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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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NICHT ZUTREFFEND
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GEBIET DER OFFENBARUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System und ein Gerät für eine sensorergänzte Arbeitsmaschine.
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HINTERGRUND
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Im Baugewerbe können verschiedene Arbeitsmaschinen, zum Beispiel knickgelenkte Muldenkipper, zum Transport von Lasten auf unebenem Gelände verwendet werden. In bestimmten Beispielen umfasst der knickgelenkte Muldenkipper einen Rahmen, an dem ein Ladebehälter schwenkbar befestigt ist. Der knickgelenkte Muldenkipper fährt häufig auf hügeligem Gelände, auf dem bergauf das Getriebe heruntergeschaltet oder die Geschwindigkeit erhöht werden muss, um ein konstantes Tempo der Arbeitsmaschine beizubehalten. Bergab lässt der Bediener die Arbeitsmaschine möglicherweise zu schnell fahren. Dies führt zu übermäßigem Verschleiß und Beanspruchung bestimmter Komponenten des Antriebsstrangs sowie ineffizienter Kraftstoffverbrennung. Wenn der Bediener bei zu hoher Geschwindigkeit und Nutzlast in eine scharfe Kurve geht, besteht das Risiko des Umkippens. Mit diesen Problemen beschäftigt sich die folgende Auswahl von Konzepten.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die im Folgenden in der ausführlichen Beschreibung und den dazugehörigen Zeichnungen beschrieben sind. Diese Zusammenfassung ist weder als Festlegung von Schlüsselmerkmalen oder wesentlichen Eigenschaften der beigefügten Ansprüche auszulegen, noch zur Verwendung als Hilfe bei der Festlegung des Anwendungsbereichs dieser Ansprüche.
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Die vorliegende Offenbarung umfasst ein sensorergänztes Führungssystem bzw. Gerät zum Optimieren der Betriebsparameter einer Arbeitsmaschine.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Arbeitsmaschine einen vorderen Abschnitt mit einem vorderen Rahmen, eine zur Unterstützung des vorderen Abschnitts funktionsfähig mit dem vorderen Rahmen verbundene Vorderradbaugruppe, einen Anhängerabschnitt mit einem hinteren Rahmen und einen von diesem Rahmen gestützten, für eine Nutzlast konfigurierten Behälter umfassen. Zur Unterstützung des Anhängerabschnitts können zwei Hinterradbaugruppen funktionsfähig mit dem hinteren Rahmen verbunden werden. Zwischen dem vorderen und hinteren Rahmen kann eine Rahmenkupplung platziert sein, die für eine Schwenkbewegung zwischen dem vorderen und hinteren Rahmen konfiguriert ist.
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Das sensorergänzte Führungssystem kann einen in Vorwärtsrichtung an dem vorderen Rahmen der Arbeitsmaschine angebrachten Sensor umfassen. Der Sensor kann konfiguriert sein, um Bilddaten in einem Sichtfeld des Sensors zu sammeln. Zum System kann darüber hinaus eine Sensorverarbeitungseinheit gehören, die kommunikativ mit dem Sensor gekoppelt ist, wobei die Sensorverarbeitungseinheit konfiguriert ist, um die Bilddaten von dem Sensor zu empfangen, und bevorstehendes Gelände oder einen Fahrweg basierend auf diesen Daten zu identifizieren. Das System kann ferner einen Gewichtsdetektor umfassen, der das gemessene Gewicht der im Behälter enthaltenen Nutzlast berechnet. Das System kann eine Fahrzeugsteuereinheit umfassen, die kommunikativ mit der Sensorverarbeitungseinheit gekoppelt ist, wobei die Fahrzeugsteuereinheit konfiguriert ist, um den Betriebsparameter der Arbeitsmaschine als Reaktion auf eine prädiktive, auf dem gemessenen Gewicht und dem bevorstehenden Gelände oder Fahrweg basierende Last zu modifizieren.
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Des Weiteren kann das System einen Neigungsdatensensor umfassen, der kommunikativ mit der Fahrzeugsteuereinheit gekoppelt ist. Der Neigungsdatensensor kann konfiguriert sein, um die Echtzeitneigung der Arbeitsmaschine zu messen, wobei die Fahrzeugsteuereinheit den Betriebsparameter der Arbeitsmaschine als Reaktion auf eine prädiktive, auf der geschätzten Neigungsänderung basierende Last modifiziert. Die prädiktive Änderungsgeschwindigkeit der Neigung kann mit der über die Bilddaten ermittelten Bodengeschwindigkeit und der Änderungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Horizonts berechnet werden. Alternativ kann die prädiktive Änderungsgeschwindigkeit der Neigung auf dem gleitenden Durchschnitt der Echtzeitneigung über eine gemessene Entfernung basieren.
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Des Weiteren kann das System einen Lagedatensensor umfassen, der kommunikativ mit der Fahrzeugsteuereinheit gekoppelt ist. Der Lagedatensensor kann konfiguriert sein, um die Echtzeitlage der Arbeitsmaschine zu messen. Die Fahrzeugsteuereinheit kann den Betriebsparameter der Arbeitsmaschine als Reaktion auf eine prädiktive, auf der geschätzten Lageänderung basierende Last modifizieren. Die prädiktive Änderungsgeschwindigkeit der Lage kann mit der über die Bilddaten ermittelten Bodengeschwindigkeit und der Winkeländerung des bevorstehenden Fahrwegs berechnet werden.
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Die Sensorverarbeitungseinheit umfasst ferner eine Kantenerkennungseinheit. Die Kantenerkennungseinheit identifiziert Diskontinuitäten entweder in Pixelfarbe oder Pixelintensität der Bilddaten, um Kanten auf dem bevorstehenden Gelände oder Fahrweg zu identifizieren.
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Ein Betriebsparameter der Arbeitsmaschine kann einen Widerstand gegen eine Lenkradbewegung als Reaktion auf den Fahrweg umfassen.
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Ein Betriebsparameter kann eine Motordrehzahl, ein Übersetzungsverhältnis, eine hydraulische Durchflussrate, einen hydraulischen Druck, ein Zugkraftverhältnis oder eine Ventilstellung umfassen.
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Ein Betriebsparameter der Arbeitsmaschine kann einen Geschwindigkeitsverzögerer umfassen, der konfiguriert ist, um Bremskraft auf den Motor, das Getriebe oder die Antriebswelle auszuüben.
