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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit einer ermittelten maximal zulässigen Ladekapazität, insbesondere eines maximal zulässigen Ladegewichts und/oder eines maximal zulässigen Ladevolumens, eines Transportfahrzeugs mit einer Ladefläche zum Transport von Schüttgut, eine entsprechende Steuereinheit sowie eine Lademaschine mit einer Sensoreinheit und einer Steuereinheit.
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Bei der Beladung von Kippern oder auch Anhängern muss vermieden werden, dass diese überladen werden. Überladung mit zu viel Gewicht führt zu Schäden am Fahrzeug und Erlöschen der Betriebserlaubnis. Überladung mit zu viel Volumen führt zu Verlust von Material beim Transport, mit zum Beispiel auch Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer. Im manuellen Betrieb gibt es hierzu verschiedene Möglichkeiten:
- - Erfahrungswerte des Baggerführers
- - Hinweistafel am Fahrzeug zur Belastbarkeit
- - Wiegen des Fahrzeugs vor dem Verlassen des Werksgeländes
- - Auswahl von Fahrzeugen auf Basis der Materialparameter, so dass ein vollständiges Ausnutzen des Volumens dennoch innerhalb der Tragfähigkeit des Fahrzeugs bleibt.
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Ferner finden in modernen Arbeitsmaschinen automatisierte- oder teilautomatisierte Arbeitsprozesse immer mehr Einsatz.
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Die
EP 3 289 852 A1 offenbart ein Transportfahrzeug mit einer einen Ladebehälter zum Befüllen mit Erntegut durch eine Erntemaschine oder Verlademaschine in einem Überladevorgang aufweist, und mit mindestens einem Identifikator, welcher zum zumindest teilautomatisierten Steuern des Überladevorgangs durch eine Steuerung mittels einer Überladekamera erfassbar ist.
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Die
WO 2017/125607 A1 offenbart ein System aus Baumaschine, Transportfahrzeug mit Laderaum und Bildaufnahmeeinrichtung und ein Verfahren zum Anzeigen eines Bildstromes beim Be- und Entladen eines Transportfahrzeuges.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit einer ermittelten maximal zulässigen Ladekapazität, insbesondere eines maximal zulässigen Ladegewichts (Zuladung) und/oder eines maximal zulässigen Ladevolumens, eines Transportfahrzeugs mit einer Ladefläche zum Transport von Schüttgut.
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Das Verfahren umfasst einen Schritt des Entladens einer Schüttgutmenge mit einem bekannten Gewicht auf die Ladefläche des Transportfahrzeugs mittels einer Lademaschine, insbesondere eines Baggers. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Erfassens eines Einfederverhaltens des Transportfahrzeugs, insbesondere eines Feder-Dämpf-Systems des Transportfahrzeugs beim Entladen der Schüttgutmenge mittels einer, insbesondere optischen Sensoreinheit. Das Verfahren umfasst außerdem einen Schritt des Ermittelns einer Einfedercharakteristik des Transportfahrzeugs, insbesondere des Feder-Dämpf-Systems des Transportfahrzeugs, in Abhängigkeit von dem erfassten Einfederverhalten mittels einer Steuereinheit, um die maximal zulässige Ladekapazität des Transportfahrzeugs zu ermitteln. Das Verfahren umfasst des Weiteren einen Schritt eines Ausgebens des Signals in Abhängigkeit von der ermittelten maximal zulässigen Ladekapazität des Transportfahrzeugs mittels der Steuereinheit.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Steuereinheit, welche eingerichtet es, die folgenden Schritte durchzuführen:
- - Ermitteln einer Einfedercharakteristik eines Transportfahrzeugs, insbesondere eines Feder-Dämpf-Systems eines Transportfahrzeugs, in Abhängigkeit von einem mittels einer, insbesondere optischen Sensoreinheit bei einem Entladen einer Schüttgutmenge auf einer Ladefläche des Transportfahrzeugs erfassten Einfederverhalten, um eine maximal zulässige Ladekapazität, insbesondere ein maximal zulässiges Ladegewicht und/oder ein maximal zulässiges Ladevolumen des Transportfahrzeugs zu ermitteln, wobei eine Schüttgutmenge mit einem bekannten Gewicht auf die Ladefläche des Transportfahrzeugs mittels einer Lademaschine, insbesondere einem Bagger entladen wurde; und
- - Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von der ermittelten maximal zulässigen Ladekapazität des Transportfahrzeugs.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine Lademaschine, insbesondere mobiler Löffelbagger, mit einer, insbesondere optischen Sensoreinheit zum Erfassen eines Einfederverhaltens eines Transportfahrzeugs, insbesondere eines Feder-Dämpf-Systems des Transportfahrzeugs beim Entladen einer Schüttgutmenge auf eine Ladefläche des Transportfahrzeugs zum Transport von Schüttgut und einer vorangehend beschriebenen Steuereinheit.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist des Weiteren ein Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen und/oder zu steuern, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
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Das Transportfahrzeug ist zum Transport von Schüttgut ausgebildet. Hierfür weist das Transportfahrzeug eine entsprechende Ladefläche auf. Das Transportfahrzeug kann bspw. ein Muldenkipper sein. Der Muldenkipper, kann hierbei als fester Aufbau oder Anhänger ausgebildet sein.
