DE102018117282A1 - Auswertevorrichtung zur Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Raupenbandes und/oder eines Reifens einer Arbeitsmaschine - Google Patents

Auswertevorrichtung zur Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Raupenbandes und/oder eines Reifens einer Arbeitsmaschine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Auswertevorrichtung zur Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Raupenbandes (2) und/oder eines Reifens (3) einer Arbeitsmaschine (4), insbesondere einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, wobei die Auswertevorrichtung (1) eine Kamera (5) mit einem Bildsensor (6) zur Erzeugung von Bilddaten und eine Steuereinheit (7) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass die Kamera (5) mindestens einen weiteren Sensor (8) zur Erzeugung weiterer Sensordaten aufweist, dass die Steuereinheit (7) zur Durchführung einer Messroutine zum Bestimmen des Verschleißzustandes des Raupenbandes (2) und/oder des Reifens (3) eingerichtet ist und dass in der Messroutine eine bildgestützte, referenzgeometriefreie Bestimmung des Verschleißzustandes des Raupenbandes (2) und/oder des Reifens (3) mittels des Bildsensors (6) und des mindestens einen weiteren Sensors (8) der Kamera (5) erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Auswertevorrichtung zur Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Raupenbandes und/oder eines Reifens einer Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Arbeitsmaschine, insbesondere eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, gemäß Anspruch 13 sowie ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Raupenbandes und/oder eines Reifens einer Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14.
  • Eine Arbeitsmaschine umfasst im Sinne der Erfindung auch ganz allgemein Raupenfahrzeuge, insbesondere landwirtschaftliche Raupenfahrzeuge. Unter einem Raupenfahrzeug wird ein Fahrzeug mit einem Raupenfahrwerk und gegebenenfalls auch mindestens einem Reifen verstanden. Eine Arbeitsmaschine, insbesondere eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, verfügt insbesondere über einen eigenen Fahrantrieb für die Erzeugung eines Vortriebs, kann aber auch ein nicht angetriebenes Fahrzeug, beispielsweise ein Anhänger sein. Es ist eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen denkbar, die von der vorliegenden Erfindung umfasst sind. Bevorzugt ist jedoch die Anwendung auf eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, insbesondere auf ein landwirtschaftliches Raupenfahrzeug.
  • Raupenfahrzeuge können als Vollraupenfahrzeuge oder Halbraupenfahrzeuge ausgebildet sein. Raupenfahrzeuge weisen ein Raupenfahrwerk mit mindestens einem Raupenschiff, insbesondere mit mindestens zwei bezogen auf die Fahrzeuglängsachse (Fahrtrichtung) gegenüberliegenden Raupenschiffen, auf. Die Raupenschiffe weisen wiederum jeweils mehrere Rollen auf, die über ein umlaufendes Raupenband in Form eines Laufbandes oder einer Gleiskette miteinander verbunden sind. Beispielsweise sind Raupenschiffe bekannt, die eine von Fahrantrieb angetriebene Antriebsrolle, eine Führungsrolle und dazwischenliegende Laufrollen aufweisen. In einer anderen Variante, dem sog. Dreieckslaufwerk, weist das Raupenschiff zwei Führungsrollen und ein mittig darüber angeordnetes Antriebsrad auf.
  • Raupenfahrwerke werden oft an landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen eingesetzt, die eine hohe Achsbelastung haben. Dabei ist der Verschleiß der Außenstollen der Raupenbänder, die bei Gleisketten auch als Kettenpolster bezeichnet werden, eines der maßgeblichen Kriterien für den Endkunden, da die Lebensdauer meist geringer als bei Radfahrwerken ist und die Ersatzteilkosten vergleichsweise hoch sind. Der Anwender geht in der Regel von einem linearen Verschleiß aus und wechselt das Raupenband in der Regel vor Beginn der Einsatzkampagne, um Stillstandzeiten während der Kampagne zu vermeiden. Der Verschleiß ist aber, unter anderem auf Grund der sich nach oben hin verjüngenden Form der Stollen, oftmals nicht linear, sondern beispielsweise degressiv, das heißt der Verschließ schreitet mit zunehmender Einsatzdauer immer weniger fort. Es kann daher durchaus vorkommen, dass der Anwender ein Raupenband vor einer anstehenden Kampagne ersetzt, obwohl es noch während der gesamten Kampagne hätte eingesetzt werden können.