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Diese und andere Funktionen werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, wobei verschiedene Funktionen zur Veranschaulichung gezeigt und beschrieben werden. Die vorliegende Offenbarung kann andere und unterschiedliche Konfigurationen haben und ihre verschiedenen Details können in verschiedener anderer Hinsicht modifiziert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend sind die detaillierte Beschreibung und die dazugehörigen Zeichnungen als veranschaulichend und nicht als beschränkend oder einschränkend anzusehen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Arbeitsmaschine in Form eines knickgelenkten Muldenkippers, bei dem das offenbarte sensorergänzte Führungssystem verwendet werden kann;
- 2 ist ein Datenflussdiagramm eines beispielhaften sensorergänzten Führungssystems gemäß verschiedener Ausführungsformen;
- 3 ist die schematische Darstellung eines Sichtfeldes von Bilddaten des Sensors gemäß einer Ausführungsform;
- 4 ist die schematische Darstellung eines Sichtfeldes des Sensors und zeigt eine Verschiebung auf dem Fahrweg.
- 5 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das das sensorergänzte Führungssystem darstellt, wobei die Kommunikation drahtlos erfolgen kann.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die in den obigen Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung offenbarten Ausführungsformen sollen nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung auf diese Ausführungsformen beschränken. Vielmehr gibt es mehrere Abweichungen und Änderungen, die vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Der hierin verwendete Begriff „Einheit“ bezieht sich auf jegliche Hardware, Software, Firmware, elektronische Steuerkomponente, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorgeräte, einzeln oder in beliebigen Kombinationen, einschließlich unter anderem einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einer elektronischen Schaltung, eines Prozessors (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppenprozessor) und eines Speichers, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können hierin als funktionale und/oder logische Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist ersichtlich, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl an Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die zur Ausführung der erforderlichen Funktionen konfiguriert sind. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verschiedene integrierte Schaltkreiskomponenten, beispielsweise Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder dergleichen einsetzen, die mehrere Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen durchführen können. Zudem werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl von Systemen eingesetzt werden können und dass der hierin beschriebene knickgelenkte Muldenkipper lediglich eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Der Kürze halber können herkömmliche Techniken in Verbindung mit der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalgebung, Steuerung und weiteren funktionalen Aspekten der Systeme (und den einzelnen Bedienelementen der Systeme) hierin möglicherweise nicht im Detail beschrieben sein. Weiterhin sollen die in den verschiedenen Figuren dargestellten Verbindungslinien beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physikalische Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen abbilden. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können.
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Im Folgenden werden eine oder mehrere beispielhafte Implementierungen des offenbarten sensorergänzten Führungssystems zur Optimierung der Betriebsparameter einer Arbeitsmaschine durch Modifizierung der Betriebsparameter und/oder Arbeitsmaschinenbewegungen auf Basis der vom Sensor empfangenen Bilddaten beschrieben, wie sie in den beigefügten Figuren der vorstehend kurz beschriebenen Zeichnungen dargestellt sind. Im Allgemeinen sorgen die offenbarten Steuersysteme (und Arbeitsfahrzeuge, in denen sie eingesetzt werden) für verbesserte Betriebsparameter, indem sie basierend auf Schätzungen einer prädiktiven Last auf der Arbeitsmaschine anhand von Bilddaten des bevorstehenden Geländes oder Fahrwegs Schäden an den Antriebsstrangkomponenten und die Verschwendung von Kraftstoff reduzieren und so die Arbeitsmaschine und ihre Komponenten vor Überlastung schützen. Die offenbarten Steuersysteme werden für einen knickgelenkten Muldenkipper 14 beschrieben, können aber von mehreren anderen Arbeitsmaschinen ebenfalls genutzt werden. Dazu gehören zum Beispiel Muldenkipper, Kombi-Forstmaschinen, Traktoren, Lader und Lastwagen mit einer Nutzlast.
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Unter Bezugnahme auf 1 und das Diagramm in 2 umfasst die Arbeitsmaschine 10 einen vorderen Abschnitt 20 mit einem vorderen Rahmen 25, eine zur Unterstützung des vorderen Abschnitts 20 funktionsfähig mit dem vorderen Rahmen 25 verbundene Vorderradbaugruppe 30 und einen Anhängerabschnitt 35 mit einem hinteren Rahmen 40 und einem von diesem Rahmen 40 gestützten konfigurierten Behälter 45. Zur Unterstützung des Anhängerabschnitts 35 können eine erste Hinterradbaugruppe 50 und eine zweite Hinterradbaugruppe 55 funktionsfähig mit dem hinteren Rahmen 40 verbunden werden. Zwischen dem vorderen Rahmen 25 und dem hinteren Rahmen 40 kann eine Rahmenkupplung 60 platziert sein, die für eine Schwenkbewegung zwischen dem vorderen Rahmen 25 und dem hinteren Rahmen 40 konfiguriert ist. Der Behälter 45 ist dazu konfiguriert, eine Nutzlast 65 zu unterstützen. Der Behälter 45 besteht aus einer oder mehreren Wänden, die gemeinsam einen aufnahmefähigen Behälter für eine Nutzlast 65 bilden. Der Behälter 45 ist für eine bestimmte Nutzlast 65, also eine Nutzlastkapazität, ausgelegt. Zu wie viel Prozent seiner Kapazität der Behälter 45 beladen ist und mit welchem Material, hat Auswirkungen auf den Lastzustand des Behälters 45 und demzufolge auch auf die Arbeitsmaschine 10.
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Ein oder mehrere Hydraulikzylinder 70 sind mit dem hinteren Rahmen 40 und dem Behälter 45 verbunden, sodass die Hydraulikzylinder 70 angetrieben oder betätigt werden können, um den Behälter 45 über die Kupplungsstifte (80, 85) zu schwenken. Im Allgemeinen umfasst die Arbeitsmaschine 10 zwei Hydraulikzylinder 70, jeweils einen links und einen rechts von dem Behälter 45. Es ist zu beachten, dass die Arbeitsmaschine 10 eine beliebige Anzahl von Hydraulikzylindern aufweisen kann, wie etwa ein, drei, vier usw. Jeder der Hydraulikzylinder 70 ist mit einem Ende am hinteren Rahmen 40 an einem Stift 80 und mit dem anderen Ende an dem Behälter 45 an einem Stift 85 befestigt. Durch Betätigung der Hydraulikzylinder 70 kann der Behälter 45 aus einer abgesenkten, beladenen Position in eine gehobene, entladene Position bewegt und so die Nutzlast 65 aus dem Behälter 45 gekippt werden. Es ist zu beachten, dass die „beladene Position“ im Allgemeinen eine Position ist, in der die Arbeitsmaschine 10 eine Nutzlast 65 tragen kann, zum Beispiel zum Transport. Die „entladene Position“ ist generell eine Position, in der die Arbeitsmaschine 10 eine Nutzlast 65 abkippen oder auf einer Baustelle abladen kann.
