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Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Steuerung der Erntegutüberladung von einer selbstfahrenden landwirtschaftlichen Erntemaschine in den Ladebehälter eines Transportfahrzeugs.
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Aus der
DE102011002071A1 ist ein System zur Steuerung der Erntegutüberladung von einer selbstfahrenden landwirtschaftlichen Erntemaschine in den Ladebehälter eines Transportfahrzeugs bekannt. Dieses System steuert das Transportfahrzeug in eine zum Überladen in den Ladebehälter geeignete Relativposition des Transportfahrzeugs gegenüber der Erntemaschine. Einer Annäherung an einen kritischen Zustand wird dabei entgegengewirkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es ein solches System zu verbessern.
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Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur Steuerung der Erntegutüberladung von einer selbstfahrenden landwirtschaftlichen Erntemaschine in den Ladebehälter eines Transportfahrzeugs, wobei die Erntemaschine eine Überladeeinrichtung aus der Erntegut in Form eines Erntegutstrahls austritt umfasst, wobei eine relative Lage des Ladebehälters gegenüber der Erntemaschine ermittelt wird, wobei zumindest ein der Überladeeinrichtung zugeordneter Aktor derart betätigt wird, dass der Erntegutstrahl an einem Zielpunkt innerhalb des Ladebehälters auftrifft, um den Ladebehälter mit Erntegut zu befüllen, wobei eine Beladung des Ladebehälters am aktuellen Zielpunkt bestimmt wird, wobei eine relative Sollposition des Ladebehälters bestimmt wird, wobei das Transportfahrzeug so gesteuert wird, dass die relative Lage des Ladebehälters im Wesentlichen der relativen Sollposition entspricht, wobei die relative Sollposition des Ladebehälters angepasst wird, wenn die Beladung am aktuellen Zielpunkt einen Schwellwert überschreitet, wobei der Zielpunkt angepasst wird, wenn die Beladung am aktuellen Zielpunkt einen Grenzwert überschreitet, wobei der Schwellwert kleiner ist als der Grenzwert.
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Weiterhin umfasst die Erfindung ein System zur Steuerung der Erntegutüberladung von einer selbstfahrenden landwirtschaftlichen Erntemaschine in den Ladebehälter eines Transportfahrzeugs, wobei die Erntemaschine eine Überladeeinrichtung aus der Erntegut in Form eines Erntegutstrahls austritt umfasst, wobei eine Erkennungseinrichtung dazu vorgesehen und eingerichtet ist die relative Lage des Ladebehälters gegenüber der Erntemaschine zu ermitteln und an eine Steuereinheit zu übermitteln, wobei die Steuereinheit dazu vorgesehen und eingerichtet ist eine relative Sollposition des Ladebehälters zu bestimmen, wobei Steuereinheit dazu vorgesehen und eingerichtet ist zumindest einen der Überladeeinrichtung zugeordneten Aktor derart zu betätigen, dass der Erntegutstrahl an einem Zielpunkt innerhalb des Ladebehälters auftrifft, um den Ladebehälter mit Erntegut zu befüllen, wobei die Erkennungseinrichtung dazu vorgesehen und eingerichtet ist die Beladung des Ladebehälters am aktuellen Zielpunkt zu messen und an die Steuereinheit zu übermitteln, wobei die Steuereinheit dazu vorgesehen und eingerichtet ist eine relative Sollposition des Ladebehälters zu bestimmen, wobei die Steuereinheit dazu vorgesehen und eingerichtet ist die relative Sollposition des Ladebehälters oder aus der relativen Sollposition abgeleitete Steuerbefehle an das Transportfahrzeug zu übermitteln, wobei die Steuereinheit dazu vorgesehen und eingerichtet ist die relative Sollposition des Ladebehälters anzupassen, wenn die Beladung am aktuellen Zielpunkt einen Schwellwert überschreitet, wobei die Steuereinheit dazu vorgesehen und eingerichtet ist den Zielpunkt anzupassen, wenn die Beladung am aktuellen Zielpunkt einen Grenzwert überschreitet, wobei der Schwellwert kleiner ist als der Grenzwert.
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Die landwirtschaftliche Erntemaschine ist bevorzugt ein Feldhäcksler oder ein Mähdrescher. Auch andere selbstfahrende oder gezogene Erntemaschinen sind möglich. Das Transportfahrzeug mit dem Ladebehälter ist bevorzugt ein Traktor mit einem Anhänger oder ein Lastkraftwagen.
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Die relative Sollposition beschreibt die räumliche Lage des Ladebehälters im Verhältnis zum Erntefahrzeug. Durch die Vorgabe der Sollposition wird der Zielpunkt in eine Position gebracht, dass der Erntegutstrahl auch bei unvermeidlichen Abweichungen der relativen Lage des Transportfahrzeugs von der relativen Sollposition durch Ansteuerung der Aktoren den Zielpunkt trifft.
