DE102019215758A1

DE102019215758A1 - Agricultural machine with sensor lance

Info

Publication number: DE102019215758A1
Application number: DE102019215758.0A
Authority: DE
Inventors: Werner Riegel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2021-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (101), einer Fixiervorrichtung (109) und einem Sensor (111); wobei der Sensor (111) mittels der Fixiervorrichtung (109) an der Arbeitsmaschine (101) fixiert ist. Der Sensor (111) ist mindestens teilweise vor der Arbeitsmaschine (101) angeordnet.The invention relates to an arrangement with an agricultural working machine (101), a fixing device (109) and a sensor (111); wherein the sensor (111) is fixed to the working machine (101) by means of the fixing device (109). The sensor (111) is arranged at least partially in front of the work machine (101).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch.The invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1 and a method according to the independent method claim.

Aus dem Stand der Technik, etwa aus der Druckschrift AU 2 008 200 953 A1 , sind landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen, an deren Aufbau eine Kamera fixiert ist. Mittels der Kamera lassen sich Objekte im Feld, die nicht überfahren werden dürfen, beispielsweise Tiere, identifizieren. Die Kamera ist horizontal nach vorne gerichtet. Dies hat zur Folge, dass die Pflanzen auf dem Feld die zu erkennenden Objekte verdecken können.From the prior art, for example from the publication AU 2 008 200 953 A1 , are agricultural machines with a camera attached to their structure. The camera can be used to identify objects in the field that are not allowed to be driven over, such as animals. The camera is directed horizontally forward. As a result, the plants in the field can cover the objects to be recognized.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erkennung von Objekten im Fahrweg einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.The invention is based on the object of improving the detection of objects in the travel path of an agricultural work machine. This object is achieved by an arrangement according to claim 1 and a method according to the independent method claim. Preferred developments emerge from the subclaims and the following description.

Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, beispielsweise einen Ackerschlepper oder Mähdrescher, eine Fixiervorrichtung und einen Sensor. Der Sensor dient der Erfassung des Umfelds der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine. Er ist geeignet, Objekte, insbesondere Menschen und Tiere, im Umfeld der Arbeitsmaschine zu erfassen. Es handelt sich bevorzugt um einen optischen Sensor bzw. eine Kamera, beispielsweise eine Infrarotkamera, einen Ultraschallsensor, einen Radarsensor, oder einen Laserscanner bzw. Lidarsensor.The arrangement according to the invention comprises an agricultural work machine, for example an agricultural tractor or combine harvester, a fixing device and a sensor. The sensor is used to detect the surroundings of the agricultural work machine. It is suitable for detecting objects, in particular people and animals, in the vicinity of the work machine. It is preferably an optical sensor or a camera, for example an infrared camera, an ultrasonic sensor, a radar sensor, or a laser scanner or lidar sensor.

Der Sensor ist mittels der Fixiervorrichtung an der Arbeitsmaschine fixiert, sodass durch die Fixiervorrichtung die räumliche Position des Sensors relativ zu der Arbeitsmaschine festgelegt wird. Vorzugsweise ist der Sensor ausschließlich mittels der Fixiervorrichtung an der Arbeitsmaschine fixiert. Dies bedeutet, dass es neben der Fixiervorrichtung kein weiteres Mittel gibt, mit dem der Sensor fixiert ist. The sensor is fixed on the working machine by means of the fixing device, so that the spatial position of the sensor relative to the working machine is fixed by the fixing device. The sensor is preferably fixed to the work machine exclusively by means of the fixing device. This means that there is no other means besides the fixing device with which the sensor is fixed.

Erfindungsgemäß ist der Sensor mindestens teilweise vor der Arbeitsmaschine angeordnet. Mindestens ein Teil des Sensors befindet sich also vor der Arbeitsmaschine. Bei dem mindestens einen Teil des Sensors handelt es sich vorzugsweise um einen Messgrößen-Aufnehmer bzw. eine Linse. Vorzugsweise ist der Sensor vollständig vor der Arbeitsmaschine angeordnet.According to the invention, the sensor is arranged at least partially in front of the work machine. At least part of the sensor is therefore located in front of the machine. The at least one part of the sensor is preferably a measurement variable pick-up or a lens. The sensor is preferably arranged completely in front of the work machine.

Die Anordnung des Sensors vor der Arbeitsmaschine ist gleichbedeutend damit, dass sich der mindestens eine Teil des Sensors bzw. der gesamte Sensor und die Arbeitsmaschine auf unterschiedlichen Seiten einer in vor der Arbeitsmaschine angeordneten, vertikal ausgerichteten, quer bzw. orthogonal zu einer Längsachse der Arbeitsmaschine verlaufenden Ebene befinden.The arrangement of the sensor in front of the work machine is equivalent to the fact that the at least one part of the sensor or the entire sensor and the work machine run on different sides of a vertically aligned, transverse or orthogonal to a longitudinal axis of the work machine in front of the work machine Level.

