DE102021200440A1

DE102021200440A1 - Verfahren zum Betreiben eines Beladeelements für ein Fahrzeug mit einer Ladefläche

Info

Publication number: DE102021200440A1
Application number: DE102021200440.7A
Authority: DE
Inventors: Udo Schulz; Markus Kempf; Ramkumar Jaganathan; Juergen Saile; Nils Kaiser; Andrzej Piotr Rys
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2022-07-21
Also published as: WO2022157089A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Beladeelements für ein Fahrzeug mit einer Ladefläche (205), wobei das Verfahren einen Schritt des Bestimmens einer Position zumindest einer Entladelinie (210) auf der Ladefläche (205), und einer Mehrzahl von Entladepunkten (220) umfasst, die auf der zumindest einen Entladelinie (210) angeordnet ist, unter Verwendung zumindest eines Fahrzeugparameters und/oder eines Schwellwerts. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des Ansteuerns der Mehrzahl von Entladepunkten (220) mit dem Beladeelement und Abladen eines sich in dem Beladeelement befindlichen Ladegutes (215), um die Ladefläche (205) mit dem Ladegut (215) zu beladen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Betreiben eines Beladeelements für ein Fahrzeug mit einer Ladefläche nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
Bei einer Beladung eines Fahrzeugs wird in der Regel eine gleichmäßige Lastverteilung oder Volumenverteilung angestrebt. Demnach ist bei einer Beladung des Fahrzeugs eine gleichmäßige Schüttgutverteilung auf der Ladefläche des Fahrzeugs wünschenswert.
Die DE 198 58 401 A1 beschreibt eine schematisierte Ladestrategie unter Verwendung eines Sicht-Feedbacks.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Beladeelements für ein Fahrzeug mit einer Ladefläche, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Durch den hier vorgestellten Ansatz wird eine gleichmäßige und automatisierte Beladung einer Ladefläche eines Fahrzeugs ermöglicht.
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Beladeelements für ein Fahrzeug mit einer Ladefläche vorgestellt. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Bestimmens einer Position zumindest einer Entladelinie auf der Ladefläche, und einer Mehrzahl von Entladepunkten, die auf der zumindest einen Entladelinie angeordnet ist, unter Verwendung zumindest eines Fahrzeugparameters und zusätzlich oder alternativ eines Schwellwerts. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des Ansteuerns einer Bewegung des Beladeelements an zumindest einen der Mehrzahl von Entladepunkten und des Abladens eines sich in dem Beladeelement befindlichen Ladegutes an zumindest dem Entladepunkt, um die Ladefläche mit dem Ladegut zu beladen.
Das Fahrzeug kann als ein Nutzfahrzeug, insbesondere als ein hochautomatisiertes Fahrzeug, realisiert sein, das beispielsweise das Beladeelement aufweist. Alternativ kann das Beladeelement als eine fahrzeugexterne Komponente eines weiteren Fahrzeugs realisiert sein, wie beispielsweise als Baggerarm eines Baustellenfahrzeugs. Das Verfahren kann demnach für das Beladeelement eingesetzt und/oder durchgeführt werden, durch das vorteilhafterweise die Ladefläche mit dem Ladegut beladen werden. Die zumindest eine Entladelinie ist als eine fiktive Linie zu verstehen, entlang der das Beladeelement bewegt werden kann. Die Entladepunkte können dabei vorteilhafterweise unter Verwendung eines Ansteuersignals angesteuert werden. Vorteilhafterweise wird die Ladefläche durch das Verfahren an den Entladepunkten mit dem Ladegut beladen. Das Ladegut kann beispielsweise auch als Schüttgut bezeichnet werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Schritt des Ansteuerns einen Teilschritt eines Ansteuerns eines Ziehens des Beladeelements entlang der zumindest einen Entladelinie umfassen, um das Ladegut nach dem Beladen der Ladefläche zu ebnen und/oder verteilen. Der Teilschritt kann beispielsweise als Zwischenschritt zwischen Beladevorgängen an den einzelnen Entladepunkten oder vorteilhafterweise abschließend nach dem kompletten Beladevorgang durchgeführt werden.
Im Teilschritt des Ziehens des Schritts des Ansteuerns kann eine Bewegung des Beladeelements zwischen 5 cm und 15 cm unterhalb einer Ladeflächenkante der Ladefläche entlang der Entladelinie angesteuert werden. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Verschütten des Ladeguts auf eine Fahrbahn während beispielsweise einer Kurvenfahrt vermieden werden, da eine Oberfläche des Ladeguts nicht über die Ladeflächenkante hinausragt.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Bestimmens eine Position zumindest einer weiteren Entladelinie durch die Ladefläche bestimmt werden, wobei die Entladelinie und die weitere Entladelinie parallel zueinander angeordnet sein und zusätzlich oder alternativ längs der Ladefläche verlaufen können, und wobei eine Mehrzahl von weiteren Entladepunkten bestimmt werden kann, die auf der weiteren Entladelinie angeordnet ist. Im Schritt des Ansteuerns kann eine Bewegung des Beladeelements an zumindest einen der Mehrzahl von weiteren Entladepunkten unter Verwendung des Ansteuersignals angesteuert werden, um die Ladefläche an den weiteren Entladepunkten mit einem Ladegut zu beladen. Vorteilhafterweise kann die weitere Entladelinie bestimmt werden, wenn eine Schaufelgröße, das bedeutet die Länge und Breite des Beladeelements unterhalb des vorbestimmten Schwellwerts liegt.
Gemäß einer Ausführungsform können im Schritt des Ansteuerns die Entladepunkte und die weiteren Entladepunkte mäanderförmig angesteuert werden. Vorteilhafterweise kann dadurch eine gleichmäßige Gewichtsverteilung auf der Ladefläche erreicht werden, sodass das beispielsweise ein Umkippen des Fahrzeugs bei einer einseitigen Beladung vermieden wird.
Ferner kann im Schritt des Bestimmens der Mehrzahl von Entladepunkten für die zumindest eine Entladelinie und zusätzlich oder alternativ für die weitere Entladelinie eine Position eines ersten Entladepunkts der Entladelinie und zusätzlich oder alternativ der weiteren Entladelinie unter Berücksichtigung einer Position einer an eine Fahrerkabine des Fahrzeugs angrenzenden ersten Seitenwand der Ladefläche bestimmt werden. Dabei kann eine Position eines letzten Entladepunkts der Entladelinie und zusätzlich oder alternativ der weiteren Entladelinie unter Berücksichtigung einer Position einer der ersten Seitenwand gegenüberliegenden zweiten Seitenwand der Ladefläche bestimmt werden. Die erste Seitenwand kann beispielsweise auch als Prallplatte bezeichnet werden. Der erste und letzte Entladepunkt wird deswegen einzeln berücksichtigt, da sich bei einem Beladen der Ladefläche das Ladegut nicht frei verteilen kann im Gegensatz zu beispielsweise den zwischen dem ersten und letzten Entladepunkt liegenden Entladepunkten.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Ansteuerns die Mehrzahl der zwischen dem ersten Entladepunkt und dem letzten Entladepunkt liegenden Entladepunkte und zusätzlich oder alternativ der weiteren Entladepunkte von dem ersten Entladepunkt ausgehend angesteuert werden, und/oder wobei jeder bereits angesteuerte Entladepunkt einen Referenzpunkt für den jeweils nächsten anzusteuernden Entladepunkt repräsentieren kann. Vorteilhafterweise kann dadurch die Ladefläche möglichst ohne Platzverlust beladen werden.
