DE102021214119B3 - Supervision of the dumping of material - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Ausschüttens von Material (109) aus einer Ladevorrichtung (107) eines Fahrzeugs (101); wobei das Fahrzeug (101) mindestens einen bildgebenden Sensor (103) aufweist, der einen Bereich außerhalb der Ladevorrichtung (107) erfasst, den das Material (109) beim Ausschütten mindestens teilweise passiert. Ein oder mehrere Geschwindigkeitsgrößen in mindestens einem Bild des Sensors (103) werden bestimmt; wobei geprüft wird ob die Geschwindigkeitsgrößen mindestens teilweise von Null verschieden sind.The invention relates to a method for monitoring the pouring out of material (109) from a loading device (107) of a vehicle (101); wherein the vehicle (101) has at least one imaging sensor (103) which detects an area outside the loading device (107) through which the material (109) at least partially passes when being poured out. One or more speed variables in at least one image of the sensor (103) are determined; where it is checked whether the speed variables are at least partially different from zero.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Steuergerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 6 und ein Computerprogramm nach Anspruch 8.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1, a control unit according to the preamble of claim 6 and a computer program according to claim 8.

Die EP 2 167 346 B1 offenbart einen Muldenkipper mit einem Radarsensor. Der Radarsensor ist auf das Innere der Mulde gerichtet. Durch Auswertung eines Sensorsignals wird der Beladungszustand der Mulde ermittelt.The EP 2 167 346 B1 discloses a dump truck with a radar sensor. The radar sensor is aimed at the inside of the body. The loading status of the trough is determined by evaluating a sensor signal.

DE 11 2013 000 947 T5 betrifft ein Verfahren und ein stereo-optisches System zur Ermöglichung des Entladens von Material aus einem Fahrzeug. Das System und Verfahren ermöglicht die Ablage von landwirtschaftlichem Material von einem übergebenden Fahrzeug (z. B. einer Erntemaschine) in ein übernehmendes Fahrzeug (z. B. einen Getreideanhänger). DE 11 2013 000 947 T5 relates to a method and stereo-optical system for enabling the unloading of material from a vehicle. The system and method allows for the dumping of agricultural material from a transferring vehicle (e.g., a harvester) to a receiving vehicle (e.g., a grain trailer).

US 2005 / 0 028 604 A1 zeigt ein Sensorsystem zur Überwachung von Lastverschiebungen in Lastkraftwagen. Dabei ist ein Sensor zur Erkennung der Verlagerung einer Last in einem Lastkraftwagen vorgesehen, der einen festen Teil umfasst, der angepasst ist, um an dem Güterfahrzeug in einer bestimmten Position in Bezug auf die Ladung befestigt zu werden. U.S. 2005/0 028 604 A1 shows a sensor system for monitoring load shifts in trucks. There is provided a sensor for detecting the displacement of a load in a truck, comprising a fixed part adapted to be fixed to the goods vehicle in a specific position in relation to the load.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladevorrichtung eines Fahrzeugs unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile zu überwachen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Steuergerät nach Anspruch 6 und ein Computerprogramm nach Anspruch 8. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.The object of the invention is to monitor a charging device of a vehicle while avoiding the inherent disadvantages of the solutions known from the prior art. This object is achieved by a method according to claim 1, a control unit according to claim 6 and a computer program according to claim 8. Preferred developments are contained in the dependent claims and result from the following description.

Das Verfahren dient zur Überwachung des Ausschüttens von Material aus einer Ladevorrichtung eines Fahrzeugs. Vorzugsweise ist das Verfahren computerimplementiert.The method is used to monitor the spilling of material from a loading device of a vehicle. The method is preferably computer-implemented.

Die Ladevorrichtung bezeichnet eine Vorrichtung, die mit dem Fahrzeug verbunden oder verbindbar ist und zum Laden von Material, etwa von Stück- und/oder Stückgut, dient. Beispielsweise handelt es sich bei der Ladevorrichtung um eine Baggerschaufel, eine kippbare Lademulde oder einen kippbaren Container.The loading device designates a device that is or can be connected to the vehicle and is used for loading material, such as general cargo and/or general cargo. For example, the loading device is an excavator shovel, a tiltable loading trough or a tiltable container.

