch genauer werden. Dabei bedeutet jedoch eine steigende Bildqualität ferner umso mehr Bearbeitungsaufwand.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, voranstehende aus dem Stand der Technik bekannte Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ankuppelvorgang in einfacher Art und Weise zu unterstützen, so dass Rechenaufwand und Komplexität der benötigten Hardware gering gehalten werden und der Komfort gesteigert ist.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Unterstützungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
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Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Unterstützungssystem und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird, bzw. werden kann.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur Unterstützung eines Ankuppelvorgangs eines Fahrzeugs an ein Zugobjekt zumindest folgende Schritte:
- - Erfassen des Zugobjekts und Erzeugen zumindest eines ersten Abbildes eines Kupplungselementes des Zugobjekts,
- - Auswahl eines ersten Bildbereichs aus dem ersten Abbild, wobei der erste Bildbereich das Kupplungselement zumindest teilweise beinhaltet,
- - Bestimmen zumindest einer Rauminformation des Kupplungselementes durch ein vom ersten Abbild zumindest im Wesentlichen unabhängiges Verarbeiten mindestens des ersten Bildbereichs.
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Vorzugsweise kann das Zugobjekt ein Anhänger sein. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass es sich bei dem Zugobjekt z.B. um eine Landmaschine oder dergleichen handelt. Unter einem Ankuppelvorgang kann beispielsweise ein Zurücksetzen des Fahrzeuges in eine Zielposition an das Zugobjekt und ein Koppeln des Zugobjektes mit dem Fahrzeug verstanden werden. Das Erfassen des Zugobjekts und das Erzeugen zumindest des ersten Abbildes kann dabei beispielsweise gleichzeitig durchgeführt werden, so dass beispielsweise eine Rückfahrkamera des Fahrzeugs einen ersten Erfassungsbereich aufnimmt und mit Erkennung des Zugobjekts das erste Abbild erzeugt wird. Unter einem Bildbereich kann dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein Ausschnitt aus dem ersten Abbild verstanden werden. Somit ist der erste Bildbereich kleiner als das erste Abbild. Das Abbild kann vorzugsweise ein Standbild, insbesondere ein Foto oder eine Videosequenz sein. Die Rauminformation kann dabei vorzugsweise ein Koordinatentupel sein, welches sich z. B. auf eine virtuelles Koordinatensystem des Fahrzeugs beziehen kann. Ferner kann die Rauminformation beispielsweise einen Kupplungsabstand des Kupplungselementes zu einem Gegenkupplungselements des Fahrzeugs umfassen, welcher je nach Orientierung des Fahrzeugs gleichzeitig vorzugsweise ein noch zurückzulegender Fahrweg zum Koppeln des Fahrzeugs mit dem Zugobjekt sein kann. Das Kupplungselement umfasst vorzugsweise eine Deichsel des Zugobjekts. Dabei kann das Kupplungselement beispielsweise schalenartig halbrund ausgestaltet sein, so dass dieses auf einem kugelförmigen Gegenkupplungselement koppelbar ist. Vorzugsweise kann das Verfahren ferner weiterhin folgenden Schritt umfassen:
- - Abfragen einer Bildqualität eines ersten Abbildes und Ausgabe einer Rückmeldung an einen Benutzer, wenn die Bildqualität unterhalb einer Referenzqualität liegt.
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Das Verarbeiten des zumindest ersten Bildbereiches kann somit separat vom ersten Abbild durchgeführt werden, wobei der erste Bildbereich vorzugsweise mathematisch aufbereitet werden kann, so dass die Rauminformation des Kupplungselementes bereitgestellt werden kann. Dies kann beispielsweise durch eine Stereokamera realisiert werden, welche zwei Abbilder des Zugobjekts bzw. des Kupplungselementes aufzeichnet. Daraufhin kann das erste Abbild auf einen ersten Bildbereich und das zweite Abbild auf einen zweiten Bildbereich reduziert werden und der erste und zweite Bildbereich können daraufhin mathematisch aufbereitet werden, so dass dreidimensionale Informationen über die Position des Kupplungselementes zur Verfügung gestellt werden können. Unter der im Wesentlichen unabhängigen Verarbeitung des ersten Bildbereichs vom ersten Abbild kann dabei verstanden werden, dass z.B. lediglich eine Bildposition des ersten Bildbereichs und/oder des Kupplungselementes aus dem ersten Abbild verwendet wird, um die Rauminformation durch Verarbeitung des ersten Bildbereichs zu bestimmen. Dabei kann der erste Bildbereich mathematisch aufbereitet werden und die Rauminformation beispielsweise durch eine insbesondere mathematische Analyse des ersten Bildbereichs und eine feste, vordefinierte Position am Fahrzeug einer Kamera, die das erste Abbild erzeugen kann, bestimmt werden. Vorteilhafterweise kann das Verarbeiten mindestens des ersten Bildbereichs vollständig unabhängig vom ersten Abbild durchgeführt werden. Weiterhin können beim Verarbeiten des ersten Bildbereichs vorteilhafterweise z.B. noch weitere Bilder oder weitere Einflussgrößen berücksichtigt werden.