  • Es ist aus dem Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht ( US 2017/0091924 A1 ), bekannt, mittels eines Smartphones und einer App einen Verschleißzustand eines Raupenbandes zu bestimmen. Dafür wählt der Benutzer in der App einen Modelltyp seiner Arbeitsmaschine aus. Die App zeigt dem Benutzer dann spezifische Anweisungen an, mittels derer er ein Foto eines bestimmten Ausschnitts der Arbeitsmaschine aufnehmen kann. Dieses Foto muss zumindest eine Referenzgeometrie zeigen, die zum Beispiel aus bekannten Verbindungsstellen bestehen kann, und die verschleißbehaftete Komponente, zum Beispiel die Stollen des Raupenbandes. Sind Qualität und Blickwinkel des Fotos ausreichend nah an den Vorgaben, errechnet die App mit Hilfe der Referenzgeometrie die Höhe oder die Breite der Stollen und somit einen Verschleißzustand .
  • Dieses Verfahren ist für den Benutzer aufwendig, da für jedes Modell spezifische Anweisungen befolgt werden müssen. Des Weiteren muss für jedes Modell eine Referenzgeometrie hinterlegt werden, die von der App mittels Bilderkennung erkannt werden können muss. Dies bedeutet einen hohen Programmieraufwand für jeden Modelltyp. Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass der Benutzer eine Auswertevorrichtung mit einer möglichst einfachen Bedienung wünscht. Gleichzeitig ist es von Vorteil, wenn diese ohne großen Anpassungsaufwand vielfältig eingesetzt werden kann. So wünscht der Benutzer insbesondere auch, den Verschleißzustand eines Reifen der Arbeitsmaschine bestimmen zu können.
  • Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, die bekannte Auswertevorrichtung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine Verschleißzustandsbestimmung des Raupenbandes und/oder des Reifens vereinfacht wird.
  • Das obige Problem wird bei einer Auswertevorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
  • Der vorschlagsgemäßen Lösung liegt zunächst die Überlegung zu Grunde, die Bestimmung eines Verschleißzustandes referenzgeometriefrei durchzuführen. Dafür wird eine Auswertevorrichtung, die eine Kamera mit einem Bildsensor zur Erzeugung von Bilddaten und eine Steuereinheit aufweist, mit mindestens einem weiteren Sensor ausgestattet. Durch die Kombination der Bilddaten mit Sensordaten des weiteren Sensors wird es ermöglicht, eine Geometrie der Arbeitsmaschine zu vermessen, ohne eine Referenzgeometrie zu benötigen.
  • Der Begriff „referenzgeometriefrei“ bedeutet hier, dass zur Bestimmung des Verschleißzustands keine vordefinierte, nicht verschleißende Referenzgeometrie benötigt wird. Beispiele für eine Referenzgeometrie wären das Band des Raupenbandes, Verbindungsstellen, ein Radkasten und ähnliche Elemente, deren Ausmaße bekannt sind und die daher zur Vermessung einer unbekannten Größe genutzt werden können.
  • Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass die Kamera mindestens einen weiteren Sensor zur Erzeugung weiterer Sensordaten aufweist, dass die Steuereinheit zur Durchführung einer Messroutine zum Bestimmen des Verschleißzustandes des Raupenbandes und/oder des Reifens eingerichtet ist und dass in der Messroutine eine bildgestützte, referenzgeometriefreie Bestimmung des Verschleißzustandes des Raupenbandes und/oder des Reifens mittels des Bildsensors und des mindestens einen weiteren Sensors der Kamera erfolgt.
  • Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 erfolgt in der Messroutine die Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Außenprofils des Raupenbandes und/oder des Reifens. Das Außenprofil ist im Allgemeinen dem größten Verschleiß unterworfen, wodurch es sich für die Verschleißzustandsbestimmung besonders eignet.
  • Die Kamera ist vorzugsweise ein Smartphone, so dass gemäß Anspruch 3 der Bildsensor und der mindestens eine weitere Sensor vorteilhaft aus den in einem Smartphone üblicherweise verbauten Sensoren gewählt sind.
