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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen eines Arbeitsziels mittels eines Anbaugeräts eines Fahrzeugs, insbesondere einer Arbeitsmaschine.
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US 2018 363 270 AA zeigt einen Bagger mit einem Gelenkarm, dessen Schaufelposition über mehrere Winkelsensoren bestimmt werden kann und dessen Schaufelspitze ausgehend von einer Referenzhöhe die Tiefe einer Baugrube bestimmen kann.
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US 2019 119 880 AA zeigt ein System für einen Bagger, mit dem der Abstand zweier Punkte zueinander bestimmt werden kann. Dazu wird die Schaufel beispielsweise auf einer Referenzebene abgelegt und das System kann den Abstand zu einem beliebigen, von der Schaufel angefahrenen weiteren Punkt, bestimmen.
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In
US 2015 198 736 AA wird ein System zum Vermessen des Untergrunds auf einer Baustelle beschrieben, bei dem ein Baufahrzeug mit einem Anbaugerät, wie einer Schaufel, laufend beim Überfahren des Geländes dieses messtechnisch erfasst. In einer Ausgestaltung erfolgt die Vermessung auch über die Unterkante der Schaufel, wobei die Position der Schaufel relativ zum Fahrzeug über die bekannte Kinematik sowie Winkelsensoren errechnet wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Vermessen eines Arbeitsziels mittels eines Anbaugeräts bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Dabei wird in einem ersten Schritt ein Anbaugerät eines Fahrzeugs an einem Startmesspunkt positioniert und ein Messvorgang aktiviert. Durch eine fahrzeugeigene Erfassungseinrichtung wird eine Ausrichtung des Anbaugeräts ermittelt und in einem Speicherelement gespeichert. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um eine Arbeitsmaschine, beispielsweise eine Bau-, Land- oder Forstmaschine. Darüber hinaus kann es sich auch um einen Hub- bzw. Gabelstapler oder einen Teleskopstapler bzw. Teleskoplader handeln. Alternativ kann es sich auch um ein beliebiges weiters Fahrzeug handeln, an welchem ein Anbaugerät angebracht ist, beispielsweise ein Nutzfahrzeug mit einem entsprechenden Teleskopausleger. An dem Arbeitsgerät können auch verschiedene, mitunter auswechselbare, Werkzeuge angebracht sein. Demgemäß kann es sich bei dem Werkzeug um eine Schaufel, einen Kranhaken, eine Bohrvorrichtung, ein Räum-/Planierschild, eine Hubvorrichtung eines Staplers oder dergleichen handeln. Gattungsgemäß sind unter dem Anbaugerät jegliche Arbeitsgeräte zu verstehen, welche an den zuvor genannten Arbeitsmaschinen oder Nutzfahrzeugen typischerweise vorgesehen werden. Eine fahrzeugeigene Erfassungseinrichtung kann dabei einen geeigneten Sensor oder eine Vielzahl von Sensoren aufweisen. Beispielsweise können Lage-, Beschleunigungs-, Winkel-, Druck-, Wegsensoren oder optische Sensoren vorgesehen werden. Anhand dieser kann die Ausrichtung des Anbaugeräts relativ zu der Arbeitsmaschine oder in einem Absolutsystem (beispielsweise anhand von Positionsdaten mittels GPS-Daten) eindeutig bestimmt werden.
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In einem zweiten Schritt wird das Anbaugerät an wenigstens einen weiteren Messpunkt verbracht, wobei durch die fahrzeugeigene Erfassungseinrichtung die Ausrichtung des Anbaugeräts erneut ermittelt und in dem Speicherelement gespeichert wird. In einem dritten Schritt wird bei Erreichen eines Endmesspunkts der Messvorgang beendet und eine Messgröße in der Erfassungseinrichtung berechnet und anschließend bereitgestellt. Dabei ist jedoch anzumerken, dass bereits der zweite Schritt den Endmesspunkt darstellen kann. Die Anzahl der Messpunkte kann jedoch auch erweitert werden.
