DE102022208298A1

DE102022208298A1 - Selektive implementierung automatisierter reinigungsroutinen während abladezyklen für transportfahrzeuge

Info

Publication number: DE102022208298A1
Application number: DE102022208298.2A
Authority: DE
Inventors: Michael D. Peat
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2022-08-09
Publication date: 2023-03-23
Also published as: US20230089883A1

Abstract

Es werden ein System und ein Verfahren zum automatisierten Reinigen eines Ladebehälters eines Transportfahrzeugs (z.B. ein Muldenkipper, ein Auswerfer, eine Schürfraupe) bereitgestellt, wobei der Ladebehälter steuerbare Elemente (z.B. hydraulische Hubzylinder für einen Lkw-Behälter, ein Auswerferschild) für den Übergang zwischen beladenen und unbeladenen Zuständen beinhaltet. Während eines erfassten unbeladenen Zustands des Transportfahrzeugs werden die Merkmale des in dem Ladebehälter verbleibenden Rückstandsmaterials geschätzt, wobei auf Basis wenigstens eines der geschätzten Merkmale bestimmt wird, ob eine automatisierte Reinigungsstufe eingeleitet werden soll. Nach dem Bestimmen, die automatisierte Reinigungsstufe einzuleiten, wird über die steuerbaren Elemente automatisch die Durchführung einer Reinigungsroutine während oder in Zuordnung zu einer Abladestufe des Ladebehälters gesteuert. Die Elemente werden während der Reinigungsroutine gemäß einem Schweregrad gesteuert, der aus einem von verschiedenen stufenweise zunehmenden Schweregraden, die auf wenigstens einem der geschätzten Merkmale basieren, ausgewählt ist.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein automatisierte Reinigungsroutinen für Ladebehälter von Transportfahrzeugen zum Befördern und Abkippen von geladenem Material, und insbesondere Systeme und Verfahren zum selektiven Implementieren solcher automatisierter Reinigungsroutinen während der Abladezyklen, - beispielsweise auf Basis erfasster Mengen oder Tendenzen zur Ansammlung von Rückstandsmaterial in den Ladebehältern.
HINTERGRUND
Zur Veranschaulichung können Transportfahrzeuge, wie hier erläutert, Muldenkipper, Auswerfer, Schürfkübelraupen oder dergleichen beinhalten, können jedoch beispielsweise auch diverse andere selbstfahrende oder anderweitig bewegte Maschinen und Geräte beinhalten, die geladenes Material von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort befördern, um es dort aus einem Ladebehälter zu entladen/abzuladen.
Der hier verwendete Begriff „Rückstandsmaterial“ kann sich auf Material beziehen, das nach dem Abladevorgang unerwünschterweise in dem Ladebehälter des Transportfahrzeugs verbleibt. Dies kann aus beliebig vielen Gründen auftreten, einschließlich beispielsweise Nässe, einer inhärenten Eigenschaft des transportierten Materials, einer Beschaffenheit des Ladebehälters, einer Neigung der Abkippstelle oder dergleichen. Das Vorhandensein von Rückstandsmaterial ist zumindest wegen der zusätzlichen Ineffizienzen des Arbeitszyklus unerwünscht, aber auch, weil es zu einer zusätzlichen Unsicherheit bei der Schätzung des Volumens des Materials führt, das während des Arbeitszyklus geladen und transportiert wird.
Es gibt herkömmliche Systeme, die dazu dienen, zumindest einen Teil der Rückstände aus dem Ladebehälter zu entfernen (oder dies zu versuchen) - beispielsweise im Zusammenhang mit einem Muldenkipper durch manuelle Auswahl einer Funktion, welche die Bewegung des Lastwagenbehälters am oberen Ende oder andernfalls während der Abladebewegung abrupt stoppt. Solche Reinigungsvorgänge sind zwar wichtig für die Produktivität, für den Fahrzeugführer jedoch relativ unangenehm, von potentiellen Schäden, die bei wiederholter Durchführung im Laufe der Zeit entstehen können, ganz zu schweigen. Unabhängig davon, ob der Reinigungsprozess für autonome oder manuell betriebene Fahrzeuge durchgeführt wird, wäre es daher wünschenswert, solche Vorgänge nur dann durchzuführen, wenn sie erforderlich sind, oder wenn der Reinigungsvorgang sinnvoll ist, (d.h. wenn die Menge des in dem Ladebehälter aufgerüttelten Materials die unerwünschten Aspekte des Reinigungsvorgangs rechtfertigt). Ferner wäre es wünschenswert, die Reinigungsvorgänge auf das tatsächliche Niveau und die Persistenz des Rückstandsmaterials in einem bestimmten Zusammenhang abzustimmen.
