-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Annähern eines Zugfahrzeugs an einen Anhänger sowie ein Zugfahrzeug und einen Anhänger.
-
Vorrichtungen und Verfahren zum Annähern eines Zugfahrzeugs an einen Anhänger sind prinzipiell bekannt. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Annähern eines Zugfahrzeugs an einen Anhänger bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Annähern einer Zugfahrzeugs an einen Anhänger, wobei der Anhänger eine Anhängerkopplungsvorrichtung mit zumindest zwei Referenzelementen aufweist, umfassend eine Bilderfassungsvorrichtung, die ausgebildet ist, ein erstes Bild zu erfassen, auf dem die zwei Referenzelemente abgebildet sind, eine Identifikationsvorrichtung, die ausgebildet ist, die zwei Referenzelemente auf dem ersten Bild zu identifizieren und eine Antriebsvorrichtung, die ausgebildet ist, eine Position des Zugfahrzeugs in Bezug auf die Anhängerkopplungsvorrichtung zu verändern, wobei die Bilderfassungsvorrichtung weiter ausgebildet ist, ein zweites Bild zu erfassen, auf dem die zwei Referenzelemente abgebildet sind, nachdem eine Position des Zugfahrzeugs in Bezug auf die Anhängerkopplungsvorrichtung verändert wurde, wobei die Identifikationsvorrichtung weiter ausgebildet ist, die zwei Referenzelemente auf dem zweiten Bild zu identifizieren und weiter eine Veränderung der identifizierten zwei Referenzelemente zwischen dem ersten und dem zweiten Bild zu identifizieren und wobei die Antriebsvorrichtung ausgebildet ist, die Position des Zugfahrzeugs in Bezug auf die Anhängerkopplungsvorrichtung unter Berücksichtigung der Veränderung zwischen den identifizierten zwei Referenzelementen zu verändern.
-
Ein Zugfahrzeug ist ein Fahrzeug, das ausgebildet ist einen Anhänger zu ziehen. Üblicherweise weist ein Zugfahrzeug eine Zugfahrzeugkopplungsvorrichtung auf, die korrespondierend zu der Anhängerkopplungsvorrichtung ausgebildet ist und eingerichtet ist, sich mit der Anhängerkopplungsvorrichtung zu koppeln, insbesondere zugfest zu verbinden. Beispielsweise weist die Anhängerkopplungsvorrichtung einen Ring und die Zugfahrzeugkopplungsvorrichtung einen dazu korrespondierenden Bolzen auf. Alternativ kann die Zugfahrzeugkopplungsvorrichtung einen Kugelkopf aufweisen und die Anhängerkopplungsvorrichtung eine dazu korrespondierenden Aufnahmevorrichtung des Kugelkopfes. Beispielsweise können die Zugfahrzeugkopplungsvorrichtung und die Anhängerkopplungsvorrichtung derart zusammenwirken, dass eine zugfeste Kopplung ohne menschliches Zutun erreicht wird, beispielsweise durch eine Einrastfunktion der Zugfahrzeugkopplungsvorrichtung und/oder der Anhängerkopplu ngsvorrichtu ng.
-
Die Anhängerkopplungsvorrichtung des Anhängers weist dabei zumindest zwei Referenzelemente auf. Diese sind beispielsweise an bzw. entlang einer Deichsel, die einen Teil der Anhängerkopplungsvorrichtung bildet, angeordnet. Die Anhängerkupplungsvorrichtung kann auch mehr als zwei Referenzelemente aufweisen, beispielsweise drei, vier, sechs, acht, zehn, zwölf oder mehr. Mindestens zwei sind notwendig, jedoch verbessern mehrere Referenzelemente die Genauigkeit.
-
Die Vorrichtung zum Annähern des Zugfahrzeugs an den Anhänger weist dabei zunächst eine Bilderfassungsvorrichtung auf, die ausgebildet ist, ein erstes Bild zu erfassen, auf dem die zwei Referenzelemente abgebildet sind. Die Bilderfassungsvorrichtung hat dabei Zugriff auf eine Kamera oder weist eine Kamera auf, die eine Umgebung des Zugfahrzeugs erfassen kann, in welcher auch die Anhängerkopplungsvorrichtung des Anhängers bzw. zumindest ein Teil davon erfasst wird, sodass die zwei Referenzelemente, die an der Anhängerkupplungsvorrichtung angeordnet sind, erfasst werden. Die Bilderfassungsvorrichtung bzw. die Kamera, auf die die Bilderfassungsvorrichtung Zugriff hat, ist dabei beispielsweise an einer Rückseite des Zugfahrzeugs angeordnet und erfasst einen Bereich in Bodennähe hinter dem Zugfahrzeugs. Das erfasste Bild kann vorübergehend oder dauerhaft in einem Speicher gespeichert werden.