Weiterhin kann im Schritt des Bestimmens die Position der Entladelinie, der weiteren Entladelinie, der Entladepunkte und zusätzlich oder alternativ der weiteren Entladepunkte unter Verwendung des Fahrzeugparameters bestimmt werden, der eine Ladeflächenbreite der Ladefläche, eine für die Ladefläche zulässige Ladungsmasse, ein Ladungsvolumen für die Ladefläche und zusätzlich oder alternativ eine Schaufelbreite des Beladeelements, ein Schaufelvolumen und zusätzlich oder alternativ eine Masse des in dem Beladeelement aufnehmbaren Ladeguts repräsentiert. Vorteilhafterweise kann dadurch auch das Fahrzeug erkannt werden, dessen Ladefläche zu beladen ist, und folglich können beispielsweise Schäden durch eine zu große Last vermieden werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Bestimmens eine Position zumindest einer dritten Entladelinie durch die Ladefläche bestimmt werden, wobei die Entladelinie, die weitere Entladelinie und die Entladelinie dritte parallel zueinander angeordnet sind und zusätzlich oder alternativ längs der Ladefläche verlaufen, und wobei eine Mehrzahl von dritten Entladepunkten bestimmt wird, die auf der dritten Entladelinie angeordnet ist, wobei im Schritt des Ansteuerns eine Bewegung des Beladeelements an zumindest einen der Mehrzahl von dritten Entladepunkten unter Verwendung des Ansteuersignals angesteuert wird, wenn die Entladepunkte der Entladelinie und die weiteren Entladepunkte der weiteren Entladelinie angesteuert wurden. Vorteilhafterweise kann im Schritt des Ansteuerns das Ladegut an den Entladepunkten abgeladen werden.
Ferner kann im Schritt des Bestimmens die Position der Entladelinie und zusätzlich oder alternativ der weiteren Entladelinie derart bestimmt werden, dass sie mittig durch die Ladefläche verläuft. Vorteilhafterweise kann dies unter Verwendung des Fahrzeugparameters in einem automatisierten Verfahren bestimmt werden.
Gemäß einer Ausführungsform können die Schritte des Verfahrens hochautomatisiert durchgeführt werden. Vorteilhafterweise kann das Verfahren demnach ein autonomes Beladen und zusätzlich oder alternativ Vermessen des Fahrzeugs, ein autonom gesteuertes Abrufen von Fahrzeugdaten aus einem Speicher oder beispielsweise ein automatisches Erkennen des Fahrzeugs umfassen.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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 Ansteuerung 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.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einem Beladungselement gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Ladefläche mit einer Entladelinie gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Ladefläche mit einer Mehrzahl von Entladelinien;
4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Ladefläche;
5 ein Höhendiagramm einer Beladung für eine Ladefläche an einem ersten Entladepunkt gemäß einem Ausführungsbeispiel;
6 ein Höhendiagramm einer abgeschlossenen Beladung einer Ladefläche gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7 eine perspektivische Darstellung einer Ladefläche gemäß einem Ausführungsbeispiel;
8 eine perspektivische Darstellung einer Ladefläche gemäß einem Ausführungsbeispiel;
9 eine schematische Darstellung eines Negativbeispiels einer Ladefläche;
10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Beladeelements für ein Fahrzeug mit einer Ladefläche gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
11 ein Blockschaltbild eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs 100 mit einem Beladungselement 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Nutzfahrzeug 100 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein Bagger realisiert, der das Beladeelement 105 aufweist. Das Beladeelement 105 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein Baggerarm 110 mit einer Baggerschaufel 115 realisiert. Alternativ ist das Beladeelement 105 als Teil eines in einer der nachfolgenden Figuren beschriebenen Fahrzeugs mit einer Ladefläche realisierbar. Das Beladeelement 105 ist dabei ausgebildet, um die Ladefläche mit einem Ladegut zu beladen. Das Ladegut umfasst beispielsweise Kies, Sand, Erde oder ähnliches Schüttgut. Das Nutzfahrzeug 100 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Steuergerät 120 auf, das ausgebildet ist, um das Beladeelement 105 unter Verwendung eines Ansteuersignals 125 mittels eines Verfahrens zum Betreiben des Beladeelements 105 anzusteuern. Das Steuergerät 120 wird in einer der nachfolgenden Figuren näher beschrieben.
In anderen Worten ausgedrückt wird durch den hier vorgestellten Ansatz eine Möglichkeit vorgestellt, um die Ladefläche eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Transporters mit dem Ladegut, das auch als Schüttgut bezeichnet wird, möglichst gleichmäßig mit einer zu bestimmenden Anzahl von beispielsweise Baggerschaufelladungen des Beladeelements 105 zu beladen. Dazu wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Simulation und regelbasiertes Suchverfahren zur Bestimmung von lokalen Entladepositionen einer zu bestimmenden Anzahl von Baggerschaufelladungen über zu bestimmenden Entladelinien über der Ladefläche des Fahrzeugs mit dem Ziel einer gleichmäßigen und/oder gleichverteilten Beladung vorgestellt.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 200 mit einer Ladefläche 205 mit einer Entladelinie 210 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Ladefläche 205 des hier dargestellten Fahrzeugs 200 ist beispielsweise von einem Beladeelement beladbar, wie es in 1 beschrieben wurde. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Ladefläche 205 mit dem Ladegut 215 entlang der Entladelinie 210 beladen dargestellt. Die Entladelinie 210 weist eine Mehrzahl von Entladepunkten 220 auf, die auf der zumindest einen Entladelinie 210 angeordnet ist. Das Ladegut 210 an einem der Entladepunkte 220 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel schematisch mittels mehrerer Vierecke mit abgerundeten Ecken dargestellt, deren Mittelpunkte jeweils einem Entladepunkt 220 entsprechen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Ladefläche 205 rechteckig ausgeformt und weist an den schmalen Enden eine erste Seitenwand 225 auf, die an eine Fahrerkabine 230 des Fahrzeugs 200 angrenzt, und an einem der ersten Seitenwand 225 gegenüberliegenden Ende des Rechtecks eine zweite Seitenwand 235 auf. Die erste Seitenwand 225 wird beispielsweise auch als Prallplatte bezeichnet. Die Ladefläche 205 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgehend von einem ersten der Entladepunkte 220 beladen, dessen Position gemäß diesem Ausführungsbeispiel von der ersten Seitenwand 225 abhängig ist. Anders ausgedrückt wird die Ladefläche 205 gemäß diesem Ausführungsbeispiel von der ersten Seitenwand 225 in Richtung der zweiten Seitenwand 235 linear mit dem Ladegut 215 beladen. Das bedeutet, dass gemäß diesem Ausführungsbeispiel die einzelnen Entladepunkte 220 nacheinander angesteuert werden.