  • Zu Vorbereitung der Verschleißzustandsbestimmung kann gemäß Anspruch 4 eine Initialisierungsroutine durchgeführt werden, in der eine einer realen Geometrie entsprechende, das heißt die reale Geometrie abbildende, virtuelle Geometrie erzeugt wird.
  • Die Merkmale gemäß Anspruch 5 ermöglichen es einem Benutzer, durch Steuerbefehle mindestens zwei Ebenen und/oder Kanten der virtuellen Geometrie auszuwählen, anhand derer der Verschleißzustand bestimmt werden kann. Die Erzeugung und Verwendung der virtuellen Geometrie ermöglichen eine möglichst einfache Bestimmung des Verschleißzustandes bei gleichzeitiger einfacher Bedienung durch den Benutzer.
  • Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, auf Basis der empfangenen Steuerbefehle die virtuelle Geometrie anzupassen. So kann eine besonders hohe Präzision der Verschleißzustandsbestimmung gewährleistet werden.
  • Die Verschleißzustandsbestimmung kann bei einer Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 vorteilhaft durch Vermessen der virtuellen Geometrie erfolgen.
  • Bei einer Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 wird der Verschleißzustand auf Basis von für das Raupenband und/oder den Reifen spezifischen Verschleißdaten bestimmt. Vorteilhaft geschieht dies gemäß Anspruch 9 durch Messen einer aktuellen Stollenhöhe des Raupenbandes und/oder einer aktuellen Profiltiefe des Reifens an der virtuellen Geometrie und Vergleich dieser mit einer ursprünglichen Stollenhöhe des Raupenbandes und/oder Profiltiefe des Reifens. Da bei einem Raupenband vor Allem die Stollen und bei einem Reifen vor Allem das Profil einem Verschleiß unterworfen sind, kann so auf einfache Art und Weise eine für den Verschleißzustand repräsentative Größe gemessen werden.
  • Gemäß der Ansprüche 10 und 11 ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, einen zu erwartenden Verschleißzustand und/oder eine verbleibende Lebensdauer des Raupenbandes und/oder des Reifens zu prognostizieren.
  • Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 12 können der bestimmte Verschleißzustand und/oder der prognostizierte zu erwartende Verschleißzustand und/oder die prognostizierte verbleibende Lebensdauer in Form einer Augmented Reality angezeigt werden. Unter dem Begriff „Augmented Reality“ wird dabei im Allgemeinen eine Anzeige virtueller Daten über Bilddaten der Realität verstanden.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 13, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Arbeitsmaschine, insbesondere landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, mit einer vorschlagsgemäßen Auswertevorrichtung beansprucht. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Auswertevorrichtung darf verwiesen werden.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 14, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Raupenbandes und/oder eines Reifens einer Arbeitsmaschine mittels einer vorschlagsgemäßen Auswertevorrichtung beansprucht. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Auswertevorrichtung und der Arbeitsmaschine darf verwiesen werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
    • 1 eine Arbeitsmaschine in Form eines landwirtschaftlichen Raupenfahrzeugs mit einem Halbraupenfahrwerk und eine vorschlagsgemäße Auswertevorrichtung,
    • 2 die vorschlagsgemäße Auswertevorrichtung während der Bestimmung des Verschleißzustands,
    • 3 eine Darstellung einer Anzeige auf einer Anzeigeeinheit der Auswertevorrichtung während der Bestimmung des Verschleißzustands gemäß dem Ausführungsbeispiel,
    • 4 eine Darstellung einer Anzeige auf der Anzeigeeinheit in Form einer Prognose eines zu erwartenden Verschleißzustands gemäß dem Ausführungsbeispiel.
  • Die in 1 dargestellte Auswertevorrichtung 1 dient zur Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Raupenbandes 2 und/oder eines Reifens 3 einer Arbeitsmaschine 4. Die Arbeitsmaschine 4 ist hier beispielhaft als landwirtschaftliches Raupenfahrzeug ausgebildet. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem landwirtschaftlichen Raupenfahrzeug um eine Erntemaschine, hier konkret um einen Mähdrescher, mit Halbraupenfahrwerk.