-
Die Vorrichtung zum Annähern des Zugfahrzeugs an den Anhänger weist weiter eine Identifikationsvorrichtung auf, die ausgebildet ist, die zwei Referenzelemente auf dem ersten Bild zu identifizieren. Die Identifikationsvorrichtung bekommt dazu von der Bilderfassungsvorrichtung das zuvor erfasste Bild bereitgestellt oder hat Zugriff darauf bzw. auf einen Speicher, in dem das erfasste Bild (zwischen-)gespeichert wurde. Die Identifikationsvorrichtung weist dazu einen oder mehrere Bildverarbeitungsalgorithmen auf bzw. kann sie diese ausführen. Ein Referenzelement ist dabei ein charakteristisches Element, das von der Identifikationsvorrichtung als solches erkannt und identifiziert werden kann. Beispielsweise ist ein Referenzelement ein Licht oder ein Reflektor, der an der Anhängerkupplungsvorrichtung angeordnet ist und dass eine bekannte Größe, Form und/oder Position aufweist. Die zwei Referenzelemente können beispielsweise über einen definierten und vorbekannten Abstand voneinander beabstandet sein.
-
Die Vorrichtung zum Annähern des Zugfahrzeugs an den Anhänger weist weiter eine Antriebsvorrichtung auf, die ausgebildet ist, eine Position des Zugfahrzeugs in Bezug auf die Anhängerkopplungsvorrichtung zu verändern. Die Antriebsvorrichtung hat dazu Zugriff auf einen Antrieb des Zugfahrzeug, beispielsweise einen in dem Zugfahrzeug verwendeten Motor, wie einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor. Im einfachsten Fall ist dies ein Gaspedal und/oder ein Lenkrad, das manuell von einem Lenker des Zugfahrzeugs bedient wird. Die Antriebsvorrichtung kann aber auch in einen autonomen Fahrmodus des Zugfahrzeugs integriert sein bzw. Zugriff darauf haben und so das Zugfahrzeug autonom steuern. Eine Position des Zugfahrzeugs in Bezug auf die Anhängerkupplungsvorrichtung meint hier, dass das Zugfahrzeug zumindest in eine Richtung gegenüber der Anhängerkupplungsvorrichtung verändert wird. Dies kann beispielsweise durch Vorwärts- oder Rückwärtsfahren, mit oder ohne Lenkeinschlag, des Zugfahrzeugs geschehen.
-
Die Bilderfassungsvorrichtung ist weiter ausgebildet, ein zweites Bild zu erfassen, auf dem die zwei Referenzelemente abgebildet sind, nachdem eine Position des Zugfahrzeugs in Bezug auf die Anhängerkopplungsvorrichtung verändert wurde und die Identifikationsvorrichtung ist weiter ausgebildet ist, die zwei Referenzelemente auf dem zweiten Bild erneut zu identifizieren und weiter eine Veränderung der identifizierten zwei Referenzelemente zwischen dem ersten und dem zweiten Bild zu identifizieren. Eine Veränderung der identifizierten Referenzelemente zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild ist beispielsweise eine Veränderung der Größe von einem oder beiden Referenzelementen. Wenn das Zugfahrzeug nach dem Identifizieren der zwei Referenzelemente sich in Richtung der Anhängerkuppelvorrichtung angenähert hat, sind die identifizierten Referenzelemente auf dem zweiten Bild beispielsweise größer als auf dem ersten und ein vorbestimmter Abstand zwischen den Referenzelementen vergrößert sich. Somit kann die Identifikationsvorrichtung berechnen, dass sich das Zugfahrzeug der Anhängerkupplungsvorrichtung genähert hat. Wenn sich darüber hinaus zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild das eine Referenzelement in einem anderen Maß vergrößert hat als das andere Referenzelement, kann hieraus auf den Winkel, unter dem sich das Zugfahrzeug der Anhängerkupplungsvorrichtung genähert hat, geschlossen werden. Durch die Veränderung der zwei Referenzelemente in dem zweiten Bild gegenüber dem ersten Bild kann so auf eine globale Positionsänderung des Zugfahrzeugs in Bezug auf die Anhängerkopplungsvorrichtung geschlossen werden.
