DE102018203245A1 - Verfahren zum Kalibrieren und Betreiben eines elektronisch-hydraulischen Hubwerks einer Landmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Systeme zur Kalibrierung und zum Betrieb einer Landmaschine mit einem Anbaugerät an einem Hubwerk, welches zumindest folgende Schritte umfasst:
a) Empfangen von Kameradaten von einer Kamera zur Bereitstellung von zweidimensionalen Bilddaten, welche eine Blickrichtung auf das Anbaugerät und den das Anbaugerät umgebenden Boden aufweist, wobei die Kameradaten eine Mehrzahl von zeitlich nacheinander aufgenommenen Kamerabildern umfassen,
b) Auswertung der Kameradaten, wobei Pixel in den Kameradaten entweder dem Anbaugerät oder dem das Anbaugerät umgebenden Boden zugeordnet werden,
c) Verwenden der zugeordneten Pixel, um zumindest mindestens einen Arbeitsparameter des Anbaugerätes oder der Landmaschine zu bestimmen,
d) Ausgabe des Arbeitsparameters zur Ansteuerung mindestens einer Komponente der Landmaschine.

Description

• Moderne Traktoren verfügen über elektrohydraulische Regelsysteme (EHR-Systeme) für deren Hubwerke. Die Aufgabe dieser Systeme ist es, das Hubwerk in einer dem Anbaugerät und dem Arbeitsprozess angepassten Art und Weise zu regeln sowie den Transportbetrieb durch eine Schwingungskompensation sicherer und komfortabler zu machen. Diese Systeme arbeiten heute meist kraftbasiert. Auf dem Markt sind verschiedene Varianten verfügbar, die die Zug- bzw. Tragkraft ermitteln. Häufig werden Kraftmessbolzen eingesetzt, die die Kraft am Unter- oder Oberlenker des Hubwerks direkt messen.
• Es können auch kamerabasierte Hubwerksregelungen eingesetzt werden, bei denen eine Kamera am Traktor installiert ist, die auf den Bereich des Anbaugerätes, insbesondere auf ein vorderes und/oder hinteres Hubwerk, ausgerichtet ist. Das am Hubwerk angebrachte Anbaugerät befindet sich im Sichtfeld der Kamera. Aus den Bildern der Kamera kann die Höhe und Neigung des Anbaugeräts ermittelt und für die Regelung von Unter- und Oberlenker verwendet werden.
• Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der hier vorgestellten Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer Landmaschine mit einem Anbaugerät an einem elektronisch-hydraulischen Hubwerk, ein zugehöriges Kalibrierungsverfahren sowie ein Steuergerät, welches zur Durchführung der beschriebenen Verfahren eingerichtet ist, vorzuschlagen.
• Hier beschrieben werden soll ein vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb einer Landmaschine sowie ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Kalibrierung einer solchen Landmaschine mit dem Anbaugerät.
• Hierzu trägt ein Verfahren zum Betrieb einer Landmaschine mit einem Anbaugerät an einem Hubwerk bei, welches zumindest folgende Schritte umfasst:
1. a) Empfangen von Kameradaten von einer Kamera zur Bereitstellung von zweidimensionalen Bilddaten, welche eine Blickrichtung auf das Anbaugerät und den das Anbaugerät umgebenden Boden aufweist, wobei die Kameradaten eine Mehrzahl von zeitlich nacheinander aufgenommenen Kamerabildern umfassen,
2. b) Auswertung der Kameradaten, wobei Pixel in den Kameradaten entweder dem Anbaugerät oder dem das Anbaugerät umgebenden Boden zugeordnet werden,
3. c) Verwenden der zugeordneten Pixel, um zumindest mindestens einen Arbeitsparameter des Anbaugerätes oder der Landmaschine zu bestimmen,
4. d) Ausgabe des Arbeitsparameters zur Ansteuerung mindestens einer Komponente der Landmaschine.
• Bei einer Landmaschine handelt es sich insbesondere um ein (so genanntes „off-road“) Fahrzeug oder ein mobiles Arbeitsgerät mit eigenem Antrieb. Das Anbaugerät dient insbesondere zur Bodenbearbeitung (Pflügen, Vertikutieren, Graben, Begradigen, Planieren, etc.) und/oder zur Bewirtschaftung einer landwirtschaftlich genutzten Fläche (Säen, Enten, Mähen, Sprühen, etc.). Das Anbaugerät kann (koppelbar) mit der Landmaschine, insbesondere dem Hubwerk, verbunden sein, wobei eine Kupplung vorne und/oder hinten an der Landmaschine angebracht sein kann.
• Die Landmaschine kann insbesondere ein Traktor und das Anbaugerät kann insbesondere ein Pflug sein, so dass das Verfahren insbesondere hierfür eingerichtet bzw. vorgesehen ist. Soweit nachfolgend die allgemeine oder spezielle Anwendung erläutert wird, kann dies gleichermaßen auf die spezielle bzw. allgemeinere Ausführung übertragen werden (z. B. Mähwerk, Sprühwerk, etc.).
• Der mit Schritt c) bestimmte mindestens eine Arbeitsparameter kann eine Höhe und/oder eine Neigung des Anbaugeräts gegenüber dem Boden sein.
• Der in Schritt d) ausgegebene Ansteuerungsparameter kann zur Ansteuerung einer hydraulischen Regelung des einen Hubwerks zur Regelung der Höhe und/oder der Neigung des Anbaugerätes dienen.
• Das Pflügen ist eine relevante Anwendung eines Traktors. Stark inhomogene und/oder sehr feuchte Böden stellen eine besondere Herausforderung hinsichtlich eines gewünschten Arbeitsergebnisses nach dem Pflügen dar. Eine Möglichkeit, die Einsatzbarkeit eines Traktors stark zu verbessern, ist die sogenannte elektronisch-hydraulische Regelung für das Hubwerk (EHR-Systeme).
• Durch Lage- und/oder Zugkraftregelung verbessert die elektronisch-hydraulische Hubwerksregelung die Prozess-Effizienz, indem diese verhindert, dass der Traktor stecken bleibt und/oder der zugehörige Verbrennungsmotor (aufgrund überhöhter Last) abgewürgt wird. Durch die elektronisch-hydraulische Hubwerksregelung wird sichergestellt, dass ein Anbaugerät eines Traktors (beispielsweise ein Pflug) immer in der richtigen Höhe für den jeweiligen Betrieb des Traktors positioniert ist. Beispielsweise wird der Widerstand der Bodenerde durch ein Anheben des Pfluges verringert. Um bei stark inhomogenen Böden eine gutes Pflugbild zu erhalten, kann bei heutigem EHR-System entweder vollständig auf die Lage des Pfluges oder im Mischregelungsbetrieb auf Lage und die am Plug bzw. der Landmaschine angreifende Kraft geregelt werden. Die Lage des Pfluges kann durch die Änderung der Höhe variiert werden. Die Zugkraft kann durch zwei Kraftmessbolzen am Unterlenker des Hubwerks oder bei kleineren Traktoren mit einem Kraftmessbolzen am Oberlenker des Hubwerks gemessen werden. Mittels einer Messung der Gesamtkraft werden die Unebenheiten im Boden zwar erkannt und ausgeglichen, jedoch kann für die gleichmäßige Pflugtiefe eine zusätzliche Variation der Neigung erforderlich werden.
• Das hier beschriebene Verfahren und die hier beschriebenen Vorrichtung ermöglichen es, die Prozessgüte bzw. das Pflugbild während der Bodenbearbeitung zu verbessern. Eine Kamera soll genutzt und ihre Bilder in der Art ausgewertet werden, so dass sowohl auf die absolute Höhe über Boden als auch auf die Neigung des Pfluges relativ zum Boden geschlossen werden kann. Mit diesen Messgrößen kann der die Position des Pfluges dem Bodenprofil besser angeglichen werden, insbesondere durch eine geeignete Ansteuerung des Unterlenkzylinders und/oder des Oberlenkerzylinders eines Hubwerkes.