Mit Ausschütten von Material aus der Ladevorrichtung wird ein Vorgang bezeichnet, bei dem Material, das zuvor in der Ladevorrichtung enthalten war, entfernt wird. Charakteristisch für das Ausschütten ist die Wirkung der Schwerkraft auf das Material. Beim Ausschütten rutscht oder fällt das Material aufgrund seiner eigenen Schwerkraft aus der Ladevorrichtung heraus.Dumping material from the loader means an operation of removing material previously contained in the loader. The effect of gravity on the material is characteristic of dumping. When dumping, the material slips or falls out of the loading device due to its own gravity.

Das Fahrzeug weist mindestens einen bildgebenden Sensor auf. Dies ist ein Sensor, der ausgebildet ist, ein oder mehrere Bilder von Objekten zu erstellen, die sich in seinem Erfassungsbereich befinden. Die Bilder liegen etwa in Gestalt zwei- oder dreidimensionaler Vektor- oder Punktgrafiken vor. Als Sensor eignet sich vorliegend ein Radarsensor.The vehicle has at least one imaging sensor. This is a sensor that is designed to create one or more images of objects that are located in its detection area. The images are in the form of two- or three-dimensional vector or dot graphics. In the present case, a radar sensor is suitable as the sensor.

Der Sensor ist so ausgerichtet, dass er einen Bereich außerhalb der Ladevorrichtung erfasst. Mindestens ein Teil seines Erfassungsbereichs liegt also außerhalb der Ladevorrichtung. Im Einzelnen ist der Sensor so ausgerichtet, dass er das zuvor in der Ladevorrichtung enthaltene Material beim Ausschütten mindestens teilweise erfasst. Das Material passiert also beim Ausschütten mindestens teilweise den Erfassungsbereich des Sensors. Vorzugsweise passiert das Material vollständig den Erfassungsbereich. Dies bedeutet, dass sämtliches aus der Ladevorrichtung ausgeschüttete Material durch den Erfassungsbereich des Sensors rutscht und/oder fällt.The sensor is oriented to cover an area outside the loader. At least part of its detection range is therefore outside the charging device. In detail, the sensor is aligned in such a way that it at least partially detects the material previously contained in the loading device when it is poured out. The material thus at least partially passes the detection range of the sensor when poured out. Preferably, the material completely passes through the detection area. This means that any material spilled from the loader will slip and/or fall through the detection area of the sensor.

Erfindungsgemäß werden ein oder mehrere Geschwindigkeitsgrößen in mindestens einem Bild des Sensors bestimmt. Die Geschwindigkeitsgrößen beschreiben jeweils die Geschwindigkeit eines von dem Sensor erfassten und entsprechend in dem mindestens einen Bild enthaltenen Objekts. Beim Ausschütten von Material aus der Ladevorrichtung werden entsprechend eine oder mehrere Geschwindigkeiten des rutschenden und/oder fallenden Materials bestimmt. Bei den Geschwindigkeitsgrößen kann es sich um skalare oder vektorielle Größen bzw. Geschwindigkeitsvektoren handeln.According to the invention, one or more speed variables are determined in at least one image of the sensor. The speed variables each describe the speed of an object detected by the sensor and correspondingly contained in the at least one image. When material is poured out of the loading device, one or more speeds of the sliding and/or falling material are determined accordingly. The velocity variables can be scalar or vector variables or velocity vectors.

Zur Überwachung des Ausschüttvorgangs wird geprüft, ob die Geschwindigkeitsgrö-ßen mindestens teilweise von null verschieden sind. Handelt es sich bei den Geschwindigkeitsgrößen um Vektoren, wird geprüft, ob eine senkrechte Komponente mindestens eines der Geschwindigkeitsvektoren von null verschieden ist. Sind eine oder mehrere der bestimmten Geschwindigkeitsgrößen von null verschieden bzw. ist eine senkrechte Komponente mindestens eines der Geschwindigkeitsvektoren von null verschieden, so deutet dies auf rutschendes und/oder fallendes Material hin. Dies bedeutet, dass der Ausschüttvorgang im Gange ist.To monitor the dispensing process, it is checked whether the speed variables are at least partially different from zero. If the velocity quantities are vectors, it is checked whether a vertical component of at least one of the velocity vectors is non-zero. If one or more of the speed parameters determined is different from zero or if a vertical component of at least one of the speed vectors is different from zero, this indicates sliding and/or falling material. This means that the dispensing process is in progress.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist von Vorteil, da Material, das sich vor einem feststehenden Hintergrund bewegt, besonders einfach anhand seiner Geschwindigkeit von dem Hintergrund zu unterscheiden ist.The method according to the invention is advantageous since material moving in front of a stationary background can be distinguished from the background particularly easily on the basis of its speed.