-
Die Antriebsvorrichtung ist dann ausgebildet, die Position des Zugfahrzeugs in Bezug auf die Anhängerkopplungsvorrichtung unter Berücksichtigung der Veränderung zwischen den identifizierten zwei Referenzelementen zu verändern. Wenn sich gemäß dem oberen Beispiel die Größe des einen Referenzelements in einem anderen Maß verändert hat, als die Größe des anderen Referenzelements, und somit auf einen Winkel geschlossen werden kann, unter dem sich das Zugfahrzeug dem Anhänger nähert, der nicht erwünscht ist, kann die Antriebsvorrichtung so entgegensteuern. Falls es sich um ein manuell gelenktes Zugfahrzeug handelt, kann die Vorrichtung dem Lenker eine Richtung anzeigen, in die er lenken soll. Falls es sich um ein (teil-)autonomes Zugfahrzeug handelt, kann der Lenkwinkel durch die Antriebsvorrichtung selbst verändert werden. Hierdurch ist es möglich, dass sich das Zugfahrzeug in einem kleineren oder gar keinem Winkel der Anhängerkupplungsvorrichtung nähert.
-
Diese Lösung stellt ein besonders präzise Möglichkeit dar, sowohl ein manuelles als auch autonomes Zugfahrzeug einer Anhängerkupplungsvorrichtung zu nähern. Hierdurch wird die Kopplungszeit deutlich verkürzt und Fehlkopplungen quasi ausgeschlossen. Insbesondere ist es so möglich, eine im Gegensatz zur prinzipiellen Ausrichtung des Anhängers verschobene Anhängerkopplungsvorrichtung zu erkennen und diese bei der Näherung durch das Zugfahrzeug auszugleichen bzw. zu berücksichtigen.
-
Die Vorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass die zwei Referenzelemente in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Eine gemeinsame Ebene ist beispielsweise eine gemeinsame Fläche, die Teil der Anhängerkopplungsvorrichtung ist, beispielsweise eine gemeinsame Oberfläche, auf der bzw. entlang der die zwei Referenzelemente angeordnet sind.
-
Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass die Veränderung zwischen dem ersten und dem zweiten Bild besonders gut erkannt werden kann bzw. besonders genaue Rückschlüsse über die Veränderung gezogen werden können.
-
Die Vorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass die zwei Referenzelemente in verschiedenen Ebenen angeordnet sind. Diese Ebenen können beispielsweise durch ein an der Anhängerkupplungsvorrichtung angeordnetes Referenzobjekt ausgebildet sein. In diesem Fall ist das Referenzobjekt beispielsweise eine Kugel oder ein Polygon, wie beispielsweise eine Pyramide, auf deren Oberfläche dann in verschiedenen Ebenen die zwei Referenzelemente angeordnet sind. Optional kann das eine Referenzelement in der einen Ebene eine andere Farbe aufweisen, als das andere Referenzelement in der anderen Ebene.
-
Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass die Referenzelemente auch aus besonders ungünstigen Winkel identifiziert werden können.
-
Die Vorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass die verschiedenen Ebenen in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Referenzobjekt als Kubus oder Würfel ausgebildet ist, dessen Seitenflächen in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind.
-
Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass die Veränderung der Referenzelemente aus ungünstigen Winkel besonders genau identifiziert werden können.
-
Die Vorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass die zwei Referenzelemente als LEDs ausgebildet sind, die Licht im Infrarotbereich emittieren und die Bilderfassungsvorrichtung ausgebildet ist, Licht im Infrarotbereich zu erfassen. In dieser Weiterbildung ist je ein Referenzelement eine LED, die auch oder ausschließlich Licht im Infrarotbereich emittiert und die Kamera ausgebildet ist, diesen Frequenzbereich zu erkennen. Optional können die zwei Referenzelemente Licht in einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich emittieren.
-
Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass sie besonders gut bei ungünstigen Lichtverhältnissen, wie Dämmerung oder Dunkelheit funktioniert.
-
Teile der Vorrichtung oder die gesamte Vorrichtung können vollständig auf Hardwarebasis, teilweise auf Hardwarebasis und teilweise auf Softwarebasis oder vollständig auf Softwarebasis realisiert sein. Weiter können sämtliche Bestandteile der Vorrichtung aufeinander zugreifen und sich gegenseitig ermittelte oder gespeicherte Daten bereitstellen.
