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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Identifizieren eines Anbaugeräts einer mobilen Arbeitsmaschine, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung, sowie eine solche mobile Arbeitsmaschine.
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Hintergrund der Erfindung
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Arbeitsmaschinen, insbesondere mobile, d.h. bewegliche oder fahrbare Arbeitsmaschinen, insbesondere Fahrzeuge, können Anbaugeräte aufweisen, die z.B. mittels einer Hydraulikeinrichtung bzw. eines oder mehrerer Hydraulikzylinder bewegbar sind. Solche Anbaugeräte können an der Arbeitsmaschine anbringbar und abnehmbar - d.h. wechselbar - ausgebildet sein, d.h. es kann bei Bedarf z.B. das eine oder das andere Anbaugerät angebracht werden. Bei solchen Anbaugeräten kann es sich z.B. um eine Baggerschaufel handeln, die an einem Bagger bzw. dort an einem Baggerarm anbringbar ist.
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Insbesondere bei zumindest teilweise automatisierten, aber ggf. auch manuellen Arbeitsprozessen mit einer solchen Arbeitsmaschine mit angebrachtem Anbaugerät sind oftmals diverse Parameter des aktuell angebrachten Anbaugeräts in einer Recheneinheit (Steuergerät) der Arbeitsmaschine verfügbar zu machen, um eine ordnungsgemäße Bewegung des Anbaugeräts zu ermöglichen.
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Es ist daher wünschenswert, eine einfache und kostengünstige Möglichkeit anzugeben, Parameter eines an einer Arbeitsmaschine angebrachten Anbaugeräts verfügbar zu machen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Identifizieren eines Anbaugeräts einer mobilen Arbeitsmaschine, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung, sowie eine mobile Arbeitsmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung beschäftigt sich mit Arbeitsmaschinen, an die ein Anbaugerät anbringbar und abnehmbar ist, und das dann, wenn es angebracht ist, bewegt werden kann. Allgemein verfügen viele Arbeitsmaschinen, insbesondere mobile Arbeitsmaschinen wie z.B. Bagger, Radlader, etc. über die Möglichkeit, das letzte Element des eingesetzten Manipulators - das Anbaugerät oder auch „Worktool“ - zu wechseln. Findet solch ein Wechsel an der Arbeitsmaschine statt, ist es für den weiteren Betrieb von insbesondere automatisierten oder teilautomatisierten Arbeitsprozessen in der Regel nötig, diverse Parameter des aktuell verbundenen bzw. angebrachten Anbaugeräts auf dem Fahrzeugrechner oder einer anderen ausführenden Recheneinheit verfügbar zu haben.
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Bei automatisierten oder teilautomatisierten Arbeitsprozessen ist der Inhalt der Funktionalität z.B. das Abfolgen einer gewünschten Trajektorie für den sog. Tool Center Point (TCP), also eines bestimmten Punkts des Anbaugeräts, oder bei der Anwendung von Assistenzfunktionen die Unterstützung des Fahrers bei einer Trajektorienfolge, d.h. einer Folge von verschiedenen Trajektorien (Bewegungsabläufen), die mit dem angebrachten Anbaugerät vorgenommen werden.
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Um hierfür die nötigen Parameter zu erhalten, können diese z.B. von verschiedenen Quellen bezogen und in Bibliotheken entweder z.B. auf dem Fahrzeugrechner selbst oder z.B. auf Servern oder Datenspeicher, die z.B. über eine drahtlose Datenverbindung an den Fahrzeugrechner angebunden sind (auch als sog. Cloud bezeichnet) abgelegt. Findet ein Wechsel des Anbaugeräts statt, ist es allerdings in der Regel nötig, dass der Fahrer händisch den passenden Eintrag der Bibliothek auswählt.
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Eine Verwaltung und Nachverfolgung von Anbaugeräten z.B. innerhalb eines Fuhrparks ist z.B. über eine Identifikation des Anbaugeräts mittels Scannen eines Barcodes oder RFID-Tags möglich.
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Die relevanten Parameter oder Betriebsparameter eines Anbaugerätes umfassen in diesem Kontext insbesondere geometrische Abmessungen des Anbaugeräts und/oder kinematische Parameter des Anbaugeräts wie z.B. Masse und Schwerpunkt. Diese Parameter können beispielweise initial von einem Hersteller des Anbaugeräts zur Verfügung gestellt werden. Generell können geometrische Parameter auch durch eine händische Vermessung des Anbaugeräts ermittelt und gespeichert werden.