KURZDARSTELLUNG
Zumindest teilweise durch das Einführen eines neuartigen Systems und Verfahrens zum selektiven Implementieren automatisierter Reinigungsroutinen, um Rückstandsmaterial in Transportfahrzeugen zu entfernen, stellt die vorliegende Offenbarung eine Verbesserung herkömmlicher Systeme bereit - beispielsweise durch das Erfassen von Bedingungen, in denen solche Reinigungsroutinen erforderlich oder anderweitig gerechtfertigt sind, und ferner in einigen Fällen durch Auswählen eines Schweregrads (z.B. von stufenweise zunehmender Aggressivität) der Reinigungsroutine auf Basis einer Menge an Rückstandsmaterial und/oder einer Wirkung von vorangegangenen Iterationen der Reinigungsroutine.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum automatisierten Reinigen eines Ladebehälters eines Transportfahrzeugs bereitgestellt, wobei der Ladebehälter ein oder mehrere steuerbare Elemente zum Übergang zwischen einem beladenen Zustand und einem unbeladenen Zustand umfasst. Das Verfahren umfasst das Schätzen eines oder mehrerer Merkmale von Rückstandsmaterial, das während eines erfassten unbeladenen Zustands des Transportfahrzeugs in dem Ladebehälter verbleibt, und - zumindest teilweise auf Basis von wenigstens einem des/der einen oder mehreren geschätzten Merkmale - das Bestimmen, ob eine automatisierte Reinigungsstufe initiiert werden soll. Nach dem Bestimmen, die automatisierte Reinigungsstufe zu initiieren, wird die Durchführung einer Reinigungsroutine während einer Abladestufe des Ladebehälters über das eine oder die mehreren steuerbaren Elemente automatisch angewiesen, wobei das eine oder die mehreren Elemente während der Reinigungsroutine gemäß einem Schweregrad gesteuert werden, der aus einer Mehrzahl von verschiedenen stufenweise zunehmenden Schweregraden, die zumindest teilweise auf wenigstens einem des einen oder der mehreren geschätzten Merkmale basieren, ausgewählt ist.
In einem beispielhaften Aspekt gemäß der oben genannten Ausführungsform beinhalten das eine oder die mehreren geschätzten Merkmale des Rückstandsmaterials ein Gewicht und/oder ein Volumen des in dem Ladebehälter verbleibenden Rückstandsmaterials, und das Bestimmen, ob eine automatisierte Reinigungsstufe initiiert werden soll, wird zumindest teilweise basierend auf dem Vergleichen des geschätzten Gewichts und/oder des geschätzten Volumens des Rückstandsmaterials mit einem jeweiligen definierten Schwellenwert vorgenommen.
In einem weiteren beispielhaften Aspekt gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform beinhalten das eine oder die mehreren geschätzten Merkmale des Rückstandsmaterials ein Gewicht und/oder ein Volumen des in dem Ladebehälter verbleibenden Rückstandsmaterials, und das Bestimmen, ob eine automatisierte Reinigungsstufe initiiert werden soll, wird zumindest teilweise auf Basis einer über eine Mehrzahl von Abladezyklen berechneten Ansammlungstendenz für das geschätzte Gewicht und/oder das geschätzte Volumen des Rückstandsmaterials vorgenommen.
In einem weiteren beispielhaften Aspekt gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform beinhalten das eine oder die mehreren geschätzten Merkmale des Rückstandsmaterials ein Gewicht und/oder ein Volumen des in dem Ladebehälter verbleibenden Rückstandsmaterials, und der Schweregrad für die automatisierte Reinigungsroutine wird zumindest teilweise auf Basis einer über eine Mehrzahl von Abladezyklen berechneten Ansammlungstendenz für das geschätzte Gewicht und/oder das geschätzte Volumen des Rückstandsmaterials ausgewählt.
In einem weiteren beispielhaften Aspekt gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform beinhaltet das Verfahren nach dem Abschluss einer Iteration der automatisierten Reinigungsroutine ferner das Neuschätzen von wenigstens einem des einen oder der mehreren Merkmale von in dem Ladebehälter verbleibendem Rückstandsmaterial, und - zumindest teilweise auf Basis von wenigstens einem des/der neu geschätzten einen oder mehreren Merkmale - das Bestimmen, ob zumindest ein Teil einer weiteren Iteration der automatisierten Reinigungsroutine und ein Schweregrad für diese ausgeführt werden soll.
In einem weiteren beispielhaften Aspekt gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform umfasst der Ladebehälter einen Lastwagenbehälter und das eine oder die mehreren Elemente des Transportfahrzeugs werden während der automatisierten Reinigungsroutine dazu angesteuert, eine Anhebe- und Stoppgeschwindigkeit des Lastwagenbehälters zu regulieren.
Die Anzahl von Stopps und/oder eine Position des Ladebehälters für jeden einer Mehrzahl von Stopps während der automatisierten Reinigungsroutine kann zumindest teilweise auf Basis des gewählten Schweregrads bestimmt werden.
Die automatisierte Reinigungsroutine kann ferner das Heben und Senken des Lastwagenbehälters für eine Mehrzahl von Iterationen entlang zumindest eines Abschnitts eines Bewegungsbogens umfassen, wobei eine Anzahl von Stopps und/oder eine Position des Ladebehälters für jeden einer Mehrzahl von Stopps während jeder der Mehrzahl von Iterationen zumindest teilweise auf Basis des gewählten Schweregrads bestimmt werden.
Nach dem vollständigen Ausführen einer Iteration entlang des wenigstens einen Abschnitts des Bewegungsbogens, kann das Verfahren ferner das Neuschätzen von wenigstens einem des einen oder der mehreren Merkmale des in dem Ladebehälter verbleibenden Rückstandsmaterials und das Bestimmen beinhalten, ob eine weitere Iteration der automatisierten Reinigungsroutine und ein Schweregrad für diese - zumindest teilweise auf Basis von wenigstens einem des/der neu geschätzten einen oder mehreren Merkmale - ausgeführt werden soll.