• Mit dem hier beschriebenen Verfahren kann die Lage des Pfluges insbesondere in der Art angepasst werden, dass die Pfluglage dem Bodenprofil genauer folgt und das Pflugbild sich somit verbessert. Außerdem ist eine Bestimmung der Geschwindigkeit des Traktor-Pflug-Gespanns über Grund möglich. Diese Geschwindigkeit kann zur Berechnung des Schlupfs verwendet werden. Eine ergänzende Schlupfregelung sorgt durch das Ausheben des Pfluges dafür, dass das Durchdrehen der Räder sowie das Abwürgen des Motors bei hohem Widerstand des Erdreichs vermieden werden.
• Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird mindestens eine Kamera zur Aufnahme des Anbaugerätes und des umgebenden Bodens am Traktor verwendet. Die Kamera gewinnt durch die Aufnahme Kameradaten, aus denen die Lage des Pfluges bzw. Anbaugeräts relativ zum Boden bestimmt werden kann. Kameradaten umfassen alle von der Kamera für das Verfahren bereitgestellten Daten, insbesondere Bilddaten und/oder Videodaten, die mit der Kamera gewonnen werden. Eine Kamera kann eine fototechnische Apparatur sein, die statische oder bewegte Bilder auf ein digitales Speichermedium aufzeichnen oder über eine Schnittstelle übermitteln kann. Eine hier einzusetzende Monokamera ist ein monokulares System, das aus einer (einzelnen) Kameralinse und einem Bildsensor besteht, so dass sich hier (nur) ein zweidimensionales Bild ergibt.
• Ein EHR-System kann mit den Kameradaten unter Verwendung des hier beschriebenen Verfahrens so angesteuert werden, dass alle im Eingriff mit dem Boden befindlichen Schare eines Pfluges nahezu gleichmäßig dem Bodenprofil folgen und sich somit ein einheitliches und gleichmäßiges Pflugbild ergibt. Außerdem kann die absolute Arbeitstiefe, die der Nutzer über ein geeignetes Interface in der Kabine der Landmaschine einstellen kann, durch eine Regelung eingehalten werden. Gleichzeitig bildet das System die Grundlage für die Automatisierung des Arbeitsprozesses.
• Die Tiefe der Pflug-Scharen kann durch eine Messung der durchschnittlichen Zugkraft am gesamten Pflug ermittelt werden. Die mittlere Zugkraft ist (nur) dann proportional zur Pflugtiefe, wenn die Dichte des Bodens während des Pflugvorgangs gleichbleibt. Ein ungleichmäßiges Pflugbild kann mit dem heutigen EHR so nicht festgestellt werden. Zudem wird mit einem EHR-System, welches anstatt des hier beschriebenen Verfahrens auf die Zugkraft als Eingangsgröße (allein) setzt, die Lage des Pfluges nur relativ zum Traktor und nicht absolut gegenüber dem Bodenprofil bestimmt.
• Die Lage des Pfluges kann somit durch eine reine Überwachung der Zugkraft nicht der tatsächlichen Topologie des Bodenprofils angepasst werden. Mit dem hier vorgeschlagenen Ansatz kann ein homogenes Pflugbild erreicht werden, indem die Neigung und die Höhe des Pfluges gegenüber dem Boden gemessen und an das sich ändernde Bodenprofil angepasst werden kann. Parallel kann das Kamerasignal zur Bestimmung der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit genutzt werden. So kann auf den Radarsensor und/oder Kraftmessbolzen verzichtet werden, weil ein Durchdrehen der Räder und/oder ein Abwürgen des Motors alleine durch die überlagerte Regelung des Schlupfes verhindert werden kann.
• Der Kern des Verfahrens ist das Verwenden einer Kamera zur Aufnahme des Anbaugerätes und des umgebenden Bodens, sowie eine geeignete Auswertungsprozedur zur Auswertung der Kameradaten (insbesondere eine Bildauswertungsprozedur), welche die Höhe und/oder die Neigung des Pfluges gegenüber dem Boden bestimmt.
• Insbesondere sollen damit alle im Eingriff mit dem Boden befindlichen Pflug-Schare nahezu gleichmäßig dem Bodenprofil folgen und sich somit ein einheitliches und gleichmäßiges Pflugbild einstellen.
• Insbesondere kann durch das beschriebene Verfahren auf einen Radarsensor und auch auf die Kraftmessbolzen zur Überwachung der Zugkraft verzichtet werden, weil ein Eingraben der Räder und ein Abwürgen des Motors alleine durch die überlagerte Regelung des Radschlupfes verhindert werden kann, wenn mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens jederzeit überwacht wird, wie weit sich Plug-Schare im Eingriff mit dem Boden befinden. Auch die Lage anderer Anbaugeräte relativ zu Boden kann auf die gleiche Art und Weise bestimmt werden.
• Das Verfahren bewirkt insbesondere eine Komforterhöhung für den Benutzer der Landmaschine. Eine Erhöhung der Prozessgüte während der Bodenbearbeitung (Arbeitstiefe) durch das Anpassen der Lage des Anbaugeräts (insbesondere des Pflugs) an die vorhandene Topologie des Bodenprofils wird ebenfalls erreicht. Außerdem kann eine Reduzierung der Systemkosten durch Entfallen der kostenintensiven Zugkraftsensoren und des kostenintensiven Radarsensors, der zur Bestimmung der Geschwindigkeit über Grund benötigt wird, erreicht werden.
• Für das beschriebene Verfahren ist es insbesondere auch möglich eine bereits vorhandene Rückfahrtkamera zu verwenden. Traktoren können aus Sicherheitsgründen mit einer Rückfahrtkamera ausgestattet sein. Zwar ist die für das hier beschriebene Verfahren bevorzugt verwendete Kamera regelmäßig teurer als eine reine Rückfahrkamera. Es ist allerdings auch so, dass die für das hier beschriebene Verfahren verwendete Kamera, die Funktion einer Rückfahrkamera mit übernehmen kann.
• Die Segmentierung des Bildes in Bereich mit dem Anbaugerät und in Bereiche mit der Erde/dem Boden erfolgt mit Hilfe einer histogrammbasierten Bildsegmentierung, kombiniert mit der Segmentierung anhand des optischen Flusses.
• Das beschriebene Verfahren umfasst die Verwendung einer Mono-Kamera und geeignete Bildverarbeitungsalgorithmen zur (unmittelbaren) Auswertung der Kamerabilddaten.
• Es erfolgt eine Generierung eines Bildes / Bildaufnahme mit einer (Mono-) Kamera, z.B. einer Grauwert-Kamera, einer Farbkamera oder einer Infrarot-Kamera.
• Die Bildsegmentierung in Bereiche, in welchen das Anbaugerät zu erkennen ist, und in Bereiche, in welchen der Boden zu erkennen ist, basiert auch bei dieser Verfahrensvariante auf dem optisches Fluss.
• Die Lagebestimmung des Anbaugeräts basiert auf einer geeigneten Kalibration. Hier wird das optische Erscheinungsbild des Anbaugerätes in Abhängigkeit von dessen Lage in einer geeigneten Weise, z.B. als Datenbank, gespeichert, bspw. im Parameterraum einer Fourierreihen-Entwicklung (Fourierdeskriptoren). Ein Beispiel für eine solche Kalibrierung wird nachfolgend noch erläutert.
• Das Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn die Zuordnung von Pixeln zu dem Anbaugerät oder dem Boden in Schritt b) anhand eines unterschiedlichen optischen Flusses der Pixel erfolgt.
• Außerdem vorteilhaft ist das Verfahren, wenn eine Zuordnung von Pixeln zum Pflug erfolgt, wenn der optische Fluss der Pixel gegenüber einer Vielzahl anderer Pixel (der gleichen Bilddaten) gering ist.
• Aufgrund der Tatsache, dass umgepflügte Erde während des Pflügvorgangs die Ergebnisse der beschriebenen Segmentierung verfälschen kann, kann in dieser Situation die Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit im Bild als ein Kriterium für die Segmentierung verwendet werden. Der Betrag und die Richtung der Geschwindigkeit kann mit Hilfe des optischen Flusses erfasst werden. Analog zu den in der Physik wohlbekannten Kontinuitätsgleichungen kann in der Bildverarbeitung eine Kontinuitätsgleichung für die Helligkeit I im Bild wie folgt definiert werden: $$\nabla I\cdot u+\frac{\partial }{\partial t}I=0$$