In anderen Worten ausgedrückt ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Ladefläche 205 des Fahrzeugs 200 dargestellt, die mittels einer Bestimmung einer Anzahl und Lage der Entladelinie 210, einer Bestimmung einer Anzahl von Schaufelladungen, einer Bestimmung der Entladepunkte 220 auf der Entladelinie 210 anhand von Regeln bezüglich einer Abfolge der Schaufelentladungen und/oder einer Online-Simulation eines Material-Entlade-Flusses, weiterhin mittels einer Ausführung der Schaufelentleerungen durch Ansteuern der bestimmten Entladepunkte 220 in der bestimmten Reihenfolge sowie optional mittels eines abschließenden Abziehvorgangs über der bestimmten Entladelinie 210 beladen wurde. In einer vereinfachten Entladestrategie wird das Beladeelement mittels einer Bewegung längs über die Ladefläche 205 bis zum zu bestimmenden Entladeort, das bedeutet bis zum entsprechenden Entladepunkt 220, bewegt und erst dort beispielsweise mittels Drehen und/oder Öffnen der Schaufel entladen.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Ladefläche 205 mit einer Mehrzahl von Entladelinien 210, 300, 305. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Ladefläche 205 der in 2 beschriebenen Ladefläche 205. Lediglich die Anzahl der Entladelinien 220, 300, 305 weicht derart ab, dass gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Ladefläche 205 drei parallel zueinander laufende Entladelinien 210, 300, 305 mit jeweils einer Mehrzahl von Entladepunkten 220, 310, 315 aufweist. Die Entladelinien 210, 300, 305 verlaufen gemäß diesem Ausführungsbeispiel längs entlang der Ladefläche 205. Die gemäß diesem Ausführungsbeispiel dargestellten Zahlen an der Position der Entladepunkte 220, 310, 315 repräsentieren eine vorteilhafte Beladereihenfolge, um ein Ladegewicht gleichmäßig zu verteilen.
Die Mehrzahl von Entladepunkten 220 der Entladelinie 210 sowie eine Mehrzahl von weiteren Entladepunkten 310 der weiteren Entladelinie 300 werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel mäanderförmig angesteuert, um eine gleichmäßige Gewichtsverteilung auf der Ladefläche 205 zu erreichen. Nach einem Beladen der Ladefläche 205 an den Entladepunkten 220 und den weiteren Entladepunkten 310 wird die dritte Entladelinie 305 angesteuert, die ebenfalls eine Mehrzahl von dritten Entladepunkten 315 aufweist. Die dritte Entladelinie 305 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Entladelinie 210 und der weiteren Entladelinie 300 angeordnet. Die dritten Entladepunkte 315 sind dabei gemäß diesem Ausführungsbeispiel versetzt zu den Entladepunkten 220, 310 der Entladelinien 210, 300 angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die dritten Entladepunkte 315 nacheinander, jedoch aus zwei entgegen gesetzten Richtungen angesteuert. Das bedeutet, dass als erster der dritten Entladepunkte 315 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zunächst derjenige angesteuert wird, welcher der ersten Seitenwand 225 zugewandt angeordnet ist, und anschließend der dazu benachbarte Entladepunkt 315, der ebenfalls auf der dritten Entladelinie 305 angeordnet ist. Als nächstes wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein der zweiten Seitenwand 235 zugewandter letzter der Entladepunkte 315 gefolgt von einem dazu benachbarten Entladepunkt 315 angesteuert, der von der zweiten Seitenwand 235 ausgehend in Richtung einer Ladeflächenmitte 320 angeordnet ist.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Ladefläche 205. Die hier dargestellte Ladefläche 205 entspricht der in 3 beschriebenen Ladefläche 205. Lediglich die Beladereihenfolge weicht gemäß diesem Ausführungsbeispiel ab, was anhand der in den Entladungspunkten 220, 310, 315 abgebildeten Zahlen dargestellt ist. Während in 3 die Entladungspunkte 220, 310 der Entladungslinie und der weiteren Entladungslinie mäanderförmig angesteuert wurden, werden die Entladungspunkte 220 und die weiteren Entladungspunkte 310 gemäß diesem Ausführungsbeispiel abwechselnd, beispielsweise zickzackartig, angesteuert. Anders ausgedrückt wechselt das Beladeelement nach einer jeweiligen Beladung der Ladefläche 205 die Entladelinie. Die dritten Entladungspunkte 315 werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel beginnend von einem der ersten Seitenwand 225 zugewandten Entladungspunkt 315 in Richtung der zweiten Seitenwand 235 angesteuert, nachdem die Entladepunkte 220, 310 angesteuert wurden. An der zweiten Seitenwand 235 angekommen wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine letzte Entladung des Beladeelements an einem der dritten Entladungspunkte 315 durchgeführt, der gemäß diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls benachbart zu der ersten Seitenwand 225 angeordnet ist.
5 zeigt ein Höhendiagramm 500 einer Beladung für eine Ladefläche an einem ersten Entladepunkt gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei entspricht das Höhendiagramm 500 beispielsweise einem Beginn einer Beladung der Ladefläche, wie es in einer der 2 bis 4 beschrieben wurde. Das Höhendiagramm 500 zeigt dabei lediglich die Höhe des an dem ersten Entladepunkt entladenen Ladeguts auf der ansonsten leeren Ladefläche.
6 zeigt ein Höhendiagramm 600 einer abgeschlossenen Beladung einer Ladefläche gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das hier dargestellte Höhendiagramm 600 repräsentiert das Ladegut auf einer beladenen Ladefläche. Dabei ist zu sehen, dass das Ladegut mittig am höchsten aufgetürmt ist und zu den Seiten hin abfällt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Ladegut zumindest annähernd gleichmäßig auf der Ladefläche verteilt. Das hier dargestellte Höhendiagramm 600 ist als Weiterentwicklung des in 5 dargestellten Höhendiagramms zu verstehen.
7 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ladefläche 205 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Ladefläche 205 entspricht beispielsweise der in einer der 2 bis 4 beschriebenen Ladefläche 205. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist lediglich dargestellt, wie in einem Abziehvorgang das Ladegut auf der Ladefläche 205 geebnet wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Abziehvorgang für eine mittels einer einzigen Entladelinie beladenen Ladefläche 205 symbolisch durch einen Pfeil 700 dargestellt. Der Abziehvorgang erfolgt gemäß diesem Ausführungsbeispiel von der zweiten Seitenwand 235 der Ladefläche ausgehend in Richtung der ersten Seitenwand 225.