  • Die Auswertevorrichtung 1 weist eine Kamera 5 mit einem Bildsensor 6 zur Erzeugung von Bilddaten auf. Auf Grund der weiten Verbreitung von Smartphones in der Bevölkerung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kamera 5 ein Smartphone oder Teil eines Smartphones ist. Die Bilddaten sind vorzugsweise Videodaten, wodurch eine große Menge an einzelnen Bildern zur Verfügung steht. Die Auswertevorrichtung 1 weist außerdem eine Steuereinheit 7 auf, die, wie in 1 dargestellt und insoweit bevorzugt, der Kamera 5 zugeordnet sein kann. Genauso vorteilhaft kann die Steuereinheit 7 jedoch auch, vollständig oder teilweise, der Arbeitsmaschine 4 zugeordnet sein, wie in 1 auch angedeutet wird. Dies erlaubt gerade dann eine einfache Umsetzung, wenn die Kamera 5 ein Smartphone ist, das bereits einen leistungsstarken Prozessor ausweist.
  • Vorschlagsgemäß weist die Kamera 5 mindestens einen noch zu beschreibenden weiteren Sensor 8 zur Erzeugung weiterer Sensordaten auf. Es ist nun so, dass die Steuereinheit 7 zur Durchführung einer Messroutine zum Bestimmen des Verschleißzustandes des Raupenbandes 2 und/oder des Reifens 3 eingerichtet ist. Diese Messroutine kann zum Beispiel von einer App durchgeführt werden. In der Messroutine erfolgt eine bildgestützte, referenzgeometriefreie Bestimmung des Verschleißzustandes des Raupenbandes 2 und/oder des Reifens 3 mittels des Bildsensors 6 und des mindestens einen weiteren Sensors 8 der Kamera 5.
  • Im Folgenden wird die Bestimmung des Verschleißzustandes im Ausführungsbeispiel anhand von 2 erläutert. Da sowohl ein Raupenband 2 als auch ein Reifen 3 an einem Außenprofil 9, 10 dem größten Verschleiß unterworfen sind, erfolgt vorteilhaft in der Messroutine die Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Außenprofils 9, 10 des Raupenbandes 2 und/oder des Reifens 3. Dementsprechend ist im Ausführungsbeispiel und insbesondere in 2 beispielhaft die Bestimmung des Verschleißzustandes eines Außenprofils 9 des Raupenbandes 2 gezeigt. Alle Ausführungen dazu lassen sich jedoch auch generell auf eine Bestimmung des Verschleißzustandes des Raupenbandes 2 im Übrigen und/oder des Reifens 3 im Allgemeinen übertragen.
  • Insbesondere wenn, wie in den 1 und 2 gezeigt, die Kamera 5 ein Smartphone ist, kann als weiterer Sensor 8 mindestens ein Beschleunigungssensor, mindestens ein Winkelgeschwindigkeitssensor, mindestens ein Magnetfeldsensor und/oder mindestens ein GPS-Sensor vorgesehen sein. Als Bildsensor 6 kann mindestens ein Farbbildsensor und/oder mindestens ein Graubildsensor vorgesehen sein. Die meisten oder alle dieser Sensoren sind in jedem üblichen Smartphone vorhanden, wodurch die vorschlagsgemäße Lehre kostengünstig ausführbar ist.
  • Die Steuereinheit 7 kann zur Durchführung einer Initialisierungsroutine eingerichtet sein, die im Folgenden erläutert wird. In der Initialisierungsroutine werden aus mindestens zwei Kamerapositionen mittels des Bildsensors 6 Bilddaten einer realen Geometrie 11 und mittels des mindestens einen weiteren Sensors 8 die Kamerapositionen betreffende weitere Sensordaten erzeugt. Die reale Geometrie 11 entspricht dabei der Geometrie zumindest eines Teils des Raupenbandes 2 und/oder des Reifens 3. Vorteilhaft wird in der Initialisierungsroutine die Kamera von einem Benutzer durch eine Vielzahl von Kamerapositionen geführt, während mittels des Bildsensors 6 Videodaten mehrerer Abschnitte der realen Geometrie 11 erzeugt werden. Da gleichzeitig mittels des weiteren Sensors 8 die Kameraposition betreffende weitere Sensordaten erzeugt werden, können diese mit den Bilddaten verknüpft werden. Insbesondere wird aus den weiteren Sensordaten ein virtuelles Koordinatensystem erzeugt, das die Kamerapositionen relativ zueinander abbildet. Auf Basis der Bilddaten und der weiteren Sensordaten kann dann eine die reale Geometrie 11 abbildende virtuelle Geometrie 12 erzeugt werden.