In einer bevorzugten Weiterbildung wird ein Signal generiert, wenn mindestens eine der Geschwindigkeitsgrößen von null verschieden ist, wenn also davon auszugehen ist, dass Material aus der Ladevorrichtung ausgeschüttet wird.In a preferred development, a signal is generated when at least one of the speed variables is different from zero, ie when it can be assumed that material will be poured out of the loading device.

Ein weiteres Signal wird in einer bevorzugten Weiterbildung generiert, wenn keine der Geschwindigkeitsgrößen von null verschieden ist. Das weitere Signal unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Signal. Das weitere Signal deutet darauf hin, dass in der Ladevorrichtung befindliches Material nicht ausgeschüttet wird, etwa weil das Material feststeckt, oder der Ausschüttvorgang abgeschlossen ist.In a preferred development, a further signal is generated if none of the speed variables is different from zero. The further signal differs from the signal described above. The further signal indicates that the material in the loading device is not being poured out, for example because the material is stuck or the pouring process has ended.

Das ausgeschüttete Material bildet in der Regel einen Haufen. Die Geschwindigkeit des in dem Haufen befindlichen Materials beträgt null. Daher lässt sich anhand der Geschwindigkeit das in dem Haufen befindliche Material von fallendem oder rutschendem Material unterscheiden. Eine bevorzugte Weiterbildung macht sich diese Erkenntnis mittels einer Linie oder Fläche zunutze, die in mindestens einem Bild des Sensors bestimmt wird. Handelt es sich bei dem Bild um ein zweidimensionales Bild, so wird eine Linie bestimmt. Eine Fläche wird bei einem dreidimensionalen Bild bestimmt.The spilled material usually forms a heap. The velocity of the material in the heap is zero. Therefore, the speed can be used to distinguish the material in the heap from falling or sliding material. A preferred development makes use of this finding by means of a line or area that is determined in at least one image of the sensor. If the image is a two-dimensional image, a line is determined. An area is determined in a three-dimensional image.

Die Linie oder Fläche trennt die Punkte des Bildes, in denen die Geschwindigkeitsgröße von null verschieden ist, von den Punkten des Bildes, in denen die Geschwindigkeitsgröße null beträgt. Der Verlauf der Linie oder Fläche wird demnach so gewählt, dass sich auf der einen Seite der Linie oder Fläche ausschließlich Punkte befinden, in denen die Geschwindigkeitsgröße von null verschieden ist, und auf der anderen Seite ausschließlich Punkte, in denen die Geschwindigkeitsgröße null beträgt.The line or area separates the points of the image where the velocity magnitude is non-zero from the points of the image where the velocity magnitude is zero. The shape of the line or area is chosen in such a way that on one side of the line or area there are only points where the speed is not zero, and on the other side there are only points where the speed is zero.

Die genannte Linie oder Fläche beschreibt den Verlauf einer Oberfläche des Haufens von ausgeschüttetem Material. In einer bevorzugten Weiterbildung wird eine Höhe des Haufens mit einem vordefinierten Schwellwert verglichen.Said line or area describes the course of a surface of the heap of poured material. In a preferred development, a height of the heap is compared to a predefined threshold value.

Die Höhe des Haufens wird weiterbildungsgemäß anhand einer Höhe der Linie oder Fläche bestimmt. Diese Höhe wird mit einem vordefinierten, das heißt vor Ausführung der beschriebenen Verfahrensschritte festgelegten Schwellwert verglichen. Überschreitet die Höhe den Schwellwert, wird ein Signal generiert. Das Signal kann dazu verwendet werden, den Ausschüttvorgang zu stoppen oder einen Alarm auszulösen.According to the refinement, the height of the heap is determined from a height of the line or area. This level is compared with a predefined threshold value, that is to say a threshold value set before the method steps described are carried out. If the height exceeds the threshold, a signal is generated. The signal can be used to stop the dumping process or trigger an alarm.