-
Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst ein Verfahren zum Annähern eines Zugfahrzeugs an einen Anhänger, wobei der Anhänger eine Anhängerkopplungsvorrichtung mit zumindest zwei Referenzelementen aufweist, umfassend die Schritte Erfassen eines ersten Bildes auf dem die zwei Referenzelemente abgebildet sind, Identifizieren der zwei Referenzelemente auf dem ersten Bild, Verändern einer Position des Zugfahrzeugs in Bezug auf die Anhängerkopplungsvorrichtung, Erfassen eines zweiten Bildes auf dem die zwei Referenzelemente abgebildet sind, Identifizieren der zwei Referenzelementen auf dem zweiten Bild, Identifizieren einer Veränderung der identifizierten zwei Referenzelemente zwischen dem ersten und dem zweiten Bild und Verändern der Position des Zugfahrzeugs in Bezug auf die Anhängerkopplungsvorrichtung unter Berücksichtigung der Veränderung zwischen den identifizierten zwei Referenzelementen.
-
Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass die zwei Referenzelemente in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
-
Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass die zwei Referenzelemente in verschiedenen Ebenen angeordnet sind.
-
Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass die verschiedenen Ebenen in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind.
-
Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass die zwei Referenzelemente als LEDs ausgebildet sind, die Licht im Infrarotbereich emittieren und wobei das Erfassen des ersten Bildes und des zweiten Bildes zumindest teilweise im Infrarotbereich erfolgt.
-
Verfahrensschritte oder das gesamte Verfahren kann besonders gut durch eine oben beschriebene Vorrichtung zur Erfassung zum Annähern einer Zugfahrzeugs an einen Anhänger durch bzw. ausgeführt werden.
-
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Zugfahrzeug, umfassend eine Vorrichtung nach einem der oben beschriebenen Ausführungsformen.
-
Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Anhänger, umfassend eine Anhängerkopplungsvorrichtung mit zumindest zwei Referenzelementen, die ausgebildet sind, von einer Bilderfassungsvorrichtung nach einem der oben beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung erfasst zu werden.
-
Der Anhänger kann dadurch weitergebildet werden, dass die zwei Referenzelemente in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
-
Der Anhänger kann dadurch weitergebildet werden, dass die zwei Referenzelemente in verschiedenen Ebenen angeordnet sind.
-
Der Anhänger kann dadurch weitergebildet werden, dass die verschiedenen Ebenen in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind.
-
Bezüglich der Vorteile und der Ausgestaltungen des Verfahrens, des Zugfahrzeugs und des Anhängers wird auf die oben beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen der Vorrichtung zum Annähern einer Zugfahrzeugs an einen Anhänger verwiesen.
-
Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren beschrieben, in denen
- 1 eine schematische Seitenansicht eines Zugfahrzeugs, eines Anhängers und einer Vorrichtung gemäß zumindest einer Ausführungsform,
- 2 eine schematische Draufsicht einer Anhängerkopplungsvorrichtung,
- 3 eine schematische perspektivische Seitenansicht eines Zugfahrzeugs, eines Anhängers und einer Vorrichtung gemäß zumindest einer Ausführungsform und
- 4 eine schematische perspektivische Seitenansicht eines Zugfahrzeugs, eines Anhängers und einer Vorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform
zeigen. Gleiche oder ähnliche Merkmale sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Zugfahrzeugs 1, eines Anhängers 3 und einer Vorrichtung gemäß zumindest einer Ausführungsform. Darin weist das Zugfahrzeug eine Vorrichtung zum Annähern an den Anhänger auf. Der Anhänger 3 weist eine Anhängerkopplungsvorrichtung 7 mit zumindest zwei Referenzelementen auf, die hier aufgrund der Perspektive nicht sichtbar sind. Das Zugfahrzeug 1 weist eine zu der Anhängerkopplungsvorrichtung 7 korrespondierende Zugfahrzeugkopplungsvorrichtung 5 auf, mit der das Zugfahrzeug 1 zugfest an den Anhänger 3 gekoppelt werden kann. Eine solche Kombination aus Zugfahrzeug 1 und Anhänger 3 kann auch Gespann genannt werden.