In einem weiteren beispielhaften Aspekt gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform kann der Ladebehälter einen Auswerfer beinhalten, wobei das eine oder die mehreren Elemente des Transportfahrzeugs während der automatisierten Reinigungsroutine dazu angesteuert werden, zumindest die Bewegung eines Auswerferschilds zu regulieren.
In einem weiteren beispielhaften Aspekt gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform können das eine oder die mehreren Merkmale von in dem Ladebehälter verbleibendem Rückstandsmaterial eine Menge des verbleibenden Rückstandsmaterials umfassen, die zumindest teilweise unter Verwendung von Signalen von einer Nutzlastmesseinheit, die dem Transportfahrzeug zugeordnet ist, geschätzt wird.
In einem weiteren beispielhaften Aspekt gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform können das eine oder die mehreren Merkmale von in dem Ladebehälter verbleibendem Rückstandsmaterial eine Menge des verbleibenden Rückstandsmaterials umfassen, die zumindest teilweise unter Verwendung von Signalen von einem oder mehreren Volumensensoren geschätzt wird.
In einem weiteren beispielhaften Aspekt gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform umfasst ein erster Volumensensor eine Bilddatenquelle, die dazu ausgelegt ist, erste Signale zu erzeugen, die einem ersten Profil des Ladebehälters, wenn der Ladebehälter leer ist, entsprechen, und dazu, zweite Signale zu erzeugen, die einem zweiten Profil von Rückstandsmaterial, das während eines erfassten unbeladenen Zustands des Transportfahrzeugs in dem Ladebehälter verbleibt, entsprechen, und die geschätzte Menge des verbleibenden Rückstandsmaterials umfasst ein Volumen, das zumindest teilweise auf Basis des erfassten ersten Profils und des erfassten zweiten Profils berechnet wird.
In einer weiteren Ausführungsform, wie hier offenbart, ist ein Transportfahrzeug mit einem Ladebehälter versehen, der ein oder mehrere steuerbare Elemente für einen Übergang zwischen einem beladenen Zustand und einem unbeladenen Zustand aufweist, und mit einer Steuerung, die dazu ausgelegt ist, die Durchführung von Schritten gemäß der vorstehend genannten Verfahrensausführungsform und optional einem oder mehreren der mit dieser verbundenen beispielhaften Aspekte anzuweisen.
Für Fachleute werden zahlreiche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der hier dargelegten Ausführungsformen beim Lesen der folgenden Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen unmittelbar ersichtlich.
Figurenliste

Die 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein beispielhaftes Transportfahrzeug darstellt, das einen Auswerfer gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst.
Die 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein beispielhaftes Transportfahrzeug darstellt, das einen Muldenkipper gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst.
Die 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine an einer Arbeitsmaschine angeordnete Bilddatenquelle darstellt, welche ein Profil von Material, das in einem ersten Arbeitszustand auf das Transportfahrzeug der 2 geladen ist, scannt.
Die 4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine an dem Transportfahrzeug der 2 angeordnete Bilddatenquelle darstellt, welche ein Profil von Material, das in einem zweiten Arbeitszustand in dem Ladebehälter verbleibt, scannt.
Die 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem für das Transportfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Die 6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 werden nun verschiedene Ausführungsformen eines Systems und eines Verfahrens zum selektiven Implementieren automatischer Reinigungsroutinen zum Entfernen von Rückstandsmaterial in Transportfahrzeugen beschrieben.
In einer Ausführungsform, wie sie hier offenbart und unter Bezugnahme auf die 1 veranschaulicht ist, kann ein beispielhaftes Transportfahrzeug 100 ein knickgelenkter Muldenkipper (Articulated Dump Truck, ADT) sein. Das Transportfahrzeug 100 beinhaltet einen Vorderrahmen 102, der über ein Knickgelenk als Teil einer Kupplungsanordnung 106 mit einem Hinterrahmen 104 verbunden ist, wodurch der Vorderrahmen 102 sich relativ zu dem Hinterrahmen 104 mit mehreren Freiheitsgraden bewegen kann, um dem Transportfahrzeug 100 das Durchqueren rauer und unebener Flächen besser zu ermöglichen.
Das Transportfahrzeug 100 beinhaltet einen Auswerferkörper 108, der auf dem Hinterrahmen 104 angeordnet oder einstückig mit diesem ausgebildet ist. Der Auswerferkörper 108 beinhaltet einen Ladebehälter 110, wie z.B. einen Behälter zum Aufnehmen einer Nutzlast (oder Beladung), wie etwa des Materials 112. Obwohl hier der Begriff „Behälter“ verwendet wird, könnte der Ladebehälter 110 jede Art von lasttragendem Körper sein.
Der Auswerferkörper 108 beinhaltet auch ein Auswurfsystem 114, das die Nutzlast selektiv aus dem Ladebehälter 110 auf den Boden hinter dem Transportfahrzeug 100 auswerfen kann. Das Auswurfsystem 114 ist zur Vorderseite des Auswerferkörpers 108 hin angeordnet und beinhaltet einen Auswerfer 116, der auch als Kopfteil bezeichnet werden kann, und einen Aktuator 118. Das Auswurfsystem 114 arbeitet, indem der Aktuator 118 den Auswerfer 116 nach hinten bewegt, um das Material 112 aus dem hinteren Ende des Ladebehälters 110 herauszudrücken.
