DE102022115392A1

DE102022115392A1 - Control arrangement for automatically controlling an agricultural working machine, working machine and method

Info

Publication number: DE102022115392A1
Application number: DE102022115392.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Meyer; Norbert Fritz; Tim Scheurer
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2022-06-21
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2023-12-21

Abstract

Eine Kontrollanordnung zur selbsttätigen Steuerung einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) umfasst:ein der Arbeitsmaschine (10) zugeordnetes Kommunikationssystem (30), das unter Verwendung eines Protokolls mit wenigstens einer internen Kontrolleinheit (32, 42) zur Kontrolle der Geschwindigkeit und/oder Lenkung der Arbeitsmaschine (10) datenübertragend verbunden ist, an welches Kommunikationssystem (30) eine externe Kontrolleinheit (34, 38, 48, 56), trennbar ankoppelbar ist, die konfiguriert ist, über das Kommunikationssystem (30) mit der internen Kontrolleinheit (32, 42) zu kommunizieren und auf diesem Weg die Geschwindigkeit und/oder Lenkung der Arbeitsmaschine (10) zu kontrollieren,eine Erfassungseinrichtung (54) zur sensorischen Erfassung eines Umgebungsparameters der Arbeitsmaschine (10), die zumindest einen Bereich vor der Arbeitsmaschine (10) sensiert, undeine signalübertragend mit der Erfassungseinrichtung (54) und dem Kommunikationssystem (30) verbundene, externe Kontrolleinheit (56), die konfiguriert ist, anhand der Signale der Erfassungseinrichtung (54) ein Kontrollsignal für die interne Kontrolleinheit (32, 42) zu erzeugen und über das Kommunikationssystem (30) an diese zu übersenden.A control arrangement for automatically controlling an agricultural working machine (10) comprises: a communication system (30) assigned to the working machine (10), which uses a protocol with at least one internal control unit (32, 42) to control the speed and/or steering of the working machine (10) is connected in a data-transmitting manner, to which communication system (30) an external control unit (34, 38, 48, 56) can be separably coupled, which is configured to communicate with the internal control unit (32, 42) via the communication system (30). communicate and in this way control the speed and/or steering of the work machine (10), a detection device (54) for sensory detection of an environmental parameter of the work machine (10), which senses at least an area in front of the work machine (10), and a signal-transmitting device external control unit (56) connected to the detection device (54) and the communication system (30), which is configured to generate a control signal for the internal control unit (32, 42) based on the signals from the detection device (54) and via the communication system (30 ) to be sent to them.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontrollanordnung zur selbsttätigen Steuerung einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, eine entsprechende Arbeitsmaschine und ein entsprechendes Verfahren.The invention relates to a control arrangement for automatically controlling an agricultural machine, a corresponding machine and a corresponding method.

Stand der TechnikState of the art

Eine zum Anmeldezeitpunkt des vorliegenden Schutzrechts aktuelle Norm zur Datenübertragung und -anzeige in landwirtschaftlichen Fahrzeugen ist die ISO 11783. Nach dieser Norm gestaltete Bussysteme umfassen elektronische Kontrolleinheiten, die Aktoren eines Fahrzeugs oder daran angebauter Geräte ansteuern und/oder Messwerte von Sensoren erhalten. Eine oder mehrere zusammenwirkende Kontrolleinheiten werden als Arbeitsensemble (englisch: Working Set) bezeichnet. Die Kontrolleinheiten sind untereinander und mit einem so genannten virtuellen Terminal durch einen Daten-Bus (im Folgenden auch einfach als Bus bezeichnet) verbunden. Das virtuelle Terminal erlaubt eine Anzeige von gemessenen Arbeitsparametern und/oder ihrer Sollwerte und eine Eingabe von gewünschten Sollwerten für bestimmte Parameter durch einen Bediener und dient demnach als Bedienerschnittstelle für die Kontrolleinheiten oder Arbeitsensembles.A current standard for data transmission and display in agricultural vehicles at the time of registration of this property right is ISO 11783. Bus systems designed according to this standard include electronic control units that control actuators of a vehicle or devices attached to it and/or receive measured values from sensors. One or more control units that work together are called a working set. The control units are connected to each other and to a so-called virtual terminal through a data bus (hereinafter also simply referred to as a bus). The virtual terminal allows an operator to display measured working parameters and/or their target values and to enter desired target values for certain parameters and therefore serves as an operator interface for the control units or work ensembles.

Die ISO 11783 sieht in einer bestimmten Ausbaustufe (TECU Version 2 nach ISO 11783-9) auch vor, dass an den Bus angeschlossene Kontrollgeräte Anweisungen an Kontrolleinheiten des Ackerschleppers erteilen, insbesondere zur Lenkung und Geschwindigkeitsvorgabe oder Kontrolle von Anbauschnittstellen (Dreipunktkupplung). So kann beispielsweise (vgl. EP 1 813 146 A2 ) eine Kontrolleinheit einer Rundballenpresse über den Bus einer Kontrolleinheit eines Ackerschleppers Anweisungen hinsichtlich der gefahrenen Geschwindigkeit und der Lenkrichtung erteilen, um zu erreichen, dass die Ballenpresse einen bestimmten Weg entlang eines Schwads abfährt, um mit möglichst hoher Geschwindigkeit und Effizienz zylindrische Ballen zu erzeugen, oder ( DE 10 2016 212 201 A1 ) eine Kontrolleinheit eines Geräts konfiguriert sein, unter Verwendung einer Kamera die Kontrolleinheit des Traktors anzusteuern, das Dreipunktgestänge seitlich zu verstellen, um eine Hacke mittig zwischen Pflanzenreihen zu führen, wobei die Lenkung des Ackerschleppers jedoch anhand eines Positionsbestimmungssystems erfolgt. Die Lenkung des Ackerschleppers wird anhand einer erfassten Position des Aktors des Dreipunktgestänges dann übersteuert, wenn das Gerät derart weit seitlich gegenüber dem Ackerschlepper verstellt ist, dass der Aktor ans Ende seines Verstellbereichs kommt. In a certain expansion stage (TECU version 2 according to ISO 11783-9), ISO 11783 also stipulates that control devices connected to the bus issue instructions to control units of the agricultural tractor, in particular for steering and speed specification or control of cultivation interfaces (three-point hitch). For example, (cf. EP 1 813 146 A2 ) a control unit of a round baler gives instructions via the bus to a control unit of an agricultural tractor regarding the speed and the steering direction in order to ensure that the baler travels a certain path along a swath in order to produce cylindrical bales with the highest possible speed and efficiency, or ( DE 10 2016 212 201 A1 ) a control unit of a device can be configured to use a camera to control the control unit of the tractor, to adjust the three-point linkage laterally in order to guide a hoe in the middle between rows of plants, but the agricultural tractor is steered using a positioning system. The steering of the agricultural tractor is overridden based on a detected position of the actuator of the three-point linkage when the device is adjusted so far to the side of the agricultural tractor that the actuator comes to the end of its adjustment range.

Hier beruht die Lenkung des Ackerschleppers somit nur auf der Position und internen Daten des Ackerschleppers, während nur der Aktor zur seitlichen Verstellung der Dreipunktkupplung auf dem Signal der Kamera beruht. Die Geschwindigkeit des Ackerschleppers kann auf der Qualität des Bearbeitungsergebnisses beruhen, die anhand einer schräg nach hinten und unten auf dem Boden blickenden Kamera erkannt wird.Here, the steering of the agricultural tractor is based only on the position and internal data of the agricultural tractor, while only the actuator for lateral adjustment of the three-point hitch is based on the signal from the camera. The speed of the agricultural tractor can be based on the quality of the processing result, which is detected by a camera looking diagonally backwards and downwards on the ground.