  
• Mit der Annahme, dass die Helligkeit im Bild über die Zeit erhalten bleibt, und jede Verschiebung im Bild auf einer Helligkeitsänderung beruht, kann für jeden Pixel (i, j) die lokale Geschwindigkeit u(i, j) bestimmt werden. Es existiert eine Reihe von Algorithmen zur Bestimmung des optischen Flusses. Solche Algorithmen können beispielsweise auf den folgenden Prinzipien beruhen:
• • merkmalbasierte Methode,
• • intensitätbasierte Methode,
• • differentielle Technik,
• • gradientbasierte Methode (siehe Beschreibung oben),
• • strukturtensor-basierte Methode,
• • Korrelationstechnik
• • Filter-basierte Technik: z.B. Auswertung der Phaseninformation mit Quadratur-Filtern.
• Diese Techniken können grundsätzlich verwendet bzw. eingesetzt werden. Um die Amplitude und die Richtung des lokalen Geschwindigkeitsfeldes als Kriterium zur Segmentierung nutzen zu können, kann der räumliche Vektor u_ij = (x_ij,y_ij) (für die i-te Zeile und j-te Spalte) in einen anderen Raum mit den Zylinderkoordinaten u_zyl,ij = (ρ_ij, φ_ij) transformiert werden.
• Für die Bestimmung des Bodenprofils können zunächst anhand der Ergebnisse aus der Segmentierung diejenigen Pixel ausgewählt werden, die (eindeutig) zur Erde bzw. dem Boden zugeordnet werden konnten (P_gr) (siehe auch 9 - Bezugszeichen 15). Für diese Pixel wird aus dem optischen Fluss mithilfe eines „Structure from Motion“-Algorithmus (SFM) die 3D Punktewolke für die Erde bzw. den Boden erstellt. Das Bild wird anschließend anhand der y-Koordinate in N_y Segmente P_y,n unterteilt. In jedem Segment wird die mittlere Höhe z_n bestimmt: $$z_{gr,n}=\left|P\right|\cdot {\displaystyle \sum _{\left(i,j\right)\in \left(P_{gr}\cap P_{y,n}\right)}{z}_{i,j}\text{ mit }n=\mathrm{1,}\dots ,N_y}$$

  
• Für die Bestimmung der Lage des Pfluges gegenüber der Kamera können zunächst anhand der Ergebnisse aus der Segmentierung diejenigen Pixel ausgewählt werden, die (eindeutig) dem Pflug zugeordnet werden konnten (P_pl) (siehe auch 9 - Bezugszeichen 16). Die Form bzw. die Kontur des Pfluges wird durch eine geeignete Rechenvorschrift in einen Satz an Parametern 0 transofrmiert: $$P_{pl}\to \mathrm{\Theta }\text{ mit }\left(i,j\right)\in P_{pl}$$

  
• Anschließen wird die Lage des Pfluges gegenüber der Kamera beispielsweise mittels eines Korrelationsverfahrens mit der in der Datenbank gespeicherten Parametersatzes Θ_DB verglichen: $$\text{corr}\left(\mathrm{\Theta },\left\{{\mathrm{\Theta }}_{DB}\right\}\right)\to \left({\alpha }_{pl},b_{pl}\right)$$