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In Abhängigkeit der Messpunkte wird als Messgröße eine Distanz zwischen zwei oder mehr Messpunkten, eine durch die Messpunkte definierte Fläche und/oder ein durch die Messpunkte definiertes Volumen berechnet und bereitgestellt. Dabei kann entweder durch die Anordnung der Messpunkte die jeweilige Messgröße ermittelt werden (Distanz, Fläche, Volumen) oder durch eine Vorauswahl zu Beginn oder im Anschluss an den Messvorgang vorgegeben werden. Die Messpunkte können einerseits durch eine Eingabe durch einen Bediener definiert werden, oder beispielsweise durch Erkennen eines Widerstands, wenn das Anbaugerät an einer Kontur einer räumlichen Begrenzung zur Anlage kommt. Bei der räumlichen Begrenzung kann es sich beispielsweise um eine Grube/einen Aushub, eine Wand, einen Lagerort oder ein einen sonstigen körperlichen Gegenstand in Form eines Hindernisses handeln.
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In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Erfassungseinrichtung geometrische Parameter des Anbaugeräts und/oder des Fahrzeugs bereitgestellt und bei der Berechnung der Messgröße berücksichtigt. Einerseits können die Parameter verschiedener Anbaugeräte in dem Speichergerät hinterlegt und je nach Erforderlichkeit durch den Bediener ausgewählt werden. Auch kann vorgesehen werden, dass mittels einer Kommunikationsvorrichtung (RFID, Bluetooth, sonstige Codierung) das jeweils installierte Anbaugerät oder Werkzeug erkannt und die Information der Erfassungseinrichtung bereitgestellt wird. Insbesondere betreffen die geometrischen Parameter des Anbaugeräts dessen Abmessungen, sodass eine Länge, Breite und/oder Tiefe bei der Berechnung der Messgröße berücksichtigt werden kann. Andernfalls könnten bei Verwendung verschiedener Schaufeln als Anbaugerät für die gleiche Grube bzw. gleichen Messpunkte fälschlich unterschiedliche Messgrößen ermittelt werden.
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Alternativ oder ergänzend wird der Erfassungseinrichtung ein Betätigungszustand des Anbaugeräts und/oder des Werkezugs bereitgestellt und bei der Berechnung der Messgröße berücksichtigt. Hierunter ist zu verstehen, dass bei einer eingefahrenen/angelegten Schaufel ein anderer Abstand zu einem Messpunkt resultiert als bei ausgefahrener/abgespreizter Schaufel. Dies gilt in gleicher Weise für andere Anbaugeräte oder Werkzeuge, welche in verschiedene Positionen/Zustände verbracht werden können.
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Erfindungsgemäß ist in einer erfindungsgemäßen Ausführung vorgesehen, dass eine Vorauswahl einer Messlogik, beispielsweise durch den Bediener, vorgenommen wird. Dies kann zu Beginn des Messvorgangs oder im Anschluss an den Messvorgang erfolgen. Wie zuvor erwähnt kann hierunter zu fassen sein, dass eine Auswahl der zu ermittelnden Messgröße (Länge/Distanz, Fläche, Volumen) erfolgt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass wechselnde Messpunkte berücksichtigt werden. Dies bedeutet, dass eine Anlage eines Auslegers mit einer Anlege einer Schaufel kombiniert wird. Beispielsweise könnte in einem geschlossenen Raum durch die Decke (Anlage des Auslegers), die Wände (Anlage der Seite/n des Werkezugs/der Schaufel) und den Boden (Anlage der Spitze des Werkzeugs/der Schaufel) ein Arbeitsraum definiert werden. Insbesondere kann auch über eine Eingabevorrichtung eine Abfrage zur Bestätigung an den Bediener ausgegeben werden, welcher bzw. wie der ermittelte Messpunkt nach der obigen Logik berücksichtigt werden soll. Auch kann bei einer bekannten Geometrie einer Messgröße die Anzahl der Messpunkte reduziert werden. Insoweit ein Aushub in Form eines Quaders erfolgt, würden beispielsweisedrei Messpunkte zur Bestimmung ausreichen. In einer alternativen Ausgestaltung können auch Bewegungen des Anbaugeräts und/oder des Werkzeugs mit Bewegungen des Fahrzeugs kombiniert werden. So kann beispielsweise über Fahrzeugodometriedaten ein Fahrweg des Fahrzeugs zu der Positionsänderung des Anbaugeräts und/oder des Werkzeugs addiert werden. Insbesondere können so Messpunkte erfasst werden, welche außerhalb der Reichweite des Anbaugeräts bzw. des Werkzeugs liegen.