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Die Lademaschine ist bevorzugt eine mobile Lademaschine. Die Lademaschine kann jedoch auch stationär ausgebildet sein. Die Lademaschine kann eine vollautonome bzw. vollautomatisierte Lademaschine oder eine halbautonome bzw. halbautomatisierte Lademaschine sein. Unter vollautonom bzw. vollautomatisiert ist hierbei gemeint, dass kein Lademaschinenführer vorhanden ist, weder in einer Lademaschinenkabine noch an einer Fernsteuerung. Die Lademaschine kann für bauwirtschaftliche, landwirtschaftliche, forstwirtschaftliche und/oder logistische Zwecke ausgebildet bzw. eingerichtet sein. Die Lademaschine kann bspw. ein Bagger, insbesondere ein Löffelbagger, oder ein Radlader sein.
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Die Lademaschine weist ein Ladewerkzeug zum Aufnehmen und Entladen von Schüttgut, wie bspw. Festgestein oder Lockergestein auf. Das Ladewerkzeug ist bevorzugt ein Löffel, insbesondere ein Tieflöffel.
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Die Lademaschine befindet sich bevorzugt in einem Abbaugebiet, bspw. von Festgestein oder Lockergestein. D.h., dass der Entladevorgang bevorzugt in einem Abbaugebiet, insbesondere als Teil eines Beladevorgangs des Transportfahrzeugs, durchgeführt wird.
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Der Schritt des Entladens einer Schüttgutmenge mit einem bekannten Gewicht auf die Ladefläche des Transportfahrzeugs mittels einer Lademaschine, insbesondere eines Baggers. Das entladene Schüttgut kann bspw. Festgestein und/oder Lockergestein aufweisen oder daraus bestehen. Hierbei kann das Gewicht der Schüttgutmenge vorgegeben sein oder zwischen einem Beladen der Schüttgutmenge und dem Entladen der Schüttgutmenge ermittelt werden. Bevorzugt entspricht die entladene Schüttgutmenge einem im Wesentlichen maximalen Ladevolumen, d.h. maximal aufnehmbaren Schüttgutvolumen Schüttgutvolumen, des Ladewerkzeugs der Lademaschine, insbesondere des Löffels des Baggers, für das Schüttgut.
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Der Schritt des Erfassens eines Einfederverhaltens des Transportfahrzeugs, insbesondere eines Feder-Dämpf-Systems des Transportfahrzeugs beim Entladen der Schüttgutmenge wird mittels einer Sensoreinheit durchgeführt. Verständlicherweise handelt es sich bei der entladenen Schüttgutmenge um eine für die Erfassung/Ermittlung des Einfederverhaltens ausreichende Schüttgutmenge. Ferner handelt es sich um eine durch die Entladung der Schüttgutmenge hervorgerufene Einfederung. Gemäß Hookeschem Gesetz hängt das Einfedern als Längenänderung von der Federkonstante und der einwirkenden Kraft ab. Die einwirkende Kraft setzt sich initial durch die Abbremsung des Materials z.B. 1 Tonne Masse pro Schaufel beim Auftreffen auf die Ladefläche und der Gewichtskraft zusammen. Final nach dem Ausschwingen wirkt nur noch die Gewichtskraft des abgeladenen Materials. Durch die Längenänderung kann die Federkonstante ermittelt werden, die im Transportfahrzeug entsprechend seiner Tragfähigkeit ausgelegt sein muss. Ein alternativer Weg führt über die Beobachtung des Feder-Masse-Dämpfer-Systems, dessen Periodendauer und Amplitude auch vom anregenden Impuls sowie den Systemkonstanten Dämpfung, Federkonstante und Masse abhängt.