Da eine externe Steuerung des Ackerschleppers ein gewisses Gefahrenpotenzial beinhaltet, muss sich eine Steuereinheit eines Geräts, das einen Ackerschlepper ansteuern möchte, dort identifizieren. Eine externe Kontrolle des Ackerschleppers ist nur dann möglich, wenn das Gerät in einer Sicherheitsbibliothek eingetragen ist. Analoges gilt für eine Ansteuerung des Ackerschleppers über den Bus durch eine externe Bedienerschnittstelle ( EP 2 957 158 A1 , EP 3 140 707 A1 ) oder für eine gegenseitige Beeinflussung unabhängiger Maschinen ( US 2017/0083026 A1 ).Since external control of the agricultural tractor involves a certain potential for danger, a control unit of a device that wants to control an agricultural tractor must identify itself there. An external control of the agricultural tractor is only possible if the device is registered in a security library. The same applies to controlling the agricultural tractor via the bus via an external user interface ( EP 2 957 158 A1 , EP 3 140 707 A1 ) or for mutual influence between independent machines ( US 2017/0083026 A1 ).

Es finden sich im Stand der Technik auch Ansätze, bestimmte Rechnerkapazitäten mobiler Arbeitsmaschinen auf externe Rechner, die über Datenübertragungseinrichtungen mit der Arbeitsmaschine verbunden sind, auszulagern oder mittels des externen Rechners eine Fernsteuerung von Arbeitsparametern der Arbeitsmaschine zu ermöglichen (vgl. beispielsweise DE 10 2020 106 925 A1 , WO 2017/214551 A1 , EP 2 131 254 A2 , US 2021/0315159A1 , EP 3 040 545 A1 , EP 3 418 828 A1 , WO 02/063846 A2 ). Hierbei werden keine zeitkritischen Arbeitsparameter der Arbeitsmaschine, wie Lenkung oder Geschwindigkeit kontrolliert, sondern eher langsam zu verändernde Einstellwerte von Erntegutbearbeitungseinrichtungen oder andere Arbeitsparameter. Die Anbindung der Datenübertragungseinrichtung erfolgt nicht über den Bus, sondern direkt an die jeweiligen Kontrolleinheiten der Arbeitsmaschine.There are also approaches in the prior art to outsource certain computer capacities of mobile work machines to external computers that are connected to the work machine via data transmission devices or to enable remote control of working parameters of the work machine using the external computer (see, for example DE 10 2020 106 925 A1 , WO 2017/214551 A1 , EP 2 131 254 A2 , US 2021/0315159A1 , EP 3 040 545 A1 , EP 3 418 828 A1 , WO 02/063846 A2 ). Here, no time-critical working parameters of the working machine, such as steering or speed, are controlled, but rather slowly changing setting values of crop processing devices or other working parameters. The data transmission device is not connected via the bus, but rather directly to the respective control units of the work machine.

Für eine Automatisierung von Lenk- und Geschwindigkeitssteuerungen von Arbeitsmaschinen hat man im Stand der Technik somit auch nicht auf den Bus zurückgegriffen, sondern entsprechende Sensoren direkt an die Kontrolleinheit für die Lenkung und Geschwindigkeit angebunden ( DE 102 44 822 A1 , DE 10 2016 209 437 A1 ).In order to automate the steering and speed controls of work machines, the prior art did not rely on the bus, but rather connected corresponding sensors directly to the control unit for the steering and speed ( DE 102 44 822 A1 , DE 10 2016 209 437 A1 ).

AufgabeTask

Bisher wurde die automatische Vorgabe von Lenk- und Geschwindigkeitssignalen an selbstfahrende Arbeitsmaschinen anhand von lokalen, an den Bus angeschlossenen Kontrolleinheiten von Geräten durchgeführt, basierend auf Sensoren, die Arbeitsparameter des Geräts erfassen. Hierzu sind softwaremäßig speziell konfigurierte Kontrolleinheiten vonnöten, die zudem noch einer Zertifizierung bedürfen, damit sichergestellt ist, dass keine sicherheitskritischen Probleme auftreten. Diese Vorgehensweise ist somit relativ aufwändig und kostenintensiv und eignet sich insbesondere nicht für eine automatisierte Lenkung der Arbeitsmaschine.Previously, the automatic specification of steering and speed signals to self-propelled machines was carried out using local control units of devices connected to the bus, based on sensors that record the working parameters of the device. For this purpose there are specially configured control units in terms of software are required, which also require certification to ensure that no safety-critical problems arise. This procedure is therefore relatively complex and cost-intensive and is particularly not suitable for automated steering of the working machine.

Die mit der Arbeitsmaschine über Datenfernübertragungseinrichtungen verbundenen, externen Rechner sind zwar zur Fernsteuerung von Arbeitsmaschinen verwendbar, jedoch erfolgt dort eine direkte Anbindung an die Kontrolleinheit, ohne Verwendung des Busses. Auch hier sind softwaremäßig speziell konfigurierte Kontrolleinheiten vonnöten, was auch für bisherige Automatisierungen von Lenk- und -geschwindigkeitskontrollfunktionen von Arbeitsmaschinen gilt.The external computers connected to the work machine via remote data transmission devices can be used for remote control of work machines, but there is a direct connection to the control unit without using the bus. Here, too, specially configured control units are required in terms of software, which also applies to previous automation of steering and speed control functions of work machines.

Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die erwähnten Nachteile zumindest teilweise zu vermeiden und eine hard- und softwaremäßig einfach darstellbare automatische Kontrolle einer Arbeitsmaschine zu ermöglichen.The aim of the present invention is to at least partially avoid the disadvantages mentioned and to enable automatic control of a work machine that is easy to implement in terms of hardware and software.

LösungSolution

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre der Patentansprüche 1, 9 und 10 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.This object is achieved according to the invention by the teaching of patent claims 1, 9 and 10, with the further patent claims listing features that further develop the solution in an advantageous manner.

Eine Kontrollanordnung zur selbsttätigen Steuerung einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine umfasst:

ein der Arbeitsmaschine zugeordnetes Kommunikationssystem, das unter Verwendung eines Protokolls mit wenigstens einer internen Kontrolleinheit zur Kontrolle der Geschwindigkeit und/oder Lenkung der Arbeitsmaschine datenübertragend verbunden ist, an welches Kommunikationssystem eine externe Kontrolleinheit trennbar ankoppelbar ist, die konfiguriert ist, über das Kommunikationssystem mit der internen Kontrolleinheit zu kommunizieren und auf diesem Weg die Geschwindigkeit und/oder Lenkung der Arbeitsmaschine zu kontrollieren,
eine Erfassungseinrichtung zur sensorischen Erfassung eines Umgebungsparameters der Arbeitsmaschine, die zumindest einen Bereich vor der Arbeitsmaschine sensiert, und
eine signalübertragend mit der Erfassungseinrichtung und dem Kommunikationssystem verbundene, externe Kontrolleinheit, die konfiguriert ist, anhand der Signale der Erfassungseinrichtung ein Kontrollsignal für die interne Kontrolleinheit zu erzeugen und über das Kommunikationssystem an diese zu übersenden.

A control arrangement for automatically controlling an agricultural machine includes:

a communication system assigned to the work machine, which is connected to transmit data using a protocol with at least one internal control unit for controlling the speed and / or steering of the work machine, to which communication system an external control unit can be separably coupled, which is configured to communicate with the internal one via the communication system to communicate with the control unit and in this way to control the speed and/or steering of the work machine,
a detection device for sensory detection of an environmental parameter of the work machine, which senses at least an area in front of the work machine, and
an external control unit connected to the detection device and the communication system in a signal-transmitting manner, which is configured to generate a control signal for the internal control unit based on the signals from the detection device and to send it to the internal control unit via the communication system.