Die erfindungsgemäße Anordnung des Sensors verbessert dessen Aufnahmeperspektive. Bereiche des Felds, die bei einer herkömmlichen Anordnung eines Sensors direkt an der Arbeitsmaschine von Pflanzen verdeckt würden, werden durch die erfindungsgemäße Anordnung einsehbar.The arrangement of the sensor according to the invention improves its recording perspective. Areas of the field which would be covered by plants in a conventional arrangement of a sensor directly on the work machine can be seen through the arrangement according to the invention.

Die Anordnung weist bevorzugt Mittel zum Übertragen von Sensordaten von dem Sensor zu der Arbeitsmaschine auf, etwa Kabel oder Mittel zur drahtlosen Datenübertragung. Ein Bild des Sensors kann dem Fahrer der Arbeitsmaschine auf einem Motor angezeigt werden. Dies ermöglicht es dem Fahrer, Objekte zu erkennen, die in seinem eigenen Sichtfeld von Pflanzen verdeckt werden. Auch ist es möglich, die Sensordaten automatisiert auszuwerten. In diesem Fall weist die Arbeitsmaschine eine Auswerteinheit auf, an welche die Sensordaten übertragen werden. Die Auswerteinheit ist ausgebildet, Objekte im Fahrweg der Arbeitsmaschine, die nicht überfahren werden dürfen, beispielsweise Lebewesen und/oder Hindernisse, anhand der Sensordaten zu erkennen. Dies lässt sich etwa durch Auswertung der Sensordaten mittels künstlicher Intelligenz realisieren. Erkennt die Auswerteinheit ein Objekt, wird eine Notbremsung der Arbeitsmaschine eingeleitet. Somit ist die Anordnung auch bei autonom fahrenden Arbeitsmaschinen einsetzbar.The arrangement preferably has means for transmitting sensor data from the sensor to the work machine, for example cables or means for wireless data transmission. An image of the sensor can be displayed to the driver of the work machine on an engine. This enables the driver to see objects that are obscured by plants in his own field of view. It is also possible to evaluate the sensor data automatically. In this case, the work machine has an evaluation unit to which the sensor data are transmitted. The evaluation unit is designed to use the sensor data to identify objects in the travel path of the work machine that must not be driven over, for example living beings and / or obstacles. This can be achieved, for example, by evaluating the sensor data using artificial intelligence. If the evaluation unit detects an object, emergency braking of the machine is initiated. The arrangement can therefore also be used in autonomously driving work machines.

Der Sensor bzw. sein Erfassungsbereich ist einer bevorzugten Weiterbildung auf den Untergrund gerichtet. Der Sensor ist also so ausgerichtet, dass er den Untergrund erfasst. Dies bedeutet, dass mindestens ein Teil des Untergrunds im Erfassungsbereich des Sensors liegt. Der erfasste Teil des Untergrunds befindet sich vorzugsweise vor bzw. im Fahrweg der Arbeitsmaschine.In a preferred development, the sensor or its detection area is directed towards the subsurface. The sensor is therefore aligned in such a way that it detects the subsurface. This means that at least part of the subsurface is within the detection range of the sensor. The detected part of the ground is preferably in front of or in the travel path of the work machine.

Bei dem Untergrund handelt es sich um den Boden, auf dem die Arbeitsmaschine fährt. Typischerweise bildet ein Acker, ein Feld oder eine Wiese den Untergrund. Die Weiterbildung ermöglicht eine gezieltere Erfassung der zu erfassenden Objekte, da nicht auf dem Untergrund befindliche Objekte aus dem Erfassungsbereich des Sensors ausgeblendet werden.The subsurface is the ground on which the work machine travels. Typically, a field, a field or a meadow forms the subsoil. The further development enables the objects to be detected to be detected in a more targeted manner, since objects that are not on the ground are hidden from the detection area of the sensor.

Vorzugsweise ist der Sensor so ausgerichtet, dass der Untergrund unterhalb des Sensors erfasst wird. Insbesondere wird ein Punkt, in dem eine durch den Sensor verlaufende Senkrechte den Untergrund schneidet, von dem Sensor erfasst. Eine optische Achse des Sensors verläuft bevorzugt mindestens teilweise vertikal, d.h. nicht vollständig horizontal. Bevorzugt ist die optische Achse des Sensors um einen Winkel von mindestens 10°, 25°, 35° oder 40° gegenüber einer horizontalen Ebene geneigt. Auch kann die optische Achse des Sensors vollständig vertikal, d.h. um einen Winkel von 45° gegenüber einer horizontalen Ebene geneigt, verlaufen.The sensor is preferably aligned in such a way that the subsurface below the sensor is detected. In particular, a point at which a perpendicular running through the sensor intersects the ground is detected by the sensor. An optical axis of the sensor preferably runs at least partially vertically, ie not completely horizontally. Preferably the optical axis of the sensor is around inclined at an angle of at least 10 °, 25 °, 35 ° or 40 ° with respect to a horizontal plane. The optical axis of the sensor can also run completely vertically, that is to say inclined at an angle of 45 ° with respect to a horizontal plane.