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Auch können verschiedene Messlogiken nacheinander ausgeführt und die jeweiligen Ergebnisse in dem Speicherelement abgelegt und zu einem Gesamtergebnis zusammengeführt werden. So können beispielsweise nicht nur die Messgrößen zu einer Grube, sondern auch die Position oder Entfernung zu einer anderen Grube ermittelt werden.
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In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden den ermittelten Messpunkten Koordinaten eines Absolutsystems hinzugefügt. Hierdurch wird nicht nur die Ermittlung der Messgröße an sich verbessert, gleichzeitig kann neben der Position des jeweiligen Messpunkts auch die Position der Messgröße eindeutig bestimmt werden.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen die Figuren bis 4b Anwendungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In der Darstellung gemäß 1 ist ein Fahrzeug 1 als Kettenbagger ausgeführt. Ein Anbaugerät 2 ist als hydraulisch betätigbarer Ausleger ausgeführt, wobei an dem dem Fahrzeug 1 abgewandten Ende des Anbaugeräts 2 ein Werkzeug 3 in Form einer Schaufel angebracht ist. Der Ausleger kann in verschiedene Positionen A, B verbracht werden. In einer ersten Position A kommt die Schaufel mit ihrer rechten Außenkontur an einer Kontur einer räumlichen Begrenzung 4 zur Anlage. Die räumliche Kontur wird vorliegend in Form eines Zylinders dargestellt. Dieser kann beispielsweise einen Begrenzungspoller, einen Mast, eine Säule eines Gebäudes oder eine Straßenlaterne darstellen. Alternativ kann durch die räumliche Kontur auch ein Materialhaufen eines Aushubs dargestellt werden. Mit dem Kontakt der Schaufel an der Säule in der ersten Position A wird ein erster Messpunkt, also der Startmesspunkt, bestimmt. Dieser wird durch eine Ausrichtung des Anbaugeräts 2 bzw. des Werkzeugs 3 relativ zu dem Fahrzeug 1 definiert. Die Ausrichtung des Anbaugeräts 2 wird vorliegend mittels nicht dargestellter Sensoren und einer nicht dargestellten Erfassungseinrichtung ermittelt. In einer zweiten Position B des Anbaugeräts 2 kommt die Schaufel mit ihrer linken Außenkontur an der Kontur der räumlichen Begrenzung 4 zur Anlage. Hierdurch wird ein zweiter Messpunkt definiert, beispielsweise kann es sich hierbei auch bereits um einen Endmesspunkt handeln. Auch dieser Messpunkt wird durch eine Ausrichtung des Anbaugeräts 2 bzw. des Werkzeugs 3 relativ zu dem Fahrzeug 1 definiert. Mit den beiden Messpunkten kann unter Berücksichtigung der geometrischen Parameter des Werkzeugs 3 eine Messgröße berechnet und bereitgestellt werden, wobei die Messgröße in diesem Fall einer Breite bzw. eines Durchmessers der räumlichen Begrenzung entspricht.