Mit anderen Worten erfolgt eine automatische Lenkung und/oder Geschwindigkeitsvorgabe für die Arbeitsmaschine über eine externe Kontrolleinheit, die mit einer zumindest in der Vorwärtsrichtung sensitiven Erfassungseinrichtung zur sensorischen Erfassung eines Umgebungsparameters der Arbeitsmaschine verbunden ist und über ein Kommunikationssystem der Arbeitsmaschine eine interne Kontrolleinheit der Arbeitsmaschine für den Lenkwinkel und/oder die Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine ansteuert. Die eigentliche Intelligenz zur Erzeugung des Lenk- und/oder Geschwindigkeitssignals wird demnach in der externen Kontrolleinheit bereitgestellt, was die geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise vermeidet. Ansonsten wird auf das bereits bekannte und vorhandene oder nachrüstbare Kommunikationssystem der Arbeitsmaschine zurückgegriffen, bei dem sich die externe Kontrolleinheit - vergleichbar mit einer an sich bekannten Kontrolleinheit eines Arbeitsgeräts - anmeldet, welche das Lenk- und/oder Geschwindigkeitssignal anhand der vorausschauenden, einen Umgebungsparameter der Arbeitsmaschine sensierenden Erfassungseinrichtung erzeugt.In other words, automatic steering and/or speed specification for the work machine takes place via an external control unit, which is connected to a detection device that is sensitive at least in the forward direction for the sensory detection of an environmental parameter of the work machine and via a communication system of the work machine an internal control unit of the work machine for the Steering angle and/or the speed of the work machine is controlled. The actual intelligence for generating the steering and/or speed signal is therefore provided in the external control unit, which at least partially avoids the disadvantages of the prior art described. Otherwise, the already known and existing or retrofittable communication system of the work machine is used, in which the external control unit logs in - comparable to a known control unit of a work device - which determines the steering and / or speed signal based on the forward-looking, environmental parameters of the work machine sensing detection device generated.

AusführungsbeispielExample embodiment

In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.The drawing shows an exemplary embodiment of the invention described in more detail below.

Die einzige Figur zeigt eine seitliche Ansicht einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine 10 in Form eines Ackerschleppers mit einem angebauten Arbeitsgerät 14 in Form eines Schleuderdüngerstreuers. Anstelle als Ackerschlepper könnte die Arbeitsmaschine 10 auch als selbstfahrende Erntemaschine (Mähdrescher, Feldhäcksler, Baumwollpflücker, Zuckerrohrernter) oder selbstfahrende Feldspritze ausgeführt sein. Das Arbeitsgerät 14 könnte in einer beliebigen anderen Ausführungsform beispielsweise als Ballenpresse, gezogene oder angebaute Feldspritze, Bodenbearbeitungsgerät, Erntevorsatz, Sämaschine etc. ausgeführt sein.The only figure shows a side view of a self-propelled work machine 10 in the form of a farm tractor with an attached implement 14 in the form of a centrifugal fertilizer spreader. Instead of being an agricultural tractor, the working machine 10 could also be designed as a self-propelled harvester (combine harvester, forage harvester, cotton picker, sugar cane harvester) or self-propelled field sprayer. The working device 14 could be designed in any other embodiment, for example as a baler, towed or mounted field sprayer, soil cultivation device, harvest header, seed drill, etc.

Die Arbeitsmaschine 10 ist mit einem an einem Dreipunktgestänge 12 der Maschine 10 angebauten Arbeitsgerät 14 in Form eines Schleuderdüngerstreuers lösbar gekoppelt. Die Arbeitsmaschine 10 baut sich auf einem tragenden Rahmen 16 auf, der sich auf lenkbaren Vorderrädern 18 und antreibbaren Hinterrädern 20 abstützt und eine Kabine 22 trägt, in der sich ein Bedienerarbeitsplatz 24 befindet. Der Bedienerarbeitsplatz 24 umfasst ein Lenkrad 26, einen Sitz, Pedale (nicht gezeigt) und ein virtuelles Terminal 28.The working machine 10 is releasably coupled to a working device 14 in the form of a centrifugal fertilizer spreader attached to a three-point linkage 12 of the machine 10. The work machine 10 is built on a supporting frame 16, which is supported on steerable front wheels 18 and drivable rear wheels 20 and carries a cabin 22 in which an operator workstation 24 is located. The operator workstation 24 includes a steering wheel 26, a seat, pedals (not shown) and a virtual terminal 28.

Das virtuelle Terminal 28 ist mit einem Kommunikationssystem 30 verbunden, das in der dargestellten Ausführungsform ein serieller Datenbus ist. Mit dem Kommunikationssystem 30 ist weiterhin über eine Schnittstelle 64, die als zentrale Kontrolleinheit der Arbeitsmaschine 10 dienen kann, und einen Fahrzeugbus 66 eine elektronische Kontrolleinheit 32 eines Verbrennungsmotors zum Antrieb der Räder 20 und weiterer angetriebener Elemente der Maschine 10 verbunden, wie eines Generators zur Versorgung des Bordnetzes mit einer Versorgungsspannung. Die Kontrolleinheit 32 ist mit Aktoren zur Steuerung der Einspritzanlage des Verbrennungsmotors, eines zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und die Räder 20 geschalteten Getriebes und mit Sensoren zur Erfassung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors verbunden und eingerichtet, die Vortriebsgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 zu kontrollieren. Es wäre auch denkbar, dass die Kontrolleinheit 32 eine Betriebsbremse der Arbeitsmaschine 10 kontrolliert.The virtual terminal 28 is connected to a communication system 30, which in the illustrated embodiment is a serial data bus. An electronic control unit 32 of an internal combustion engine for driving the wheels 20 and other driven elements of the machine 10, such as a generator for supply, is also connected to the communication system 30 via an interface 64, which can serve as a central control unit of the work machine 10, and a vehicle bus 66 of the vehicle electrical system with a supply voltage. The control unit 32 is connected to actuators for controlling the injection system of the internal combustion engine, a transmission connected between the crankshaft of the internal combustion engine and the wheels 20 and with sensors for detecting the operating state of the internal combustion engine and is set up to control the propulsion speed of the work machine 10. It would also be conceivable that the control unit 32 controls a service brake of the work machine 10.

Auch sind eine Kontrolleinheit 34 eines an der Vorderseite der Arbeitsmaschine 10 angebrachten Pflanzenzustandssensors 36, eine Kontrolleinheit 38 eines Navigationscomputers zur Positionsbestimmung und Navigation, der zur Bestimmung der aktuellen Position mit einer Antenne 40 zum Empfang von Signalen von Satelliten eines globalen Navigationssystems (GNSS, wie GPS, Galileo etc.) verbunden ist, sowie eine Kontrolleinheit 48 zur Steuerung des Düngerstreuers 14 mit dem Kommunikationssystem 30 verbunden. Die Kontrolleinheit 48 ist mit einem Aktor 52, der die Menge des vom Arbeitsgerät 14 ausgebrachten Düngematerials definiert und einem Sensor 50 verbunden, der erfasst, wie viel Material tatsächlich ausgebracht wird.There are also a control unit 34 of a plant condition sensor 36 attached to the front of the work machine 10, a control unit 38 of a navigation computer for position determination and navigation, which is used to determine the current position with an antenna 40 for receiving signals from satellites of a global navigation system (GNSS, such as GPS , Galileo etc.), and a control unit 48 for controlling the fertilizer spreader 14 is connected to the communication system 30. The control unit 48 is connected to an actuator 52, which defines the amount of fertilizer material applied by the implement 14, and a sensor 50, which detects how much material is actually applied.