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Somit kann die Verarbeitung unnötiger Bilddaten reduziert werden, so dass der Rechenaufwand bei der Verarbeitung der Bilddaten insgesamt gering ausfällt. Ein geringer Verarbeitungsaufwand kann somit ferner dazu führen, dass auch die Dimensionierung von Kommunikationsstrukturen klein ausfallen kann, so dass beispielsweise kleine Bauteile verbaut werden können, die wenig Bauraum benötigen oder dass kostengünstige Datenverbindungen, wie beispielsweise ein Bussystem, eingesetzt werden können. Ferner bietet die Auswahl des ersten Bildbereiches den Vorteil, dass dieser beispielsweise auf einer Anzeige dem Benutzer anzeigbar oder zumindest für den Benutzer hervorhebbar ist, so dass der Benutzer das für ihn wichtige Kupplungselement schnell erkennen kann.
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Im Rahmen der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass zumindest einen Zeitschritt nach dem Erzeugen des ersten Abbildes ein Erzeugen eines zweiten Abbildes erfolgt und die Rauminformation durch eine Relation des ersten Bildbereiches des ersten Abbildes und eines zweiten Bildbereiches des zweiten Abbildes bestimmt wird. Dabei wird während des Zeitschrittes die Position einer Kamera zum Erzeugen des Abbildes verändert, so dass durch einen Vergleich des ersten Bildbereichs mit dem zweiten Bildbereich des zweiten Abbildes die Relation bzw. eine Beziehung herstellbar ist. Über diese Relation, welche also die Änderung des Bildes beinhalten kann, kann die Rauminformation mathematisch gewonnen werden. Dies kann vorzugsweise über einen Structure-from-Motion-Ansatz durchgeführt werden. Dabei kann vorzugsweise auch zumindest eine Eigenposition des Fahrzeugs in die Relation eingehen, bzw. in der Relation berücksichtigt werden. Ferner können beispielsweise Signale von Radsensoren bereitgestellt werden, so dass auch eine Positionsänderung des Fahrzeugs und damit der Kamera mit der Änderung der Bilddaten des ersten Bildbereichs und des zweiten Abbildes bzw. des zweiten Bildbereichs des zweiten Abbildes berücksichtigt werden kann. Ferner können ebenfalls weitere Umgebungsdaten in die Relation eingehen, so dass auch vorzugsweise Koordinaten von einem Untergrund des Fahrzeugs und/oder des Zugobjekts berücksichtigt werden können. Weiterhin kann vorteilhafterweise der erste Bildbereich vorzugsweise 5% bis 20%, besonders bevorzugt ungefähr 10%, einer Pixelzahl des ersten Abbildes umfassen und/oder der zweite Bildbereich kann vorzugsweise 5% bis 20%, besonders bevorzugt ungefähr 10%, einer Pixelzahl des zweiten Abbildes umfassen. Dies hat sich als vorteilhaft herausgestellt, da somit für viele Anwendungsfälle möglichst viele Daten bei einem möglichst geringen Rechenaufwand bereitgestellt werden. Somit bietet die Relation zwischen dem ersten Bildbereich und dem zweiten Abbild ein mathematisches Verfahren, welches durch geringen Hardwareaufwand realisierbar sein kann, so dass beispielsweise eine Monokamera ausreichen kann, die kostengünstig ist. Dabei kann eine Berechnung auf Grundlage einer Trajektorie beispielsweise beim Zurücklegen des Fahrweges des Fahrzeugs durchgeführt werden, insbesondere so dass auch der Aufbereitungszeitraum nicht störend wirkt.
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Es ist ferner bei einem erfindungsgemäßen Verfahren denkbar, dass das Erfassen des Zugobjekts folgenden Schritt umfasst:
- - Identifizieren des Zugobjekts anhand von zumindest einem Geometriemerkmal, insbesondere durch einen Vergleich mit einem Referenzmerkmal.