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Hierbei könnte ferner im Schritt des Erfassens des Einfederverhaltens ferner ein Federbruch des Transportfahrzeugs erkannt werden, was ein zusätzliches Sicherheitsmerkmal darstellt.
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Hierbei kann im Schritt des Ermittelns unter Verwendung der ermittelten Einfedercharakteristik die maximal zulässige Ladekapazität von der Steuereinheit berechnet werden, da Federung auf die zulässige Zuladung begrenzt. Bevorzugt wird jedoch im Schritt des Ermittelns unter Verwendung der ermittelten Einfedercharakteristik ein Typ und/oder eine Art des Transportfahrzeugs ermittelt, um die maximal zulässige Ladekapazität des Transportfahrzeugs (zu ermitteln. Hierbei kann eine entsprechende Tabelle auf einer Speichereinheit hinterlegt sein oder durch einen Datenbankzugriff die maximal zulässige Ladekapazität ausgelesen werden, da Federung auf die zulässige Zuladung ausgelegt ist.
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Bevorzugt werden im Schritt des Ermittelns die Einfedercharakteristik des Transportfahrzeugs unter Berücksichtigung der Umfeldbedingungen, insbesondere einer Bodenneigung und/oder einer Bodenhärte ermittelt.
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Die Sensoreinheit ist bevorzugt eine optische Sensoreinheit. Demnach kann die Sensoreinheit ausgebildet sein, ein dreidimensionales Abbild bzw. eine 3D-Kontur und/oder ein digitales Bild zu erzeugen. Die Sensoreinheit kann einen Sensor oder mehrere Sensoren umfassen. Ein Sensor ist bevorzugt eine Kamera bzw. 3D-Kamera, insbesondere TOF-Kamera, Stereokamera oder Monokamera. D.h., mit anderen Worten, dass im Schritt des Erfassens das Einfederverhalten des Transportfahrzeugs bevorzugt optisch mittels einer Kamera erfasst wird. Zumindest ein Sensor, bevorzugt alle Sensoren der Sensoreinheit ist/sind bevorzugt an der Lademaschine, bspw. einer Vorderseite bzw. Kabinenvorderseite der Lademaschine angeordnet. Weiter bevorzugt ist die Sensoreinheit bzw. der zumindest eine Sensor eine maschineneigene Einheit, welche zur Durchführung weiterer Aufgaben eingerichtet ist, insbesondere zumindest einer der folgenden Aufgaben: Navigation, Hinderniserkennung, Ermittlung Schüttguteigenschaften, Ermittlung Beladestrategie, Ermittlung Entladestrategie, Assistenz Beladevorgänge und Entladevorgänge, Koordinierung von Transportfahrzeugen.
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Der Schritt des Ausgebens eines Signals wird in Abhängigkeit von der ermittelten maximal zulässigen Ladekapazität des Transportfahrzeugs mittels der Steuereinheit durchgeführt.
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Hierbei wird bevorzugt im Schritt des Ausgebens mittels des Signals eine optische und/oder akustische Ausgabeeinheit gesteuert, welche in Abhängigkeit von der maximal zulässigen Ladekapazität des Transportfahrzeugs ein optisches und/oder akustisches Signal ausgibt, um dem Fahrzeugführer das Ende des Beladevorgangs zu signalisieren. Die Ausgabeeinheit kann an der Lademaschine angeordnet sein. Das optische Signal kann ein Scheinwerfersignal von der Lademaschine sein. Das akustische Signal kann ein Hupsignal von der Lademaschine sein.
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Alternativ oder zusätzlich wird bevorzugt im Schritt des Ausgebens mittels des Signals eine Sendeeinheit gesteuert, welche in Abhängigkeit von der ermittelten maximal zulässigen Ladekapazität des Transportfahrzeugs zur Ermittlung einer Beladestrategie und/oder Entladestrategie des Transportfahrzeugs relevante Informationen an eine Anzeigeeinheit, insbesondere ein Display oder Head-Up-Display oder eine Datenbrille, ausgibt. Die Anzeigeeinheit kann an der Lademaschine angeordnet sein.
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Alternativ oder zusätzlich wird bevorzugt im Schritt des Ausgebens mittels des Signals die Lademaschine und/oder weitere Lademaschinen (d.h. entsprechende Einheiten der Lademaschine(n)) gesteuert, derart, dass eine Überschreitung der zulässigen Ladekapazität des Transportfahrzeugs verhindert wird, insbesondere ferner der Beladevorgang des Transportfahrzeugs halbautomatisiert oder vollautomatisiert von der Lademaschine durchgeführt wird.