Zudem ist eine Kontrolleinheit 42 zur Steuerung des Lenkwinkels der Vorderräder 18 mit dem Fahrzeugbus 66 verbunden. Da die Kontrolleinheiten 32 und 42 fest an der Arbeitsmaschine 10 angebracht und durch den Fahrzeugbus 66 untereinander und mit der Schnittstelle 64 verbunden sind, werden sie im Folgenden als „interne“ Kontrolleinheiten 32, 42 bezeichnet, während die trennbar mit dem Kommunikationssystem 30 verbundenen Kontrolleinheiten 34, 38, 48 (und eine weiter unten beschriebene Kontrolleinheit 56) als „externe“ Kontrolleinheiten bezeichnet werden.In addition, a control unit 42 for controlling the steering angle of the front wheels 18 is connected to the vehicle bus 66. Since the control units 32 and 42 are permanently attached to the work machine 10 and are connected to each other and to the interface 64 by the vehicle bus 66, they are referred to below as “internal” control units 32, 42, while the control units 34 which are separably connected to the communication system 30 , 38, 48 (and a control unit 56 described below) are referred to as “external” control units.

Die Kontrolleinheiten 34, 38 und 48 und das virtuelle Terminal 28 tauschen während des Betriebs der Maschine 10 über das Kommunikationssystem 30 Botschaften untereinander aus. Einige oder aller der Kontrolleinheiten 34, 38 und 48 können zu so genannten Arbeitsensembles (englisch: Working Sets) zusammengefasst sein, die gemeinsam mit dem virtuellen Terminal 28 und ggf. anderen Kontrolleinheiten oder Arbeitsensembles kommunizieren. Das vom Kommunikationssystem 30 verwendete Protokoll entspricht vorzugsweise der ISO 11783, deren Offenbarung durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird, oder einem möglichen Nachfolgesystem. Das Kommunikationssystem 30 kann hardwaremäßig auf einem CAN-Bus, Ethernet oder einem anderen Bus, wie Autosar, oder einem optischen (Glasfaser-) System beruhen.The control units 34, 38 and 48 and the virtual terminal 28 exchange messages with each other via the communication system 30 during operation of the machine 10. Some or all of the control units 34, 38 and 48 can be combined into so-called working sets, which communicate together with the virtual terminal 28 and possibly other control units or work ensembles. The protocol used by the communication system 30 preferably corresponds to ISO 11783, the disclosure of which is incorporated by reference into this document, or a possible successor system. The communication system 30 may be hardware based on a CAN bus, Ethernet or another bus such as Autosar, or an optical (fiber) system.

Die Arbeitsmaschine 10 ist mit dem Bedienerarbeitsplatz 24 ausgestattet, der es ermöglicht, mit der Arbeitsmaschine 10 am Straßenverkehr teilzunehmen. Dabei gibt ein auf dem Bedienerarbeitsplatz sitzender Bediener den Lenkwinkel über das Lenkrad 26 und die Fahrgeschwindigkeit über eine geeignete Schnittstelle, z.B. Pedale (nicht gezeigt), vor. Die Übertragung der vom Bediener vorgegebenen Lenkwinkel- und Geschwindigkeitsvorgaben kann mechanisch, hydraulisch oder elektrisch erfolgen, insbesondere über den Fahrzeugbus 66 und die Kontrolleinheit 32 zur Geschwindigkeitskontrolle und die Kontrolleinheit 42 zur Lenkwinkelkontrolle.The work machine 10 is equipped with the operator workstation 24, which makes it possible to take part in road traffic with the work machine 10. An operator sitting at the operator's workstation specifies the steering angle via the steering wheel 26 and the driving speed via a suitable interface, e.g. pedals (not shown). The steering angle and speed specifications specified by the operator can be transmitted mechanically, hydraulically or electrically, in particular via the vehicle bus 66 and the control unit 32 for speed control and the control unit 42 for steering angle control.

Auf dem Feld ist ein teilweise oder komplett automatisierter Betrieb der Arbeitsmaschine 10 möglich, wobei der Bediener zur Überwachung am Bedienerarbeitsplatz 24 verbleiben kann (es aber, solange die gesetzlichen Bedingungen es nicht verlangen, nicht muss), um den Betrieb zu überwachen und im Falle unvorhergesehener Probleme eingreifen zu können. Die Steuerung des Düngerstreuers 14 erfolgt anhand des Pflanzenzustandssensors 36, dessen Signale über die Kontrolleinheit 34 und das Kommunikationssystem 30 an die Kontrolleinheit 48 übersandt werden. Das virtuelle Terminal 28 ermöglicht dem Bediener, einen der Kontrolleinheit 34 zugeordneten Bildschirm zu öffnen, um Parameter des Pflanzenzustandssensors 36 anzuzeigen und/oder zu verändern, und einen der Kontrolleinheit 48 zugeordneten Bildschirm zu öffnen, um Parameter der Kontrolleinheit 48 des Düngerstreuers 14 anzuzeigen und/oder zu verändern. Die Kontrolleinheiten 36 und 48 nutzen das Kommunikationssystem 30, um untereinander zu kommunizieren und das virtuelle Terminal 28 dient als Bedienerschnittstelle für die Kontrolleinheiten 36 und 48.In the field, a partially or completely automated operation of the work machine 10 is possible, whereby the operator can remain at the operator's workstation 24 for monitoring (but does not have to, as long as the legal conditions do not require it) to monitor the operation and in the event of unforeseen events to intervene in problems. The fertilizer spreader 14 is controlled using the plant condition sensor 36, the signals of which are sent to the control unit 48 via the control unit 34 and the communication system 30. The virtual terminal 28 allows the operator to open a screen associated with the control unit 34 to display and/or change parameters of the plant condition sensor 36, and to open a screen associated with the control unit 48 to display and/or change parameters of the control unit 48 of the fertilizer spreader 14. or to change. The control units 36 and 48 use the communication system 30 to communicate with each other and the virtual terminal 28 serves as an operator interface for the control units 36 and 48.

Die Kontrolleinheit 38 des Navigationscomputers überträgt über das Kommunikationssystem 30 Positionssignale, die von den am Kommunikationssystem 30 angeschlossenen Kontrolleinheiten 32, 34, 38, 42 und 48 und dem virtuellen Terminal 28 genutzt werden können, z.B. zur Anzeige der aktuellen Position und zur georeferenzierten Dokumentation der Signale des Pflanzenzustandssensors 36 und/oder der vom Düngerstreuer 14 ausgebrachten Ausbringmengen. Hierbei kann auch eine Vorplanung eines Auftrags erfolgen, die an die Arbeitsmaschine 10 drahtlos oder über einen Datenträger übergeben und durch diese abgearbeitet wird, und eine Dokumentation zurück übertragen werden (hierzu sei auf die ISO 11783-10 verwiesen).The control unit 38 of the navigation computer transmits position signals via the communication system 30, which can be used by the control units 32, 34, 38, 42 and 48 connected to the communication system 30 and the virtual terminal 28, for example to display the current position and for georeferenced documentation of the signals the plant condition sensor 36 and/or the application rates applied by the fertilizer spreader 14. In this case, a pre-planning of an order can also be carried out, which is transferred to the work machine 10 wirelessly or via a data carrier and processed by it, and documentation can be transferred back (in this regard, reference is made to ISO 11783-10).