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In der abgebildeten Ausführung kann der Behälter 45 von einem oder mehreren Hydraulikzylindern 70 vertikal zu einer horizontalen Achse geschwenkt werden. In anderen Konfigurationen können andere, wechselnde Bewegungen des Behälters 45 zur Stabilisierung des Gewichts möglich sein. In einigen Ausführungsformen kann eine andere Anzahl oder Konfiguration von Hydraulikzylindern 70 oder anderen Stellgliedern verwendet werden. In einer anderen Ausführung wie einem Muldenkipper mit Auswurfbehälter (nicht abgebildet) können sich die Hydraulikzylinder 70 im Aufnahmegefäß des Behälters 45 befinden und eine Wand, die sich innerhalb des Behälters befindet oder einen Teil dessen bildet, bewegen, um eine Nutzlast 65 durch das Herausdrücken aus dem Behälter 45 abzuladen, anstatt diese vertikal zu einer horizontalen Achse zu schwenken. Es versteht sich, dass die Konfiguration der Arbeitsmaschine 10 nur beispielhaft dargestellt wird.
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Die Arbeitsmaschine 10 umfasst eine Antriebsquelle, wie etwa einen Motor 95. Der Motor 95 versorgt ein Getriebe 110 mit Leistung. In einem Beispiel ist der Motor ein Verbrennungsmotor, wie beispielsweise ein Dieselmotor, der von einer Motorsteuereinheit 100 gesteuert wird. Wie in diesem Dokument beschrieben, empfängt die Motorsteuereinheit 100 ein oder mehrere Steuersignale oder -befehle von einer Fahrzeugsteuereinheit 105, um die Leistung des Motors 95 anzupassen. Es ist anzumerken, dass die Verwendung eines Verbrennungsmotors lediglich ein Beispiel ist und die Antriebsvorrichtung eine Brennstoffzelle, ein Elektromotor, ein Hybrid-Gas-Elektromotor usw. sein kann, die bzw. der auf ein oder mehrere Steuersignale von der Fahrzeugsteuereinheit 40 reagiert, um die Leistung des Motors zu drosseln.
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Das Getriebe 110 überträgt die Kraft vom Motor 95 auf einen geeigneten Antriebsstrang, der mit einem oder mehreren Antriebsrädern (30, 50, 55) der Arbeitsmaschine 10 gekoppelt ist, sodass diese in Bewegung gesetzt werden kann. Wie in Fachkreisen bekannt, kann das Getriebe 110 ein passendes Zahnradgetriebe umfassen, welches einen oder mehrere Gänge umfasst und in einer Reihe von Bereichen betrieben werden kann. Dazu können u. a. Parkstellung, neutrale Position, Rückwärtsgang, Fahrbereich, niedriger Bereich zählen. Wie in Fachkreisen bekannt ist, kann der aktuelle Bereich des Getriebes 110 von einer Getriebesteuereinheit 115 in Kommunikation mit der Fahrzeugsteuereinheit 105 oder von einem Sensor, der einen mit dem Getriebe 110 gekoppelten Bereichsumschalter oder eine - auswahleinheit beobachtet, bereitgestellt werden. Wie in diesem Dokument beschrieben, sendet die Fahrzeugsteuereinheit 105 ein oder mehrere Steuersignale oder -befehle an das Getriebe 110 oder die Getriebesteuereinheit 115, um die für den Betrieb des Getriebes 110 verfügbaren Bereiche zu beschränken.
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Die Arbeitsmaschine 10 kann ferner einen oder mehrere Geschwindigkeitsverzögerer 117 umfassen, die konfiguriert sind, um eine Verlangsamungs- oder Bremskraft auf den Motor 95, das Getriebe 110 oder die Antriebswelle 118 auszuüben. Ein Getriebeverzögerer 119 ist dazu konfiguriert, die Drehzahl des Getriebes 110 und anderer Antriebsstrangkomponenten (wie etwa der Antriebswelle 118) unter bestimmten Betriebsbedingungen zu verlangsamen. Der Getriebeverzögerer 119 kann ein hydraulischer oder ein hydrodynamischer Geschwindigkeitsverzögerer sein, aber auch andere Typen können verwendet werden. In einer Ausführung (nicht abgebildet) umfasst der Getriebeverzögerer 119 mehrere Flügel an einer Getriebewelle in einer Kammer des Getriebeverzögerers. Öl oder eine andere geeignete Flüssigkeit gelangt in die Kammer des Getriebeverzögerers und kann gemeinsam mit den sich bewegenden Flügeln die Energie der Antriebswelle absorbieren und die Arbeitsmaschine verlangsamen oder bei einer Abwärtsbewegung für gleichbleibende Geschwindigkeit sorgen.
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Weitere Beispiele für einen Geschwindigkeitsverzögerer 117 sind eine Auspuff- und/oder Motorbremse (zusammen als Motorverzögerer 121 bezeichnet) zur Erleichterung der Geschwindigkeitsreduktion einer Arbeitsmaschine 10. Zum Beispiel kann eine Auspuffbremse in den Auspuff einer Arbeitsmaschine integriert werden, um den Luftstrom zu begrenzen und dadurch den Motor zu verlangsamen. Eine Motorbremse kann eine Motorventilbremse umfassen, die konfiguriert ist, um die Kompression im Motor 95 zu erhöhen und diesen dadurch zu verlangsamen. In einer anderen Ausführungsform kann ein elektromagnetischer Geschwindigkeitsverzögerer an eine Antriebswelle 118 gekoppelt werden, um die Geschwindigkeit des Motors 95 und des Getriebes 110 (als Antriebswellenverzögerer 122 bezeichnet) zu verringern. Die Fahrzeugsteuereinheit 105 ist kommunikativ an einen oder mehrere Geschwindigkeitsverzögerer 117 gekoppelt und dazu konfiguriert, dessen/deren Stärke während einer Einstellung oder Umschaltung des Getriebes anhand des Lastzustands und der Neigung der Arbeitsmaschine 10 anzupassen. Dies verbessert die Schaltqualität des Getriebes 110, indem eine Eingabe in die Getriebesteuereinheit 115 bereitgestellt wird, die konfiguriert ist, um ein sanfteres Abfahren der Arbeitsmaschine zu erleichtern, wenn das Getriebe zwischen Gängen schaltet. Wie nachfolgend in Bezug auf das sensorergänzte Führungssystem 90 unter Verwendung einer prädiktiven Last 235 und der Bilddaten 180 von dem Sensor 175 erörtert wird, kann die Fahrzeugsteuereinheit 105 die Stärke der Geschwindigkeitsverzögerer 117 vor oder während des Hoch- und Herunterschaltens des Getriebes 110 einstellen.