Die Fixiervorrichtung erstreckt sich vorzugsweise in Längsrichtung der Arbeitsmaschine. Ihre Längsachse verläuft vorzugsweise in einer vertikal ausgerichteten, längs der Arbeitsmaschine verlaufenden Ebene. In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Fixiervorrichtung als Stange ausgestaltet. Dabei ist der Sensor in einem ersten axialen Ende der Stange fixiert. Die Stange wiederum ist mit ihrem zweiten axialen Ende in der Arbeitsmaschine fixiert. Als Material für die Fixiervorrichtung, insbesondere für die weiterbildungsgemäß als Stange ausgestaltete Fixiervorrichtung eignet sich etwa faserverstärkter Kunststoff. Eine als Stange ausgestaltete Fixiervorrichtung lässt sich besonders einfach und kostengünstig realisieren.The fixing device preferably extends in the longitudinal direction of the work machine. Its longitudinal axis preferably runs in a vertically oriented plane running along the machine. In a preferred development, the fixing device is designed as a rod. The sensor is fixed in a first axial end of the rod. The rod in turn is fixed with its second axial end in the working machine. Fiber-reinforced plastic, for example, is suitable as the material for the fixing device, in particular for the fixing device designed as a rod in accordance with a further development. A fixing device designed as a rod can be implemented in a particularly simple and cost-effective manner.

Damit die Arbeitsmaschine rechtzeitig zum Stehen kommt, wenn ein Objekt von dem Sensor erfasst wurde, muss ein Abstand zwischen dem Sensor und der Arbeitsmaschine in geeigneter Relation zum Bremsweg der Arbeitsmaschine stehen. Bei dem Abstand zwischen dem Sensor und der Arbeitsmaschine handelt es sich um den Abstand eines beliebigen Referenzpunkts des Sensors zu einem beliebigen Referenzpunkt der Arbeitsmaschine. Anzustreben ist ein Abstand, der größer ist als der Bremsweg. In Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit der jeweiligen Arbeitsmaschine und der zu erwartenden Beschaffenheit des Untergrunds beträgt die Entfernung des Sensors von der Arbeitsmaschine beispielsweise 10 m, 15 m, 20 m oder 30 m. Eine entsprechende Länge muss die Fixiervorrichtung haben.So that the work machine comes to a stop in time when an object has been detected by the sensor, a distance between the sensor and the work machine must be in a suitable relation to the braking distance of the work machine. The distance between the sensor and the work machine is the distance from any reference point of the sensor to any reference point on the work machine. The aim should be a distance that is greater than the braking distance. Depending on the driving speed of the respective work machine and the expected nature of the ground, the distance of the sensor from the work machine is, for example, 10 m, 15 m, 20 m or 30 m. The fixing device must have a corresponding length.

Bevorzugt ist der Abstand des Sensors von der Arbeitsmaschine veränderbar weitergebildet. Dies bedeutet, dass die Fixiervorrichtung weitergebildet ist, den Abstand des Sensors von der Arbeitsmaschine zu verändern. Erreichen lässt sich dies etwa durch eine Fixiervorrichtung mit veränderbarer Länge. Durch die Veränderbarkeit lässt sich der Abstand an den jeweils zu erwartenden Bremsweg der Arbeitsmaschine anpassen. Fährt die Arbeitsmaschine schneller und vergrößert sich infolgedessen der zu erwartende Bremsweg, wird der Abstand des Sensors von der Arbeitsmaschine entsprechend vergrößert. Bei sich verringernder Geschwindigkeit kann der Abstand verringert werden. Auch die Beschaffenheit des Untergrunds hat Einfluss auf den Bremsweg. Daher wird der Abstand des Sensors von der Arbeitsmaschine bevorzugt auch in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Untergrunds verändert.The distance between the sensor and the work machine is preferably developed so that it can be changed. This means that the fixing device is further developed to change the distance between the sensor and the work machine. This can be achieved, for example, by a fixing device with a variable length. As a result of the changeability, the distance can be adapted to the respective expected braking distance of the working machine. If the work machine travels faster and as a result the expected braking distance increases, the distance between the sensor and the work machine is increased accordingly. As the speed decreases, the distance can be reduced. The nature of the ground also has an impact on the braking distance. The distance between the sensor and the work machine is therefore preferably also changed as a function of the nature of the ground.