Der Fahrzeugbus 66 ist zudem grundsätzlich in der Lage, über das Kommunikationssystem 30 und die Schnittstelle 64 Sollwerte für die Vortriebsgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 zu empfangen, die er an die Kontrolleinheit 32 zur Geschwindigkeitsvorgabe übersendet. Analog ist der Fahrzeugbus 66 in der Lage, über das Kommunikationssystem 30 und die Schnittstelle 64 Sollwerte für die Lenkung der Arbeitsmaschine 10 zu empfangen, die er an die Kontrolleinheit 42 für die Lenkung übersendet. Analog könnten auch Aktoren (nicht gezeigt) zur Vorgabe der Position des Dreipunktgestänges 12 über das Kommunikationssystem 30 angesteuert werden. Hierzu sei auf die Offenbarung der ISO 11783-9 verwiesen. Diese externe Steuerung der (internen) Kontrolleinheiten 32, 42 dient im Stand der Technik dazu, es an die Arbeitsmaschine 10 angeschlossenen Geräten, wie beispielsweise einer Ballenpresse, zu ermöglichen, die Geschwindigkeit und Lenkung der Arbeitsmaschine 10 zu kontrollieren (vgl. EP 1 813 146 A2 ) oder die Arbeitsmaschine 10 durch die Kontrolleinheit 38 des Navigationscomputers basierend auf einem Wegplan und den Signalen von der Antenne 40 selbsttätig zu lenken, oder es einem Gerät zu ermöglichen, das Dreipunktgestänge 12 seitlich und/oder nach oben und unten zu verstellen, um z.B. eine Hacke mittig zwischen Pflanzenreihen zu führen ( DE 10 2016 212 201 A1 ).The vehicle bus 66 is also fundamentally able to receive setpoint values for the propulsion speed of the work machine 10 via the communication system 30 and the interface 64, which it sends to the control unit 32 for speed specification. Analogously, the vehicle bus 66 is able to receive setpoint values for the steering of the work machine 10 via the communication system 30 and the interface 64, which it sends to the control unit 42 for the steering. Analogously, actuators (not shown) for specifying the position of the three-point linkage 12 could also be controlled via the communication system 30. Please refer to the disclosure of ISO 11783-9. In the prior art, this external control of the (internal) control units 32, 42 serves to enable devices connected to the work machine 10, such as a baler, to control the speed and steering of the work machine 10 (cf. EP 1 813 146 A2 ) or to steer the work machine 10 automatically by the control unit 38 of the navigation computer based on a route plan and the signals from the antenna 40, or to enable a device to adjust the three-point linkage 12 laterally and/or up and down, for example Guide the hoe in the middle between rows of plants ( DE 10 2016 212 201 A1 ).

Die Schnittstelle 76 ist mit einer Sicherheitsbibliothek ausgestattet, die es einem an die Arbeitsmaschine 10 angebrachten oder anderweitig damit gekoppelten Gerät ermöglicht, über das Kommunikationssystem 30 und den Fahrzeugbus 66 und die Kontrolleinheiten 32, 42 die Geschwindigkeit, Lenkrichtung und ggf. das Dreipunktgestänge 12 zu kontrollieren. Dadurch soll verhindert werden, dass sicherheitskritische Situationen eintreten, z.B. eine Inbetriebsetzung der Arbeitsmaschine 10 durch einen Unbefugten, ohne dass ein Bediener am Bedienerarbeitsplatz 24 sitzt. Die Sicherheitsbibliothek enthält somit eine Anzahl an Identifikatoren für Geräte, die autorisiert sind, eine der besagten Kontrolleinheiten 32, 42 zu kontrollieren. Nur wenn ein Identifikator des Geräts in der Sicherheitsbibliothek eingetragen ist, kann das Gerät die Kontrolleinheiten 32, 42 kontrollieren.The interface 76 is equipped with a safety library that enables a device attached to the work machine 10 or otherwise coupled to it to control the speed, steering direction and, if necessary, the three-point linkage 12 via the communication system 30 and the vehicle bus 66 and the control units 32, 42 . This is intended to prevent safety-critical situations from occurring, for example the work machine 10 being put into operation by an unauthorized person without an operator sitting at the operator's workstation 24. The security library thus contains a number of identifiers for devices that are authorized to control one of said control units 32, 42. The device can only control the control units 32, 42 if an identifier for the device is entered in the security library.

Die bisher geschilderten Elemente sind im Stand der Technik bekannt, wozu insbesondere auf die insoweit diskutierten Teile der Norm ISO 11783 verwiesen sei. Es ist erkennbar, dass es einen relativ großen Aufwand bedeutet, ein Gerät zu befähigen, eine der Kontrolleinheiten 32, 42 anzusteuern. Wenn man nun eine weitere Kontrollfunktion, wie eine selbsttätige Lenkung, die auf einer lokalen Erfassungseinrichtung 54 zur sensorischen Erfassung eines Umgebungsparameters der Arbeitsmaschine (z.B. einer nach vorn blickenden Kamera zur Erfassung der Pflanzenreihen auf dem Feld und/oder zur Erfassung möglicher Hindernisse auf dem Feld) hinzufügen möchte, sieht der Stand der Technik vor, die Erfassungseinrichtung 54 direkt mit einer Rechnereinrichtung der Arbeitsmaschine zu verbinden, welche auch die Lenkeinrichtung steuert ( DE 102 44 822 A1 , DE 10 2016 209 437 A1 ). Es wäre somit eine an die jeweilige Arbeitsmaschine 10 angepasste Hard- und Software vonnöten, die nicht auf Arbeitsmaschinen anderer Baureihen übertragbar wäre.The elements described so far are known in the prior art, for which reference is made in particular to the parts of the ISO 11783 standard discussed in this regard. It can be seen that it requires a relatively large amount of effort to enable a device to control one of the control units 32, 42. If you now have a further control function, such as automatic steering, which is based on a local detection device 54 for the sensory detection of an environmental parameter of the working machine (e.g. a forward-looking camera for detecting the rows of plants in the field and/or for detecting possible obstacles in the field) would like to add, the prior art provides for the detection device 54 to be connected directly to a computer device of the work machine, which also controls the steering device ( DE 102 44 822 A1 , DE 10 2016 209 437 A1 ). Hardware and software adapted to the respective work machine 10 would therefore be required, which would not be transferable to work machines of other series.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass im Laufe der Zeit Änderungen an der Software für die Kontrolleinheiten 32, 34, 38, 42 und 48 und das virtuelle Terminal 28 nötig werden, die ggf. auch Änderungen in der Hardware oder Verlagerung von Softwarefunktionen auf Prozessoren anderer Kontrolleinheiten notwendig machen. Das macht die bisherige, unter ISO 11783 arbeitende Kontrollanordnung soft- und hardwaremäßig wartungsaufwändig, insbesondere aufgrund der Vielzahl unterschiedlicher Arbeitsmaschinen und Geräte und ihrer Verwendung, die oftmals an weit ab von Ortschaften und Kommunikationseinrichtungen liegenden Orten stattfindet. Änderungen in der Software können aufgrund technischer Weiterentwicklungen, gesetzlicher Regelungen, aus softwarebedingten oder technischen Sicherheitsgründen notwendig werden, was in Zukunft voraussichtlich noch öfter der Fall sein wird als bisher.Another problem is that over time changes to the software for the control units 32, 34, 38, 42 and 48 and the virtual terminal 28 become necessary, which may also include changes in the hardware or relocation of software functions to other processors make control units necessary. This makes the previous control arrangement, which operates under ISO 11783, difficult to maintain in terms of software and hardware, especially due to the large number of different machines and devices and their use, which often takes place in locations far away from towns and communication facilities. Changes to the software may become necessary due to technical developments, legal regulations, software-related or technical security reasons, which will probably be the case even more often in the future than before.