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Durch die Anpassung der relativen Sollposition sobald die Beladung am Zielpunkt einen Schwellwert überschreitet, wird die Änderung der relativen Lage des Ladebehälters bereits angestoßen bevor die Beladung am aktuellen Zielpunkt einen Maximalwert erreicht. Durch Ansteuerung der Aktoren kann die Beladung am aktuellen Zielpunkt weitergeführt werden und später der Erntegutstrahl auf einen neuen Zielpunkt ausgerichtet werden.
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Der Grenzwert gibt an, wann die Beladung am Zielpunkt abgeschlossen ist. Wenn der Grenzwert erreicht ist, wird der Zielpunkt geändert und die Beladung am neuen Zielpunkt fortgeführt. Ist der Ladebehälter vollständig gefüllt, wird die Beladung eingestellt. Da der Schwellwert kleiner ist als der Grenzwert wird die relative Sollposition des Ladebehälters angepasst, bevor der Zielpunkt angepasst wird. Durch die Änderung der relativen Sollposition vor der Änderung des Zielpunktes wird eine schnellere Umstellung des Erntegutstrahls vom aktuellen Zielpunkt auf einen neuen Zielpunkt möglich und die Gefahr eines Überlaufens des Ladebehälters sinkt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die relative Sollposition des Ladebehälters basierend auf einer Befüllstrategie angepasst. Die relative Sollposition wird also so angepasst, dass ein weiteres Beladen des Ladebehälters an einer weiteren Zielposition möglich ist oder möglich wird.
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Die Befüllstrategie sieht vorteilhafterweise eine Befüllung des Ladebehälters von vorne nach hinten oder von hinten nach vorne vor. Bei einer Befüllstrategie von vorne nach hinten wird die relative Sollposition des Ladebehälters bei Überschreiten des Schwellwertes nach vorne versetzt. Das Transportfahrzeug beschleunigt also relativ zur Erntemaschine in Fahrtrichtung. Die aktuelle Zielposition bewegt sich mit dem Transportfahrzeug nach vorne und eine neue Zielposition weiter hinten im Ladebehälter kann durch Ansteuerung der Aktoren vom Erntegutstrahl erreicht werden.
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In einer Ausgestaltung wird der Schwellwert manuell vorgegeben. Der Bediener des Systems, bspw. der Fahrer der Erntemaschine oder der Fahrer des Transportfahrzeugs, kann so für die jeweilige Situation einen passenden Schwellwert vorgeben.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Schwellwert herabgesetzt, wenn ein Überlaufen des Ladebehälters detektiert wird. Ein Überlaufen des Ladebehälters ist ein Anzeichen dafür, dass der Erntegutstrahl nicht schnell genug von der aktuellen Zielposition auf die neue Zielposition umgestellt werden konnte. Durch die Herabsetzung des Schwellwertes wird die relative Sollposition früher angepasst und die neue Zielposition kann früher durch Ansteuerung der Aktoren vom Erntegutstrahl erreicht werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden für eine Vielzahl von Ladebehältern unterschiedliche Schwellwerte genutzt. Durch die unterschiedlichen Geometrien unterschiedlicher Ladebehälter werden diese unterschiedlich schnell gefüllt. Daher ist es vorteilhaft unterschiedliche Schwellwerte zu nutzen. Die unterschiedlichen Ladebehälter können von der Erkennungseinrichtung erkannt werden oder die Information über den aktuell zu befüllenden Ladebehälter kann auf andere Weise der Steuereinheit zugeführt werden.
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Bevorzugt weist die Erkennungseinrichtung eine Kamera, ein LI DAR oder ein System aus mehreren Kameras und/oder LIDAR auf. Insbesondere Stereokameras oder ähnliche 3D-Kameras sind zur Erkennung der Beladung des Ladebehälters gut geeignet.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kamera an der Erntemaschine angeordnet und zur optischen Erfassung des Ladebehälters ausgerichtet. Besonders bevorzugt ist die Anordnung der Kamera an der Überladeeinrichtung.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Erkennungseinrichtung dazu vorgesehen und eingerichtet die Beladung am Zielpunkt und ein Überlaufen des Ladebehälters zu detektieren und an die Steuereinheit zu übermitteln.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen in
- 1: eine schematische Rückansicht eines Feldhäckslers beim seitlichen Überladen von Erntegut in einen Ladebehälter,
- 2: eine Draufsicht auf die Situation aus 1,
- 3: eine Draufsicht auf die Situation aus 2 nach Überschreiten des Schwellwertes,
- 4: eine Draufsicht auf die Situation aus 3 nach Überschreiten des Grenzwertes.