Um zu verhindern, dass der Sensor mit einem Hindernis kollidiert oder über die Grenzen der von der Arbeitsmaschine bearbeiteten Fläche hinausragt, ist die Anordnung vorzugsweise ausgebildet, Hindernisse im Fahrweg der Arbeitsmaschine oder Begrenzungen der bearbeiteten Fläche zu erkennen. Reicht der Erfassungsbereich des oben beschriebenen Sensors dazu nicht aus, kann an der Arbeitsmaschine oder der Fixiervorrichtung ein weiterer, entsprechend ausgerichteter Sensor angebracht werden.In order to prevent the sensor from colliding with an obstacle or protruding beyond the boundaries of the area worked by the work machine, the arrangement is preferably designed to detect obstacles in the travel path of the work machine or boundaries of the worked area. If the detection range of the sensor described above is not sufficient for this, a further, appropriately aligned sensor can be attached to the machine or the fixing device.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb der oben beschriebenen Anordnung sieht vor, dass der Abstand des Sensors von der Arbeitsmaschine so gewählt wird, dass er größer ist als der Bremsweg der Arbeitsmaschine. Dem geht bevorzugt ein weiterer Verfahrensschritt voraus, in welchem der Bremsweg der Arbeitsmaschine ermittelt wird. In die Ermittlung des Bremswegs gehen bevorzugt die Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine und der Reibwert zwischen den Reifen der Arbeitsmaschine und dem Untergrund ein.A method according to the invention for operating the arrangement described above provides that the distance between the sensor and the work machine is selected such that it is greater than the braking distance of the work machine. This is preferably preceded by a further method step in which the braking distance of the machine is determined. The travel speed of the work machine and the coefficient of friction between the tires of the work machine and the ground are preferably included in the determination of the braking distance.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 eine Erntemaschine vor einem Hindernis.

A preferred embodiment of the invention is shown in 1 shown. Specifically shows:

1 a harvester in front of an obstacle.

Die in 1 dargestellte Erntemaschine 101 befährt ein Feld 103, um das dort wachsende Getreide 105 zu ernten. Auf dem Feld 103 hält sich ein Tier 107 auf. Dieses wird durch das Getreide 105 verdeckt, sodass es für den Fahrer der Erntemaschine 103 nicht sichtbar ist.In the 1 illustrated harvester 101 drives through a field 103 to the grain that grows there 105 to harvest. On the field 103 keeps an animal 107 on. This is due to the grain 105 concealed, making it accessible to the operator of the harvester 103 is not visible.

An der Erntemaschine 101 ist eine in Fahrtrichtung nach vorne gerichtete Lanze 109 fixiert. Die Lanze 109 trägt an ihrer Spitze eine Kamera 111. Diese ist auf den Boden gerichtet und erfasst das Feld 103 unterhalb der Kamera 111. Somit wird auch das Tier 107 von der Kamera 111 erfasst. Dadurch ist der Fahrer der Erntemaschine 101 in der Lage, das Tier 107 in dem Bild der Kamera 111 rechtzeitig zu erkennen und eine Bremsung einzuleiten.At the harvester 101 is a lance pointing forward in the direction of travel 109 fixed. The lance 109 carries a camera at its head 111 . This is aimed at the ground and covers the field 103 below the camera 111 . Thus also becomes the animal 107 from the camera 111 detected. This is the driver of the harvester 101 able to the animal 107 in the picture of the camera 111 to recognize in time and to initiate braking.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

101101: ErntemaschineHarvester
103103: Feldfield
105105: GetreideGrain
107107: Tieranimal
109109: Lanzelance
111111: Kameracamera

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

AU 2008200953 A1 [0002]

Claims

Arrangement with an agricultural working machine (101), a fixing device (109) and a sensor (111); wherein the sensor (111) is fixed to the working machine (101) by means of the fixing device (109); characterized in that the sensor (111) is arranged at least partially in front of the working machine (101).

Arrangement according to Claim 1 ; characterized in that the sensor (111) is oriented so that it detects the subsurface (103).

Arrangement according to one of the preceding claims; characterized in that the fixing device (109) is designed as a rod; wherein the sensor (111) is fixed in a first end of the rod; and wherein the rod is fixed with a second end in the work machine (101).

Arrangement according to one of the preceding claims; characterized in that a distance between the sensor (111) and the work machine (101) can be changed.

Method for operating an arrangement according to the preceding claim; characterized in that the distance is chosen so that it is greater than the braking distance of the work machine (101).