Um diese Nachteile zumindest teilweise zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die Erfassungseinrichtung 54 mit einer (weiteren) externen Kontrolleinheit 56 zu verbinden, die ihrerseits direkt oder über eine Kommunikationsschnittstelle 60 mit dem Kommunikationssystem 30 verbunden ist. Die Kontrolleinheit 56 verhält sich demnach wie eine der am Kommunikationssystem 30 angeschlossenen externen Kontrolleinheiten 34, 38 oder 48, ist zudem in der Sicherheitsbibliothek der Schnittstelle 64 eingetragen und somit in der Lage, die Kontrolleinheiten 32 und 42 anzusteuern, um den Lenkwinkel und/oder die Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 vorzugeben. Auch kann die Kontrolleinheit 56 über die Kontrolleinheit 32 (oder eine andere, am Fahrzeugbus 66 angeschlossene Kontrolleinheit, in der Figur nicht gezeigt) die Betriebsbremse der Arbeitsmaschine 10 kontrollieren.In order to at least partially avoid these disadvantages, it is proposed to connect the detection device 54 to a (further) external control unit 56, which in turn is connected to the communication system 30 directly or via a communication interface 60. The control unit 56 therefore behaves like one of the external control units 34, 38 or 48 connected to the communication system 30, is also entered in the security library of the interface 64 and is therefore able to control the control units 32 and 42 in order to control the steering angle and/or the Specify the speed of the work machine 10. The control unit 56 can also control the service brake of the work machine 10 via the control unit 32 (or another control unit connected to the vehicle bus 66, not shown in the figure).

Die Kontrolleinheit 56 kann auch nicht gezeigte Kontrolleinheiten für das Dreipunktgestänge 12, selektive Kontrollventile der Arbeitsmaschine 10 oder andere steuerbare Elemente der Arbeitsmaschine 10 und/oder des damit verbundenen Arbeitsgeräts 14 kontrollieren, um beispielsweise das Arbeitsgerät 14 im Vorgewende anzuheben und beim Wiedereinfahren in das Feld abzusenken. So wäre es beispielsweise auch möglich, dass die Kontrolleinheit 56, die sich funktional nicht von den anderen am Kommunikationssystem 30 angeschlossenen Kontrolleinheiten 34, 38, 48 unterscheidet, über das Kommunikationssystem 30 die Kontrolleinheit 48 kontrolliert. Die oben diskutierte Funktion der Kontrolleinheit 34 hinsichtlich der Kontrolle des Aktors 52 kann somit von der Kontrolleinheit 56 übernommen werden, insbesondere wenn letztere einen Sensor enthält, dessen Funktion jener des Pflanzenzustandssensors 36 entspricht.The control unit 56 can also control control units (not shown) for the three-point linkage 12, selective control valves of the work machine 10 or other controllable elements of the work machine 10 and / or the work device 14 connected to it, for example to raise the work device 14 in the headland and lower it when re-entering the field . For example, it would also be possible for the control unit 56, which is functional does not differ from the other control units 34, 38, 48 connected to the communication system 30, the control unit 48 is controlled via the communication system 30. The function of the control unit 34 discussed above with regard to the control of the actuator 52 can thus be taken over by the control unit 56, in particular if the latter contains a sensor whose function corresponds to that of the plant condition sensor 36.

Die Kontrolleinheit 56 ist somit nicht nur in der Lage, die Kontrolleinheiten 32, 42 und ggf. weitere Kontrolleinheiten, z.B. für das Dreipunktgestänge 12 der Arbeitsmaschine 10 zu kontrollieren, sondern auch die Kontrolleinheit 48 des Arbeitsgeräts 14 (oder beliebige andere Kontrolleinheiten anderer Arbeitsgeräte). Dadurch wird eine komplette Automatisierung der Kombination aus Arbeitsmaschine 10 und Arbeitsgerät 14 möglich. Zudem kann die Kontrolleinheit 56 auf Signale von einer oder mehreren der am Kommunikationssystem 30 angeschlossenen Kontrolleinheiten 32, 34, 38, 42, 48 zurückgreifen und sie zur Erzeugung von Kontrollsignalen nutzen, unabhängig davon ob die Kontrolleinheiten 32, 34, 38, 42, 48 an der Arbeitsmaschine 10 oder am Arbeitsgerät 14 angeordnet sind. Bei den Signalen kann es sich um Sensorwerte oder beliebige andere Daten handeln, wie Positionsdaten von der Kontrolleinheit 38 (die zur selbsttätigen Lenkung und/oder Kontrolle von Ausbringmengen verwendet werden können) oder andere Daten hinsichtlich beliebiger Werte, z.B. zu Abmessungen der Arbeitsmaschine 10 und/oder des Arbeitsgeräts 14.The control unit 56 is therefore not only able to control the control units 32, 42 and possibly other control units, for example for the three-point linkage 12 of the work machine 10, but also the control unit 48 of the work device 14 (or any other control units of other work devices). This makes complete automation of the combination of work machine 10 and work device 14 possible. In addition, the control unit 56 can access signals from one or more of the control units 32, 34, 38, 42, 48 connected to the communication system 30 and use them to generate control signals, regardless of whether the control units 32, 34, 38, 42, 48 are on the work machine 10 or on the work device 14 are arranged. The signals can be sensor values or any other data, such as position data from the control unit 38 (which can be used for automatic guidance and/or control of application rates) or other data regarding any values, e.g. on dimensions of the work machine 10 and/or or the working device 14.

Die datenverarbeitende Funktionalität der Kontrolleinheit 56 (Bildverarbeitung und darauf basierende Erzeugung der Lenk- und Geschwindigkeitssignale für die Kontrolleinheiten 32, 42) kann, muss aber nicht, ganz oder teilweise auf einen externen Rechner 62 ausgelagert werden, der über Antennen 44, 46 drahtlos mit einer Sende- und Empfangseinrichtung 58, die mit der Kontrolleinheit 56 verbunden ist, kommuniziert (im Falle einer durch Kabel mit Strom versorgten Arbeitsmaschine 10 könnte die Verbindung mit dem Rechner 62 auch über das Kabel erfolgen). Hierbei kann ein beliebiges Protokoll verwendet werden, wie eines für drahtlose Mobilkommunikation, wie 5G, LTE oder GSM, oder eines für internetbasierte Kommunikation (WiFi), wobei insbesondere jeweils das schnellste oder preisgünstigste verfügbare Netz selbsttätig ausgewählt wird. Die Datenverarbeitung der Kontrolleinheit 56 kann somit an eine beliebige Stelle ausgelagert werden, z.B. in die Cloud oder einen Dienstleister oder auf einen Rechner an der Betriebsstätte der Arbeitsmaschine 10. In diesem Fall kann die Kontrolleinheit 56 lediglich zur Datenübertragung von der Erfassungseinrichtung 54 an den Rechner 62 und von diesem an die Kommunikationsschnittstelle 60 (oder direkt an das Kommunikationssystem 30) dienen, während der Rechner 62 ganz oder teilweise die Funktionalität und Rechenkapazität der Kontrolleinheit 56 zur Bereitstellung der Lenk- und Geschwindigkeitssignale für die Kontrolleinheiten 32, 42 übernimmt. Die Kontrolleinheit 56 würde in diesem Fall zumindest die Authentifizierung am Kommunikationssystem bereitstellen und müsste genug lokale Intelligenz haben, um im Fall von Kommunikationsverlust den sicheren Zustand herzustellen.The data processing functionality of the control unit 56 (image processing and the resulting generation of the steering and speed signals for the control units 32, 42) can, but does not have to, be completely or partially outsourced to an external computer 62, which is connected wirelessly via antennas 44, 46 Transmitting and receiving device 58, which is connected to control unit 56, communicates (in the case of a work machine 10 supplied with power by cable, the connection to computer 62 could also take place via the cable). Any protocol can be used here, such as one for wireless mobile communication, such as 5G, LTE or GSM, or one for internet-based communication (WiFi), whereby in particular the fastest or cheapest available network is automatically selected. The data processing of the control unit 56 can thus be outsourced to any location, for example to the cloud or a service provider or to a computer at the operating site of the work machine 10. In this case, the control unit 56 can only be used to transmit data from the recording device 54 to the computer 62 and from there to the communication interface 60 (or directly to the communication system 30), while the computer 62 completely or partially takes over the functionality and computing capacity of the control unit 56 for providing the steering and speed signals for the control units 32, 42. In this case, the control unit 56 would at least provide authentication on the communication system and would have to have enough local intelligence to establish the secure state in the event of a loss of communication.