Der Auswerfer 116 kann während dieser Bewegung durch eine Halteanordnung innerhalb des Ladebehälters 110 abgestützt, ausgerichtet und orientiert werden. Die Halteanordnung kann beispielsweise ein Satz von Führungen sein, die Vorsprünge des Auswerfers 116 aufnehmen, und durch das Zusammenwirken des Auswerfers 116 mit diesen Führungen kann der Auswerfer 116 während seiner Bewegung im Ladebehälter 110 richtig ausgerichtet und orientiert bleiben. Der Aktuator 118, wie dargestellt, ist ein doppeltwirkender teleskopierbarer Hydraulikzylinder, kann jedoch in alternativen Ausführungsformen - einzeln oder in Kombination miteinander - auch einen nichtteleskopierbaren Hydraulikzylinder, einen Hydraulikmotor, ein Schrauben- oder Schneckengetriebe, Ketten, Kabel oder einen Elektromotor oder Aktuator umfassen. Obwohl in der 1 ein knickgelenkter Muldenkipper dargestellt ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf eine Maschine diesen Typs beschränkt und könnte auch andere Maschinentypen mit einem Auswerfersystem - wie beispielsweise eine Schürfraupe, einen Muldenkipper mit starrem Rahmen, einen Straßenkipper, einen Schienenwagen oder dergleichen - umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform einer Materialabladungs-Steuereinheit 204 kann der Aktuator 118 durch den Durchfluss von Hydraulikfluid von einem elektrohydraulischen Ventil 120 gesteuert werden. Das elektrohydraulische Ventil 120 empfängt unter Druck stehendes Hydraulikfluid von einer Hydraulikpumpe 122, die über ein Getriebe 126 mit einem Motor 124 drehgekoppelt ist und von diesem angetrieben wird. Alternativ kann die Hydraulikpumpe 122 auch ohne Zwischengetriebe direkt von dem Motor 124 angetrieben werden. Der Motor 124 ist auf dem Vorderrahmen 102 angeordnet und treibt das Transportfahrzeug 100 an, einschließlich des Bereitstellens von Zugkraft, die über das Getriebe 126 und die bodenberührenden Räder 128 übertragen wird.
Die Geschwindigkeit des Transportfahrzeugs 100 kann auf einer Anzeigeeinheit 222 angezeigt werden, die einer Benutzerschnittstelle 220, die beispielsweise in einer an dem Vorderrahmen 102 montierten Bedienerstation angeordnet sein kann, zugeordnet ist. Die Anzeigeeinheit 222 kann auch andere Informationen anzeigen - wie etwa den Gang des Getriebes 126, das Gewicht der von dem Transportfahrzeug 100 beförderten Nutzlast (Ladung), oder den Zustand des Auswerferkörpers 108 oder des Auswerfers 116 (z.B. vollständig eingefahren, ausfahrend, vollständig ausgefahren, einfahrend), wie er durch Signale von einer Abladezustands-Erfassungseinheit 210 angezeigt wird. Die Anzeigeeinheit 222 kann auch interaktiv sein und einem Bediener des Transportfahrzeugs 100 ermöglichen, über Tasten, einen Touchscreen oder Peripheriegeräte, die mit der Benutzerschnittstelle 220 in Kommunikationsverbindung stehen, Einstellungen oder Parameter, die dem Transportfahrzeug 100 zugeordnet sind, zu bearbeiten.
Die Anzeigeeinheit 222 kann auch eine aktuelle Position des Transportfahrzeugs 100, vergangene oder geplante Routen des Transportfahrzeugs 100 und/oder ein Sollprofil anzeigen. Ein Sollprofil kann beispielsweise durch eine Standortplanungs- oder Arbeitsplanungsdatei oder ein entsprechendes Programm bereitgestellt werden, die bzw. das eine Solltopographie des Bereichs angibt, im das Transportfahrzeug 100 betrieben wird. Als ein einfaches Beispiel kann es eine weitgehend ebene Topographie für einen Arbeitsstelle anzeigen, in der ein Gebäudefundament gegossen werden soll, obwohl die aktuelle Topographie des Standorts hügelig oder anderweitig uneben ist. Als weiteres Beispiel kann es eine komplexe Topographie für eine Arbeitsstelle anzeigen, die Straßen, Hügel, Hänge, Gräben und andere dreidimensionale Merkmale aufweist.
Der Bediener kann das Transportfahrzeug 100 durch eine Kombination von Werkzeugen der Benutzerschnittstelle 220 steuern, die sich im Inneren der Bedienerstation befinden, wie z.B. ein Fahr- und ein Bremspedal und ein Hebel, der zum Steuern des Auswerfers 116 betätigbar ist, wobei eine Betätigungsstellung des Hebels beispielsweise die Geschwindigkeit, mit der sich der Auswerfer 116 bewegt, steuern kann. Die Betätigung des Hebels in einer ersten Richtung kann bewirken, dass der Auswerfer 116 sich nach hinten bewegt und Material 112 aus dem Ladebehälter 110 ablädt, während die Betätigung des Hebels in einer zweiten Richtung bewirken kann, dass der Auswerfer 116 sich nach vorne bewegt und den Ladebehälter 110 zum Aufnehmen einer weiteren Ladung von Material 112 vorbereitet.