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Die Arbeitsmaschine 10 umfasst auch eine oder mehrere Pumpen 120, die von dem Motor 95 der Arbeitsmaschine 10 angetrieben werden können. Der Strom von den Pumpen 120 kann über verschiedene Steuerventile 125 und Leitungen (z. B. flexible Schläuche) geleitet werden, um die Hydraulikzylinder 70 zu steuern. Der Strom von den Pumpen 120 kann neben der Bewegung des Behälters 45 gegenüber dem hinteren Rahmen 40 auch verschiedene andere Komponenten der Arbeitsmaschine 10 antreiben. Der Strom von den Pumpen 120 kann auf verschiedene Weise gesteuert werden (z. B. durch Steuerung der verschiedenen Steuerventile 125), um die Hydraulikzylinder 70 in Bewegung zu setzen, die Lenkung des knickgelenkten Muldenkippers zu steuern, ein Kühlungs-/Schmiersystem für das Getriebe 110 anzutreiben, Geschwindigkeitsverzögerer 117 zu aktivieren oder Bremsen hydraulisch zu betätigen usw.
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Im Allgemeinen kann die Fahrzeugsteuereinheit 105 (oder mehrere Steuerungseinheiten) zur Steuerung verschiedener Aspekte des Betriebs der Arbeitsmaschine 10 im Allgemeinen vorgesehen sein. Die Fahrzeugsteuereinheit 105 (oder andere) kann als eine Rechenvorrichtung mit zugehörigen Prozessorvorrichtungen und Speicherarchitekturen, als fest verdrahtete Rechenschaltung (oder -schaltungen), als programmierbare Schaltung, als hydraulische, elektrische oder elektrohydraulische Steuerung oder anderweitig konfiguriert sein. Somit kann die Fahrzeugsteuereinheit 105 konfiguriert sein, um verschiedene Rechen- und Steuerfunktionen in Bezug auf die Arbeitsmaschine 10 (oder andere Maschinen) auszuführen. In einigen Ausführungsformen kann die Fahrzeugsteuereinheit 40 konfiguriert sein, um Eingabesignale in verschiedenen Formaten (z. B. als Hydrauliksignale, Spannungssignale, Stromsignale usw.) zu empfangen und Befehlssignale in verschiedenen Formaten (z. B. als Hydrauliksignale, Spannungssignale, Stromsignale, mechanische Bewegungen usw.) auszugeben. In einigen Ausführungsformen kann die Fahrzeugsteuereinheit 105 (oder ein Teil davon) als eine Baugruppe von Hydraulikkomponenten (z. B. Ventile, Strömungsleitungen, Kolben und Zylinder usw.) konfiguriert sein, sodass die Steuerung verschiedener Geräte (z. B. Pumpen oder Motoren) mit hydraulischen und mechanischen oder anderen Signalen und Bewegungen ausgeführt wird und auf diesen basiert.
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Die Fahrzeugsteuereinheit 105 kann in elektronischer, hydraulischer, mechanischer oder sonstiger Kommunikation mit verschiedenen anderen Systemen oder Vorrichtungen der Arbeitsmaschine 10 (oder anderer Maschinen oder Remote-Systeme) stehen. So kann beispielsweise die Fahrzeugsteuereinheit 105 in elektronischer oder hydraulischer Kommunikation mit verschiedenen Stellgliedern, Sensoren und anderen Vorrichtungen innerhalb (oder außerhalb) der Arbeitsmaschine 10 stehen, einschließlich verschiedener Vorrichtungen, die den Pumpen 120, Steuerventilen 125 usw. zugeordnet sind. Die Fahrzeugsteuereinheit 105 kann mit anderen Systemen oder Vorrichtungen (einschließlich anderer Steuerungen, wie etwa einer Steuerung, die einem Arbeitsgerät zugeordnet ist) auf verschiedene bekannte Arten kommunizieren, einschließlich über einen CAN-Bus (nicht abgebildet) der Arbeitsmaschine 10, über drahtlose oder hydraulische Kommunikationsmittel oder auf andere Weise. Eine beispielhafte Position für die Fahrzeugsteuereinheit 105 ist abgebildet in 1. Es versteht sich jedoch, dass andere Positionen möglich sind, einschließlich anderer Positionen an dem knickgelenkten Muldenkipper 10 oder verschiedener entfernter Positionen.
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In einigen Ausführungsformen kann die Fahrzeugsteuereinheit 105 konfiguriert sein, um Eingabebefehle zu empfangen und eine Schnittstelle mit einem Bediener über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 135 herzustellen, die für einen einfachen Zugriff durch den Bediener innerhalb einer Kabine 130 der Arbeitsmaschine 10 angeordnet sein kann. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 135 kann auf verschiedene Art und Weise konfiguriert sein. In einigen Ausführungsformen kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle 135 einen oder mehrere Joysticks 137, verschiedene Schalter oder Hebel, eine oder mehrere Tasten, eine Touchscreen-Schnittstelle, die auf einer Anzeige 140 überlagernd gezeigt werden kann, eine Tastatur, einen Lautsprecher, ein Mikrofon, das einem Spracherkennungssystem zugeordnet ist, ein Lenkrad 136 oder verschiedene andere Mensch-Maschine-Schnittstellenvorrichtungen beinhalten.
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Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2 in Verbindung mit 1 zeigt das Datenflussdiagramm verschiedene Ausführungsformen eines sensorergänzten Steuersystems 90 zur Optimierung der Betriebsparameter 230 einer Arbeitsmaschine 10, die in die Fahrzeugsteuereinheit 105 eingebettet sein können. Verschiedene Ausführungsformen des sensorergänzten Führungssystems 90 gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine beliebige Anzahl von Submodulen beinhalten, die in die Fahrzeugsteuereinheit 105 eingebettet sind. Es versteht sich, dass das sensorergänzte Führungssystem 90 einer vorhandenen Fahrzeugsteuereinheit 105 der Arbeitsmaschine 10 oder einer separaten Verarbeitungsvorrichtung entsprechen kann. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform die Fahrzeugsteuereinheit 105 ganz oder teilweise eine separate Steckeinheit bilden, die in der Arbeitsmaschine 10 installiert werden kann, um die Implementierung des offenbarten Systems und Geräts zu ermöglichen, ohne dass zusätzliche Software auf vorhandene Steuervorrichtungen der Arbeitsmaschine hochgeladen werden muss.