8 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ladefläche 205 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Ladefläche 205 entspricht der in 7 beschriebenen Ladefläche 205. Auch gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist dargestellt, wie in einem Abziehvorgang das Ladegut auf der Ladefläche 205 geebnet wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Abziehvorgang für eine mittels zumindest zwei Entladelinien beladenen Ladefläche 205 symbolisch durch zwei parallel zueinander verlaufenden Pfeilen 800 dargestellt. Der Abziehvorgang erfolgt gemäß diesem Ausführungsbeispiel von der zweiten Seitenwand 235 der Ladefläche ausgehend in Richtung der ersten Seitenwand 225.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Negativbeispiels einer Ladefläche 205. Die Ladefläche 205 entspricht beispielsweise der in einer der 2 bis 4 beschriebenen Ladefläche 205. Lediglich abweichend ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Negativbeispiel einer Beladereihenfolge abgebildet, da während einer Beladung der Ladefläche 205 eine Ungleichverteilung des Ladegutes während des Beladeprozesses beispielsweise eine Umkippgefahr des Fahrzeugs und/oder eine Wahrscheinlichkeit für einen Schaden des Fahrzeugs erhöht wird.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1000 zum Betreiben eines Beladeelements für ein Fahrzeug mit einer Ladefläche gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 1000 wird beispielsweise als ein Beladeverfahren oder als Beladungsprozess für ein Fahrzeug mit einer Ladefläche durchgeführt, wie es beispielsweise in einer der zuvor beschriebenen Figuren dargestellt ist. Das Verfahren 1000 wird beispielsweise von einer Steuereinheit durchgeführt, die beispielsweise als Teil des Fahrzeugs oder alternativ als Teil eines Nutzfahrzeugs realisiert ist, wie es beispielsweise in 1 beschrieben wurde. Das Verfahren 1000 umfasst dabei einen Schritt 1005 des Bestimmens einer Position zumindest einer Entladelinie auf der Ladefläche und einer Mehrzahl von Entladepunkten unter Verwendung zumindest eines Fahrzeugparameters und/oder eines Schwellwerts. Die Entladepunkte sind auf der zumindest einen Entladelinie angeordnet. Weiterhin umfasst das Verfahren 1000 einen Schritt 1010 des Ansteuerns einer Bewegung des Beladeelements an zumindest einen der Mehrzahl von Entladepunkten und des Abladens eines sich in dem Beladeelement befindlichen Ladegutes an zumindest dem Entladepunkt, um die Ladefläche mit dem Ladegut zu beladen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 1005 des Bestimmens zusätzlich eine Position zumindest einer weiteren Entladelinie durch die Ladefläche bestimmt. Die Entladelinie und die weitere Entladelinie sind dabei parallel zueinander angeordnet und/oder längs verlaufen der Ladefläche. Eine Mehrzahl von weiteren Entladepunkten wird weiterhin bestimmt, die auf der weiteren Entladelinie angeordnet ist. Folglich wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel im Schritt 1010 des Ansteuerns eine Bewegung des Beladeelements an zumindest einen der Mehrzahl von weiteren Entladepunkten unter Verwendung des Ansteuersignals angesteuert, um die Ladefläche an den weiteren Entladepunkten mit einem Ladegut zu beladen. Die Entladepunkte und die weiteren Entladepunkte werden dabei im Schritt 1010 des Ansteuerns mäanderförmig angesteuert, um beispielsweise eine vorteilhafte Gewichtsverteilung zu erreichen. Weiterhin optional wird im Schritt 1005 des Bestimmens für die zumindest eine Entladelinie und/oder für die weitere Entladelinie eine Position eines ersten Entladepunkts der Entladelinie und/oder der weiteren Entladelinie unter Berücksichtigung einer Position einer an eine Fahrerkabine des Fahrzeugs angrenzenden ersten Seitenwand der Ladefläche bestimmt. Weiterhin wird eine Position eines letzten Entladepunkts der Entladelinie und/oder der weiteren Entladelinie unter Berücksichtigung einer Position einer der ersten Seitenwand gegenüberliegenden zweiten Seitenwand der Ladefläche bestimmt. Die Position der Entladelinie, der weiteren Entladelinie, der Entladepunkte und/oder weiteren Entladepunkte wird ferner unter Verwendung des Fahrzeugparameters bestimmt, der eine Ladeflächenbreite der Ladefläche, eine für die Ladefläche zulässige Ladungsmasse, ein Ladungsvolumen für die Ladefläche und/oder eine Schaufelbreite des Beladeelements, ein Schaufelvolumen, eine Masse des in dem Beladeelement aufnehmbaren Ladeguts, repräsentiert. Optional wird die Position der Entladelinie und/oder der weiteren Entladelinie derart bestimmt, dass sie mittig durch die Ladefläche verläuft. Im Schritt 1010 des Ansteuerns wird demnach die Mehrzahl der zwischen dem ersten Entladepunkt und dem letzten Entladepunkt liegenden Entladepunkte und/oder weiteren Entladepunkte von dem ersten Entladepunkt ausgehend angesteuert. Dabei repräsentiert jeder bereits angesteuerte Entladepunkt einen Referenzpunkt für den jeweils nächsten anzusteuernden Entladepunkt.
Lediglich optional wird im Schritt 1005 des Bestimmens weiterhin eine Position zumindest einer dritten Entladelinie durch die Ladefläche bestimmt. Die Entladelinie, die weitere Entladelinie und die dritte Entladelinie sind dabei gemäß diesem Ausführungsbeispiel parallel zueinander angeordnet und/oder verlaufen längs der Ladefläche. Weiterhin wird im Schritt 1005 des Bestimmens, wie auch bei der Entladelinie und/oder der weiteren Entladelinie, eine Mehrzahl von dritten Entladepunkten bestimmt, die auf der dritten Entladelinie angeordnet ist. Im Schritt 1010 des Ansteuerns wird eine Bewegung des Beladeelements an zumindest einen der Mehrzahl von dritten Entladepunkten unter Verwendung des Ansteuersignals angesteuert, wenn die Entladepunkte der Entladelinie und die weiteren Entladepunkte der weiteren Entladelinie angesteuert wurden. Lediglich optional umfasst das Verfahren 1000 einen Teilschritt 1015 des Ansteuerns eines Ziehens des Beladeelements entlang der zumindest einen Entladelinie, um das Ladegut nach dem Beladen der Ladefläche zu ebnen. Der Teilschritt 1015 ist dabei beispielsweise als Teilschritt 1015 des Schrittes 1010 des Ansteuerns durchführbar. Dabei wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Bewegung des Beladeelements zwischen 5 cm und 15 cm unterhalb einer Ladeflächenkante der Ladefläche entlang der Entladelinie angesteuert wird. Die Schritte 1005, 1010, 1015 des Verfahrens werden dabei gemäß diesem Ausführungsbeispiel hochautomatisiert durchgeführt und ermöglichen beispielsweise ein autonomes Beladen und/oder Vermessen des beispielsweise als Lastwagen realisierten Fahrzeugs, ein Abrufen von Fahrzeugdaten aus einer Speichereinheit des Fahrzeugs oder ein Erkennen des Fahrzeugs.