Der Bediener kann den Auswerfer 116 auch über einen Schalter, wie etwa eine an dem Hebel angeordnete Taste, eine Raste des Hebels, oder eine alternative Benutzereingabe an anderer Stelle in der Bedienerstation steuern. Wenn der Bediener den Schalter betätigt, kann er einen automatisierten oder halbautomatisierten Auswurfmodus für das Transportfahrzeug 100 aktivieren, in dem der Auswerfer 116 das Material 112 in dem Ladebehälter 110 ablädt. Optional kann dieser automatisierte Auswurfmodus das Zurückführen des Auswerfers 116 in seine vordere Position am Ende des Zyklus umfassen, sodass das Transportfahrzeug 100 bereit ist, eine weitere Ladung des Materials 112 in dem Ladebehälter 110 aufzunehmen.
An dem Transportfahrzeug 100 kann eine Positionierungseinheit 208 vorgesehen sein. In einer Ausführungsform ist die Positionierungseinheit 208 ein GNSS-Empfängersystem, das seine Position bestimmt und diese Position an Steuerungen oder Monitore in dem gesamten Transportfahrzeug 100 übermittelt. In anderen Ausführungsformen kann das Verfahren oder der Typ des verwendeten Positionierungssystems variieren und kann Positionierungssysteme beinhalten, die eines oder mehrere von Satelliten-, Mobilfunk- oder lokalen Positionierungssignalen oder Trägheitssensoren nutzen, und diese Systeme können die Position direkt bestimmen oder mit einem anderen System kommunizieren, das die Position bestimmt.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 5 kann an dem Transportfahrzeug 100 auch eine Steuerung 212 bereitgestellt sein. Die Steuerung 212 kann in Kommunikationsverbindung stehen mit einem beliebigen oder allen von: dem elektrohydraulischen Ventil 120, dem Motor 124, dem Getriebe 126, der Benutzerschnittstelle 220, einer Nutzlastwäge- (oder Nutzlastmess-) Einheit 202, der Materialabladungs-Steuereinheit 204, der Volumenerfassungseinheit 206 (wie nachfolgend näher beschrieben), der Positionierungseinheit 208, der Abladezustands-Bestimmungseinheit 210, der Anzeigeeinheit 222 und der Positionierungseinheit 208, zusammen mit verschiedenen anderen Sensoren und Werkzeugen, die hier beschrieben, aber nicht in den Figuren dargestellt sind. Die Steuerung 212 kann beispielsweise Signale an die Abladungssteuereinheit 204 erzeugen, um das elektrohydraulische Ventil 120 dazu anzusteuern, den Durchfluss von Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe 122 zu dem Aktuator 118 zu steuern und dadurch die Geschwindigkeit des Auswerfers 116 zu steuern. Die Steuerung 212 kann Signale empfangen, die Parameter des Motors 124 anzeigen - wie etwa diejenigen, die sich auf die Drehgeschwindigkeit (Drehzahl), das Drehmoment und die Leistung beziehen - und kann bestimmte Aspekte des Betriebs des Motors 124, wie etwa Drehgeschwindigkeit, Drehmoment und Leistung, steuern. Die Steuerung 212 kann über Zwischenkomponenten, wie etwa eine Motorsteuereinheit (Engine Control Unit, ECU), mit dem Motor 124 in Kommunikationsverbindung stehen und kann somit den Motor 124 indirekt steuern durch Senden von Befehlen an die ECU, die wiederum den Motor 124 steuert. In ähnlicher Weise kann die Steuerung 212 Signale empfangen, die Drehgeschwindigkeit, Gang- oder Drehzahlverhältnis, Drehmoment und Leistung des Getriebes 126 anzeigen, und kann diese Aspekte des Betriebs des Getriebes 126 - einschließlich durch eine Zwischenkomponente, wie etwa eine Getriebesteuereinheit (Transmission Control Unit, TCU) - steuern. Während die Steuerung 212 weiter oben als mit den verschiedenen Einheiten, wie beispielsweise der Materialabladungs-Steuereinheit 204, in Kommunikationsverbindung stehend beschrieben ist, können in verschiedenen Ausführungsformen solche Einheiten, wie die Materialabladungs-Steuereinheit 204 und die Steuerung 212, in eine gemeinsame Steuerung integriert sein, während sie im Wesentlichen die gleiche Endfunktionalität bereitstellen.
Die Steuerung 212 kann auch in Kommunikationsverbindung stehen mit einer anderen, auf dem Transportfahrzeug 100 angeordneten Steuerung, oder über ein zellulares oder satellitengestütztes Kommunikationssystem mit einer entfernt angeordneten Steuerung, wie etwa einem Server oder einer Vorrichtung, der/die von einem entfernten Besitzer, Bediener oder Flottenmanager betrieben wird. Die Kommunikation mit solchen Steuerungen kann genutzt werden, um bestimmte Parameter der Steuerung 212 einzustellen, oder dazu, dass die Steuerung 212 Parameter des Betriebs des Transportfahrzeugs 100 ausliest, wie z.B. die beförderten Nutzlasten, die Fahrstrecke, die Bereiche, in denen abgeladenes Material aufgenommen wurde, etc.