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In 2 ist eine alternative Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei der Grundgedanke im Wesentlichen dem Vorgehen der Ausführung gemäß 1 entspricht. Unterschiede ergeben sich daraus, dass vorliegend die räumliche Begrenzung 4 in Form einer quaderförmigen Grube ausgeführt ist. In der ersten Position A liegt die Schaufel nun mit ihrer linken Seite an der Kontur der Grube an, in der zweiten Position B hingegen mit ihrer rechten Seite. Hieraus ergeben sich der Start- und Endmesspunkt, wodurch sich nun eine Breite der Grube ermitteln lässt. Insofern das Anbaugerät zusätzlich nach vorne und hinten bewegt wird können weitere Messpunkte auf Seiten der ersten und zweiten Position A, B erzeugt werden, wodurch sich entweder eine Grundfläche oder ein Volumen der Grube als Messgröße berechnen lassen.
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Gemäß der Darstellung in 3a und 3b ist das Fahrzeug 1 als Gabelstapler dargestellt. Das Anbaugerät 2 ist vorliegend als Hubmast ausgeführt, an welchem als Werkzeug 3 eine Hubvorrichtung in Gestalt von Gabelzinken angebracht ist. Die Hubvorrichtung kann insbesondere höhenveränderlich betätigt werden, also auf und ab verfahren werden. Hierdurch kann beispielsweise Ladegut aufgenommen und in einem Hochregal 5 abgeladen werden. In 3a befindet sich die Hubvorrichtung in der ersten Position A, in welcher die Gabelzinken mit ihrer unteren Seite an einem Regalboden 5a zur Anlage kommen. In 3b ist die Hubvorrichtung in die zweite Position B abgebildet, wobei nun die Gabelzinken mit ihrer oberen Seite an einem zweiten Regalboden 5b zur Anlage kommen. Auch hierdurch werden erneut ein Start- und ein Endmesspunkt definiert, wobei die jeweilige Ausrichtung des Anbaugeräts 2 inkl. des Werkzeugs 3 der Erfassungseinrichtung zugeführt werden. Hierdurch kann als Messgröße eine Höhe 6 eines Regalsfachs 5c ermittelt werden. Diese Information kann dafür verwendet werden, um sicherzustellen, ob eins zu einem anderen Zeitpunkt aufgenommenes Ladegut in das Regalfach 5c passt.
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In Analogie zu dem Vorgehen gemäß der 3a und 3b wird in den 4a und 4b als Messgröße eine Höhe 6 eines Ladeguts 7 bestimmt. Das Ladegut 7 kann dabei als Container, Palette oder Palette mit einer Beladung ausgeführt sein. Vorliegend ist ein Container abgebildet. In der ersten Position A kommen die Gabelzinken mit ihrer Unterseite auf dem Boden 8 zur Anlage, in der zweiten Position B mit ihrer Unterseite an einer Oberseite des Ladeguts 7. Aus der Ausrichtung des Anbaugeräts 2 inkl. des Werkszeugs 3 wird durch den Start- und Endmesspunkt somit die Höhe 6 des Ladeguts 7 als Messgröße ermittelt.
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In den gezeigten 1 bis 4b wurden bewusst stark vereinfachte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Wie bereits erwähnt, können einerseits Messlogiken (Höhenbestimmung des Ladeguts 7 und des Regalfachs 5c) miteinander kombiniert werden, insbesondere um Arbeitsabläufe zu vereinfachen. Beispielsweise könnte ein Warnhinweis erfolgen, wenn das Ladegut 7 aufgrund seiner Höhe 6 nicht in das vorgesehene Regalfach 5c passt. Soweit mehrere Regalfächer 5c vermessen und abgespeichert wurden, könnte durch die Erfassungseinrichtung in einer Weiterbildung auch ein adäquates Regalfach 5c, 5d vorgeschlagen werden.
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Bezugszeichen
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Anbaugerät
- 3
- Werkzeug
- 4
- räumliche Begrenzung
- 5
- Hochregal
- 5a, 5b
- Regalboden
- 5c, 5d
- Regalfach
- 6
- Höhe
- 7
- Ladegut
- 8
- Boden
- A
- erste Position
- B
- zweite Position
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2018363270 [0002]
- US 2019119880 [0003]
- US 2015198736 [0004]