Auf diese Weise realisiert die Kontrolleinheit 56 die Funktionalität einer der bisherigen, zur Ansteuerung der internen Kontrolleinheiten 32, 42 konfigurierten Kontrolleinheiten von Arbeitsgeräten und ermöglicht eine automatisierte Lenkung und/oder Geschwindigkeitsvorgabe der Arbeitsmaschine 10 und/oder eine selbsttätige Reaktion auf unerwartete Hindernisse auf dem Feld und ggf. auch eine Kontrolle weiterer Funktionen der Arbeitsmaschine 10 und ggf. des Arbeitsgeräts 14. Die software- und hardwaremäßige Intelligenz zur Automatisierung der Arbeitsmaschine 10 (und ggf. des Arbeitsgeräts 14) wird somit unabhängig vom bisherigen Kommunikationssystem 30 und den daran angeschlossenen Kontrolleinheiten 34, 38, 48 bereitgestellt.In this way, the control unit 56 realizes the functionality of one of the previous control units of work equipment configured to control the internal control units 32, 42 and enables automated steering and/or speed setting of the work machine 10 and/or an automatic reaction to unexpected obstacles in the field possibly also a control of other functions of the work machine 10 and possibly the work device 14. The software and hardware intelligence for automating the work machine 10 (and possibly the work device 14) is thus independent of the previous communication system 30 and the control units 34 connected to it. 38, 48 provided.

Die Erfassungseinrichtung 54 ist, wie angemerkt, als Kamera ausgeführt, obwohl sie alternativ oder zusätzlich beliebige andere Sensoren zur Erfassung der Umgebung der Arbeitsmaschine 10 umfassen könnte, wie Infrarotkameras (z.B. zur Erkennung von Lebewesen), Radarsensoren, Ultraschallsensoren etc. Die Erfassungseinrichtung 54 blickt zumindest nach vorn, wie gezeigt, oder in alle Richtungen, um auch sich aus anderen Richtungen nähernde, bewegliche Gegenstände (insbesondere Fahrzeuge) oder Lebewesen zu erfassen. Die Erfassungseinrichtung 54 und die Kontrolleinrichtung 54 können somit zur Erkennung ungewöhnlicher Situationen, bei denen eine Gefahr für die Arbeitsmaschine 10 und/oder das Arbeitsgerät 14 und/oder ein mögliches Kollisionsobjekt vermieden werden soll, dienen. Im Gefahrenfall kann die Arbeitsmaschine 10 angehalten oder verlangsamt und ein Warnsignal an den Bediener in der Kabine 22 gegeben werden, z.B. über das virtuelle Terminal 28. Die Kontrolleinheit 56 könnte nötigenfalls das identifizierte Objekt zur Vermeidung einer Kollision selbsttätig oder auf eine Bedienereingabe (eines auf der Arbeitsmaschine 10 positionierten oder an einer beabstandeten Stelle, z.B. am Rechner 62, befindlichen Bedieners) hin umfahren. Hierzu sei auf die Offenbarung der DE 102 44 822 A1 verwiesen, deren gesamte Offenbarung durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird. Solange keine Gefahrensituation durch die Erfassungseinrichtung 54 und die Kontrolleinheit 56 erkannt wird, kann die Lenkung der Arbeitsmaschine über die Kontrolleinheit 42 durch die Kontrolleinheit 38 kontrolliert werden, insbesondere basierend auf einem vorgegebenen Wegplan, in dem auch die Geschwindigkeit vorgegeben werden kann, wie oben beschrieben.The detection device 54 is, as noted, designed as a camera, although it could alternatively or additionally include any other sensors for detecting the surroundings of the work machine 10, such as infrared cameras (e.g. for detecting living beings), radar sensors, ultrasonic sensors, etc. The detection device 54 at least looks forward, as shown, or in all directions in order to detect moving objects (especially vehicles) or living beings approaching from other directions. The detection device 54 and the control device 54 can thus serve to detect unusual situations in which a danger to the work machine 10 and/or the work device 14 and/or a possible collision object should be avoided. In the event of danger, the work machine 10 can be stopped or slowed down and a warning signal can be given to the operator in the cabin 22, for example via the virtual terminal 28. If necessary, the control unit 56 could automatically detect the identified object to avoid a collision or in response to an operator input (one on the Work machine 10 positioned or at a distanced location, for example on the computer 62, bypass the operator). For this, please refer to the revelation of DE 102 44 822 A1 referred to, the entire disclosure of which is incorporated by reference into these documents. As long as no dangerous situation is detected by the detection device 54 and the control unit 56, the steering of the work machine can be controlled via the control unit 42 by the control unit 38, in particular based on a predetermined route plan, in which the speed can also be specified, as described above.

Die Erfassungseinrichtung 54 und die Kontrolleinheit 56 würden zudem eine selbsttätige Lenkung der Arbeitsmaschine 10 ermöglichen. Hierbei kann die Arbeitsmaschine 10 bzw. das Arbeitsgerät 14 durch die Kontrolleinheit 56 selbsttätig an Pflanzenreihen oder Fahrgassen oder Erntegutkanten oder Ackerfurchen oder Grenzen zwischen bearbeiteten und unbearbeiteten Feldbereichen entlanggeführt werden, und auch der Wendevorgang am Feldende kann automatisiert werden.The detection device 54 and the control unit 56 would also enable automatic steering of the work machine 10. Here, the working machine 10 or the working device 14 can be automatically guided along rows of plants or tramlines or edges of crops or furrows or boundaries between worked and unworked field areas by the control unit 56, and the turning process at the end of the field can also be automated.

Weiterhin kann die Erfassungseinrichtung 54 die Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 kontrollieren, indem sie beispielsweise, wie erwähnt, bei einer drohenden Kollision mit einem beweglichen oder festen Hindernis die Arbeitsmaschine 10 anhält oder verlangsamt, oder die Fahrgeschwindigkeit beim Wenden im Vorgewende selbsttätig anpasst. Bei der normalen Bearbeitung des Feldes kann die Vortriebsgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 durch die Kontrolleinheit 48 des Arbeitsgeräts 14 kontrolliert werden, um beispielsweise die Vortriebsgeschwindigkeit an die ausbringenden Materialraten oder ein erzieltes Arbeitsergebnis anzupassen. Die Geschwindigkeitskontrolle durch die Erfassungseinrichtung 54 dient somit primär zur Vermeidung von Unfällen, kann aber auch zur automatischen Geschwindigkeitsvorgabe dienen, indem sie beispielsweise das Ergebnis eines Bodenbearbeitungsvorgangs optisch erfasst.Furthermore, the detection device 54 can control the speed of the work machine 10 by, for example, as mentioned, stopping or slowing down the work machine 10 in the event of an impending collision with a moving or fixed obstacle, or by automatically adjusting the driving speed when turning in the headland. During normal cultivation of the field, the advance speed of the working machine 10 can be controlled by the control unit 48 of the working device 14, for example in order to adapt the advance speed to the material rates being applied or to an achieved work result. The speed control by the detection device 54 therefore primarily serves to avoid accidents, but can also be used to automatically set the speed, for example by optically recording the result of a soil cultivation process.

Geeignete Erfassungseinrichtungen 54 sind beispielsweise in den Dokumenten EP 3 150 055 A1 , EP 3 150 056 A1 , EP 3 299 996 A1 , EP 3 466 239 A1 und EP 3 466 240 A1 beschrieben.Suitable detection devices 54 are, for example, in the documents EP 3 150 055 A1 , EP 3 150 056 A1 , EP 3 299 996 A1 , EP 3 466 239 A1 and EP 3 466 240 A1 described.