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Das Erkennen oder Identifizieren eines Anbaugeräts kann z.B. auch mittels Sensierung der Last des Anbaugeräts während des Durchfahrens einer vorgegebenen Trajektorie erfolgen. Hierbei kann die sensierte Last des Anbaugeräts mit einem vordefinierten Datensatz verglichen und der Typ des Anbaugeräts so identifiziert werden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird nunmehr vorgeschlagen, zunächst optische Merkmale des Anbaugeräts zu erhalten, z.B. in einer ausführenden Recheneinheit (Fahrzeugrechner) erfassen. Die optischen Merkmale können dabei zunächst erfasst werden; dies kann z.B. mittels eines optischen Sensors (z.B. Kamera, Laserdistanzmessung) erfolgen. Dabei muss der optische Sensor kein Bestandteil der Arbeitsmaschine sein. Es könnte sich beispielsweise auch um ein Smartphone oder eine andere mobile Recheneinheit mit z.B. einer TrueDepth-Kamera handeln, welches drahtlos (direkt) mit der Arbeitsmaschine (bzw. dort einem Fahrzeugrechner oder dergleichen) oder über eine Cloudanwendung, d.h. einen entfernten Server oder ähnliches kommuniziert.
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Es wird dann ein Identifizierungsvorgang durchgeführt, um das Anbaugeräts anhand der optischen Merkmale und basierend auf einer Datenbank zu identifizieren. Bei einer solchen Datenbank kann es sich z.B. um eine mit Parametern bzw. Betriebsparametern für verschiedene Anbaugeräte gefüllte Bibliothek handeln. Dabei kann z.B. ein Abgleich der erhaltenen optischen Merkmale mit entsprechenden Vergleichsdaten in der Datenbank vorgenommen werden. Anhand eines Vergleichs der Parameter mit Sätzen von Vergleichsparametern z.B. in der Datenbank wird dann also z.B. bestimmt, ob es einen Satz von Parametern für das bettreffenden Anbaugerät gibt.
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Als optische Merkmale kommen dabei insbesondere die schon erwähnten geometrischen Abmessungen des Anbaugeräts, also z.B. Breite, Länge, Höhe etc. in Betracht, die zugleich Betriebsparameter sind. Denkbar ist, dass anhand initial erfasster optischer Informationen (z.B. Bilder, Tiefeninformationen) diese geometrischen Abmessungen erst berechnet werden, z.B. aus mehreren verschiedenen Ansichten des Anbaugeräts.
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Wenn der Identifizierungsvorgang erfolgreich ist, d.h. anhand dieser optischer Merkmale das Anbaugerät aus der Datenbank bereits identifiziert bzw. erkannt werden, werden Betriebsparametern des Anbaugeräts - bzw. das Anbaugerät mit seinen Betriebsparametern - aus der Datenbank für den weiteren Betrieb der Arbeitsmaschine mit dem Anbaugerät ausgewählt und insbesondere auch zur Verfügung gestellt, sodass ein ordnungsgemäßer Betrieb möglich ist. Es können also die in der Datenbank abgelegten Parameter für die nachgelagerten automatisierten- oder teilautomatisierten Arbeitsprozesse genutzt werden.
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Ist eine so beschriebene optische Identifikation des Anbaugeräts nicht möglich, d.h. ist der Identifizierungsvorgang nicht erfolgreich, werden vorzugsweise Betriebsparameter für das Anbaugerät bestimmt und in der Datenbank hinterlegt. Hierzu kann der optische Sensor z.B. die notwendigen geometrischen Abmessungen des Anbaugeräts ermitteln bzw. die optischen Merkmale oder optischen Informationen, die mittels des Sensors erfasst wurden, können verwendet werden, um die geometrischen Abmessungen zu berechnen - und es kann ein neuer Eintrag in der Bibliothek von Anbaugeräten erstellt werden.
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Durch ein automatisiertes Abfahren von Trajektorien mit dem angebrachten bzw. verbundenen Anbaugerät können durch die Arbeitsmaschine die noch fehlenden kinematischen Parameter identifiziert werden. Allgemein können also basierend auf einer durch die Arbeitsmaschine durchgeführten Bewegung des Anbaugeräts, insbesondere einer oder mehrerer, mit angebrachtem Anbaugerät abgefahrener Trajektorien, kinematische Parameter bestimmt werden. Dies kann z.B. mittels der Sensierung der Last des Anbaugeräts während einer vorgegebenen Trajektorienfolge erfolgen. Am Ende dieses Vorgangs sind wiederum alle benötigen Parameter bekannt und können in der Datenbank bzw. der Bibliothek abgelegt werden. Sie können dann für den aktuellen Arbeitsprozess und auch weitere Arbeitsprozesse verwendet werden.