Nachfolgend Bezug nehmend auf die 2 kann ein weiteres Beispiel für ein Transportfahrzeug 100, wie es hier offenbart ist, ein Fahrgestell mit einem Vorderrahmen 102, der über eine Kupplungsanordnung 106 mit einem Hinterrahmen 104 verbunden ist, beinhalten. Die Kupplungsanordnung 106 beinhaltet eine schwenkbare Rahmenkupplung 130, die für eine gelenkige Bewegung oder eine Drehung des zweiten Rahmens relativ zu dem ersten Rahmen um eine vertikale Achse 132 sorgt. Die Kupplungsanordnung 106 beinhaltet ferner eine schwingfähige Rahmenkupplung 134, die für eine Schwenkbewegung oder Schwingung des zweiten Rahmens relativ zu dem ersten Rahmen um eine Längsachse 136 sorgt. Obwohl hier ein knickgelenkter Muldenkipper gezeigt und beschrieben ist, können die Merkmale der vorliegenden Offenbarung auch an anderen Fahrzeugen, wie z.B. nicht knickgelenkten Muldenkippern, bereitgestellt werden.
Der erste Rahmen stützt eine Bedienerkabine 144 und einen Motor 124 zum Antreiben des Transportfahrzeugs 100. Eine erste oder vordere Radanordnung 128 stützt den Vorderrahmen 102 und beinhaltet, wie gezeigt, ein Paar von Rädern, jedoch können im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch alternative Bodeneingriffseinheiten, wie beispielsweise raupengetriebene Einheiten, in Betracht gezogen werden.
Ein Ladebehälter 110, wie etwa ein Behälter zur Aufnahme einer Ladung des Materials 112, wird von dem Hinterrahmen 104 getragen. Ein Aktuator, wie ein hydraulischer oder ein anderer Zylinder 138, kann mit dem Ladebehälter 110 gekoppelt sein, um den Ladebehälter 110 relativ zu dem zweiten Rahmen winklig anzuheben (wie in der 2 gestrichelt dargestellt). Linke und rechte Hinterradanordnungen 128 stützen den zweiten Rahmen und umfassen jeweils veranschaulichend ein vorderes Rad und hinteres Rad. Jedes der vorderen und der hinteren Räder ist an einer Tandem- oder Starrachsenanordnung 140 drehbar angelenkt. Die Tandemanordnung 140 ist über eine schwenkbare Tandemkupplung 142 schwenkbar mit dem zweiten Rahmen gekoppelt. Der Betrieb der Tandemanordnung 140 ermöglicht die Schwenkbewegung des vorderen Rads und des hinteren Rads um die schwenkbare Tandemkupplung 142, wodurch ein kontinuierlicher Bodenkontakt der Räder ermöglicht wird. Wie in der 2 gezeigt, besteht die Kupplung 142 aus einer starren Welle, die sich von dem zweiten Rahmen zu der Tandemanordnung 140 erstreckt, um die Schwenkbewegung zwischen diesen zu gewährleisten. Abgesehen von der Drehung kann die Kupplung 142 relativ zum zweiten Rahmen eine feste Position haben, sodass sich die Welle im Allgemeinen vertikal, longitudinal und lateral mit dem zweiten Rahmen bewegt.
Während des Betriebs fährt das Transportfahrzeug 100 zu einem Ladebereich, um mit Material 112, wie Ton, Sand, Erde, Lehm, Gestein, Zuschlaggestein, Haufwerk oder anderen Materialien beladen zu werden. Eine Arbeitsmaschine 300 (für die ein Beispiel in der 3 dargestellt ist) platziert das Material 112 in dem Ladebehälter 110 und das Transportfahrzeug 100 transportiert das in den Ladebehälter 110 geladene Material 112 zu einer Abkippstelle. An der Abkippstelle hebt das Transportfahrzeug 100 den Ladebehälter 110 an, sodass das Material 112 aus einem rückwärtigen Ende des Ladebehälters 110 heraus und auf den Boden gleitet. In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, die andere Transportfahrzeuge als Muldenkipper betreffen, kann beispielsweise eine selbstfahrende oder gezogene Schürfraupe verwendet werden, um während eines Selbstbeladungs- oder Schubbeladungsvorgangs eine oder mehrere der vorgenannten Aktionen durchzuführen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform und wiederum unter Bezugnahme auf die 5 beinhaltet das Transportfahrzeug 100 eine Materialabladungs-Steuereinheit 204 (z.B. in Kommunikationsverbindung mit der Steuerung 212), die Kippzylinder 138 steuert, um den Ladebehälter 110 anzuheben und abzusenken und die Verteilung des Materials 112 auf dem Boden zu optimieren. Die Eingaben in die Steuerung 212 zur Abladesteuerung können die Nutzlastwägeeinheit 202, die Volumenerfassungseinheit 206, beispielsweise einschließlich einer Bilddatenquelle wie in der 4 dargestellt, und/oder andere Eingaben beinhalten.
Eine beispielhafte Nutzlastwäge- oder -messeinheit 202 kann Eingaben von einem linken Lastwägesensor und einem rechten Lastwägesensor empfangen, welche die Menge des von der rechten bzw. der linken Seite des Ladebehälters 110 getragenen Gewichts erfassen, um zu bestimmen, wieviel Gewicht und Material 112 in den Ladebehälter 110 geladen ist und wie dynamisch die Last ist. In einer Ausführungsform können der linke und der rechte Sensor Druck- oder Dehnungsmessstreifen sein, die zwischen den jeweiligen linken und rechten Enden der Kupplung 142 und der Tandemanordnung 140 angeordnet sind. In einer alternativen Ausführungsform kann die Tandemanordnung 140 durch eine hydraulische Federung ersetzt werden, und die Wägesensoren sind innerhalb der hydraulischen Federung angeordnet. In noch einer weiteren Ausführungsform können zum Berechnen des Nutzlastgewichts zwei oder mehr der vorgenannten Sensorkombinationen - wie beispielsweise eine Implementierung unter Verwendung mehrerer Dehnungsmessstreifen auf Tandemreifen-Konstruktionen und mehrere Drucksensoren an einem Vorderreifen-Federungssystem, vorgesehen sein.