Es wäre, wie bereits angemerkt, auch denkbar, dass die Kontrolleinheit 56 über das Kommunikationssystem 30 Daten von Sensoren empfängt und auswertet, die an anderen mit dem Kommunikationssystem 30 verbundenen Kontrolleinheiten angeschlossen sind, z.B. vom Pflanzenzustandssensor 36 über dessen Kontrolleinheit 34.As already noted, it would also be conceivable for the control unit 56 to receive and evaluate data from sensors via the communication system 30 that are connected to other control units connected to the communication system 30, for example from the plant condition sensor 36 via its control unit 34.

Die Erfassungseinrichtung 54 kann dauerhaft an der Arbeitsmaschine 10 angebracht sein, z.B. in die Karosserie integriert, oder nur temporär und somit abnehmbar daran befestigt werden. Analoges gilt für die Kontrolleinheit 56. Man könnte die Erfassungseinrichtung 54 und/oder die Kontrolleinheit 56 auch an einer Drohne anbringen, die vor oder über der Arbeitsmaschine 10 über das Feld fliegt.The detection device 54 can be permanently attached to the work machine 10, for example integrated into the body, or only temporarily and thus removably attached to it. The same applies to the control unit 56. The detection device 54 and/or the control unit 56 could also be attached to a drone that flies over the field in front of or above the work machine 10.

Die Kontrolleinheit 56, die das Kommunikationssystem 30 und die Kontrolleinheiten 32 und/oder 42 lediglich als Aktoren verwendet, hat den Vorteil, dass Änderungen in der Software und ggf. Hardware leichter möglich sind als bei den spezifisch für das Kommunikationssystem 30 entworfenen Kontrolleinheiten 32, 34, 38, 42 und 48, insbesondere wenn ihre Funktionalität auf den externen Rechner 62 ausgelagert wird. Das ist besonders vorteilhaft, da die Kontrolleinheit 56 aus Sicherheitsgründen besonders gut getestet und gegen Viren, externe Beeinflussung und andere Bedrohungen gesichert sein sollte. Die spezifisch für das Kommunikationssystem 30 entworfenen Kontrolleinheiten 32, 34, 38, 42 und 48 hingegen sind diesbezüglich weniger kritisch und somit in der Regel seltener zu aktualisieren als die Kontrolleinheit 56.The control unit 56, which uses the communication system 30 and the control units 32 and/or 42 only as actuators, has the advantage that changes in the software and possibly hardware are easier than with the control units 32, 34 designed specifically for the communication system 30 , 38, 42 and 48, especially if their functionality is outsourced to the external computer 62. This is particularly advantageous since the control unit 56 should be particularly well tested for security reasons and secured against viruses, external influences and other threats. The control units 32, 34, 38, 42 and 48 designed specifically for the communication system 30, on the other hand, are less critical in this regard and therefore generally need to be updated less often than the control unit 56.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass keine Veränderungen an bestehenden Arbeitsmaschinen 10 erforderlich sind, die bereits mit dem beschriebenen Kommunikationssystem 30 ausgerüstet sind. Es sind lediglich die Erfassungseinrichtung 54, die Kontrolleinheit 56 und die Kommunikationsschnittstelle 60 sowie ggf. die Fernverbindung zum Rechner 62 hinzuzufügen. Die Stromversorgung der Erfassungseinrichtung 54, der Kontrolleinheit 56 und der Kommunikationsschnittstelle 60 zum Rechner 62 (jedoch nicht die des Rechners 62) erfolgt über das Bordnetz der Arbeitsmaschine 10.Another advantage is that no changes are required to existing work machines 10 that are already equipped with the communication system 30 described. All that needs to be added is the detection device 54, the control unit 56 and the communication interface 60 and, if necessary, the remote connection to the computer 62. The power supply for the detection device 54, the control unit 56 and the communication interface 60 to the computer 62 (but not that of the computer 62) takes place via the on-board network of the work machine 10.

Im Falle der Verlust der Verbindung zum Rechner 62 würde die Kontrolleinheit 56 die Arbeitsmaschine 10 selbsttätig anhalten. Analog würde die Kontrolleinheit 56 (oder die Kontrolleinheit 32 bzw. 42 oder die als zentrale Kontrolleinheit des Arbeitsmaschine 10 dienende Kommunikationsschnittstelle 60) auf einen manuellen Betrieb übergehen, wenn der Bediener während eines automatischen Betriebs eine manuelle Kontrollaktion der Arbeitsmaschine 10 durchführt.In the event of a loss of connection to the computer 62, the control unit 56 would automatically stop the work machine 10. Analogously, the control unit 56 (or the control unit 32 or 42 or the communication interface 60 serving as the central control unit of the work machine 10) would switch to manual operation if the operator carries out a manual control action of the work machine 10 during automatic operation.

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EP 3466240 A1 [0036]

Claims

Control arrangement for automatically controlling an agricultural machine (10), comprising: a communication system (30) assigned to the work machine (10), which is connected to transmit data using a protocol with at least one internal control unit (32, 42) for controlling the speed and/or steering of the work machine (10), to which communication system (30) an external control unit (34, 38, 48, 56) can be separably coupled, which is configured to communicate with the internal control unit (32, 42) via the communication system (30) and in this way the speed and / or steering of the work machine ( 10) to control a detection device (54) for sensory detection of an environmental parameter of the work machine (10), which senses at least an area in front of the work machine (10) and an external control unit (56) connected in a signal-transmitting manner to the detection device (54) and the communication system (30), which is configured to generate a control signal for the internal control unit (32, 42) based on the signals from the detection device (54) and via which Communication system (30) to send to them.

control order Claim 1 , wherein the external control device (56) is arranged on board the work machine (10), in particular removable.

control order Claim 1 or 2 , wherein the external control device (56) is configured to control, in addition to the internal control unit (32, 42) of the work machine (10), further control units (34, 38, 48) connected to the communication system (30) and/or to receive data from these receive.

Control order according to one of the Claims 1 until 3 , wherein the external control device (56) is implemented entirely or partially by a computer (62) which is arranged at a distance from the work machine (10) and which is connected to the detection device (54) and the communication system (30) by a remote data transmission device.

Control order according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the detection device (54) is attached to the work machine (10), in particular removable.

Control order according to one of the Claims 1 until 5 , wherein the detection device (54) and the control unit (56) for detecting possible dangerous situations and based on this control of the steering and / or speed of the work machine (10) and / or for automatic steering and / or speed specification during normal field work and / or in Headlands are configured.

Control order according to one of the Claims 1 until 6 , wherein the protocol used by the communication system (30) corresponds to ISO 11783 and the external control unit (56) sends the speed and/or steering signals to the internal control unit (32, 42) via the communication system (30) and a vehicle bus (66). Control of the speed and / or steering of the work machine (10) is sent.

control order Claim 7 , wherein an interface (64) with a security library in which the external control unit (56) is entered is arranged between the communication system (30) and the vehicle bus (66).

Work machine (10) with a control arrangement according to one of the preceding claims.

Method for automatically controlling an agricultural machine (10), wherein: the work machine (10) is assigned a communication system (30) which is connected to transmit data using a protocol with at least one internal control unit (32, 42) for controlling the speed and/or steering of the work machine (10), to which communication system (30 ) an external control unit (34, 38, 48, 56) can be separably coupled, which is configured to communicate with the internal control unit (32, 42) via the communication system (30) and in this way the speed and / or steering of the work machine (10) to control, a detection device (54) is configured for sensory detection of an environmental parameter of the work machine (10) and senses at least an area in front of the work machine (10), an external control unit (56) connected to the detection device (54) and the communication system (30) in a signal-transmitting manner is configured to generate a control signal for the internal control unit (32, 24) based on the signals from the detection device (54) and via the communication system ( 30) to be sent to them.