  
• . Somit kann die relative Lage des Pfluges gegenüber dem Bodenprofil bestimmt werden.
• Dieser Teilalgorithmus ist in 9 in einem Flussdiagramm zusammengefasst.
• Eine Besonderheit der hier beschriebenen Verfahren ist, dass es ohne optische Marker am Anbaugerät bzw. Pflug auskommt. Das hier beschriebene Verfahren ist insbesondere dazu geeignet, die relative Lage des Pfluges nur anhand der (vergleichbaren bzw. ggf. vorbekannten oder hier neu zu charakterisierenden) Form des Pfluges, wie sie auf den Kameradaten dargestellt ist, zu ermitteln. Als Nebeneffekt kann das beschriebene Verfahren zur Bestimmung der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit mit Hilfe der Kameradaten zur Regelung eines geforderten Schlupfwerts zur Vermeidung des Eingrabens der Antriebsräder verwendet werden.
• In diesen Punkten grenzt sich das beschriebene Verfahren auch von Verfahren ab, die mit klassischer Bildverarbeitung die Eintauchtiefe der Pflug-Schare aus Kameradaten bestimmen. Solche Verfahren basieren auf einer Erkennung der Pflug-Schar gegenüber dem Erdboden. Bei solchen Verfahren wird jede einzelne Schar und ihr „Füllstand“ mit der Erde (bzw. Eintauchen in die Erde) mit der Kamera detektiert. Dies erfordert einen enormen Rechenaufwand. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird der Pflug insgesamt mit der Kamera betrachtet und dessen Lage bestimmt.
• Dies ist auch ein anderer Ansatz als eine kamerabasierte Aufnahme des Bodenreliefs. Für die Anwendung solcher Verfahren für die Steuerung des Hubwerks bzw. des Pfluges ist zusätzlich eine Höhenreferenz erforderlich, welche durch einen zusätzlichen Sensor bzw. bekannte entfernte Objekte ermittelt wird. Durch das hier beschriebene Verfahren sind keine weiteren Signale zur Bestimmung der Bodentopologie notwendig.
• Das hier beschriebene Verfahren geht auch darüber hinaus, (allein) die Geschwindigkeit einer Landmaschine anhand des gradientenbasierten optischen Flusses eines Kamerabildes bzw. in Kameradaten zu bestimmen, weil solche Verfahren nicht auf die Erkennung des Anbaugerätes bzw. des Pfluges als solches durch optische Bildauswertungsverfahren eingehen.
• Das beschriebene Verfahren ermöglicht es auch, auf ein bekanntes 3D-Modell als (gespeicherte) Referenz zu verzichten. Für das hier beschriebene Verfahren ist kein 3D-Modell des Anbaugerätes zum Vergleich bzw. der Lageermittlung notwendig.
• Das Verfahren wird im Arbeitseinsatz durchgeführt und kann daher von Verfahren abgegrenzt werden, die lediglich beim Ankoppeln der Anbaugeräte und nicht auf deren Arbeitseinsatz Anwendung finden. Solche Verfahren zum An- oder Abkoppeln betreffen alle Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung des Anspannens einer Landmaschine an einem Schlepper, wobei eine Fahrhilfe zum Ankoppeln von Landmaschine und Arbeitsfahrzeug vorgesehen ist und zu diesem Zweck auch eine Bildverarbeitungsmethode eingesetzt wird. Einen Hinweis auf die Höhenlageneinstellung des Schleppgeräts während der Fahrt gibt es bei Verfahren zur Ankopplung nicht. Das hier beschriebene Verfahren kann dadurch abgegrenzt werden, dass es während des Arbeitseinsatzes, z. B. während des Pflügens, verwendet wird.
• Für das Verfahren ist mindestens eine Kamera mit Blickrichtung zumindest auch auf das Anbaugerät vorgesehen. Das Verfahren kann über die elektronische Verbindung der Kamera mit dem Hubwerkssteuergerät sowie eine Anpassung der Lage des Pfluges an die Bodentopologie an der Landmaschine erkannt werden.
• Das Verfahren kann insbesondere bei Traktoren mit Anbaugeräten mit elektrischer Hubwerksregelung eingesetzt werden. Die Landwirtschaft kann dahingehend unterstützt werden, dass Assistenzfunktionen und personalisierte Einstellungsmöglichkeiten in der Arbeitsmaschine Erleichterung und Sicherheit hervorbringen. Diese Optionen bedeuten einen erheblichen wirtschaftlichen Vorteil. Darüber hinaus ermöglicht die geräteübergreifende Anwendbarkeit des hier vorgeschlagenen Verfahrens dem Landwirt bereits existierende (ältere) Anbaugeräte zu nutzen. Eine aufwendige Inbetriebnahme durch den Landwirt entfällt.
• Weiterhin wird ein Verfahren zum Kalibrieren einer Landmaschine für ein Anbaugerät angegeben, wobei die Landmaschine ein Hubwerk aufweist, mit welchem das Anbaugerät geschwenkt werden kann, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist:
1. i) Verbinden von Anbaugerät und Landmaschine,
2. ii) Bewegen des Anbaugeräts in mindestens eine vorgebbare Prüfstellung, die relativ zu der Landmaschine definiert ist,
3. iii) Empfangen von Kameradaten von einer Kamera zur Bereitstellung von zweidimensionalen Bilddaten, welche eine Blickrichtung auf das Anbaugerät aufweist, wenn sich das Anbaugerät in einer Prüfstellung befindet,
4. iv) Auswerten der Kameradaten, wobei das Anbaugerät in den Kameradaten erkannt und eine Prüfposition des Anbaugerätes in der Prüfstellung anhand der Kameradaten ermittelt wird.
5. v) Ermitteln von anbaugerätspezifischen Parametern für den Betrieb der Landmaschine mit dem Anbaugerät aus der Prüfposition.
• Das hier beschriebene Kalibrierverfahren kann bevorzugt mit denselben Komponenten (Kamera und/oder Steuergerät) durchgeführt werden, wie auch das beschriebene Betriebsverfahren. Die vorstehend im Zusammenhang mit dem Betriebsverfahren besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale sind auf das Kalibrierverfahren übertragbar. Gleiches gilt umgekehrt auch für die im Folgenden im Zusammenhang mit dem Kalibrierverfahren erläuterten besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale, die auf das Betriebsverfahren anwendbar und übertragbar sind.
• Es ist möglich, dass (ggf. nur) zum Start bzw. nach einem neuen Anspannvorgang, bei dem ein neues Anbaugerät mit einer Landmaschine gekoppelt bzw. verbunden wird, dieses Kalibrierverfahren durchgeführt wird und dann im Betrieb die hier ermittelten Parameter und Ergebnisse für das beschriebene Betriebsverfahren genutzt werden. Damit kann das Kalibrierverfahren ein dem Betriebsverfahren vorgelagerter Prozess des Einrichtens des EHR-Systems sein.
• Es ist möglich, dass in Schritt iv) ein gradientenbasierter optischer Fluss in Bilddaten in den Kameradaten ermittelt wird.
• In Schritt v) kann als anbaugerätspezifische Parameter eine Nulllinie ermittelt werden, die sich durch das Absetzen des Anbaugeräts auf dem Boden ergibt.
• In Schritt v) kann als anbaugerätspezifische Parameter eine maximale Höhe und eine maximale Neigung des Anbaugeräts ermittelt werden. Weiter ist möglich, dass in Schritt iv) die Form des Anbaugeräts bei verschiedenen Höhen extrahiert wird.
• Nach Schritt v) können die in Schritt e) ermittelten Parameter in einem Speicher eines Steuergeräts hinterlegt werden.
• Hier beschrieben wird ein Kalibrierungsverfahren, das eine universelle Einsetzbarkeit der Hubwerksregelung für verschiedene Anbaugeräte gewährleistet, ohne dem System detaillierte geometrische Informationen bereitstellen zu müssen. Durch die fehlenden geometrischen Informationen wird ein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich, bevor die Hubwerksregelung einsatzbereit ist. Aus den Informationen der Kamera kann die absolute Entfernung des Bodens und die Höhe der im Bild sichtbaren Bereiche des Anbaugeräts direkt ermittelt werden. Eine Information über den Abstand der Unterkante des Anbaugeräts vom Boden kann aus dem Bild in der Regel nicht gewonnen werden, weil die entsprechenden Bereiche im Bild verdeckt sind. Für die Regelung der Höhe des Anbaugeräts über Boden ist daher eine zusätzliche Kalibration von Entfernungsinformationen zwischen Kamera und Anbaugerät zur Nulllinienfindung und zur Erkennung von Bewegungseinschränkung erforderlich. Entfernungsinformationen geben insbesondere den Abstand des Hubwerks von definierten Punkten am Hubwerk bzw. am Traktor an, um die Position des Hubwerks zu überwachen.