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1 zeigt in schematischer Ansicht von hinten eine Erntemaschine 1, hier einen selbstfahrenden Feldhäcksler, die geerntetes und bearbeitetes Erntegut mittels einer Überladeeinrichtung 4, hier eines Auswurfkrümmers, in Form eines Erntegutstrahls 5 in einen seitlich des Feldhäckslers 1 befindlichen Ladebehälter 2 überlädt. Der Ladebehälter 2 ist Teil eines Anhängers und wird von einem in dieser Ansicht durch den Ladebehälter 2 verdeckten Transportfahrzeug parallel zur Fahrtrichtung des Feldhäckslers 1 gezogen. Wie oben beschrieben können Transportfahrzeug und Ladebehälter auch Teil eines Fahrzeugs bspw. eines Lastkraftwagens sein. Der Erntegutstrahl 5 trifft in einem Zielpunkt P auf den Ladebehälter 2, der innerhalb der Außenwände des Ladebehälters 2 liegt, sodass das Erntegut verlustfrei überladen wird.
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Damit der Erntegutstrahl 5 im Zielpunkt P auf den Ladebehälter trifft, lässt sich der Auswurfkrümmer 4 durch einen Drehantrieb 8 um eine vertikale Achse 13 gegenüber dem Maschinenrahmen 12 des Feldhäckslers 1 verschwenken und durch einen Hubzylinder 9 um eine horizontale Achse 14 gegenüber dem Maschinenrahmen 12 des Feldhäckslers 1 in der Höhe verschwenken. Mittels eines Klappenstellzylinders 10 lässt sich weiterhin der Abwurfwinkel α des Erntegutstrahls 5 aus dem Auswurfkrümmer 4 einstellen.
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An der Überladeeinrichtung 4 ist eine Kamera 6 als Teil einer Erkennungseinrichtung angebracht, welche zur optischen Erfassung des Ladebehälters 2 einschließlich des Zielpunktes P ausgerichtet ist.
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Der in Fjg. 2 gezeigte Feldhäcksler 1 und der vom Transportfahrzeug 3 gezogene Ladebehälter 2 weisen die bereits zu 1 genannten Merkmale auf. Zusätzlich zur Darstellung gemäß 1 sind in 2 das Transportfahrzeug 3, eine Steuereinheit 7, ein Fahrregler 11 sowie schematische Signalleitungen dargestellt, um anhand eines Ausführungsbeispiels die Funktion und Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Systems bzw. Verfahrens zur Steuerung der Erntegutüberladung zu erläutern.
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Die Steuereinheit ist bevorzugt Teil der Erntemaschine. Der Fahrregler ist bevorzugt Teil des Transportfahrzeugs. Die Signalleitungen sind bevorzugt eine Funkverbindung.
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Gemäß 2 bewegen sich der Feldhäcksler 1 und das Transportfahrzeug 3, hier ein Traktor, an den der als Anhänger ausgestaltete Ladebehälter 2 angehängt ist, mit in etwa gleicher Geschwindigkeit in Fahrtrichtung FR. Die am Auswurfkrümmer 4 angeordnete Kamera 6 erfasst optisch den Ladebehälter 2 (vgl. 1) und ermittelt anhand einer Bildauswertung (z.B. durch Erkennung der Außenkanten des Ladebehälters 2) unter Berücksichtigung der Stellung des Überladekrümmers 4 die relative Lage des Ladebehälters 2 gegenüber dem Feldhäcksler 1. Die Information wird an eine Steuereinheit 7 übermittelt.
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Die Steuereinheit 7 ist wiederum mit den Aktoren 8, 9, 10 verbunden und steuert diese unter Berücksichtigung der ermittelten relativen Lage derart an, dass der Erntegutstrahl 5 im Zielpunkt P innerhalb des Ladebehälters 2 auftrifft, um diesen mit Erntegut zu befüllen.
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Während der Befüllung beobachtet die Kamera 6 nicht nur die relative Lage des Ladebehälters 2, sondern auch dessen Beladung. Überschreitet die Beladung im Bereich des Zielpunktes P einen Schwellwert, so veranlasst die Steuereinheit 7 eine Anpassung der relativen Sollposition. Die neue Sollposition wird in Form eines Steuersignals S an den Fahrregler weitergegeben. Der Fahrregler steuert das Transportfahrzeug so, dass die relative Lage des Ladebehälters an die relative Sollposition angenähert wird. Der Fahrregler 11 erreicht dies durch aktiven Eingriff in die Fahrgeschwindigkeit und/oder den Lenkwinkel des Transportfahrzeugs 3.