  • Zur Erzeugung der virtuellen Geometrie 12 können zum Beispiel eine Ebenen-Erkennung und/oder eine Feature-Point-Erkennung aus verschiedenen Kamerapositionen, deren Relation zueinander durch die weiteren Sensordaten bekannt ist, durchgeführt werden. Hierfür kann zum Beispiel ein handelsüblicher Augmented Reality Kern unterstützend eingesetzt werden. Die Kamerapositionen umfassen dabei vorzugsweise verschiedene Blickwinkel des Bildsensors 6 auf die reale Geometrie 11.
  • Im Folgenden wird anhand von 2 erläutert, wie der Benutzer vorteilhaft mit der Auswertevorrichtung 1 interagieren kann. Dafür kann die Auswertevorrichtung 1 eine Eingabeeinheit 13 zur Eingabe von Steuerbefehlen und eine Anzeigeeinheit 14 zur Anzeige der Bilddaten aufweisen. Hier und vorzugsweise werden die Eingabeeinheit 13 und die Anzeigeeinheit 14 von einem Touchscreen 15 gebildet. Zur Interaktion mit dem Benutzer kann die Steuereinheit 7 dazu eingerichtet sein, in der Messroutine Bilddaten in Echtzeit mittels der Anzeigeeinheit 14 anzuzeigen und Steuerbefehle des Benutzers zu empfangen. Die Steuerbefehle entsprechen dabei einer Auswahl des Benutzers von mindestens zwei Ebenen 16 und/oder Kanten 17 der virtuellen Geometrie 12 in den angezeigten Bilddaten. Die Auswahl des Benutzers kann dabei dem Setzen mindestens eines, vorzugsweise mindestens zweier, weiter vorzugsweise mindestens dreier Punkte 18 auf jeweils mindestens zwei Ebenen 16 und/oder Kanten 17 der virtuellen Geometrie 12 entsprechen.
  • Die Steuereinheit 7 kann dazu eingerichtet sein, Ungenauigkeiten, wie Wackeln und Sensorrauschen, der Auswahl des Benutzers zu glätten. Deswegen ist die Auswahl mehrerer Punkte 18 auf einer Ebene 16 und/oder Kante 17 besonders vorteilhaft, da dadurch die Ungenauigkeiten besser geglättet werden können. Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch denkbar, dass die Auswahl des Benutzers mittels des Ziehens einer Linie auf einer Ebene 16 und/oder entlang einer Kante 17 erfolgt. Besonders vorteilhaft ergibt sich nun, dass die Steuereinheit 7 dazu eingerichtet ist, in der Messroutine auf Basis der ausgewählten Ebenen 16 und/oder Kanten 17 den Verschleißzustand zu bestimmen.
  • Ganz besonders bevorzugt entsprechen die Ebenen 16 und/oder Kanten 17 dabei einer oberen Stollenebene und einer unteren Stollenebene des Raupenbandes 2 oder einer Außenprofilebene und einer Innenprofilebene des Reifens 3.
  • Zur Steigerung der Präzision der Bestimmung des Verschleißzustandes kann die Steuereinheit 7 dazu eingerichtet sein, auf Basis der empfangenen Steuerbefehle die virtuelle Geometrie 12 anzupassen, insbesondere derart, dass die Korrespondenz mit der realen Geometrie 11 optimiert wird. Dazu können die Steuerbefehle auch wiederholten Benutzereingaben, zum Beispiel der oben angesprochenen Auswahl mehrerer Punkte 18, entsprechen.
  • Im Folgenden wird anhand von 3 aufgezeigt, wie der Verschleißzustand vorteilhaft bestimmt werden kann. Hier ist die Steuereinheit 7 dazu eingerichtet, in der Messroutine den Verschleißzustand durch Vermessen der virtuellen Geometrie 12 zu bestimmen.