• Hier soll ein einfaches und schnell anwendbares Verfahren für die universelle Einsetzbarkeit der kamerabasierten Hubwerksregelung vorgestellt werden, welches für eine Vielzahl verschiedener Anbaugeräte geeignet ist. Das Verfahren ermöglicht insbesondere eine Regelung der absoluten Höhe und/oder Neigung des Anbaugeräts über dem Boden. Eine aufwendige und praxisuntaugliche Bereitstellung geometrischer Informationen für jedes einzelne Anbaugerät entfällt dadurch.
• Kraftbasierte Hubwerksregelsysteme, wie sie heute Stand der Technik sind, nutzen das Kraftsignal als Regelgröße. Die Kraft ist unter idealen Bedingungen ein Äquivalent für die Arbeitshöhe/-tiefe. So wird beispielsweise beim Pflügen die Zugkraft von der Pflugtiefe beeinflusst. Da die Zugkraft aber nicht nur von der Arbeitstiefe, sondern von weiteren Parametern, wie z. B. der Bodenbeschaffenheit und -feuchte sowie dem Anbaugerät selbst, abhängt, liefert das Kraftsignal keine Information über die absolute Höhe des Anbaugeräts über dem Boden. Darüber hinaus kann aus dem Kraftsignal keine Neigung des Anbaugeräts herausgelesen werden. Daher ist bisher nur die Regelung des Unterlenkers des Hubwerks möglich. Die Länge des Oberlenkers des Hubwerks muss durch den Nutzer manuell eingestellt werden. Ebenso muss der Nutzer den einzuregelnden Kraftwert für jedes Feld und vor Beginn eines jeden Arbeitsprozesses neu prüfen und einstellen.
• Mit einem kamerabasierten Hubwerksregelungssystem in Verbindung mit Informationen, die aus dem hier beschriebenen Kalibrierungsverfahren gewonnen werden können, ist eine exakte Regelung der tatsächlichen Höhe bzw. Arbeitstiefe sowie der Neigung eines Anbaugerätes möglich.
• Das hier beschriebene Verfahren umfasst insbesondere eine schnelle und einfache Kalibration für eine kamerabasierte Hubwerksregelung zur Gewinnung anbaugerätespezifischer Informationen, die für die Regelung von Bedeutung sind.
• Die bei der Kalibration gewonnenen Informationen ermöglichen eine Hubwerksregelung, die die absolute Höhe und Neigung des Anbaugeräts über dem Boden regeln kann und keine a-priori Informationen über geometrische Eigenschaften des Anbaugeräts benötigt. Die Regelung der tatsächlichen Höhe bzw. Arbeitstiefe und Neigung eines Anbaugerätes eröffnet die Möglichkeit, den Arbeitsprozess zu automatisieren, beispielsweise durch Vorgabe einer gewünschten Pflugtiefe. Die entsprechende Ansteuerung des Hubwerks und des Oberlenkers erfolgt dann automatisch, so dass ein gleichmäßiges Pflugbild mit der gewünschten Tiefe entsteht.
• Nach erstmaliger Aufnahme bzw. Verbundes eines Anbaugeräts am Hubwerk des Traktors, muss ein einmaliger Kalibrierprozess durchlaufen werden, um die Hubwerksregelung einsatzfähig zu machen. Zu Beginn des Kalibriervorgangs, muss die maximale Höhe und Neigung des Anbaugeräts festgelegt werden. Dazu wird die entsprechende Position manuell durch entsprechende Einstellung der Hubwerkshöhe, der Oberlenkerlänge sowie gegebenenfalls Einstellungen am Anbaugerät angefahren. Die Position wird durch den Bediener bestätigt und im System bzw. im Steuergerät gespeichert.
• Bei Verwendung einer Monokamera zur Kalibrierung ist eine direkte Messung der Entfernungsinformation und somit die Bestimmung der Lage des Anbaugeräts relativ zur Kamera zunächst nicht möglich. Hier werden die zuvor definierten Positionen des Anbaugerätes angefahren und geeignete Parameter für diese Positionen bestimmt. Aus diesem hinterlegten Satz an Parametern und einem Korrelationsverfahren kann indirekt auf die Lage des Anbaugerätes geschlossen werden.
• Zur Kalibrierung kann durch die Bewegung des Anbaugeräts mithilfe des optischen Flusses bereits eine Segmentierung (das heißt eine Erkennung) des Anbaugeräts im Kamerabild erfolgen. Aus den Bildbereichen, die bei der Segmentierung dem Anbaugerät zugeordnet werden, kann die Form des Anbaugeräts bei verschiedenen (angefahrenen) Höhen extrahiert werden. Diese kann z.B. anhand von Fourier-Deskriptoren im System hinterlegt werden. Die aus dem Kalibrationsverfahren gewonnenen Parametersätze werden als anbaugerätespezifische Daten dauerhaft in einem Speicher (bspw. in einem Steuergerät) abgelegt. Diese Parametersätze bilden dann Kalibrierdaten, die für die Kombination aus diesem Traktor und dem aktuell verbundenen Anbaugerät spezifisch sind. Der Nutzer kann dann beispielsweise über eine grafische Oberfläche beim nächsten Ankoppeln dieses Anbaugeräts die entsprechenden Kalibrierdaten laden. Ein erneutes Kalibrierverfahren für dieses Anbaugerät kann entfallen.
• Das für die kamerabasierte Hubwerksregelung vorgeschlagene Kalibrierungsverfahren kann auch für weitere Funktionen genutzt werden. Über eine Klassifizierung des Anbaugeräts aufgrund der im Kamerabild erkannten Form und der gemessenen Drücke im EHR-System bei der für die Kalibration nötigen Bewegung, können Regelparameter der Hubwerksregelung adaptiert werden. Dadurch kann die Regelung hinsichtlich Funktion und Komfort angepasst werden.
• Es ist möglich, im Rahmen des beschriebenen Verfahrens gewonnene Kameradaten bzw. Kamerasignale (Kamerabilder) auch für die Bestimmung der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit zur Regelung eines geforderten Schlupfwerts zur Vermeidung des Eingrabens der Antriebsräder zu verwenden.
• Die Kameradaten können (auch) dazu verwendet werden, die Pflugtiefe kamerabasiert zu erkennen, indem die Bildverarbeitung die Eintauchtiefe der Pflug-Schare bestimmt. Dies umfasst eine Erkennung von der Pflug-Schar gegenüber dem Erdboden. Dabei kann jede einzelne Schar und ihr „Füllstand“ mit der Erde (bzw. Eintauchen in den Boden) mit der Kamera detektiert werden. Hier hat sich aber herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, den Pflug bzw. dessen Position als Gesamtes mit der Kamera zu betrachten und dessen Lage zu bestimmen.
• Höhenreferenzen zur Bestimmung der Höhe des Pfluges bzw. des Anbaugerätes können auch durch einen zusätzlichen Sensor bzw. bekannte entfernte Objekte gewonnen werden. Durch die hier beschriebene Überwachung und Kalibrierung eines Anbaugerätes sind allerdings keine weiteren Signale zur Bestimmung der Bodentopologie zwingend erforderlich. Die Kameradaten können auch dazu genutzt werden, die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln. Dies ist ohne optische Markierungen bzw. Referenzen möglich. Die Geschwindigkeit kann anhand des gradientenbasierten optischen Flusses bestimmt werden.
• Durch das hier beschriebene Verfahren kann die Lage eines Anbaugerätes sogar ohne ein bekanntes 3D-Modell des Anbaugerätes als Referenz bestimmt werden. Die Form und die Ausdehnung des Anbaugerätes kann mit dem beschriebenen Verfahren aus Kameradaten überwacht werden. Es ist kein 3D-Modell des Anbaugerätes zwingend notwendig.
• Das beschriebene Verfahren wird bevorzugt im Arbeitseinsatz der Landmaschine durchgeführt. Das Verfahren ermöglicht es, die Kalibrierung während bzw. in unmittelbarem Zusammenhang mit dem Arbeitseinsatz durchzuführen. Das Verfahren kann ohne Nutzerbeeinträchtigung in den Prozess des Arbeitseinsatzes integriert werden.
• Die hier beschriebene Vorrichtung, die insbesondere für die Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist, wird insbesondere während des Arbeitseinsatzes einer Landmaschine (beispielsweise während des Pflügens) verwendet.
• Für das Verfahren wird eine Kamera mit Blickrichtung auf das Anbaugerät benötigt.