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Es können auch verschiedene Sensoren vorgesehen sein, um verschiedene, mit der Arbeitsmaschine 10 verbundene Zustände zu beobachten. In einigen Ausführungsformen können Hydrauliksensoren 145 (z. B. Druck-, Strom- oder andere Sensoren) in der Nähe der Pumpen 120 und Steuerventile 125 oder anderswo an der Arbeitsmaschine 10 angeordnet sein. Zum Beispiel können Hydrauliksensoren 145 einen oder mehrere Drucksensoren umfassen, die den Druck innerhalb des Hydraulikkreises, etwa einen mit einem oder mehreren Hydraulikzylindern 70 verbundenen Druck, beobachten. Die Hydrauliksensoren 145 können auch einen mit den Pumpen 120 verbundenen Druck erfassen. Die Hydrauliksensoren 145 können Gewichtsdetektoren 150 umfassen, die sich am Behälter 45 oder damit verbunden in dessen Nähe befinden, um Parameter wie die vom Behälter 45 getragene Nutzlast 65 zu messen.
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In einigen Ausführungsformen können die Gewichtsdetektoren 150 auch fahrzeugeigene Gewichtssensoren usw. umfassen. Zudem können die Gewichtsdetektoren 150 an verschiedenen Stellen der Arbeitsmaschine 10 angebracht werden, zum Beispiel an Streben (nicht abgebildet) der Arbeitsmaschine 10, um die Last der Arbeitsmaschine 10 zu messen. So beobachten die Gewichtsdetektoren 150 eine Nutzlast 65 der Arbeitsmaschine 10, die die Last im Behälter 45 oder die Last der Arbeitsmaschine 10 angibt, über die die Nutzlast 65 des Behälters 45 ausgehend von der bekannten Last der leeren Arbeitsmaschine ermittelt werden kann.
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Weitere Sensoren können am oder in der Nähe des hinteren Rahmens 40 angebracht sein, um Parameter wie Gefälle oder Neigung des hinteren Rahmens 40 zu messen. In einigen Ausführungen können die Sensoren einen am oder in der Nähe des hinteren Rahmens 40 angebrachten Neigungsdatensensor 160 umfassen, der die Echtzeitneigung der Arbeitsmaschine 10 misst. In bestimmten Ausführungsformen kann der Sensor eine inertiale Messeinheit (IMU) sein, die Schwerkraft und Beschleunigung in Bezug auf die Arbeitsmaschine beobachtet. Außerdem können sich in der Nähe des hinteren Rahmens 40 Lagedatensensoren 155 befinden, die eine Ausrichtung der Arbeitsmaschine 10 in Relation zur Fahrtrichtung beobachten. In manchen Ausführungen umfassen die Lagedatensensoren 155 Winkelpositionssensoren zwischen dem hinteren Rahmen 40 und dem Behälter 45, um die Winkelausrichtung des hinteren Rahmens 40 in Bezug auf die Bodenfläche 165 zu erfassen.
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Wenn sich die Arbeitsmaschine 10 zum Beispiel an einem Hang befindet, kann die an den Hinterradbaugruppen (50, 55) erfasste Nutzlast 65 nicht der aktuellen Nutzlast entsprechen. Wenn sich die Arbeitsmaschine 10 abwärts an einem Hang befindet und die Vorderradbaugruppe 30 niedriger positioniert ist als die Hinterradbaugruppen (50, 55), kann eine Gewichtsverschiebung zur Vorderseite der Arbeitsmaschine 10 erfolgen und die erfasste Nutzlast niedriger sein als sie tatsächlich ist. Wenn sich die Arbeitsmaschine 10 aufwärts an einem Hang befindet und die Vorderradbaugruppe 30 höher positioniert ist als die Hinterradbaugruppen (50, 55), kann eine Gewichtsverschiebung zur Rückseite der Arbeitsmaschine 10 erfolgen und die erfasste Nutzlast höher sein als sie tatsächlich ist. Um die Wahrscheinlichkeit von Fehlern bei der Gewichtsberechnung zu verringern, ist die Fahrzeugsteuereinheit 105 dazu konfiguriert, die erfasste Nutzlast je nach Neigungswinkel anzupassen. Zum Beispiel kann die Fahrzeugsteuereinheit 105 das tatsächliche Gewicht der Nutzlast (nachfolgend als gemessenes Gewicht 170 bezeichnet) anhand des an den Hinterradbaugruppen (50, 55) mit den Gewichtsdetektoren 150 erfassten Gewichts und des mit dem Neigungsdatensensor 160 erfassten Neigungswinkels des Bodens berechnen.
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Die Arbeitsmaschine 10 umfasst auch Lenkeingaben als Teil der Mensch-Maschine-Schnittstelle 135, wie etwa ein Lenkrad 136 oder einen Joystick 137. Um mit der Arbeitsmaschine 10 nach rechts zu fahren, dreht der Bediener das Lenkrad 136 im Uhrzeigersinn oder bewegt den Joystick 137 nach rechts. Um mit der Arbeitsmaschine 10 nach links zu fahren, dreht der Bediener das Lenkrad 136 gegen den Uhrzeigersinn oder bewegt den Joystick 137 nach links. Die Fahrzeugsteuereinheit 105 empfängt Signale von einem Lenksensor 138, der so positioniert ist, dass er Bewegungen von Lenkrad 136 oder Joystick 137 erfasst. Aufgrund dieser Signale veranlasst die Fahrzeugsteuereinheit 105 die Flüssigkeitssteuerung, die Hydraulikzylinder 70 mit Fluid in der richtigen Geschwindigkeit und Richtung zu versorgen, um die Arbeitsmaschine 10 nach links zu bewegen. Die Fahrzeugsteuereinheit 105 sorgt für eine Verstärkung oder Beziehung zwischen der Anzahl der Lenkradumdrehungen (136), die nötig sind, um die Arbeitsmaschine 10 zu drehen. Diese Verstärkung, auch Lenkwiderstand 139 genannt, kann von der Fahrzeugsteuereinheit 105 basierend auf der Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 und des vom Gewichtsdetektor 150 gemessenen Gewichts 170, welches in Abhängigkeit von der Nutzlast 65 variiert, angepasst werden. Zum Beispiel sind bei Arbeiten mit niedriger Geschwindigkeit weniger Lenkradumdrehungen (136) notwendig, um in einem bestimmten Winkel zu wenden. Unter beengten Bedingungen, beispielsweise in einem Steinbruch, kann die Fahrzeugsteuereinheit 105 eine relativ höhere Verstärkung oder Sensibilität der Lenkradumdrehungen bereitstellen. Wenn sich die Arbeitsmaschine 10 mit hoher Geschwindigkeit auf der Straße bewegt, kann die Fahrzeugsteuereinheit 105 eine niedrigere Verstärkung bereitstellen, wodurch mehr Lenkradbewegungen notwendig sind, um in einem bestimmten Winkel zu wenden. Erfassung der Bodengeschwindigkeit 270 und gemessenes Gewicht 170 in Verbindung mit der prädiktiven Last 235, im Folgenden detailliert beschrieben, basierend auf bevorstehendem Gelände 185 und Fahrweg 190, sind Eingaben zur Modifizierung eines Betriebsparameters 230, z. B. des Lenkwiderstands 139. Antizipierte starke Neigungsänderungen und scharfe Kurven auf dem Fahrweg 190 können den Lenkwiderstand 139 beeinflussen, um die Arbeitsmaschine 10 vor dem Umkippen zu bewahren.