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Unter einem Geometriemerkmal kann dabei vorzugsweise ein geometrisches Merkmal, insbesondere als Bildmerkmal in einem Abbild, eines Zugobjekts verstanden werden, wie beispielsweise die äußere Kante, der Verlauf der Deichsel, ein spezifischer Winkel, welcher das Zugobjekt als solches identifiziert oder eine Kombination der oben genannten Charakteristika. Dazu können vorzugsweise Referenzmerkmale vorher gespeichert werden, so dass ein aktiver Vergleich der erfassten Geometriemerkmale mit den Referenzmerkmalen erfolgt. Somit können Referenzbilder mit insbesondere manuell markierten Referenzmerkmalen beispielsweise in einem Speicher hinterlegt sein und die Bilddaten des ersten Abbildes können mit den hinterlegten Referenzmerkmalen abgeglichen werden. Insbesondere können die Referenzmerkmale ferner aus einer Analyse aus den Referenzbildern extrahiert sein, so dass im Vorfeld des Verfahrens verschiedene Referenzbilder von Zugobjekten dem Fahrzeug bereitgestellt werden, wobei dieses beispielsweise über einen Algorithmus und einen Vergleich der Referenzbilder untereinander die Referenzmerkmale erkennen und/oder herausfiltern kann und damit insbesondere auf bis dahin unbekannte Zugobjekte auch übertragen kann. Dies bietet den Vorteil, dass ein automatisches oder ein semiautomatisches Erfassen des Zugobjekts möglich sein kann. Dies wiederum erhöht den Benutzerkomfort. Dabei kann das automatische oder semiautomatische Erfassen auch lernfähig oder auch updatefähig ausgeführt sein, so dass auch ohne die Einspeisung von weiteren Referenzbildern beispielsweise weitere Anhängertypen, die bisher unbekannt waren, erfassbar sein können. Das Identifizieren des Zugobjekts kann dabei in einer 2-dimensionalen Bildumgebung eines Abbildes oder einer 3-dimensionalen virtuellen Umgebung durchgeführt werden, so dass die Referenzmerkmale beispielsweise geometrische Merkmale in einer bestimmten räumlichen Anordnung sein können.
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Es kann ferner bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Rauminformation eine Kupplungshöhe des Kupplungselementes umfasst. Dabei kann die Kupplungshöhe, vorzugsweise ein Abstand des Kupplungselementes zu einem Untergrund sein. Dieser kann beispielsweise geschätzt werden und ein dem Fahrzeug nächstgelegenes Objekt, welches den geschätzten Abstand zum Untergrund aufweist als Kupplungselement dem Benutzer vorgeschlagen oder als Kupplungselement klassifiziert werden. Somit kann die Kupplungshöhe eine weitere Tiefeninformation zur Berechnung des Fahrwegs des Fahrzeugs zum Zugobjekt darstellen. Weiterhin kann vorzugsweise ein Vergleich der Kupplungshöhe mit einer Referenzkupplungshöhe durchgeführt werden, wobei die Referenzkupplungshöhe vorzugsweise einen erforderlichen Minimalwert angeben kann. Somit kann beispielweise die Referenzkupplungshöhe vorgegeben sein und eine Rückmeldung an den Benutzer erfolgen, sofern die Kupplungshöhe unterhalb der Referenzkupplungshöhe liegt, da das Durchführen des Ankuppelvorgangs bzw. das Fahren des Fahrzeugs zum Zugobjekt sonst eine Kollisionsgefahr des Kupplungselementes und des Gegenkupplungselementes bergen kann. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren unterbrochen oder abgebrochen werden, wenn die Kupplungshöhe und die Referenzkupplungshöhe eine Kollision befürchten lassen.
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Im Rahmen der Erfindung ist ferner denkbar, dass das Verfahren folgenden Schritt umfasst:
- - Bestimmen einer Gegenkupplungshöhe eines Gegenkupplungselementes des Fahrzeugs, welches mit dem Kupplungselement des Zugobjekts koppelbar ist, und Vergleichen der Kupplungshöhe mit der Gegenkupplungshöhe.
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Unter dem Vergleichen der Kupplungshöhe mit der Gegenkupplungshöhe kann vorzugsweise ein Vergleich des unteren Höhenwertes des Kupplungselementes mit einem oberen Höhenwert des Gegenkupplungselementes verstanden werden. Somit kann die Gegenkupplungshöhe die Referenzkupplungshöhe sein. Ist die Kupplungshöhe dabei höher als die Gegenkupplungshöhe besteht keine unmittelbare Kollisionsgefahr, wenn sich das Fahrzeug in die Zielposition begibt, in welcher Kupplungselement und Gegenkupplungselement koppelbar sind. Somit kann eine Relativbeziehung zwischen Kupplungselement und Gegenkupplungselement bereitgestellt werden, so dass die Kollisionsgefahr zwischen Kupplungselement und Gegenkupplungselement weiter reduziert sein kann.