• Die Durchführung des Verfahrens zeigt sich im Betrieb der Vorrichtung, wenn erkannt wird, dass eine Kamera zur Ansteuerung eines Hubwerks bzw. eines Hubwerkssteuergerätes verwendet wird, und das Hubwerk in Reaktion auf Kameradaten von der Kamera eine Anpassung der Lage des Pfluges an die Bodentopologie an der Landmaschine durchführt. Bei der Anwendung des Verfahrens sollte nach dem erstmaligen Anhängen eines Anbaugerätes eine Prozedur durchgeführt werden, bei der mehrere Positionen des Anbaugerätes angefahren werden.
• Das hier vorgestellte Kalibrierverfahren für ein kamerabasiertes elektrohydraulisches Hubwerksregelsystem für Landmaschinen (insbesondere für Traktoren) gewährleistet praxistaugliche und universelle Einsetzbarkeit. Die Varianz und die Vielzahl verschiedener Anbaugerätetypen und -hersteller macht eine Realisierung eines Systems, das sämtliche geometrischen Informationen jedes denkbaren Anbaugerätes a-priori benötigt, praktisch unmöglich. Aufgrund der hohen Lebenserwartung von Traktoren treten auch immer wieder Anbaugeräte auf, die bei der Ersteinrichtung des Steuergerätes eines Traktors noch gar nicht verfügbar sind. Um solche Anbaugeräte bei einem Verfahren zu berücksichtigen, welches sämtliche geometrischen Informationen hinsichtlich des Anbaugerätes benötigt, wären sehr regelmäßige Vorbereitungsmaßnahmen samt einer sehr umfangreichen Datenbank mit den Informationen im Steuergerät erforderlich. Darüber hinaus funktioniert die hier beschriebene kamerabasierte Hubwerksregelung, die durch das hier gezeigte Kalibrierverfahren ergänzt wird, auch mit älteren Anbaugeräten, die ein Landwirt bei Neuanschaffung eines Traktors bereits besitzt und die nicht im Datenbestand des Steuergerätes hinterlegt sind.
• Generell bietet die hier beschriebene kamerabasierte Hubwerksregelung noch weitere Vorteile. Neben einer Regelung der absoluten Höhen und/oder Neigung sowie der Klassifizierung des Anbaugeräts zur Anpassung von Regelparametern, ermöglicht das hier beschriebene Verfahren zur Hubwerksregelung, andere Arbeits- und/oder Fahrprozesse weiter zu automatisieren und den Fahrer dadurch zu entlasten. Die gleiche Sensorik, die für die Hubwerksregelung zum Einsatz kommt, kann für weitere Fahrerassistenzsysteme genutzt werden, wie eine automatische Aufnahme von Anbaugeräten oder eine Umfeldüberwachung.
• Weiter wird ein Steuergerät angegeben, welches zur Durchführung zumindest eines der beschriebenen Verfahren eingerichtet ist.
• Die Verfahren und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besondere Ausführungsbeispiele, auf die das Verfahren jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren als Anbaugerät an einer Landmaschine jeweils einen Pflug an einem Traktor zeigen. Hierauf sind die Verfahren allerdings nicht begrenzt. Es zeigen:
• 1: einen Traktor mit einem Pflug als Anbaugerät bei einer Kalibrierung,
• 2: ein Ablaufdiagramm des Kalibrierverfahrens,
• 3 und 4: einen Traktor mit einem Pflug bei der Arbeit,
• 5: einen Traktor mit einer Kamera zur Überwachung des Pflugs für das beschriebene Verfahren,
• 6: ein Ablaufdiagramm des beschriebenen (Gesamt-)Verfahrens,
• 7: eine Vorgehensweise bei einer Bildauswertung (siehe insbesondere Bezugszeichen 23 in 6) im Rahmen des beschriebenen Verfahrens
• 8: ein Ablaufdiagramm der in 7 dargestellten Bildauswertung und
• 9: ein Ablaufdiagramm der Bildauswertung (siehe insbesondere Bezugszeichen 24 in 6) im Rahmen des beschriebenen Verfahrens..
• 1 zeigt einen Traktor 1 mit einem Hubwerk 4, an welchem ein Pflug 2 angebracht ist, während eines Kalibierungsvorgangs. Dabei wird der Pflug 2 in verschiedene Positionen 3 gebraucht, die mit der Kamera 5 überwacht werden, um Kalibrierungsdaten für die hier beschriebenen Verfahren zu erzeugen.
• 2 zeigt wie die Schritte des Kalibrierverfahrens zeitlich hintereinander durchgeführt werden. Zu erkennen sind die Schritte i) bis v), die hier teilweise gruppiert sind. Es ist gegebenenfalls nicht notwendig, dass Schritt i) (Verbinden/Ansetzen des Anbaugerätes) bei jeder Kalibrierung erneut durchgeführt wird. Schritt v) kann auch einen Speichervorgang 7 zur Einspeicherung der gewonnen Daten in einer Datenbank in einem Steuergerät der Landmaschine umfassen. Der Schritt iii) entspricht der Aufnahme eines zweidimensionalen Bildes für die spätere Auswertung (Schritte iv). In Schritt iv) erfolgt eine Segmentierung des Anbaugerätes mit Hilfe des optischen Flusses. Es erfolgt auch eine Beschreibung der Form des Anbaugerätes anhand geeigneter Parameter. Wenn eine Position des Anbaugerätes getestet wurde, erfolgt ein Positionswechsel 6, um dann eine nächste Prüfposition/Prüfstellung anzufahren. Daher werden die Verfahrensschritte i) bis v) nach Art einer Schleife wiederholt, wenn eine Mehrzahl von Prüfpositionen bzw. Prüfstellungen existiert, die für das jeweilige Anbaugerät ermittelt bzw. überprüft und ausgewertet werden sollen. Verschiedene Prüfstellungen bzw. Prüfpositionen, die hier angefahren werden, sind beispielsweise die (maximale und die minimale) Höhe des Anbaugeräts, eine Nulllinie, die (maximale und die minimale) Neigungen des Anbaugerätes etc..
• 3 und 4 zeigen einen Traktor 1 im Arbeitseinsatz im Gelände beispielsweise auf einem Acker. 3 zeigt eine Situation, wenn der Traktor über eine konvexe Geländeform 8 fährt. Dann sinken die vorderen Pflugscharren 10 des Pfluges 2 tiefer ein und die hinteren Pflugscharren 10 kommen aus dem Boden heraus. 4 zeigt eine Situation, in welcher der Traktor über eine konkave Geländeform 9 führt. Dann sinken die hinteren Pflugscharren 10 des Pfluges tiefer ein und die vorderen Pflugscharren 10 kommen weiter aus dem Boden heraus.
• 5 zeigt noch wie der Pflug 2 von der Kamera 5 an dem Traktor 1 im Arbeitsbetrieb überwacht wird. Die Kamera 5 ist so angeordnet, dass sie sämtliche Pflugscharren 10 des Pfluges 2 im Blick hat. Hier auch noch etwas detaillierter dargestellt ist das Hubwerk 4 des Traktors 1, an welchem der Pflug 2 befestigt ist. Das Hubwerk 4 hat einen Oberlenker 12 und einen Unterlenker 13, deren Länge jeweils mit Hydraulikzylindern 14 eingestellt werden kann. Durch eine geeignete Ansteuerung von Oberlenker 12 und Unterlenker 13 kann die Neigung und die Höhe des Pfluges 2 eingestellt werden. Die Bildauswertung wird in einem Steuergerät 29 ausgeführt und die anbaugerätspezifischen Parametersätze werden in einem Speicher 28 hinterlegt.
• 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Gesamtprozesses bestehend aus Kalibrierung und Arbeitsverfahren. Links ist die Kalibrierung 25 dargestellt. Rechts ist das Arbeitsverfahren dargestellt. Zunächst erfolgt eine Bildaufnahme 21. Dann wird der optische Fluss 22 im Bild bestimmt. Der optische Fluss gibt an wie sich Pixel im Bild zeitlich verändern. Anhand des unterschiedlichen optischen Flusses für Pixel des Pfluges und für Pixel des Bodens ist es möglich, eine Segmentierung 23 des Bildes in Pflug und Boden vorzunehmen. Aus den so verarbeiteten Bilddaten erfolgt unter Zuhilfenahme der Kalibrierungsdaten 25 der Kalibrierung 25 eine Lagebestimmung 24.
• In 7 ist auf der linken Seite beispielhaft gezeigt, wie Methoden und Algorithmen zur Bestimmung des optischen Flusses in einem Bild funktionieren. Im linken Figurenteil ist u_zyl für alle Pixel farbkodiert dargestellt. Hier ist die Richtung ϕ eines Vektors durch den Farbton und der Betrag ϱ des Vektors durch die Farbsättigung repräsentiert.
• Zur Segmentierung (siehe hierzu den rechten Figurenteil von 7) werden für die Variablen ϕ und ϱ geeignete Schwellen definiert. Zur Segmentierung des Pfluges wird eine Obergrenze ϱ _pl,max für den Betrag der Geschwindigkeit definiert, weil die Geschwindigkeit des Pfluges im Bild beinahe Null sein sollte (siehe 7 rechts,oben): $$\text{Pflug}:\left(i,j\right)\in P_{\text{pl}}\text{ genau dann}\text{, wenn }{\varrho }_{ij}<{\varrho }_{\text{pl},\text{max}}$$