  • Dazu können im Prinzip beliebige, zumindest zum Teil einem Verschleiß unterworfene, Teile der virtuellen Geometrie 12 vermessen werden, indem insbesondere ein oder mehrere Abstände von Ebenen 16 und/oder Kanten 17 und/oder Punkten 18 ermittelt werden.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel und generell vorzugsweise, ist die Steuereinheit 7 dazu eingerichtet, in der Messroutine den Verschleißzustand auf Basis von für das Raupenband 2 und/oder den Reifen 3 spezifischen Verschleißdaten, insbesondere einer ursprünglichen Stollenhöhe 19 des Raupenbandes 2 und/oder einer ursprünglichen Profiltiefe 20 des Reifens 3, zu bestimmen.
  • Mit dem Begriff „Verschleiß“ ist eine verschleißbedingte Verringerung der Abmessungen der jeweiligen Komponente gemeint, das heißt, insbesondere eine verschleißbedingte Reduzierung der Stollenhöhe 19 oder der Profiltiefe 20. Genauso kann aber auch eine verschleißbedingte Erhöhung der Stollenbreite 21 gemeint sein. Zum Beispiel im Falle sich zur Außenseite hin verjüngender Stollen 22 kann sich verschleißbedingt mit abnehmender Stollenhöhe 19 auch die Stollenbreite 21 vergrößern. Dadurch ist der Verschleiß im Allgemeinen nicht linear, sondern degressiv. Es kann daher vorgesehen sein, dass die Verschleißdaten einen Verlauf des Verschleißes umfassen.
  • Die Stollenhöhe 19 und die Stollenbreite 21 können beispielsweise durch ein Vermessen des Stollens in der virtuellen Geometrie 12 in Form eines Messen eines Abstandes seitlicher Ebenen 16 oder Kanten 17 bestimmt werden.
  • In der dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit 7 dazu eingerichtet, in der Messroutine, insbesondere auf Basis der vom Benutzer empfangenen Steuerbefehle, eine aktuelle Stollenhöhe 19 des Raupenbandes 2 und/oder eine aktuelle Profiltiefe 20 des Reifens 3 an der virtuellen Geometrie 12 zu messen und den Verschleißzustand durch Vergleich der aktuellen und ursprünglichen Stollenhöhe 19 des Raupenbandes 2 und/oder der aktuellen und ursprünglichen Profiltiefe 20 des Reifens 3 zu bestimmen.
  • Um dem Benutzer eine verbesserte Planung, zum Beispiel einer Ernteperiode, zu ermöglichen, ist die Steuereinheit 7 vorzugsweise dazu eingerichtet, einen zu erwartenden Verschleißzustand und/oder eine verbleibende Lebensdauer des Raupenbandes 2 und/oder des Reifens 3 auf Basis des bestimmten Verschleißzustandes zu prognostizieren. Eine Darstellung des Ergebnisses dieser Prognose ist in 4 gezeigt. Die prognostizierte verbleibende Lebensdauer wird dabei vorzugsweise in Stunden angegeben.
  • Die Steuereinheit 7 kann in einer bevorzugten Ausgestaltung dazu eingerichtet sein, den zu erwartenden Verschleißzustand und/oder die verbleibende Lebensdauer auf Basis eines Vergleichs des bestimmten Vergleichszustands mit einem Verschleißmodell zu prognostizieren. Das Verschleißmodell kann ein sogenanntes Nomogramm sein, mit dem im Stand der Technik die Lebensdauer von dem Benutzer durch Eintragen mehrerer Messwerte manuell bestimmt wurde. Dementsprechend ist es besonders vorteilhaft, wenn der zu erwartende Verschleißzustand und/oder die verbleibende Lebensdauer auf Basis eines Vergleichs des bestimmten Verschleißzustandes und mindestens eines in der Vergangenheit bestimmten Verschleißzustandes mit dem Verschleißmodell prognostiziert wird.
  • Da Verschleißmodelle im Allgemeinen nicht individualisiert sind, ist die Steuereinheit 7 vorzugsweise dazu eingerichtet, das Verschleißmodell auf Basis einer Abweichung zwischen dem zu erwartenden Verschleißzustand und dem bestimmten Verschleißzustand anzupassen, wodurch das Prognoseergebnis verbessert werden kann.