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Bei der Anpassung der relativen Sollposition kann die Steuereinheit 7 vorteilhaft eine durch den Bediener des Feldhäckslers 1 auswählbare Befüllstrategie berücksichtigen. Beispielsweise könnte eine Befüllstrategie beinhalten, dass der Ladebehälter 2 von vorn nach hinten befüllt wird. Beliebige andere Strategien, abhängig von Einzelumständen (u.a. Behältergröße/-form, Randhöhe, Befüllzustand, Überladeabstand etc.), sind denkbar.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die relative Lage des Ladebehälters 2 gegenüber der Erntemaschine einzig mittels Auswertung des optisch erfassten Kamerabilds der Kamera 6 ermittelt. Alternativ oder ergänzend ist auch ein technisch anderes Prinzip für die Ermittlung der relativen Lage denkbar. Beispielsweise könnten die Erntemaschine 1 und das Transportfahrzeug 3 und/oder der Ladebehälter 2 mit (nicht gezeigten) Positionssensoren (z.B. GPS-Navigationseinheiten) ausgestattet sein. Die Ermittlung der relativen Lage des Ladebehälters erfolgte dann durch Vergleich der jeweiligen Positionsdaten, die beispielsweise über Funk von Fahrzeug zu Fahrzeug übermittelt würden, und Übermittlung der ermittelten relativen Lage an die Steuereinheit 7. Ebenfalls wäre es denkbar, optisch ermittelte Lageinformationen mit per derartigen Positionssensoren ermittelten Lageinformationen abzugleichen, um die Genauigkeit der Lagebestimmung zu erhöhen.
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Bei einer Befüllstrategie von vorne nach hinten ist die neue relative Sollposition weiter vorne ggü. dem Erntefahrzeug. Das Transportfahrzeug wird daher vom Fahrregler beschleunigt. Der Erntegutstrahl 5 wird weiterhin auf den Zielpunkt P gerichtet. Dazu werden einzelne oder mehrere der Aktoren 8, 9, 10 durch die Steuereinheit 7 betätigt. Die entstehende Situation ist in 3 dargestellt. Das Transportfahrzeug hat bereits die relative Sollposition für die Beladung am neuen Zielpunkt eingenommen, der Überladekrümmer 4 richtet den Erntegutstrahl 5 allerdings noch auf den alten Zielpunkt P. dadurch ist sichergestellt, dass durch eine Ansteuerung der Aktoren 8, 9, 10 der Erntegutstrahl 5 auf einen angepassten Zielpunkt ausgerichtet werden kann, sobald die Beladung am alten Zielpunkt P einen Grenzwert erreicht.
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Überschreitet die Beladung im Bereich des Zielpunktes P einen Grenzwert, so veranlasst die Steuereinheit 7 eine Anpassung des Zielpunktes. Der Erntegutstrahl 5 wird dann durch Betätigung von einem oder mehreren Aktoren 8, 9, 10 auf den neuen Zielpunkt P ausgerichtet. Die entstehende Situation ist in 4 dargestellt. Kann zum Zeitpunkt der Anpassung des Zielpunktes der Erntegutstrahl 5 nicht durch Betätigung der Aktoren auf den neuen Zielpunkt ausgerichtet werden, so wird der Schwellwert herabgesetzt. Dadurch wird die Anpassung der relativen Sollposition früher gestartet und der neue Zielpunkt kann früher angesteuert werden. Wird zwischen der Anpassung der relativen Sollposition und der Anpassung des Zielpunktes ein Überlaufen des Ladebehälters detektiert, so wird der Grenzwert herabgesetzt. Dadurch wird der Zielpunkt früher angepasst und ein Überlaufen des Ladebehälters zukünftig vermieden.
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Der Bediener der Erntemaschine hat jederzeit die Möglichkeit den Schwellwert und/oder den Grenzwert manuell zu ändern. Dies ist bspw. sinnvoll wenn ein anderes Feld mit einem anderen Erntegut abgeerntet wird oder sich andere Umgebungsparameter ändern. Weiterhin kann der Bediener die beschriebene automatische Herabsetzung von Schwellwert und/oder Grenzwert aktivieren bzw. deaktivieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Erntemaschine
- 2
- Ladebehälter
- 3
- Transportfahrzeug
- 4
- Überladeeinrichtung
- 5
- Erntegutstrahl
- 6
- Kamera
- 7
- Steuereinheit
- 8
- Drehantrieb
- 9
- Hubzylinder
- 10
- Klappenstellzylinders
- 11
- Fahrregler
- 12
- Maschinenrahmen
- 13
- vertikale Achse
- 14
- horizontale Achse
- P
- Zielpunkt
- FR
- Fahrtrichtung
- S
- Steuersignal
- α
- Abwurfwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011002071 A1 [0002]