  
• Die umgeschlagene Erde bewegt sich in diesem Beispiel nach links. So wird ein geeigneter Winkelbereich φ_plgr,min - φ_plgr,max definiert. Pixel werden nach folgendem Kriterium der umgeschlagenen Erde zugeordnet:
• Umgeschlagene Erde: (i,j) ∈ P_plgr genau dann, wenn
$${\phi }_{\text{plgr},\text{min}}<{\phi }_{i,j}<{\phi }_{\text{plgr},\text{max}}\wedge {\varrho }_{ij}>{\varrho }_{\text{pl},\text{max}}$$

• Der Boden bewegt sich vom Traktor weg, in diesem Beispiel also nach oben im Bild und wird durch einen geeigneten Winkelbereich φ_gr,min - φ_gr,max segmentiert (siehe 7 rechts unten):
• Boden: (i,j) ∈ P_gr genau dann, wenn
$${\phi }_{\text{gr},\text{min}}<{\phi }_{i,j}<{\phi }_{\text{gr},\text{max}}\wedge {\varrho }_{ij}>{\varrho }_{\text{pl},\text{max}}$$

• Dieser Teilalgorithmus ist in 8 in einem Flussdiagramm zusammengefasst. Pixel können mit diesem Verfahren unterschieden werden in Boden-Pixel 15, Anbaugerät-Pixel 16 und umgeschlagene Erde 31.
• Die Lage des Anbaugerätes bzw. Pfluges kann demnach aus einer Kombination der Segmentierungsergebnisse mit einem geeigneten Kalibrierungsverfahren bestimmt werden
• 9 zeigt den Teilalgorithmus 24 aus 6 im Rahmen des beschriebenen Verfahrens. Links werden Boden-Pixel 15 im Kamerabild verarbeitet und rechts werden Anbaugerät-Pixel 16 im Kamerabild verarbeitet. Oben sind Eingangsdaten 17 dargestellt, mit welcher der optische Fluss für alle Pixel erfasst wird. Links sind für die Boden-Pixel 15 beispielhaft eine Rekonstruktion der 3D Koordinaten aus dem optischen Fluss und eine anschließende Rekonstruktion 20 des Bodenprofils gezeigt. Rechts sind für die Pixel des Anbaugerätes 16 beispielhaft noch eine Transformation in einen geeigneten Parameterraum und die Korrelation 18 gezeigt. Abschließend werden der linke Pfad der Boden-Pixel 15 und der rechte Pfad der Anbaugerät-Pixel 16 zusammengeführt, um ein Lagebild 19 des Pfluges relativ zum Boden zu bestimmen (Relative Lage: Abstand Pflug - Erde).
• Bezugszeichenliste