-
Die Vorrichtung zum Annähern an den Anhänger 3 weist zunächst eine Bilderfassungsvorrichtung 9 auf, die ausgebildet ist, ein erstes Bild zu erfassen, auf dem die Anhängerkopplungsvorrichtung abgebildet ist. Beispielhaft gezeigt ist hier ein perspektivisch dreieckförmiger Bereich abgebildet, der sowohl einen Teil des Anhängers 3 als auch den Großteil der Anhängerkopplungsvorrichtung 7 erfasst.
-
Eine aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigte Identifikationsvorrichtung ist ausgebildet, die zwei Referenzelemente auf dem ersten Bild zu identifizieren. Eine ebenfalls nicht gezeigte Antriebsvorrichtung, ist ausgebildet, eine Position des Zugfahrzeugs 1 in Bezug auf die Anhängerkopplungsvorrichtung 7 zu verändern, wobei die Bilderfassungsvorrichtung 9 weiter ausgebildet ist, ein zweites Bild zu erfassen, auf dem die Anhängerkopplungsvorrichtung abgebildet ist, nachdem eine Position des Zugfahrzeugs 1 in Bezug auf die Anhängerkopplungsvorrichtung 7 verändert wurde, wobei die Identifikationsvorrichtung weiter ausgebildet ist, die zwei Referenzelemente auf dem zweiten Bild zu identifizieren und weiter eine Veränderung der identifizierten zwei Referenzelemente zwischen dem ersten und dem zweiten Bild zu identifizieren und wobei die Antriebsvorrichtung ausgebildet ist, die Position des Zugfahrzeugs 1 in Bezug auf die Anhängerkopplungsvorrichtung 7 unter Berücksichtigung der Veränderung zwischen den identifizierten zwei Referenzelementen zu verändern.
-
2 zeigt eine schematische Draufsicht der Anhängerkopplungsvorrichtung 7. Diese ist beispielhaft als sogenannte Deichsel ausgebildet und weist eine im Wesentlichen dreieckförmige Struktur auf. Auf der dreieckförmigen Struktur sind mehrere Referenzelemente gezeigt, wovon ein erstes Referenzelement 11 und ein zweites Referenzelement 13 beispielhaft mit Bezugszeichen versehen sind. Die Referenzelemente sind hier beispielhaft als kreisförmige bzw. runde Elemente ausgebildet und auf einer Oberfläche der Anhängerkopplungsvorrichtung 7 angeordnet. Die Oberfläche bildet hier eine Ebene, die parallel zur Zeichnungsebene ist.
-
3 zeigt eine schematische perspektivische Seitenansicht eines Zugfahrzeugs 1, eines Anhängers 3 und einer Vorrichtung gemäß 1. Wenn sich nun das Fahrzeug 1 rückwärts dem Anhänger 3 nähert, erfasst die Bilderfassungsvorrichtung kontinuierlich Bilder der Anhängerkopplungsvorrichtung 7 und insbesondere des ersten und zweiten Referenzelements 11, 13. Die nicht gezeigte Identifikationsvorrichtung identifiziert ebenfalls kontinuierlich in jedem erfassten Bild die zwei Referenzelemente 11, 13 und vergleicht die Bilder, um einen Unterschied der zwei Referenzelemente 11, 13 zu erkennen. Während sich das Zugfahrzeug 1 nun der Anhängerkopplungsvorrichtung 7 nähert, werden die in den Bildern identifizierten Referenzelemente 11, 13 kontinuierlich größer, sodass die Vorrichtung aufgrund einer bekannten Größe und/oder Position der Referenzelemente 11,13 auf der Anhängerkopplungsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung kann dann den Kurs des Zugfahrzeugs so beeinflussen, dass es sicher, präzise und schadlos mit der Zugfahrzeugkopplungsvorrichtung 5 die Anhängerkopplungsvorrichtung 7 koppelt, beispielsweise indem die Antriebsvorrichtung das Zugfahrzeug 1 beschleunigt, abbremst und/oder lenkt.
-
In der in 4 gezeigten Ausführungsform sind abweichend zu 3 die Referenzelemente 11, 13 zusammen mit weiteren Referenzelementen auf verschiedenen Oberflächen eines beispielhaft als Würfel gezeigten Referenzobjekts 15 angeordnet, der auf der Anhängerkopplungsvorrichtung 7 angeordnet ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Zugfahrzeug
- 3
- Anhänger
- 5
- Zugfahrzeugkopplungsvorrichtung
- 7
- Anhängerkopplungsvorrichtung
- 9
- Bilderfassungsvorrichtung
- 11
- erstes Referenzelement
- 13
- zweites Referenzelement
- 15
- Referenzobjekt