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Nun zu weiteren Aspekten der Vorlaufführung des sensorergänzten Führungssystems 90. Die Arbeitsmaschine 10 umfasst einen Sensor 175, der im Allgemeinen in Vorwärtsrichtung zeigt (wie durch den Pfeil in 1 angegeben). Die Vorwärtsrichtung kann entweder parallel zur Längsrichtung der Arbeitsmaschine 10 sein oder allgemein in Vorwärtsrichtung, wobei sich der Sensor in einer Richtung bewegen und zu einer beliebigen Stelle in einem Bereich vor der Arbeitsmaschine 10 weisen kann. Der Sensor 175 ist konfiguriert, um Bilddaten 180 (im Diagramm in 2 und in den 3 und 4 dargestellt) des bevorstehenden Geländes 185 oder Fahrwegs 190 im Sichtfeld 200 des Sensors 175 zu sammeln. Zur Sammlung von Bilddaten 180 kann eine beliebige Sensorikvorrichtung verwendet werden. Eine stereoskopische Kamera kann zum Beispiel Bilddaten 180 oder Merkmale des Sichtfeldes 200 erfassen, die von einer Sensorverarbeitungseinheit 205 analysiert werden können, um Neigungen oder Hindernisse zu antizipieren. Die kommunikativ mit dem Sensor 60 gekoppelte Sensorverarbeitungseinheit 205 ist konfiguriert, um die Bilddaten 180 von dem Sensor 175 zu empfangen und bevorstehendes Gelände 185 und/oder Fahrweg 190 basierend auf den Bilddaten 180 zu identifizieren. Die Sensorverarbeitungseinheit 205 oder eine beliebige andere Steuereinheit, wie nachstehend beschrieben, kann sich auf der Arbeitsmaschine 10, auf dem Sensor 175, als Teil der Fahrzeugsteuereinheit 105, einer mobilen Vorrichtung 240 oder an einem anderen Ort, wie etwa einer Cloud 245, befinden, wobei die Kommunikation über eine drahtlose Datenkommunikationsvorrichtung 250 (z. B. Bluetooth, gestrichelt in 5 gezeigt) stattfindet.
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3, 4A und 4B unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2: Die Sensorverarbeitungseinheit 205 kann ferner eine Kantenerkennungseinheit 215 und/oder Bildverarbeitungseinheit 255 umfassen, die kommunikativ mit dem Sensor 175 gekoppelt ist. Die Kantenerkennungseinheit 215 identifiziert Diskontinuitäten entweder in Pixelfarbe oder Pixelintensität der Bilddaten 180, um Kanten zu identifizieren. Die Sensorverarbeitungseinheit 205 kann Objekte 183 und Horizont 210 auf bevorstehendem Gelände 185 und/oder dem Fahrweg 190 auf Grundlage der Diskontinuitäten identifizieren. Die Kantenerkennungseinheit 215 kann einen Kantenerkennungsalgorithmus auf Bilddaten 180 anwenden. Die Kantenerkennungseinheit 265 kann eine beliebige Anzahl geeigneter Kantenerkennungsalgorithmen verwenden. Die Kantenerkennung bezieht sich auf den Prozess des Identifizierens und Lokalisierens von Diskontinuitäten in Pixeln in Bilddaten 180 oder gesammelten Bilddaten. Es ist zu beachten, dass Pixel durch die kleinen Quadrate in 4 dargestellt werden. Beispielsweise können die Diskontinuitäten Materialänderungen in Pixelintensität oder Pixelfarbe darstellen, die die Grenzen von Objekten in einem Bild definieren. Eine Gradiententechnik der Kantenerkennung kann durch Filtern von Bilddaten implementiert werden, um unterschiedliche Pixelwerte in ersten Bereichen mit größeren Diskontinuitäten oder Gradienten als in zweiten Bereichen mit geringeren Diskontinuitäten oder Gradienten zurückzugeben. Beispielsweise erkennt die Gradiententechnik die Kanten eines Objekts 183 durch Schätzen des Maximums und des Minimums der ersten Ableitung der Pixelintensität der Bilddaten. Die Laplace-Technik erkennt die Kanten eines Objekts in einem Bild, indem in der zweiten Ableitung des Pixelintensitätsbildes nach Nulldurchgängen gesucht wird. Weitere Beispiele geeigneter Kantenerkennungsalgorithmen sind unter anderem Roberts, Sobel und Canny, wie sie dem Fachmann bekannt sind. Die Kartenerkennungseinheit 215 kann eine numerische Ausgabe, Signalausgabe oder ein Symbol bereitstellen, das die Stärke oder Zuverlässigkeit der Kanten im Feld angibt. Beispielsweise kann die Kantenerkennungseinheit 215 dem linearen Hough-Transformator einen numerischen Wert oder einen Kantenstärkeindikator innerhalb eines Bereichs oder einer Skala oder einer relativen Stärke oder Zuverlässigkeit bereitstellen.
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Der lineare Hough-Transformator empfängt Kantendaten 275 (z. B. einen Kantenstärkeindikator) in Bezug auf bevorstehendes Gelände 185, Objekte 183 und Fahrweg 190 und identifiziert den geschätzten Winkel und Versatz der starken Liniensegmente, gekrümmten Segmente oder allgemein linearen Kanten in den Bilddaten 180. Der lineare Hough-Transformator umfasst einen Merkmalsextraktor zum Identifizieren von Liniensegmenten von Objekten mit bestimmten Formen aus den Bilddaten 180. Beispielsweise identifiziert der lineare Hough-Transformator die Liniengleichungsparameter oder Ellipsengleichungsparameter von Objekten in den Bilddaten 180 aus den Kantendaten 275, die von der Kantenerkennung ausgegeben werden, oder der Hough-Transformator klassifiziert die Kantendaten 275 als ein Liniensegment, eine Ellipse oder einen Kreis. So ist es möglich, die Teilkomponenten wie große Steine, Löcher im Boden, Bäume, Personen, Schilder, Fahrbahnmarkierungen oder künstliche Materialien wie Rohre, die jeweils im Allgemeinen lineare, rechteckige, elliptische oder kreisförmige Merkmale aufweisen können, zu erfassen. Alternativ kann die Kantenerkennungseinheit 100 einfach einen geschätzten Umriss der Objekte identifizieren.