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Es kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ferner vorgesehen sein, dass das Bestimmen der Gegenkupplungshöhe zumindest einen der folgenden Schritte umfasst:
- - Erfassen einer Gestalt des Gegenkupplungselementes und Vergleichen der erfassten Gestalt mit einer Referenzgestalt,
- - Bestimmen eines Fahrzeugniveaus anhand einer Einfederung des Fahrzeugs und/oder anhand einer Massenschätzung des Fahrzeugs.
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Dabei kann unter dem Fahrzeugniveau vorzugsweise eine Höhe eines hinteren Bereichs des Fahrzeugs verstanden werden, die beispielsweise durch unterschiedliche Ladung des Fahrzeugs variabel sein kann. Eine Massenschätzung kann beispielsweise durch Beschleunigungssensoren des Fahrzeugs während der Fahrt durchgeführt werden, wobei unterschiedliche Beschleunigungsverhalten auf unterschiedliche Massen des Fahrzeugs schließen lassen können. Über die Masse wiederum kann ausgehend von einem bekannten Einfederungsweg, der insbesondere bei der Herstellung des Fahrzeugs festgestellt sein kann, bei erhöhter Ladung des Fahrzeugs auch eine weitere Einfederung berechnet werden, so dass ein Vergleich zwischen Kupplungshöhe und Gegenkupplungshöhe ein genaues Ergebnis liefern kann. Die erfasste Gestalt kann vorzugsweise ein Kugeldurchmesser bei einem kugelartigen Gegenkupplungselement sein. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Kamera an einer festen Position des Fahrzeugs angeordnet ist, so dass das erste und/oder das zweite Abbild von der festen Position aus erzeugt wird. Wird somit ein kleinerer Kugeldurchmesser festgestellt, als durch die Referenzgestalt vorgegeben, kann daraus geschlossen werden, dass das Gegenkupplungselement weiter von der Kameraposition entfernt ist, als unter Referenzbedingungen. Dadurch kann beispielsweise eine Toleranz in der Stellung des Gegenkupplungselementes berücksichtigt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Gegenkupplungselement beispielsweise einklappbar ist, d. h. von einem Ruhezustand, von welchem das Gegenkupplungselement versteckt oder geschützt angeordnet ist, insbesondere durch einen Benutzer, in einen Betriebszustand, in welchem ein Ankuppelvorgang möglich ist, bringbar ist. Somit kann die Genauigkeit des Verhältnisses von Gegenkupplungshöhe und Kupplungshöhe weiter gesteigert sein.
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Es ist ferner bei einem erfindungsgemäßen Verfahren denkbar, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- - Bestimmen eines Fahrwegs des Fahrzeugs in eine Zielposition, wobei das Fahrzeug in der Zielposition derart positioniert ist, dass das Kupplungselement und das Gegenkupplungselement koppelbar sind,
- - insbesondere automatisches Abfragen des Fahrwegs.
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Unter einem automatischen Abfragen kann dabei verstanden werden, dass das Fahrzeug das Abfahren des Fahrwegs im Wesentlichen autonom durchführt, wobei der Benutzer beispielsweise lediglich einen Schalter betätigt, durch welchen der Ankuppelvorgang startbar und/oder stoppbar ist. In der Zielposition kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass sich das Gegenkupplungselement unterhalb dieses Kupplungselementes befindet. Ferner kann beispielsweise auch ein semiautomatisches Abfahren des Fahrwegs erfolgen, wobei der Fahrer vorzugsweise ein Gaspedal und/oder eine Bremse des Fahrzeugs betätigt. Durch ein zumindest teilweise automatisches Abfahren des Fahrwegs kann ein hoher Benutzerkomfort erreicht werden, da sich der Benutzer nur geringfügig auf den Ankuppelvorgang konzentrieren muss und durch die Vorgabe des Fahrweges bereits die optimale Route vorgegeben bekommt.