11 zeigt ein Blockschaltbild eines Steuergeräts 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Steuergerät 120 entspricht oder ähnelt beispielsweise dem Steuergerät 120, wie es in 1 beschrieben wurde. Das Steuergerät 120 ist beispielsweise ausgebildet, um ein Verfahren zum Betreiben eines Beladeelements anzusteuern oder durchzuführen, wie es beispielsweise in 10 beschrieben wurde. Dazu weist das Steuergerät 120 eine Bestimmeinheit 1100 und eine Ansteuereinheit 1105 auf. Die Bestimmeinheit 1100 ist ausgebildet, um ein Bestimmen einer Position zumindest einer Entladelinie auf der Ladefläche, und einer Mehrzahl von Entladepunkten, die auf der zumindest einen Entladelinie angeordnet ist, unter Verwendung zumindest eines Fahrzeugparameters 1110 und/oder eines Schwellwerts 1115 zu bewirken. Die Ansteuereinheit 1105 ist ausgebildet, um ein Ansteuern einer Bewegung des Beladeelements an zumindest einen der Mehrzahl von Entladepunkten und ein Abladen eines sich in dem Beladeelement befindlichen Ladegutes mittels des Ansteuersignals 125 an zumindest dem Entladepunkt zu bewirken, um die Ladefläche mit dem Ladegut zu beladen.
In anderen Worten ausgedrückt ist die Bestimmeinheit 1100 ausgebildet, um eine Anzahl und Lage der Entladelinien zu bestimmen. Dazu werden die Entladelinien beispielsweise in Abhängigkeit eines Verhältnisses der Schaufelbreite zur Ladeflächenbreite längs über der Entladefläche bestimmt. Ist das Verhältnis größer als ein bestimmter Wert, beispielsweise 1:3, wird eine über der Ladefläche mittige Entladelinie mit in Nähe der auch als Prallplatte bezeichneten ersten Seitenwand beginnenden und darauf liegenden lokalen Entladepunkten gewählt. Als Entladepunkt ist beispielsweise die Mitte der Fläche der geöffneten Schaufel oder alternativ auch der Tool Center Point (TCP) der nicht geöffneten oder komplett geöffneten Schaufel wählbar. Ein abschließender Abziehvorgang entlang der Entladelinie gleicht beispielsweise verbleibende Unebenheiten aus. Ist das Verhältnis dagegen kleiner als ein bestimmter Wert, werden zwei nebeneinanderliegende Entladelinien und einer mittig darüber liegende Entladelinie mit jeweils in der Nähe der Prallplatte beginnenden und darauf liegenden Entladepunkten gewählt. Die Position der zwei nebeneinanderliegenden Entladelinien ergibt sich aus einer Gleichverteilung von beispielsweise zwei Schaufelbreiten und Lücken über der Ladeflächenbreite. Zwei abschließende Abziehvorgänge über den zwei parallelen Entladelinien gleichen dabei verbleibende Unebenheiten aus.
Der beispielhafte Wert von 1:3 ergibt sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus einer begrenzten Varianz von Baggerschaufelgrößen und/oder -breiten und einer durch die Ladeflächenbreite, die nicht breiter als beispielsweise 2,55m im Straßenverkehr sein darf, praktisch ermittelter Wert. Allgemein ist diese bekannte Breite aber auch variabel, beispielsweise bei Transportern im Bergbau und/oder Tagebau, wobei in diesem Fall dann auch wieder entsprechend größere und/oder breitere Schaufeln verwendet werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Menge der Entladepunkte einer Anzahl, wie viele Schaufelladungen des Beladeelements auf der Ladefläche entladen werden. Sowohl eine zulässige Ladungsmasse als auch ein zulässiges Ladungsvolumen des Fahrzeugs sind beispielsweise bekannt, sodass bezüglich beider Größen die Anzahl der Schaufeln berechnet wird und die kleinere sich ergebende Anzahl der Schaufeln bezüglich Masse oder Volumen gewählt wird, da sonst eine Überladung erfolgen oder Material danebenfallen würde. Zur Bestimmung der Anzahl der Schaufeln unter Verwendung der zulässigen Lademasse werden die berechneten Werte lediglich optional ganzzahlig zur nächstliegenden Zahl gerundet, solange ein Toleranzbereich von beispielsweise 10% eingehalten wird. Zur Bestimmung der Anzahl der Schaufeln unter Verwendung des Ladevolumens wird weiterhin optional ein Quader mit der Ladegrundfläche und zulässigen Bordseitenhöhe berechnet. Hintergrund dessen ist, dass eine Häufung beispielsweise in Form eines stumpfen Keils nicht zulässig ist, da bei Kurvenfahrten Material verloren gehen könnte, was jedoch durch den hier vorgestellten Ansatz vermieden wird.
Wenn dies doch zulässig ist, wie beispielsweise im nicht öffentlichen Verkehr, erfolgt die Bestimmung des maximal zulässigen Volumens folgendermaßen. Aus der Ladeflächengrundfläche, der Bordseitenhöhe und einem Schüttgutwinkel wird ein geometrischer Körper, beispielsweise ein Quader mit aufgesetztem stumpfen Keil, bestimmt. Die Breite der oberen Fläche des stumpfen Keils entspricht einer oder zwei Schaufelbreiten. Weiterführend fließt eine maximal zulässige Schüttguthöhe in die Berechnung des maximalen Volumens mit ein, wobei in einem solchen Fall die Breite der oberen Fläche des stumpfen Keils sich aus der Seitenwandhöhe und dem Schüttgutwinkel ergibt. Es wird aus Effizienzgründen und der oben erwähnten begrenzten Varianz von Baggerschaufelgrößen oder - breiten davon ausgegangen, dass diese Breite zwei Schaufelbreiten, das bedeutet ebenfalls zwei Abziehvorgänge, nicht übersteigt.