1

Landmaschine

2

Anbaugerät

3

Positionen

4

Hubwerk

5

Kamera

6

Positionswechsel

7

Speichervorgang

8

konvexe Geländeform

9

konkave Geländeform

10

Pflugscharre

11

Neigung

12

Oberlenker

13

Unterlenker

14

Hydraulikzylinder

15

Boden-Pixel

16

Anbaugerät-Pixel

17

Eingangsdaten

18

Transformation, Korrelation

19

Lagebild

20

Rekonstruktion der 3d_koordinaten

21

Bildaufnahme

22

Optischer Fluss

23

Segmentierung

24

Lagebestimmung

25

Kalibrierung

26

Boden

27

Höhe

28

Speicher

29

Steuergerät

30

umgeschlagene Erde

31

Pixel der umgeschlagenen Erde

Claims (13)

1. Verfahren zum Betrieb einer Landmaschine (1) mit einem Anbaugerät (2) an einem Hubwerk (4), aufweisend zumindest die folgenden Schritte: a) Empfangen von Kameradaten von einer Kamera (5) zur Bereitstellung von zweidimensionalen Bilddaten, welche eine Blickrichtung auf das Anbaugerät (2) und den das Anbaugerät (2) umgebenden Boden (26) aufweist, wobei die Kameradaten eine Mehrzahl von zeitlich nacheinander aufgenommenen Kamerabildern umfassen, b) Auswertung der Kameradaten, wobei Pixel in den Kameradaten entweder dem Anbaugerät (2) oder dem das Anbaugerät (2) umgebenden Boden (26) zugeordnet werden, c) Verwenden der zugeordneten Pixel, um zumindest mindestens einen Arbeitsparameter des Anbaugerätes (2) oder der Landmaschine (1) zu bestimmen, d) Ausgabe des Arbeitsparameters zur Ansteuerung mindestens einer Komponente der Landmaschine (1).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Landmaschine (1) ein Traktor und das Anbaugerät (2) ein Pflug ist
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der in Schritt c) bestimmte mindestens eine Arbeitsparameter zumindest eine Höhe (27) oder eine Neigung (11) des Anbaugeräts (2) gegenüber dem Boden (26) ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der in Schritt d) ausgegebene Ansteuerungsparameter zur Ansteuerung einer hydraulischen Regelung des einen Hubwerks (4) zur Regelung der Höhe und der Neigung des Anbaugerätes (2) dient.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zuordnung von Pixeln zu dem Anbaugerät (2) oder dem Boden (26) in Schritt b) anhand eines unterschiedlichen optischen Flusses der Pixel erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine Zuordnung von Pixeln zum Anbaugerät (2) erfolgt, wenn der optische Fluss der Pixel gegenüber einer Vielzahl anderer Pixel gering ist.
7. Verfahren zum Kalibrieren einer Landmaschine (1) mit einer Lageregelung für ein Anbaugerät (2), wobei die Landmaschine (1) ein Hubwerk (4) aufweist, mit welchem das Anbaugerät (2) geschwenkt werden kann, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte aufweist: i) Verbinden von Anbaugerät (2) und Landmaschine (1), ii) Bewegen des Anbaugeräts (2) in mindestens eine vorgebbare Prüfstellung, die relativ zu der Landmaschine (1) definiert ist, iii) Empfangen von Kameradaten von einer Kamera (5) zur Bereitstellung von zweidimensionalen Bilddaten, welche eine Blickrichtung auf das Anbaugerät (2) aufweist, wenn sich das Anbaugerät (2) in einer Prüfstellung befindet, iv) Auswerten der Kameradaten, wobei das Anbaugerät (2) in den Kameradaten erkannt und eine Prüfposition des Anbaugerätes (2) in der Prüfstellung anhand der Kameradaten ermittelt wird, v) Ermitteln von anbaugerätspezifischen Parametern für den Betrieb der Landmaschine (1) mit dem Anbaugerät (2) aus der Prüfposition.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei in Schritt iv) ein gradientenbasierter optischer Fluss in Bilddaten in den Kameradaten ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 oder 8, wobei in Schritt v) als anbaugerätspezifischer Parameter eine Nulllinie ermittelt wird, die sich durch das Absetzen des Anbaugeräts (2) auf dem Boden (26) ergibt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, wobei in Schritt v) als anbaugerätspezifische Parameter eine maximale Höhe (27) und eine maximale Neigung (11) des Anbaugeräts (2) ermittelt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei in Schritt iv) die Form des Anbaugeräts (2) bei verschiedenen Höhen (27) extrahiert wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 11, wobei nach Schritt v) die in Schritt e) ermittelten Parameter in einem Speicher (28) eines Steuergeräts (29) hinterlegt werden.
13. Steuergerät (29) für eine Landmaschine (1), welches zumindest zur Durchführung des Verfahrens einem der Ansprüche 1 bis 6 oder zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 12 eingerichtet ist.

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