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Vorzugsweise können die Verfahrensschritte in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass, sofern technisch sinnvoll, eine andere Reihenfolge gewählt wird und/oder dass Verfahrensschritte parallel ausgeführt werden. Insbesondere können einzelne oder alle Verfahrensschritte wiederholt werden und/oder iterativ durchgeführt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Unterstützungssystem zur Unterstützung eines Ankuppelvorgangs eines Fahrzeugs an ein Zugobjekt beansprucht. Dabei umfasst das Unterstützungssystem eine Kamera zum Erzeugen zumindest eines ersten Abbildes eines Kupplungselementes des Zugobjekts, sowie eine Steuereinheit, die mit der Kamera in Kommunikationsverbindung steht. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, dass durch die Steuereinheit eine Rauminformation des Kupplungselementes durch ein vom ersten Abbild zumindest im Wesentlichen unabhängiges oder unabhängiges Verarbeiten eines ersten Bildbereichs des ersten Abbildes bestimmbar ist. Dabei kann unter einer Steuereinheit vorzugsweise ein Kamerasteuergerät und/oder ein Hauptsteuergerät des Fahrzeugs verstanden werden, wobei vorzugsweise das Kamerasteuergerät und das Hauptsteuergerät in Kommunikationsverbindung stehen. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Unterstützungssystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind.
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Im Rahmen der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die Kamera derart am Fahrzeug positionierbar ist, dass eine Gestalt des Gegenkupplungselementes in einem Betriebszustand des Gegenkupplungselementes durch die Kamera erfassbar ist. Dabei kann also bei bekannter Kupplungshöhe des Kupplungselementes und bei bekannter Gegenkupplungshöhe des Gegenkupplungselementes die Kupplungshöhe mit der Gegenkupplungshöhe verglichen werden. Dadurch kann ferner die Genauigkeit der Rauminformation verbessert sein, selbst dann, wenn das Gegenkupplungselement in einen Ruhzustand bringbar ist, in welchem dieses zumindest teilweise vor äußeren Einflüssen geschützt ist und damit gleichzeitig die Optik des Fahrzeugs nicht stört.
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Bei einem erfindungsgemäßen Unterstützungssystem kann ferner vorteilhaft sein, wenn die Steuereinheit einen Speicher umfasst, in welchem zumindest ein Geometriemerkmal und/oder zumindest ein Referenzmerkmal zur Identifikation des Zugobjekts gespeichert ist. Dadurch kann das Zugobjekt klassifizierbar und damit automatisch erkennbar sein. So kann beispielsweise über die Geometriemerkmale auch auf eine Position des Kupplungselementes im Bild geschlossen werden.
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Es ist ferner denkbar, dass bei einem erfindungsgemäßen Unterstützungssystem die Steuereinheit mit einer Anzeige in Kommunikationsverbindung stehen kann, wobei zumindest der erste Bildbereich des ersten Abbildes und/oder das erste Abbild auf der Anzeige abbildbar sein kann. Dabei kann vorzugsweise das Kupplungselement über die Anzeige auswählbar sein, insbesondere wenn das erste Abbild auf der Anzeige dargestellt wird. Somit kann die Anzeige vorzugsweise als Touchscreen ausgestaltet sein oder über eine separate Bedieneinheit verfügen, die mit der Anzeige in Kommunikationsverbindung steht, so dass die Auswahl auf der Anzeige anzeigbar ist. So kann beispielsweise ein Verschieben eines Zielbereichs vorgesehen sein, wobei der Benutzer über den Zielbereich das Kupplungselement im Bild manuell auswählt und/oder nach einem automatischen Erfassen des Kupplungselementes die Position des Kupplungselementes im Bild bestätigt. Ferner kann die Anzeige vorzugsweise in einem mobilen Endgerät des Benutzers integriert sein, so dass die Kommunikationsverbindung vorzugsweise eine Drahtloskommunikationsverbindung sein kann, die beispielsweise als WLAN oder Bluetooth ausgestaltet sein kann. Dadurch kann der Benutzerkomfort weiter gesteigert werden und durch das Auswählen des Kupplungselementes über die Anzeige kann dies durch den Benutzer verifiziert werden.
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Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, insbesondere welches voranstehend erläutert wurde.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
- 1a bis 1c: Eine schematische Darstellung von Abbildern eines Zugobjekts eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2a bis 2c: eine schematische Darstellung eines Ankuppelvorgangs gemäß dem Verfahren des ersten Ausführungsbeispiels,
- 3: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Unterstützungssystems und eines Zugobjekts in einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 4a bis 4c: unterschiedliche Zugobjekte in weiteren Ausführungsbeispielen.