  • Um dem Benutzer die Erfassung des Ergebnisses der Verschleißzustandsbestimmung zu vereinfachen, kann die Anzeigeeinheit 14 den bestimmten Verschleißzustand und/oder den prognostizierten zu erwartenden Verschleißzustand und/oder die prognostizierte verbleibende Lebensdauer vorzugsweise in Form einer Augmented Reality anzeigen. Dabei wird dem Benutzer zum Beispiel eine Farbcodierung der virtuellen Geometrie 12 angezeigt. So kann beispielsweise ein Reifen rot markiert werden, wenn die Profiltiefe 21 einen kritischen Wert erreicht hat. Dies ermöglicht dem Benutzer gleichzeitig, zu erkennen, ob die virtuelle Geometrie 12 mit der realen Geometrie 11 korrespondiert, da die Farbcodierung sonst im falschen Bildbereich, das heißt beispielsweise nur teilweise über dem Reifen 3, angezeigt würde.
  • Eine derartige Augmented Reality Anzeige ist in 4 angedeutet, während in den 2 und 3 jeweils nur die virtuelle Geometrie 12 von der Anzeigeeinheit 14 angezeigt wird.
  • Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Arbeitsmaschine 4, insbesondere eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, mit einer vorschlagsgemäßen Auswertevorrichtung 1 beansprucht. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Auswertevorrichtung 1 darf verwiesen werden.
  • Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Raupenbandes 2 und/oder eines Reifens 3 einer Arbeitsmaschine 4, insbesondere einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, beansprucht. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Auswertevorrichtung 1 und der Arbeitsmaschine 4 darf verwiesen werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Auswertevorrichtung
    2
    Raupenband
    3
    Reifen
    4
    Arbeitsmaschine
    5
    Kamera
    6
    Bildsensor
    7
    Steuereinheit
    8
    weiterer Sensor
    9
    Außenprofil des Raupenbandes
    10
    Außenprofil des Reifens
    11
    reale Geometrie
    12
    virtuelle Geometrie
    13
    Eingabeeinheit
    14
    Anzeigeeinheit
    15
    Touchscreen
    16
    Ebene
    17
    Kante
    18
    Punkt
    19
    Stollenhöhe
    20
    Profiltiefe
    21
    Stollenbreite
    22
    Stollen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2017/0091924 A1 [0005]

Claims (14)

  1. Auswertevorrichtung zur Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Raupenbandes (2) und/oder eines Reifens (3) einer Arbeitsmaschine (4), insbesondere einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, wobei die Auswertevorrichtung (1) eine Kamera (5) mit einem Bildsensor (6) zur Erzeugung von Bilddaten und eine Steuereinheit (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (5) mindestens einen weiteren Sensor (8) zur Erzeugung weiterer Sensordaten aufweist, dass die Steuereinheit (7) zur Durchführung einer Messroutine zum Bestimmen des Verschleißzustandes des Raupenbandes (2) und/oder des Reifens (3) eingerichtet ist und dass in der Messroutine eine bildgestützte, referenzgeometriefreie Bestimmung des Verschleißzustandes des Raupenbandes (2) und/oder des Reifens (3) mittels des Bildsensors (6) und des mindestens einen weiteren Sensors (8) der Kamera (5) erfolgt.
  2. Auswertevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Messroutine die Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Außenprofils (9, 10) des Raupenbandes (2) und/oder des Reifens (3) erfolgt.
  3. Auswertevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bildsensor (6) mindestens ein Farbbildsensor und/oder mindestens ein Graubildsensor vorgesehen ist, und/oder, dass als weiterer Sensor (8) mindestens ein Beschleunigungssensor, mindestens ein Winkelgeschwindigkeitssensor, mindestens ein Magnetfeldsensor und/oder mindestens ein GPS-Sensor vorgesehen ist.
  4. Auswertevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) zur Durchführung einer Initialisierungsroutine eingerichtet ist, in der aus mindestens zwei Kamerapositionen mittels des Bildsensors (6) Bilddaten einer realen Geometrie (11) und mittels des mindestens einen weiteren Sensors (8) die Kamerapositionen betreffende weitere Sensordaten erzeugt werden, aus denen wiederum insbesondere ein virtuelles Koordinatensystem erzeugt wird, und dass auf Basis der Bilddaten und der weiteren Sensordaten eine die reale Geometrie (11) abbildende virtuelle Geometrie (12) erzeugt wird.