Weiterhin optional ergibt sich die Anzahl der Baggerschaufelentladungen pro Entladelinie aus der Anzahl Entladelinien, über welche die Baggerschaufelentladungen zahlenmäßig gleich zu verteilen sind. Im Fall der drei Entladelinien werden bei Ungleichheit die restlichen, das bedeutet ein zahlenmäßiger Rest nach einer Division durch 3, also die eine oder die zwei restlichen Schaufelentladungen über die dritte, das bedeutet die mittlere Entladelinie, vorzugsweise über dem Fahrzeugschwerpunkt, gegeben. Eine Abfolge der Schaufelentladungen über den Entladelinien ergibt sich beispielsweise mit den im Folgenden begründeten Regeln:
Grundsätzlich erfolgt die Befüllung der Ladefläche zuerst an der Prallplatte, die auch als erste Seitenwand bezeichnet ist, beginnend, sodass überflüssiges Material in Richtung eines Ladeflächenendes und seitlich fließt. Die folgenden Schaufelentleerungen schließen sich bezüglich des Entladepunktes der vorhergehenden unmittelbar an, um das Ineinanderfließen und Verteilen des Schüttgutes auszunutzen und/oder zu begünstigen, bevor sich dieses auf der Ladefläche weiter festsetzt und/oder verdichtet. Im Falle parallel zueinander verlaufender Entladelinien erfolgen die Schaufelentleerungen fortlaufend abwechselnd auf diesen, sodass eine Schlängellinie entlang gefahren wird. Mit dieser Strategie lässt sich die beste gleichmäßige Materialverteilung erreichen. Würde man erst entlang der einen und dann entlang der anderen Entladelinie befüllen, wie in 9 dargestellt, würde es während des Beladungsvorganges zu einer einseitigen Last kommen und es bestünde die Gefahr, dass das Fahrzeug seitlich umkippt oder Schaden nimmt. Die ungleichmäßige Beladung lässt sich in einem solchen Fall auch durch die abschließende mittige Entladelinie nicht mehr korrigieren.
Würde man mit jeder Schaufelentladung abwechselnd von Spur zu Spur springen, wie in 4 dargestellt, besteht zwar keine Umkippgefahr aber die Gleichverteilung des Materials ist immer noch, wenn auch im Beispiel geringfügig, schlechter als bei dem Schlängellinienverfahren, wie es in 3 beschrieben wurde. Zudem setzt bei zwei nebeneinander und immer auf der gleichen Entladelinie beginnenden Schaufelentleerung beispielsweise immer eine rechte Schüttung auf eine linke auf, sodass es beispielsweise bei schlechtem Fließverhalten des Schüttgutes zu einer rechtslastigen Beladung kommt. Das bevorzugte Schlängelverfahren vermeidet dies, da bezüglich der zwei nebeneinanderliegenden Schaufelentleerungen immer zwischen rechts und links beginnender Entleerung gewechselt wird (links - rechts, rechts - links, links - rechts). Im Fall der mehr als einer, das bedeutet im Fall der drei Entladelinien, werden bei Ungleichheit der Verteilung die restlichen, also die eine oder die zwei restlichen Schaufelentladungen über bzw. nebeneinander über dem Fahrzeugschwerpunkt entladen.
Bei einer Durchführung des Verfahrens für eine einzige, mittig angeordnete Entladelinie findet eine erste Entladung beispielsweise in der Nähe der Prallplatte, das bedeutet in der Nähe der Rückwand der Kabine, statt und jede weitere Schaufelentleerung schreitet mit ihrem Entladepunkt auf der Entladelinie in Richtung Ladeflächenende fort. Bei zwei nebeneinanderliegenden Entladelinien und einer mittig darüber liegenden Entladelinie findet die erste Schaufelentleerung in der Nähe der Prallplatte optional in Fahrtrichtung auf der linken Entladelinie statt. Eine zweite Schaufelentleerung findet ebenfalls in der Nähe der Prallplatte in Fahrtrichtung auf der rechten Entladelinie statt. Eine dritte Schaufelentleerung findet weiterhin in Fahrtrichtung auf der rechten Entladelinie an die zweite Entladung anschließend statt. Dieses Modell setzt sich so lange fort, bis die Anzahl berechneter Schaufelentleerungen in den beiden parallelen Entladelinien erfolgt sind und das Schüttgut das Ende der Ladefläche erreicht hat (Schlängellinienverfahren). Anschließend erfolgt das Entladen in der dritten mittigen Entladelinie in der Nähe der Prallplatte statt, beispielsweise mit einer neunten Schaufelentladung beginnend, der sich eine zehnte Schaufelentladung in Richtung Ladeflächenende anschließt, sodass der Beginn der Ladefläche befüllt ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel erfolgt weiterhin zuerst eine elfte Schaufelentladung am Ende der Ladefläche, der sich eine zwölfte Schaufelentladung zurück in Richtung der Prallplatte anschließt, sodass das Ende der Ladefläche gut befüllt ist. Am Ladeflächenbeginn und am Ladeflächenende werden daher zwei hintereinander folgende Schaufelentladungen gesetzt, da je nach Böschungswinkel die Möglichkeit besteht, dass das Schüttgut der jeweils zweiten anschließenden Entladung, beispielsweise die zehnte und/oder zwölfte, noch bis an die Bordwand fließt.
Die weiteren Schaufelentladungen schließen der vorhergehenden in Fahrtrichtung auf der mittigen Entladelinie an, bis sich beispielsweise die zwölfte Schaufelentleerung an die zehnte anschließt und/oder mit ihr zusammenfließt. Eine 13. Schaufelentleerung und/oder der zahlenmäßige Rest nach Teilung der Gesamtzahl an Schaufelentleerungen durch 3, findet vorzugsweise über dem Fahrzeugschwerpunkt in der mittigen Entladelinie statt. Zur Bestimmung der genauen Entladepunkte mit den entsprechend beschriebenen Abfolgeregeln auf den entsprechenden Entladelinien für ein möglichst gleichmäßig verteiltes Schüttgut auf der Ladefläche wird lediglich optional ein Suchverfahren und/oder Finite-Elemente-Methode (FEM) gerechnet.
Bei einem simulierten Fließverhalten wird beispielsweise bei einem punktuellen Abladen die Ladung gleichmäßig auf einer Fläche von Länge und Breite der verwendeten Baggerschaufel verteilt. Beispielsweise wird eine Schaufel mit den Maßen 130cm x 80cm verwendet. Die Mitte der Fläche der geöffneten Schaufel entspricht dabei beispielsweise dem jeweiligen Abladepunkt. Weiterhin ergibt sich eine Abladehöhe von mindestens 40cm. Beispielsweise wird auf Basis einer Diskretisierung einer Grundfläche und/oder einer Ladefläche in Säulen von beispielsweise 10 × 10 cm Seitenfläche geprüft, ob benachbarte Säulen eine Höhendifferenz aufweisen, die größer tan(Alpha)*10cm ist. Wenn ja, wird aufgrund der Überschreitung des Böschungswinkels Alpha das Material von einem in das andere Element fließen. In dem Fall wird beispielsweise 1cm Materialhöhe vom einen in das andere Element verschoben, bis nach n-Schritten die Höhendifferenz hinreichend abgebaut ist. Dabei wird zuerst Material nach oben, nach links, nach rechts, nach unten verschoben. Dies wird durchiteriert, bis keine Fließvorgänge mehr anfallen. An den Seitenwänden der Ladefläche findet kein Fließvorgang in Richtung der Wand statt. Die Parameter sind beispielsweise je nach verfügbarer Rechenkapazität feiner einstellbar. Der materialabhängige Böschungswinkel Alpha ist dabei vorab bestimmt und/oder wird mit der ersten und/oder mit jeder weiteren Schaufelentleerung beispielsweise mittels optischer Sensoren bestimmt.