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In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
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Die 1a bis 1c zeigen eine schematische Darstellung von Abbildern 110, 120 eines Zugobjekts 20 eines Verfahrens zur Unterstützung eines Ankuppelvorgangs eines Fahrzeuges 10 an das Zugobjekt 20 in einem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei kann das Zugobjekt 20 vorzugsweise ein Anhänger sein. So zeigt 1a das erstes Abbild 110 des Zugobjektes 20 in einer Anzeige 16, insbesondere des Fahrzeuges 10 oder eines mobilen Endgerätes. Dabei weist das Fahrzeug 10 ferner ein Gegenkupplungselement 11 auf, welches mit einem Kupplungselement 21 des Zugobjekts 20 in einer Zielposition III des Fahrzeugs 10 koppelbar ist. Dabei kann eine Gegenkupplungshöhe 11.1 vorzugsweise aus einer Gestalt 11.2 des Gegenkupplungselementes 11 bestimmt werden, wenn die erfasste Gestalt 11.2 mit einer Referenzgestalt des Gegenkupplungselementes 11 verglichen wird. Dabei kann die erfasste Gestalt 11.2 vorzugsweise ein Kugeldurchmesser des Gegenkupplungselementes 11 sein, wenn dieses kugelartig ausgestaltet ist. Ist der Kugeldurchmesser kleiner als ein Referenzdurchmesser, kann darauf geschlossen werden, dass das Gegenkupplungselement 11 weiter von einer Kameraposition des Fahrzeugs 10 entfernt ist, als unter Referenzbedingungen. In dem ersten Abbild 110 kann ferner das Kupplungselement 21 des Zugobjekts 10 durch Markieren der Position des Kupplungselementes 21 im ersten Abbild 110 durch einen Benutzer 40 erfolgen. Ferner ist es denkbar, dass das Kupplungselement 21 im ersten Abbild 110 automatisch erkannt wird, wobei vorzugsweise zumindest ein Geometriemerkmal 130 oder mehrere Geometriemerkmale 130, die beispielsweise Kanten des Zugobjekts 20 sein können, berücksichtigt werden, um auf die Position des Kupplungselementes 21 zu schließen. Auch eine Kombination von automatischem Erkennen des Kupplungselementes 21 und einer Markierung durch den Benutzer ist denkbar, so dass beispielsweise das Kupplungselement 21 zunächst automatisch über Geometriemerkmale 130 erkannt wird, insbesondere dem Benutzer kenntlich gemacht wird und dieser die automatisch erkannte Position daraufhin durch Markierung verifiziert. Daraufhin findet ferner eine Auswahl eines ersten Bildbereichs 111 aus dem ersten Abbild 110 statt, wobei der erste Bildbereich 111 das Kupplungselement 21 zumindest teilweise beinhaltet. Dies ist beispielsweise in 1b dargestellt, wonach ein Bereich, der vorzugsweise 5% bis 20%, besonders bevorzugt 10 %, des gesamten Bildbereiches des ersten Abbildes 110 umfassen kann, als erster Bildbereich 111 vorgesehen ist. Dabei befindet sich das Fahrzeug ferner in einer Eigenposition I. Von der Eigenposition I ausgehend kann vorzugsweise bereits ein Fahrweg 140 des Fahrzeugs 10 zum Zugobjekt 20 abgeschätzt bzw. bestimmt werden. Wird das Fahrzeug 10 daraufhin bewegt, vorzugsweise entlang des Fahrweges 140, wird, wie in 1c dargestellt, das zweites Abbild 120 nach zumindest einem Zeitschritt nach dem Erzeugen des ersten Abbildes 110 erzeugt. Daraufhin werden die Bilddaten des zweiten Abbildes 120 mit dem ersten Bildbereich 111 des ersten Abbildes 110 unabhängig vom ersten Abbild 110 verglichen, bzw. es wird eine Relation des ersten Bildbereichs 111 und des zweiten Abbildes 120 bestimmt. Vorzugsweise kann sich die Relation dabei auf eine Relation zwischen dem ersten Bildbereich 111 und einem zweiten Bildbereich 121 des zweiten Abbildes 120 beschränken. Dadurch kann der Rechenaufwand gering gehalten werden, da lediglich Bildausschnitte, die vorzugsweise jeweils 5 bis 20 % des jeweiligen Abbilds 110, 120, besonders bevorzugt 10% des jeweiligen Abbildes 110, 120 ausmachen. Über die Relation ist dabei eine Rauminformation 21.1, 21.2 des Kupplungselementes 21 bestimmbar. Dabei kann die Rauminformation vorzugsweise eine Kupplungshöhe 21.1 des Kupplungselementes 21 und/oder einen Kupplungsabstand 21.2 des Kupplungselementes 21 zum Fahrzeug 10 oder zum Gegenkupplungselement 11 umfassen.