Eine beispielhafte Volumenerfassungseinheit 206 kann Eingaben von einem oder mehreren Sensoren beinhalten, die an dem Transportfahrzeug 100, außerhalb des Transportfahrzeugs, oder in einer Kombination hieraus angeordnet sein können. In einem Beispiel und wiederum unter Bezugnahme auf die 3 kann die Volumenerfassungseinheit 206 Eingaben von einer Bilddatenquelle 306 beinhalten oder anderweitig empfangen, die an einem Arbeitsgerät 302 angebracht ist, das steuerbar aus einem Hauptrahmen 308 der Arbeitsmaschine 300 gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgefahren ist. Eine beispielhafte Arbeitsmaschine 300 ist, wie dargestellt, ein selbstfahrender Bagger mit raupengetriebenen Bodeneingriffseinheiten 310, verschiedene alternative Arbeitsmaschinen 300 können jedoch mit Rädern versehene Bodeneingriffseinheiten beinhalten oder anderweitig dazu ausgelegt sein, das Transportfahrzeug 100 zu laden, ohne überhaupt selbstfahrend zu sein. Die Position der Bilddatenquelle 306 kann so gewählt sein, dass ein jeweiliges Sichtfeld 316 den Ladebehälter 110 des Transportfahrzeugs 100 während zumindest eines Teils eines Materialladevorgangs als einem ersten Arbeitszustand vollständig umfasst- wobei die Oberfläche des Ladebehälters 110, wie gezeigt, in eine im Wesentlichen horizontale Ausrichtung zurückgezogen ist - und kann vorzugsweise so gewählt sein, dass das Sichtfeld 316 alle vier Oberkanten des Ladebehälters 110 umfasst. Wie in der 3 dargestellt, befindet sich die Arbeitsmaschine 300 relativ zu dem Transportfahrzeug 100 auf dem gleichen Niveau, es versteht sich jedoch, dass sich die Arbeitsmaschine 300 bei verschiedenen Beladungsanwendungen relativ zu dem Transportfahrzeug 100 in einer erhöhten Position befinden kann und/oder beide sich relativ zueinander in diversen jeweiligen Ausrichtungen befinden können. In einigen Ausführungsformen kann eine Mehrzahl von Bilddatenquellen 306 oder eine Bilddatenquelle 306 vorgesehen sein, die in ihrer Position beweglich oder umkonfigurierbar ist, um die Unterschiede hinsichtlich der möglichen relativen Höhen, Positionen und Ausrichtungen bezogen auf ein Transportfahrzeug während des Beladens zu berücksichtigen.
In einem weiteren Beispiel kann, unter Bezugnahme auf die 4, die Volumenerfassungseinheit 206 Eingaben von einer anderen Bilddatenquelle 206, die an dem Transportfahrzeug 100 montiert ist, beinhalten oder anderweitig empfangen. Die Position der Bilddatenquelle 206 kann so gewählt sein, dass ein Sichtfeld 216 den Ladebehälter 110 des Transportfahrzeugs 100 zumindest nach dem vollständigen Ausführen eines Materialabladevorgangs als einem zweiten Arbeitszustand vollständig umfasst - wobei, wie gezeigt, die Oberfläche des Ladebehälters 110 in eine abgewinkelte Ausrichtung geschwenkt wird - und kann vorzugsweise so gewählt sein, dass das Sichtfeld 216 eine Bodenfläche des Ladebehälters 110 vollständig oder zumindest so weit wie möglich im Hinblick auf jegliches darauf verbleibende (Rückstands-) Material 112 umfasst.
Unter erneuter Bezugnahme auf ein System, wie es in der 5 schematisch dargestellt ist, beinhaltet das Transportfahrzeug ein Steuersystem, das eine Steuerung 212 beinhaltet. Die Steuerung 212 kann Teil eines umfassenderen Fahrzeugsteuersystems sein, oder sie kann ein ganz oder teilweise eigenständiges Steuermodul sein.
Wie oben erwähnt, ist die Steuerung 212 dazu ausgelegt, Eingangssignale von einer Volumenerfassungseinheit 206 zu empfangen, die einige oder alle verschiedenen Bilddatenquellen 206, 306, die zusammen ein Bildgebungssystem definieren können, beinhaltet. Beispielhafte Bilddatenquellen können Videokameras umfassen, die dazu ausgelegt sind, einen ursprünglichen Bildstrom aufzuzeichnen und entsprechende Daten an die Steuerung 212 zu übermitteln. Alternativ oder zusätzlich können beispielhafte Bilddatenquellen eines oder mehrere von einer Infrarotkamera, einer stereoskopischen Kamera, einer PMD-Kamera oder dergleichen beinhalten. Fachleute werden erkennen, dass im Rahmen der vorliegenden Offenbarung hochauflösende Lichtdetektions- und Entfernungsscanner (Light Detection and Ranging, LIDAR), Radardetektoren, Laserscanner und dergleichen als Laufzeit-Volumensensoren, beispielsweise auch zum Bereitstellen von Eingaben gemäß den 3 und 4, implementiert sein können.