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Das Verfahren und die entsprechende Steuereinheit bieten eine sehr einfache Möglichkeit der Ermittlung von Ladekapazitäten von Transportfahrzeugen, um insbesondere die Sicherheit und Zuverlässigkeit sowohl beim manuellen als auch beim automatisierten Steuern zu erhöht. Vorteilhaft ist hierbei insbesondere, dass das Verfahren vorteilhafterweise auch mittels einer bereits vorhandenen optischen Sensoreinheit durchführbar ist, welche bereits an der Lademaschine für andere Aufgaben vorhanden ist.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Steuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Abbaugebiets mit einem Löffelbagger und einem Muldenkipper; und
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit einer ermittelten maximal zulässigen Ladekapazität.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Abbaugebiets 10 von Lockergestein 12 bzw. Sand 12. Im Abbaugebiet 10 befindet sich eine Lademaschine 14 zum Beladen eines Transportfahrzeugs 16 mit Schüttgut 12 bzw. Sand 12. Die Lademaschine 14 ist hierbei als Löffelbagger 14 mit einem Tieflöffel 15 ausgebildet. Das Transportfahrzeug 16 ist als Muldenkipper 16 ausgebildet.
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Der Löffelbagger 14 weist eine optische Sensoreinheit 18 auf. Die Sensoreinheit 18 ist als Kamera 18 ausgebildet. Die Kamera 18 ist ausgebildet ein Einfederverhaltens des Transportfahrzeugs 16, insbesondere eines Feder-Dämpf-Systems des Transportfahrzeugs 16 beim Entladen einer Schüttgutmenge mit einem bekannten Gewicht mittels des Tieflöffels 15 auf eine Ladefläche 20 des Transportfahrzeugs 16 zu erfassen.
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Unter Verwendung der ermittelten Einfedercharakteristik kann dann eine (nicht gezeigte) Steuereinheit die maximal zulässige Ladekapazität berechnen und/oder einen Typ und/oder eine Art des Transportfahrzeugs 16, bspw. durch einen Datenbankzugriff, ermittelt, um die maximal zulässige Ladekapazität des Transportfahrzeugs 16 zu ermitteln. Hierbei kann die Ermittlung der Einfedercharakteristik unter Berücksichtigung der Umfeldbedingungen, insbesondere einer Bodenneigung und/oder einer Bodenhärte ermittelt werden.
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In Abhängigkeit von der ermittelten maximal zulässigen Ladekapazität des Transportfahrzeugs 16 wird dann mittels der Steuereinheit eine akustische Ausgabeeinheit bzw. die Hupeinheit der Lademaschine 14 gesteuert, um bei Erreichen der maximal zulässigen Ladekapazität des Transportfahrzeugs 16 ein akustisches Signal auszugeben, welches bspw. einem Fahrzeugführer des Transportfahrzeugs automatisiert signalisiert, dass der Beladungsvorgang abgeschlossen ist.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit einer ermittelten maximal zulässigen Ladekapazität, insbesondere eines maximal zulässigen Ladegewichts und/oder eines maximal zulässigen Ladevolumens, eines Transportfahrzeugs 16 mit einer Ladefläche 20 zum Transport von Schüttgut 12. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Entladens 102 einer Schüttgutmenge mit einem bekannten Gewicht auf die Ladefläche 20 des Transportfahrzeugs 16 mittels einer Lademaschine 14, insbesondere eines Baggers 16. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Erfassens 104 eines Einfederverhaltens des Transportfahrzeugs 16, insbesondere eines Feder-Dämpf-Systems des Transportfahrzeugs 16 beim Entladen der Schüttgutmenge mittels einer, insbesondere optischen Sensoreinheit 18. Das Verfahren umfasst außerdem einen Schritt des Ermittelns 106 einer Einfedercharakteristik des Transportfahrzeugs 16, insbesondere des Feder-Dämpf-Systems des Transportfahrzeugs 16, in Abhängigkeit von dem erfassten Einfederverhalten mittels einer Steuereinheit, um die maximal zulässige Ladekapazität des Transportfahrzeugs 16 zu ermitteln. Das Verfahren umfasst des Weiteren einen Schritt des Ausgebens 108 eines Signals in Abhängigkeit von der ermittelten maximal zulässigen Ladekapazität des Transportfahrzeugs 16 mittels der Steuereinheit.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