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Die 2a bis 2c zeigen eine schematische Darstellung des Ankuppelvorgangs gemäß dem Verfahren des ersten Ausführungsbeispiels in der Draufsicht. 2a zeigt das Fahrzeug 10 mit einem Unterstützungssystem 30. Dabei weist das Unterstützungssystem 30 zur Unterstützung eines Ankuppelvorgangs des Fahrzeugs 10 mit einem Zugobjekt 20 eine Kamera 12 auf, welche in der ersten Eigenposition I des Fahrzeugs 10, die in 2a dargestellt ist, einen ersten Erfassungsbereich 112 aufweist. Dabei ist in dem ersten Erfassungsbereich 112 das erste Abbild 110 des Kupplungselementes 21 des Zugobjekts 20 erfassbar, wobei die Kamera 12 derart am Fahrzeug 10 angeordnet ist, dass auch das Gegenkupplungselement 11 durch die Kamera 12 erfassbar ist. Ferner umfasst das Unterstützungssystem 30 die Anzeige 16, durch welche die Abbilder 110, 120 einem Benutzer 40 anzeigbar sind. Weiterhin ist eine Steuereinheit 13 vorgesehen, die einen Speicher 14 umfasst. Dadurch können Geometriemerkmale 130 und/oder Referenzmerkmale von Referenzzugobjekten bereitgestellt werden, so dass die Geometriemerkmale 130 des Zugobjekts 20 zur Klassifizierung des Zugobjekts 20 bzw. zum Auffinden der Position des Kupplungselementes 21 im ersten Abbild 110 nutzbar sind. Gemäß 2b befindet sich das Fahrzeug 10 ferner in einer zweiten Eigenposition II, so dass das Fahrzeug 10 in der zweiten Eigenposition II beispielsweise schon einen Teil des Fahrweges 140 zurückgelegt haben kann. Dadurch ändert sich der Erfassungsbereich der Kamera 12 vom ersten Erfassungsbereich 112 zum zweiten Erfassungsbereich 122, so dass eine Relation zwischen dem ersten Bildbereich 111 und dem zweiten Abbild 120 oder dem zweiten Bildbereich 121 bestimmbar ist und aus der Relation die Rauminformation 21.1, 21.2 bestimmbar ist. Dabei kann ferner zumindest eine Eigenposition I, II vorzugsweise die Änderung zwischen der ersten Eigenposition I und der zweiten Eigenposition II berücksichtigt werden. Dazu kann das Unterstützungssystem 30 Radsensoren 15 umfassen, durch welche eine Drehung des Rades des Fahrzeugs 10 erfassbar ist, so dass aus dem zurückgelegten Drehwinkel die Positionsänderung von der ersten Eigenposition I in die zweite Eigenposition II bestimmbar ist. Gemäß 2c befindet sich das Fahrzeug 10 in der Zielposition III, in welcher das Zugobjekt 20 mit dem Fahrzeug 10 koppelbar ist.
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3 zeigt ferner ein Fahrzeug 10 mit einem Unterstützungssystem 30 zur Unterstützung eines Ankuppelvorgangs des Fahrzeuges 10 an ein Zugobjekt 20 in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dabei weist das Unterstützungssystem 30 eine Anzeige 16 auf, die zum Anzeigen von Abbildern 110, 120 eines Kupplungselementes 21 des Zugobjekts 20, welches ein Anhänger sein kann, geeignet ist. Dazu steht ferner die Anzeige 16 mit einer Steuereinheit 13 in Kommunikationsverbindung, wobei die Steuereinheit 13 ferner mit einer Kamera 12 in Kommunikationsverbindung steht, die derart am Fahrzeug 10 positioniert ist, dass das Kupplungselement 21 und ein Gegenkupplungselement 11 des Fahrzeugs 10 erfassbar sind. Ferner weist das Gegenkupplungselement 11 eine Gegenkupplungshöhe 11.1 gegenüber einem Untergrund 150 auf, welche im Rahmen eines Verfahrens zur Unterstützung eines Ankuppelvorgangs mit einer Kupplungshöhe 21.1 des Kupplungselementes 21 vergleichbar ist. Dadurch kann eine Kollision, z.B. durch eine Rückmeldung an den Benutzer 40, zwischen dem Kupplungselement 21 und dem Gegenkupplungselement 11 vermieden werden. Die Kupplungshöhe 21.1 kann als Rauminformation aus Bilddaten der Abbilder 110, 120 erzeugt werden. Weiterhin kann die Kupplungshöhe 21.1 auch geschätzt werden und dadurch mittels eines ersten Bildbereiches 111 des ersten Abbildes 110 mit einer vordefinierten Höhe der Kamera 12 am Fahrzeug 10 zur Ermittlung eines Kupplungsabstandes 21.2 verwendet werden. Das Gegenkupplungselement 11 befindet sich wie in 3 dargestellt in einem