Das erfindungsgemäße Steuergerät ist zur Verwendung in dem oben beschriebenen Fahrzeug ausgebildet bzw. eingerichtet. Es ist weiterhin ausgebildet, ein oder mehrere Bilder des Sensors zu empfangen. Bevorzugt ist das Steuergerät zu diesem Zweck signalleitend mit dem Sensor verbunden. Die ein oder mehreren Bilder sind in ein oder mehreren von dem Sensor zu dem Steuergerät übertragenen Signalen enthalten.The control unit according to the invention is designed or set up for use in the vehicle described above. It is also designed to receive one or more images from the sensor. For this purpose, the control device is preferably connected to the sensor in a signal-conducting manner. The one or more images are included in one or more signals transmitted from the sensor to the controller.

Erfindungsgemäß ist das Steuergerät ausgebildet bzw. eingerichtet, anhand der empfangenen Bilder das Steuergerät das Ausschütten von Material aus der Ladevorrichtung zu gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer bevorzugten Weitebildung zu überwachen. Dies bedeutet, dass das Steuergerät ein Programm aufweist, welches das Steuergerät bei Ausführung des Programms dazu veranlasst, ein solches Verfahren auszuführen.According to the invention, the control unit is designed or set up to use the received images to monitor the pouring out of material from the loading device according to the method according to the invention or a preferred development. This means that the control device has a program which, when the program is executed, causes the control device to carry out such a method.

Das Steuergerät ist bevorzugt weitergebildet, in Abhängigkeit des Ergebnisses der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung die Ladevorrichtung anzusteuern. So kann das Steuergerät etwa den Ausschüttvorgang stoppen, wenn der Haufen des ausgeschütteten Materials zu hoch geworden ist. Erkennt das Steuergerät, dass kein Material mehr ausgeschüttet wird, so veranlasst das Steuergerät vorzugsweise die Ladevorrichtung, in eine Ruhestellung zu verfahren.The control unit is preferably further developed to control the charging device depending on the result of the execution of the method according to the invention or a preferred further development. For example, the control unit can stop the dumping process if the heap of dumped material has become too high. If the control device recognizes that no more material is being poured out, the control device preferably causes the loading device to move to a rest position.

Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ist ausgebildet, das erfindungsgemäße Steuergerät oder eine bevorzugte Weiterbildung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung zu veranlassen. Dies geschieht etwa, indem das Computerprogramm in einen Arbeitsspeicher des Steuergeräts geladen und dort von einem Prozessor des Steuergeräts eingelesen und ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann in Gestalt eines Computerprogrammprodukts oder eines übertragenen Signals vorliegen oder ausführungsbereit auf einem Datenträger gespeichert sein.A computer program according to the invention is designed to cause the control unit according to the invention or a preferred development to execute the method according to the invention or a preferred development. This is done, for example, by the computer program being loaded into a working memory of the control unit and being read in and executed there by a processor of the control unit. The computer program can be in the form of a computer program product or a transmitted signal or it can be stored on a data carrier ready for execution.

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

  • 1 einen Radlader.
A preferred embodiment of the invention is in 1 shown. In detail shows:
  • 1 a wheel loader.

Der in 1 dargestellte Radlader 101 weist einen Radarsensor 103 auf. Dessen Erfassungsbereich 105 verläuft unterhalb einer Schaufel 107 des Radladers 101.the inside 1 The wheel loader 101 shown has a radar sensor 103 . Its detection area 105 runs below a shovel 107 of the wheel loader 101.