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Das vorgeschlagene Vorgehen bietet insbesondere den Vorteil einer Möglichkeit der Identifikation eines Anbaugeräts ohne Anbringung eines Barcodes/RFID-Tags oder ähnliche. Ebenso die Möglichkeit der Identifikation eines Anbaugeräts ohne eine Erweiterung der Komponenten der (mobilen) Arbeitsmaschine mittels der Nutzung z.B. eines Smartphones. Außerdem ergibt sich eine Zeitersparnis bei der Ermittlung der geometrischen Parameter gegenüber einem manuellen Vorgehen. Zudem gibt es die Möglichkeit der Ermittlung der kinematischen Parameter ohne eine vorherige getrennte Analyse des Anbaugeräts oder einen Informationsbezug vom Hersteller des Anbaugeräts.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät einer Arbeitsmaschine oder eine mobile Recheneinheit wie ein Smartphone, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Denkbar ist auch, dass ein solches Verfahren auf einem Recheneinheitenverbund mit z.B. einem Steuergerät einer Arbeitsmaschine und einer mobilen Recheneinheit, ggf. auch noch einem entfernen Server, ausgeführt wird.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Anordnung mit Arbeitsmaschine, insbesondere mobile Arbeitsmaschine, an die ein Anbaugerät anbringbar und abnehmbar ist, und die dazu eingerichtet ist, das Anbaugerät, wenn es angebracht ist, zu bewegen, und mit einer erfindungsgemäßen Recheneinheit oder einem Recheneinheitenverbund.
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Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung in einer bevorzugten Ausführungsform sowie einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung in einer bevorzugten Ausführungsform sowie ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Die Anordnung umfasst eine als Bagger ausgebildete mobile Arbeitsmaschine 100 mit einer als Fahrzeugrechner ausgebildeten Recheneinheit 102 sowie ein als Baggerschaufel 104 ausgebildetes Anbaugerät 104. Die Baggerschaufel ist an dem Bagger bzw. dort am Ende eines Baggerarms anbringbar; wenn sie angebracht ist, kann sie durch den Bagger entsprechend bewegt werden. Außerdem ist eine als Smartphone ausgebildete mobile Recheneinheit 106 mit einem als Kamera ausgebildeten optischen Sensor 108 gezeigt.
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Das Verfahren umfasst nun zunächst, z.B. in einem Schritt 120, das Erfassen bzw. Erhalten optischer Merkmale des Anbaugeräts bzw. der Baggerschaufel durch das Smartphone bzw. dessen Kamera. Es folgt, z.B. in einem Schritt 121, ein Identifizierungsvorgang zum Identifizieren des Anbaugeräts anhand der optischen Merkmale und basierend auf einer Datenbank, die z.B. auf dem Fahrzeugrechner 102 oder auch im Smartphone 106 hinterlegt ist. Denkbar ist ebenfalls, dass die Datenbank anderweitig kommunikativ angebunden ist.
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Wenn der Identifizierungsvorgang erfolgreich ist, werden, z.B. in einem Schritt 122, Betriebsparameter 112 des Anbaugeräts aus der Datenbank ausgewählt und, für den weiteren Betrieb der Arbeitsmaschine mit dem Anbaugerät zur Verfügung gestellt.
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Wenn der Identifizierungsvorgang nicht erfolgreich ist, werden Betriebsparameter für das Anbaugerät bestimmt und in der Datenbank hinterlegt. Dies umfasst, z.B. in einem Schritt 124, das Bestimmen geometrischer Abmessungen, basierend auf den erhaltenen und/oder zusätzlich erfasster optischer Merkmale. Dies umfasst weiterhin, z.B. in einem Schritt 126, das Bestimmen kinematischer Parameter, basierend auf einer durch die Arbeitsmaschine durchgeführten Bewegung 110 des Anbaugeräts, z.B. einer oder mehrerer, mit angebrachtem Anbaugerät abgefahrener Trajektorien.
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Die auf diese Weise gewonnenen Betriebsparameter 114 können dann, z.B. in einem Schritt 128, in der Datenbank hinterlegt und für den weiteren Betrieb der Arbeitsmaschine mit angebrachtem Anbaugerät verwendet werden.