Für eine Suche der Entladepunkte auf einer über der Ladefläche mittige Entladelinie werden die Entladepunkte bis auf den ersten und letzten Entladepunkt äquidistant über der mittleren Entladelinie verteilt. Für den ersten und letzten Entladepunkt zur Ladeflächenbegrenzung werden Initialwerte, wie beispielsweise der halbe äquidistante Abstand, verwendet und anschließend die Simulation gerechnet. Eine sich nach der Simulation ergebende Schüttguttopologie wird im Anfangsbereich und Endbereich dahingehend analysiert, ob es zu Über- oder Unterhöhungen im Vergleich einer Bezugshöhe gekommen ist. Eine Bezugshöhe bezüglich der Bestimmung einer Überhöhung ergibt sich aus einer gedanklichen Gleichverteilung der ersten Schaufel über der Ladfläche, wodurch noch ausreichend Möglichkeiten des Auffüllens durch den späteren abschließenden Abziehvorgang gegeben sind. Kommt es beispielsweise zu einer Überhöhung der Schüttguttopologie am Beginn der Entladelinie, so wird der erste Entladepunkt ein Inkrement von der Prallplatte entfernt und umgekehrt. Hierbei wird nur die erste Entladung simuliert. Im Prinzip verursachen alle Entladungen ein Fließen des Materials zur Ladebordwand. Das bedeutet, dass die Simulation abgebrochen wird, sobald kein Material an die Prallplatte fließt. Gleiches gilt optional für die Schüttguttopologie am Ende der Entladelinie bezogen auf den letzten Entladepunkt, wobei hier die beispielhaften 10cm unter der Ladeklappe zu wählen sind, da der abschließende Abziehvorgang vorteilhafterweise ausreichend Material zum Verteilen haben sollte. Die anderen Entladepunkte werden wieder äquidistant über der mittleren Entladelinie verteilt und/oder berechnet. Mit den gefundenen Entladepunkten wird das Verfahren beispielsweise durch den Bagger automatisch ausgeführt.
Bei einer Suche der Entladepunkte auf zwei nebeneinanderliegende Entladelinien und einer mittig darüber liegenden Entladelinie werden zuerst nur die Entladungen in den zwei parallelen Entladungslinien simuliert. Bis auf die ersten zwei und die letzten zwei Entladepunkte werden die anderen äquidistant über den Entladelinien verteilt. Für die ersten zwei und letzten zwei Entladepunkte zur Ladeflächenbegrenzung werden Initialwerte, beispielsweise der halbe äquidistante Abstand, verwendet, und die Simulation berechnet, wie zuvor auch bereits beschrieben. Die sich ergebende Schüttguttopologie wird auch hier im Anfangsbereich und Endbereich dahingehend analysiert, ob es zu Über- oder Unterhöhungen im Vergleich zu einer Bezugshöhe gekommen ist. Die Bezugshöhe bezüglich der Überhöhung ergibt sich aus der Gleichverteilung der ersten zwei Schaufeln über der Ladfläche, wodurch noch ausreichend Möglichkeiten des Auffüllens durch den abschließenden Abziehvorgang gegeben sind. Kommt es beispielsweise zu einer Überhöhung der Schüttguttopologie am Beginn der Entladelinie, so werden die ersten zwei Entladepunkt ein Inkrement von der Prallplatte entfernt und umgekehrt. Hierbei werden nur die ersten Entladungen simuliert, das bedeutet alle Entladungen, die ein Fließen des Materials zur Ladebordwand verursachen. Folglich wird die Simulation abgebrochen, sobald kein Material an die Prallplatte fließt.
Gleiches gilt für die Schüttguttopologie am Ende der Entladelinie bezogen auf die letzten zwei Entladepunkte, wobei hier die beispielhaften 10 cm unter der Ladeklappe zu wählen sind, da der abschließende Abziehvorgang ausreichend Material zum Verteilen haben sollte. Die anderen Entladepunkte werden wieder äquidistant über den mittleren Entladelinien verteilt und die Simulation mit der einer der oben erläuterten Abfolgen berechnet. Danach werden die Entladungen der dritten mittig darüber liegenden Entladelinie simuliert und ein immer nächster Entladepunkt bestimmt. Die fortschreitenden Entladepunkte werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf den Entladelinien derart gesucht und/oder gewählt, dass die tiefsten Stellen in der bisherigen Schüttguttopologie gefüllt werden. Die Entladepunkte der Schaufelentladungen werden auf der dritten mittigen Entladelinie derart gesetzt, dass die Täler aus den vorhergehenden Schaufelentleerungen der beiden benachbarten Entladelinien und anschließend fortlaufend bereits erfolgten Schaufelentleerungen der dritten Entladelinie gefüllt werden. Dazu wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel zuerst der tiefste Schüttguttopologiepunkt der bisherigen Simulation unter der dritten Entladelinie im Bereich zwischen jeweils benachbarten Entladepunkten der zwei parallelen Entladelinien gesucht und als Startwert für die Simulation des ersten Entladepunktes für die mittigen Entladelinie verwendet. Danach wird entsprechend der obigen Abfolge für eine Entladung mit tiefstem Schüttguttopologiepunkt verfahren.