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Die Kantenerkennungseinheit 215 kann eine bevorstehende Neigung auch durch das Tracken von Bewegungen eines identifizierten Horizonts 210 (wo Himmel und Erde aufeinander treffen) identifizieren. Hierbei wird die Kantenerkennungseinheit 215 der Sensorverarbeitungseinheit 205 genutzt und eine Änderung des Horizonts 210 in Verbindung mit der Bodengeschwindigkeit 270, dem Gradienten des Neigungsdatensensors 160, dem vom Gewichtsdetektor 170 gemessenen Gewicht 170 und der vom Lagedatensensor 155 der Arbeitsmaschine 10 gemessenen Lage berechnet, um bevorstehendes Gelände 185 und/oder Fahrweg 190 zu identifizieren und eine prädiktive Last 235 zu berechnen. Der Sensor 175 (im Folgenden auch als Bilddatensensor bezeichnet) kann im sichtbaren Spektrum arbeiten. Geräte wie Infrarotkameras, die mit Hilfe der Bewegungen der Arbeitsmaschine die Bilderkennung verbessern, RADAR-Systeme und LIDAR-Scanner können ebenfalls genutzt werden, um Gradienten und/oder Hindernisse zu erkennen. Nachdem eine Neigung, ein Hindernis oder die Schwere der Steigung oder des Hindernisses erkannt und die ungefähre Zeit berechnet wurde, zu der diese/s eintreten wird, kann die Fahrzeugsteuereinheit 105 entscheiden, einen von mehreren Betriebsparametern 230 (in 2 abgebildet) bezogen auf die Schwere des bevorstehenden Geländes 185 und/oder des Fahrwegs 190 zu modifizieren. Zugrunde liegt eine berechnete prädiktive Last 235 auf der Basis des vom Gewichtsdetektor 150 gemessenen Gewichts 170 und ob die Arbeitsmaschine 10 bergauf, bergab, nach links oder rechts fährt. Der Bilddatenerfassungssensor 175 kann in Richtung des beabsichtigten Fahrwegs 190 ausgerichtet sein und sich am oder in der Nähe des vorderen Rahmens 25 der Arbeitsmaschine 10 befinden. Während ein fester Sensor in einem Fall ausreichend sein kann, in dem das bevorstehende Gelände und der Fahrweg unter allen oder den meisten Umständen leicht zu sehen und zu messen sind, kann sich ein beweglicher Sensor so orientieren oder von einem Bediener so orientiert werden, dass die Sichtbarkeit des bevorstehenden Geländes 185 oder Fahrwegs 190 in einem Sichtfeld 200 optimiert wird. Die Sensorverarbeitungseinheit 205 ist kommunikativ mit dem Sensor 175 gekoppelt und konfiguriert, um Auflösung, Brennweite oder Zoom des Sensors 175 basierend auf der Bodengeschwindigkeit 270 der Arbeitsmaschine 10 zu ändern. Hierbei können die Geschwindigkeitssignale 220 von der Fahrzeugsteuereinheit 105 von einem Bodengeschwindigkeitssensor empfangen werden. Es können Einstellungen am Bilddatenerfassungssensor 175 vorgenommen werden, um weiter zu sehen, das Sichtfeld einzuschränken, um sich auf entfernte Objekte zu konzentrieren oder die Auflösung des Bildes zu ändern, um weiter entfernte Objekte zu erkennen. In einem Aspekt kann der Bilddatenerfassungssensor 175 weiter von der Arbeitsmaschine 10 wegzoomen, während sich die Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine erhöht. In einem weiteren Aspekt kann der Bilddatenerfassungssensor 175 seine Bildauflösung erhöhen, sodass weiter entferntere Objekte 183 genügend Pixeldichte aufweisen, um deutlicher erkannt zu werden. Bilder mit niedriger Auflösung können große quadratische Pixel aufweisen, die nicht unterschiedlich genug sind, um große Steine, Löcher im Boden, Bäume, Personen, Schilder oder andere Hindernisse auf dem bevorstehenden Gelände 185 oder Fahrweg 190 zu erkennen. Das Sichtfeld 200 des Sensors 180 kann von einer im Allgemeinen horizontalen Ebene in einem nach unten geneigten Winkel (z. B. etwa 5 bis 30 Grad von der horizontalen Ebene oder horizontalen Achse) nach unten gerichtet sein. Dies stellt vorteilhafterweise relativ weniger Himmel im Sichtfeld 200 des Sensors 175 bereit, sodass die gesammelten Bilddaten 180 dazu neigen, ein gleichmäßigeres Bildprofil aufzuweisen. Die geneigte Konfiguration ist auch gut geeignet, um beispielsweise die potenziellen Dynamikbereichsprobleme von hellem Sonnenlicht oder einer Zwischenwolkendecke zu mindern. Zusätzlich kann das Neigen des Sensors 175 nach unten die Ansammlung von Staub und anderen Verunreinigungen auf der Außenfläche des Sensors 175 reduzieren. Dies gilt insbesondere für die stereoskopische Sichtvorrichtung, bei der Pixel in Bilddaten 180 gesammelt werden.
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2: Wie bereits erwähnt, ist die Fahrzeugsteuereinheit 105 kommunikativ mit der Sensorverarbeitungseinheit 205 und dem Gewichtsdetektor 150 gekoppelt, wobei die Fahrzeugsteuereinheit 105 konfiguriert ist, um einen Betriebsparameter 230 der Fahrzeugsteuereinheit 105 als Reaktion auf eine prädiktive Last 235, basierend auf dem gemessenen Gewicht 170 und dem bevorstehenden Gelände 185 oder Fahrweg 190, zu modifizieren. Die Fahrzeugsteuereinheit 105 sendet ein oder mehrere Steuersignale 225 oder -befehle an die Pumpen 120 und/oder Steuerventile 125, die mit den Hydraulikzylindern 70 verbunden sind, um deren Geschwindigkeit basierend auf einer mit einem oder mehreren von den Sensoren 145, 150, 155, 160, 270, 138 und 175 erhaltenen Signalen und von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 135 erhaltenen Eingabe berechneten prädiktiven Last 235 zu modifizieren. In einigen Ausführungsformen sendet die Fahrzeugsteuereinheit 105 ein oder mehrere Steuersignale 225 oder -befehle, um die Durchflussrate der hydraulischen Flüssigkeit zu den Pumpen 120 und/oder Steuerventilen 125 zu modifizieren. Beispielsweise verlangsamt oder verringert die Reduzierung der Durchflussrate die Geschwindigkeit der Hydraulikzylinder 70. Wie bereits erwähnt, kann die Modifizierung der Durchflussrate der hydraulischen Flüssigkeit zu den Pumpen 120 und/oder Steuerventilen 125 auch genutzt werden, um Betriebsparameter 230 wie die Steuerung des Lenkwiderstands 139, den Antrieb eines Kühlungs-/Schmiersystems für das Getriebe 110 oder hydraulisch betätigte Bremsen zu modifizieren.