Wird Schüttgut 109 aus der Schaufel 107 ausgeschüttet, passiert es den Erfassungsbereich 105 des Radarsensors 103 und wird entsprechend von dem Radarsensor 103 erfasst. Anhand seiner Bewegung 109 lässt sich das Schüttgut identifizieren. Insbesondere ist es möglich, das Schüttgut 109 anhand seiner Bewegung von der stillstehenden Umgebung abzugrenzen.If bulk material 109 is poured out of the shovel 107, it passes the detection range 105 of the radar sensor 103 and is correspondingly detected by the radar sensor 103. The bulk material can be identified on the basis of its movement 109 . In particular, it is possible to delimit the bulk material 109 from the stationary environment based on its movement.

BezugszeichenlisteReference List

101101
Radladerwheel loader
103103
Radarsensorradar sensor
105105
Erfassungsbereichdetection range
107107
Schaufelshovel
109109
Schüttgutbulk goods

Claims (8)

Verfahren zur Überwachung des Ausschüttens von Material (109) aus einer Ladevorrichtung (107) eines Fahrzeugs (101); wobei das Fahrzeug (101) mindestens einen bildgebenden Sensor (103) aufweist, der einen Bereich außerhalb der Ladevorrichtung (107) erfasst, den das Material (109) beim Ausschütten mindestens teilweise passiert; dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Geschwindigkeitsgrößen in mindestens einem Bild des Sensors (103) bestimmt werden; wobei geprüft wird ob die Geschwindigkeitsgrößen mindestens teilweise von Null verschieden sind, geprüft wird, ob eine senkrechte Komponente mindestens eines der Geschwindigkeitsvektoren von Null verschieden ist.Method for monitoring the pouring out of material (109) from a loading device (107) of a vehicle (101); wherein the vehicle (101) has at least one imaging sensor (103) which detects an area outside the loading device (107) through which the material (109) at least partially passes when pouring out; characterized in that one or more speed variables are determined in at least one image of the sensor (103); wherein it is checked whether the speed quantities are at least partially different from zero, it is checked whether a vertical component of at least one of the speed vectors is different from zero. Verfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal generiert wird, wenn mindestens eine der Geschwindigkeitsgrößen von Null verschieden ist.procedure after claim 1 ; characterized in that a signal is generated if at least one of the speed variables is different from zero. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal generiert wird, wenn keine der Geschwindigkeitsgrößen von Null verschieden ist.Method according to one of the preceding claims; characterized in that a signal is generated if none of the speed quantities is different from zero. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Bild eine Linie oder Fläche bestimmt wird, welche die Punkte des Bildes, in denen die Geschwindigkeitsgröße von Null verschieden ist, von den Punkten des Bildes trennt, in denen die Geschwindigkeitsgröße Null beträgt.Method according to one of the preceding claims; characterized in that a line or area is determined in at least one image, which separates the points of the image in which the speed variable is different from zero from the points of the image in which the speed variable is zero. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal generiert wird, wenn eine Höhe der Linie einen vordefinierten Schwellwert überschreitet.Method according to the preceding claim; characterized in that a signal is generated when a height of the line exceeds a predefined threshold. Steuergerät für ein Fahrzeug (101), das eine Ladevorrichtung (107) und mindestens einen bildgebenden Sensor (103) aufweist, der einen Bereich außerhalb der Ladevorrichtung (107) erfasst, den das Material (109) beim Ausschütten mindestens teilweise passiert; wobei das Steuergerät ausgebildet ist, ein oder mehrere Bilder des Sensors (103) zu empfangen; dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät ausgebildet ist, das Ausschütten von Material (109) aus der Ladevorrichtung gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu überwachen.Control unit for a vehicle (101), which has a loading device (107) and at least one imaging sensor (103) which detects an area outside the loading device (107) through which the material (109) at least partially passes when it is poured out; wherein the control device is designed to receive one or more images of the sensor (103); characterized in that the control unit is designed to monitor the pouring out of material (109) from the loading device according to a method according to one of the preceding claims. Steuergerät nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät ausgebildet ist, die Ladevorrichtung in Abhängigkeit des Ergebnisses der Ausführung des Verfahrens anzusteuern.Control device according to the preceding claim; characterized in that the control device is designed to control the charging device depending on the result of the execution of the method. Computerprogramm, das ausgebildet ist, ein Steuergerät nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche zu veranlassen.Computer program designed to cause a control device according to one of the preceding device claims to execute a method according to one of the preceding method claims.
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