Der hinterste Entladepunkt, das bedeutet ein der zweiten Seitenwand am nächsten liegender Entladepunkt, wird inkrementell derart verschoben, dass der hintere Bereich der Ladefläche gut gefüllt ist, das bedeutet bis kurz unter die Bordwandgrenze der Ladefläche. Im Anschluss daran wird entsprechend der zuvor beschriebenen Abfolge verfahren. Die restlichen, also die eine oder die zwei restlichen Schaufelentladungen über bzw. nebeneinander über einem Fahrzeugschwerpunkt, werden anschließend auch simuliert. Gleichfalls werden oder wird optional der bzw. die abschließenden Abziehvorgänge simuliert. Dabei wird die Schaufelstellung entlang der zumindest einen Entladespur optional mit einem Öffnungswinkel von 20° bis 90° gleichmäßig über der Entladelinie verstellt, um eine Kompression des Materials zu vermeiden. Die Höhe der Schaufelschneidkante ist dabei 10 cm unter der Bordwand. Stellt sich dabei heraus, dass zu viel Material gegen die Prallplatte geschoben wird, das bedeutet Material sich über die 10 cm unter Bordwand aufhäuft, so werden die Schaufelentladungen über dem Fahrzeugschwerpunkt schrittweise in Richtung Ladeklappe verschoben und die Simulation mit der Entladung der restlichen Schaufelentladungen so lange wiederholt, bis die zulässige Materialhöhe unter 10 cm Ladebordwand bleibt. Würde von vornherein möglichst viel Material in Richtung Ladeklappe entladen, so wäre der Kraft- und damit Kraftstoffbedarf höher.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19858401 A1 [0003]

Claims

Verfahren (1000) zum Betreiben eines Beladeelements (105) für ein Fahrzeug (200) mit einer Ladefläche (205), wobei das Verfahren (1000) die folgenden Schritte umfasst: - Bestimmen (1005) einer Position zumindest einer Entladelinie (210) auf der Ladefläche (205), und einer Mehrzahl von Entladepunkten (220), die auf der zumindest einen Entladelinie (210) angeordnet ist, unter Verwendung zumindest eines Fahrzeugparameters (1110) und/oder eines Schwellwerts (1115); und - Ansteuern (1010) einer Bewegung des Beladeelements (105) an zumindest einen der Mehrzahl von Entladepunkten (220) und Abladen eines sich in dem Beladeelement (105) befindlichen Ladegutes (215) an zumindest dem Entladepunkt (220), um die Ladefläche (205) mit dem Ladegut (215) zu beladen.
Verfahren (1000) gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt (1010) des Ansteuerns einen Teilschritt (1015) eines Ansteuerns eines Ziehens des Beladeelements (105) entlang der zumindest einen Entladelinie (210) umfasst, um das Ladegut (215) nach dem Beladen der Ladefläche (205) zu ebnen und/oder verteilen.
Verfahren (1000) gemäß Anspruch 2, wobei im Teilschritt (1015) des Ziehens des Schritts (1010) des Ansteuerns eine Bewegung des Beladeelements (105) zwischen 5 cm und 15 cm unterhalb einer Ladeflächenkante der Ladefläche (205) entlang der Entladelinie (210) angesteuert wird.
Verfahren (1000) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Schritt (1005) des Bestimmens eine Position zumindest einer weiteren Entladelinie (300) durch die Ladefläche (205) bestimmt wird, wobei die Entladelinie (210) und die weitere Entladelinie (300) parallel zueinander angeordnet sind und/oder längs der Ladefläche (205) verlaufen, und wobei eine Mehrzahl von weiteren Entladepunkten (310) bestimmt wird, die auf der weiteren Entladelinie (300) angeordnet ist, wobei im Schritt (1010) des Ansteuerns eine Bewegung des Beladeelements (105) an zumindest einen der Mehrzahl von weiteren Entladepunkten (310) unter Verwendung des Ansteuersignals (125) angesteuert wird, um die Ladefläche (205) an den weiteren Entladepunkten (310) mit dem Ladegut (215) zu beladen.
Verfahren (1000) gemäß Anspruch 4, wobei im Schritt (1010) des Ansteuerns die Entladepunkte (220) und die weiteren Entladepunkte (300) mäanderförmig angesteuert werden.
Verfahren (1000) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Schritt (1005) des Bestimmens der Mehrzahl von Entladepunkten (220) für die zumindest eine Entladelinie (210) und/oder für die weitere Entladelinie (300) eine Position eines ersten der Entladepunkte (220; 310) der Entladelinie (210) und/oder der weiteren Entladelinie (300) unter Berücksichtigung einer Position einer an eine Fahrerkabine (230) des Fahrzeugs (200) angrenzenden ersten Seitenwand (225) der Ladefläche (205) bestimmt wird, und wobei eine Position eines letzten der Entladepunkte (220; 310) der Entladelinie (210) und/oder der weiteren Entladelinie (300) unter Berücksichtigung einer Position einer der ersten Seitenwand (225) gegenüberliegenden zweiten Seitenwand (235) der Ladefläche (205) bestimmt wird.
Verfahren (1000) Gemäß Anspruch 6, wobei im Schritt (1010) des Ansteuerns die Mehrzahl der zwischen dem ersten Entladepunkt (220; 310) und dem letzten Entladepunkt (220; 310) liegenden Entladepunkte (220) und/oder weiteren Entladepunkte (310) von dem ersten Entladepunkt ausgehend angesteuert werden, und/oder wobei jeder bereits angesteuerte Entladepunkt (220; 310) einen Referenzpunkt für den jeweils nächsten anzusteuernden Entladepunkt (220; 310) repräsentiert.
Verfahren (1000) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei im Schritt (1005) des Bestimmens die Position der Entladelinie (210), der weiteren Entladelinie (300), der Entladepunkte (220) und/oder weiteren Entladepunkte (310) der unter Verwendung des Fahrzeugparameters (1110) bestimmt wird, der eine Ladeflächenbreite der Ladefläche (205), eine für die Ladefläche (205) zulässige Ladungsmasse, ein Ladungsvolumen für die Ladefläche (205) und/oder eine Schaufelbreite des Beladeelements (105), ein Schaufelvolumen, eine Masse des in dem Beladeelement (105) aufnehmbaren Ladeguts (215), repräsentiert.
Verfahren (1000) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei im Schritt (1005) des Bestimmens eine Position zumindest einer dritten Entladelinie (305) durch die Ladefläche (205) bestimmt wird, wobei die Entladelinie (210), die weitere Entladelinie (300) und die dritte Entladelinie (305) parallel zueinander angeordnet sind und/oder längs der Ladefläche (205) verlaufen, und wobei eine Mehrzahl von dritten Entladepunkten (315) bestimmt wird, die auf der dritten Entladelinie (305) angeordnet ist, wobei im Schritt (1010) des Ansteuerns eine Bewegung des Beladeelements (105) an zumindest einen der Mehrzahl von dritten Entladepunkten (315) (105) unter Verwendung des Ansteuersignals (125) angesteuert wird, wenn die Entladepunkte (220) der Entladelinie (210) und die weiteren Entladepunkte (310) der weiteren Entladelinie (300) angesteuert wurden.
Verfahren (1000) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Schritt (1005) des Bestimmens die Position der Entladelinie (210) und/oder weiteren Entladelinie (300) derart bestimmt wird, dass sie mittig durch die Ladefläche (205) verläuft.
Verfahren (1000) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Schritte (1005, 1010) des Verfahrens (1000) hochautomatisiert durchgeführt werden.
Steuergerät (120), das eingerichtet ist, um die Schritte (1005, 1010) des Verfahrens (1000) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche in entsprechenden Einheiten (1100, 1105) auszuführen und/oder anzusteuern.
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer und/oder ein Steuergerät (120) diesen bzw. dieses veranlassen, die Schritte (1005, 1010) des Verfahrens (1000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen und/oder anzusteuern.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.