  5. Auswertevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (1) eine Eingabeeinheit (13) zur Eingabe von Steuerbefehlen und eine Anzeigeeinheit (14) zur Anzeige der Bilddaten aufweist, dass die Steuereinheit (7) dazu eingerichtet ist, in der Messroutine Bilddaten in Echtzeit mittels der Anzeigeeinheit (14) anzuzeigen und Steuerbefehle eines Benutzers zu empfangen, die einer Auswahl des Benutzers von mindestens zwei Ebenen (16) und/oder Kanten (17) der virtuellen Geometrie (12) in den angezeigten Bilddaten entsprechen, und dass die Steuereinheit (7) dazu eingerichtet ist, in der Messroutine auf Basis der ausgewählten Ebenen (16) und/oder Kanten (17) den Verschleißzustand zu bestimmen.
  6. Auswertevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) dazu eingerichtet ist, auf Basis der empfangenen Steuerbefehle die virtuelle Geometrie (12) anzupassen, insbesondere derart, dass die Übereinstimmung mit der realen Geometrie (11) optimiert wird.
  7. Auswertevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) dazu eingerichtet ist, in der Messroutine den Verschleißzustand durch Vermessen der virtuellen Geometrie (12) zu bestimmen.
  8. Auswertevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) dazu eingerichtet ist, in der Messroutine den Verschleißzustand auf Basis von für das Raupenband (2) und/oder den Reifen spezifischen Verschleißdaten (3), insbesondere einer ursprünglichen Stollenhöhe (19) des Raupenbandes (2) und/oder einer ursprünglichen Profiltiefe (20) des Reifens (3), zu bestimmen.
  9. Auswertevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) dazu eingerichtet ist, in der Messroutine, insbesondere auf Basis der vom Benutzer empfangenen Steuerbefehle, eine aktuelle Stollenhöhe (19) des Raupenbandes (2) und/oder eine aktuelle Profiltiefe (20) des Reifens (3) an der virtuellen Geometrie (12) zu messen und den Verschleißzustand durch Vergleich der aktuellen und ursprünglichen Stollenhöhe (19) des Raupenbandes (2) und/oder der aktuellen und ursprünglichen Profiltiefe (20) des Reifens (3) zu bestimmen.
  10. Auswertevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) dazu eingerichtet ist, einen zu erwartenden Verschleißzustand und/oder eine verbleibende Lebensdauer des Raupenbandes (2) und/oder des Reifens (3) auf Basis des bestimmten Verschleißzustandes zu prognostizieren.
  11. Auswertevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) dazu eingerichtet ist, den zu erwartenden Verschleißzustand und/oder die verbleibende Lebensdauer auf Basis eines Vergleichs des bestimmten Verschleißzustandes mit einem Verschleißmodell zu prognostizieren, vorzugsweise, dass die Steuereinheit (7) dazu eingerichtet ist, das Verschleißmodell auf Basis einer Abweichung zwischen dem zu erwartenden Verschleißzustand und dem bestimmten Verschleißzustand anzupassen.
  12. Auswertevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (14) dazu eingerichtet ist, den bestimmten Verschleißzustand und/oder den prognostizierten zu erwartenden Verschleißzustand und/oder die prognostizierte verbleibende Lebensdauer in Form einer Augmented Reality anzuzeigen.
  13. Arbeitsmaschine, insbesondere landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, mit einer Auswertevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  14. Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Raupenbandes (2) und/oder eines Reifens (3) einer Arbeitsmaschine (4), insbesondere landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, mittels einer Auswertevorrichtung (1), wobei die Auswertevorrichtung (1) und eine Kamera (5) mit einem Bildsensor (6) zur Erzeugung von Bilddaten und eine Steuereinheit (7) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (5) mindestens einen weiteren Sensor (8) zur Erzeugung weiterer Sensordaten aufweist, dass die Steuereinheit (7) eine Messroutine zum Bestimmen des Verschleißzustandes des Raupenbandes (2) und/oder des Reifens (3) durchführt und dass in der Messroutine eine bildgestützte, referenzgeometriefreie Bestimmung des Verschleißzustandes des Raupenbandes (2) und/oder des Reifens (3) mittels des Bildsensors (6) und des mindestens einen weiteren Sensors (8) der Kamera (5) erfolgt.
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