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Die Fahrzeugsteuereinheit 105 sendet ein oder mehrere Steuersignale 225 oder -befehle an die Motorsteuereinheit 100, um die Geschwindigkeit des Motors 95 basierend auf einer mit einem oder mehreren von den Sensoren 145, 150, 155, 160, 270, 138 und 175 erhaltenen Signalen und von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 135 erhaltenen Eingabe berechneten prädiktiven Last 235 zu modifizieren. Die Fahrzeugsteuereinheit 105 kann außerdem ein oder mehrere Steuersignale 225 oder -befehle an die Getriebesteuereinheit 115 senden, um basierend auf einem oder mehreren von den Sensoren 145, 150, 155, 160, 270, 138 und 175 erhaltenen Signalen und der von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 135 erhaltenen Eingabe die Anzahl der für das Getriebe 110 verfügbaren Bereiche zu reduzieren. Die Verringerung der Anzahl von verfügbaren Bereichen verlangsamt oder reduziert die Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10. Die Erhöhung der Anzahl von verfügbaren Bereichen hingegen beschleunigt oder erhöht die Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10. Weitere betroffene Betriebsparameter 230 können Geschwindigkeitsverzögerer 117, Antriebswelle 118 (oder andere Antriebsstrangkomponenten) oder Zugkraft 280 sein.
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3, 4A und 4B unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2: Die Sensorverarbeitungseinheit 205 kann wie bereits erwähnt eine Bildverarbeitungseinheit 255 und eine Kantenerkennungseinheit 265 umfassen. In einer Ausführungsform kann die Bildverarbeitungseinheit 255 den räumlichen Abstand 260 des bevorstehenden Geländes 185 und/oder Fahrwegs 190 aus den Bilddaten 180 von dem Sensor 175 berechnen. Die Bildverarbeitungseinheit 255 wendet einen Stereoanpassungsalgorithmus oder Disparitätsrechner auf die gesammelten Bilddaten 180 an, wenn es sich bei dem Sensor 175 um ein stereoskopisches Sichtgerät handelt. Der Stereoanpassungsalgorithmus oder Disparitätsrechner bestimmt die Disparität für jeden Satz von entsprechenden Pixeln in dem rechten und dem linken Bild und schätzt dann einen räumlichen Abstand 260 des Sensors 175 von Objekten 183 auf dem bevorstehenden Gelände 185 unter Verwendung dieser gemessenen Entfernung und des bekannten Abstands 260 zwischen der rechten und der linken Linse des Sensors 175 und der Bodengeschwindigkeit 270.
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Alternativ oder in Verbindung mit dem zuvor Genannten kann die Bildverarbeitungseinheit 255 einen Satz zweidimensionaler oder dreidimensionaler Punkte (z. B. kartesische Koordinaten oder Polarkoordinaten) in den gesammelten Bilddaten 180 identifizieren, die ein Gebüsch, ein Aggregat von Punkten, die Gebüsche definieren, oder beides definieren. Der Satz von zweidimensionalen oder dreidimensionalen Punkten kann Pixelpositionen in Bildern entsprechen, die von dem Sensor 175 (für eine nichtstereoskopische Bildanalyse) gesammelt werden. Die Bildverarbeitungseinheit 255 kann die Bilddaten 180 korrigieren, um die Analyse zu optimieren. Die Bildverarbeitungseinheit 255 kann Farbunterscheidung, Intensitätsunterscheidung oder Texturunterscheidung verwenden, um Pixel von einem oder mehreren Objektpixeln aus den Bilddaten 62 zu identifizieren und sie Pixelmustern, Pixelattributen (z. B. Farben oder Farbmustern wie Rot-Grün-Blau (RGB) - Pixelwerten), Pixelintensitätsmustern, Texturmustern, Helligkeit, Leuchtkraft, Farbton oder Reflektivität zuzuordnen, um das bevorstehende Gelände 185 (wie zuvor anhand von Beispielen besprochen) und den Fahrweg 190 und den räumlichen Abstand 260 vom Sensor 175 mit dem berechneten oder gemessenen räumlichen Abstand 260 des Objekts oder des ansteigenden oder abfallenden Fahrwegs von dem Sensor 175 basierend auf einer Änderung des Horizonts 210 (durch die gestrichelte Linie 210 und die durchgezogene Linie 210 in 4 als Beispiel dargestellt), Bewegung von Objekten 183, Wendungen nach links oder rechts auf dem bevorstehenden Fahrweg 190 und den Grad bzw. die Schärfe der Kurven (durch Linien 190 angegeben) zu identifizieren. Die prädiktive Last 235 wird auf der Basis dieser Bilddaten 180 und möglicherweise von den Sensoren 145, 150, 155, 160, 270 und 138 empfangenen Daten berechnet. Des Weiteren kann das sensorergänzte Führungssystem 90 einen Neigungsdatensensor 160 umfassen, der kommunikativ mit der Fahrzeugsteuereinheit 105 gekoppelt ist. Der Neigungsdatensensor 160 ist dabei konfiguriert, um eine Echtzeitneigung der Arbeitsmaschine 10 zu messen. Die Fahrzeugsteuereinheit kann den Betriebsparameter 230 der Arbeitsmaschine 10 als Reaktion auf eine prädiktive Last 235, basierend auf der geschätzten Neigungsänderung und des gemessenen Gewichts 170 der Nutzlast 65 modifizieren. Die prädiktive Änderungsgeschwindigkeit der Neigung kann mit der Bodengeschwindigkeit 270 und der Änderungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Horizonts 210 aus den Bilddaten 180 berechnet werden.
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Einer oder mehrere der Schritte oder Vorgänge in einem der hier erörterten Prozesse oder Systeme können weggelassen, wiederholt oder neu geordnet werden und liegen im Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung.
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Während das Obenstehende beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschreibt, dürfen diese Beschreibungen nicht in einem einschränkenden oder begrenzenden Sinne betrachtet werden. Vielmehr gibt es mehrere Abweichungen und Änderungen, die vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