Betriebszustand B, in welchem das Gegenkupplungselement 11 zum Koppeln mit dem Kupplungselement 21 geeignet ist. Dabei ist ferner ein möglicher Ruhezustand des Gegenkupplungselementes 11 gestrichelt dargestellt, in welchem dieses zumindest teilweise geschützt und zur Verbesserung der Optik zumindest teilweise hinter einem Karosserieteil des Fahrzeugs 10 angeordnet ist. Dabei kann das Gegenkupplungselement 11 vorzugsweise durch Ausklappen, welches automatisch oder durch einen Benutzer durchführbar sein kann, vom Ruhezustand in den Betriebszustand B überführbar sein. Um eine höhere Genauigkeit des Vergleichs von Kupplungshöhe 21.1 und Gegenkupplungshöhe 11.1 zu erzielen, kann ferner vorgesehen sein, dass durch die Kamera 12 eine Gestalt 11.2 des Gegenkupplungselementes 11 erfasst wird und beispielsweise durch die Steuereinheit 13 mit einer Referenzgestalt verglichen wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die Gegenkupplungshöhe 11.1 auch bei einer Toleranz der Position im Betriebszustand B mit hoher Genauigkeit berücksichtigt werden kann. Ferner kann ein Fahrzeugniveau 10.1, welches beispielsweise durch die Höhe eines hinteren Bereichs des Fahrzeugs 10 definiert sein kann, vorzugsweise durch die Steuereinheit 13 bestimmbar sein, wobei beispielsweise über Fahrwerkssensoren oder Radsensoren 15 eine Einfederung des Fahrzeugs 10 messbar sein kann. Ferner können (nicht dargestellte) Beschleunigungssensoren, vorzugsweise in Kombination mit der Steuereinheit 13, eine Massenschätzung des Fahrzeugs ermöglichen. Insbesondere kann das Fahrzeug 10 mit dem Unterstützungssystem 30 zur Ausführung des Verfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden.
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Die 4a, 4b und 4c zeigen unterschiedliche Typen von Zugobjekten 20 in weiteren Ausführungsbeispielen. Dabei zeigt 4a beispielsweise ein Zugobjekt, welches ein Pferdeanhänger ist. Dabei weist das Zugobjekt 20 verschiedene Geometriemerkmale 130 auf, die beispielsweise durch eine Kamera 12 eines Unterstützungssystems 30 erfassbar sein können. So können beispielsweise die äußeren Kanten von Radkästen des Zugobjekts 20 Geometriemerkmale 130 darstellen. Weiterhin weist das Zugobjekt 20 eine angewinkelte Kontur des in Fahrtrichtung vorderen Teils des Zugobjekts 20 auf und auch die Deichsel umfasst verschiedene charakteristische Punkte, die sich als Geometriemerkmale 130 eignen. 2b zeigt ferner einen abgerundeten Anhänger als Zugobjekt 20, dessen abgerundete Kanten weitere Geometriemerkmale 130 darstellen können, so dass die Position der Geometriemerkmale 130 auf eine Position eines Kupplungselementes 21 des Zugobjekts 20 schließen lässt. 4c zeigt ferner ein Zugobjekt 20, dass ein eckiger Anhänger ist, wobei auch hier unterschiedliche Kanten und Geometrien Geometriemerkmale 130 bilden können, durch welche das Zugobjekt 20 als solches durch ein Klassifikationsverfahren identifizierbar ist, insbesondere so dass auch auf die Position eines Kupplungselementes 21 des Zugobjekts 20 geschlossen werden kann. Insbesondere kann das Zugobjekt 20 des ersten und/oder des zweiten Ausführungsbeispiels Geometriemerkmale 130 eines der Zugobjekte 20 der 4a, 4b oder 4c aufweisen.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsform beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug
- 10.1
- Fahrzeugniveau
- 11
- Gegenkupplungselement
- 11.1
- Gegenkupplungshöhe
- 11.2
- Gestalt des Gegenkupplungselementes
- 12
- Kamera
- 13
- Steuereinheit
- 14
- Speicher
- 15
- Radsensor
- 16
- Anzeige
- 20
- Zugobjekt
- 21
- Kupplungselement
- 21.1
- Kupplungshöhe
- 21.2
- Kupplungsabstand
- 30
- Unterstützungssystem
- 40
- Benutzer
- 110
- erstes Abbild
- 111
- erster Bildbereich
- 112
- erster Erfassungsbereich
- 120
- zweites Abbild
- 121
- zweiter Bildbereich
- 122
- zweiter Erfassungsbereich
- 130
- Geometriemerkmal
- 140
- Fahrweg
- 150
- Untergrund
- I
- erste Eigenposition
- II
- zweite Eigenposition
- III
- Zielposition
- B
- Betriebszustand