Die Position und die Größe eines Bildbereichs, der z.B. von einer jeweiligen Kamera 306 als einer Bilddatenquelle aufgezeichnet wird, kann von der Anordnung und Ausrichtung der Kamera und der Kameraoptik, insbesondere der Brennweite des Objektivs der Kamera abhängig sein, kann wünschenswerterweise jedoch so eingerichtet sein, dass während eines Beladungsvorgangs im Wesentlichen der gesamte Ladebehälter 110 durchgehend erfasst wird. Fachleute können ferner erkennen, dass Bilddatenverarbeitungsfunktionen an einer gegebenen Bilddatenquelle, wenn diese entsprechend ausgelegt ist, diskret ausgeführt werden können, dass diese jedoch auch oder andernfalls im Wesentlichen zumindest eine gewisse Bilddatenverarbeitung durch die Steuerung 212 oder einen anderen nachgeschalteten Datenprozessor beinhalten können. Beispielsweise können unter Verwendung von Datenverarbeitungswerkzeugen wie sie im Stand der Technik bekannt sind - in Kombination mit den offenbarten Zielen - Laufzeit-Bildgebungsdaten von einer oder mehreren Bilddatenquellen zur Erzeugung dreidimensionaler Punktwolken, zur Bildsegmentierung, zur Objektabgrenzung und - klassifizierung und dergleichen bereitgestellt sein.
Die Steuerung 212 des Transportfahrzeugs 100 kann, wie nachfolgend näher beschrieben wird, dazu ausgelegt sein, Ausgaben an eine Benutzerschnittstelle 220 zu erzeugen, die einer Anzeigeeinheit 222 zur Anzeige für den menschlichen Bediener zugeordnet ist. Die Steuerung 212 kann dazu ausgelegt sein, Eingaben von der Benutzerschnittstelle 220, wie etwa Benutzereingaben, die über die Benutzerschnittstelle 220 bereitgestellt werden, zu empfangen. In der 5 nicht eigens dargestellt, kann die Steuerung 212 des Transportfahrzeugs 100 ferner in einigen Ausführungsformen Eingaben empfangen von entfernten Vorrichtungen, die über eine entsprechende Benutzerschnittstelle - beispielsweise eine Anzeigeeinheit mit Touchscreen-Schnittstelle - einem Benutzer zugeordnet sind, und Ausgaben an diese Vorrichtungen erzeugen. Die Datenübertragung, beispielsweise zwischen dem Fahrzeugsteuersystem und einer entfernten Benutzerschnittstelle, kann in Form eines drahtlosen Kommunikationssystems und zugehöriger Komponenten, wie sie in der Technik herkömmlicherweise bekannt sind, erfolgen. In bestimmten Ausführungsformen können zur Durchführung von Vorgängen in einem System, wie es hier offenbart ist, eine entfernte Benutzerschnittstelle und Fahrzeugsteuersysteme für die jeweiligen Transportfahrzeuge 100 und/oder Arbeitsmaschinen 300, zusätzlich mit einem entfernten Server oder einer anderen Rechenvorrichtung koordiniert sein oder auf andere Weise zusammenwirken.
Die Steuerung 212 beinhaltet einen Prozessor 250, ein computerlesbares Medium 252, eine Kommunikationseinheit 254 und einen Datenspeicher 256, wie beispielsweise ein Datenbanknetzwerk, oder kann den vorgenannten zugeordnet sein. Es versteht sich, dass die hier beschriebene Steuerung 212 eine einzelne Steuerung sein kann, die einige oder alle der beschriebenen Funktionalitäten aufweist, oder mehrere Steuerungen beinhalten kann, wobei einige oder alle der beschriebenen Funktionalitäten auf die mehreren Steuerungen verteilt sind.
Verschiedene Operationen, Schritte oder Algorithmen, wie im Zusammenhang mit der Steuerung 212 beschrieben, können direkt in Hardware, in einem Computerprogrammprodukt, wie etwa einem durch den Prozessor 250 ausgeführten Softwaremodul, oder in einer Kombination aus beidem ausgeführt sein. Das Computerprogrammprodukt kann sich in einem RAM-Speicher, einem Flash-Speicher, einem ROM-Speicher, einem EPROM-Speicher, einem EEPROM-Speicher, in Registern, auf einer Festplatte, einer Wechselplatte oder einer anderen Form eines in der Technik bekannten computerlesbaren Mediums 252 befinden. Ein beispielhaftes computerlesbares Medium 252 kann mit dem Prozessor 250 verbunden werden, sodass der Prozessor 250 Informationen aus dem Speicher/Speichermedium 252 lesen und in dieses schreiben kann. Alternativ kann das Medium 252 in den Prozessor 250 integriert sein. Der Prozessor 250 und das Medium 252 können sich in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) befinden. Die ASIC kann sich in einem Benutzerendgerät befinden. Alternativ können sich der Prozessor 250 und das Medium 252 als diskrete Komponenten in einem Benutzerendgerät befinden.
Für Fachleute ist nachvollziehbar, dass sich der Begriff „Prozessor“ 250, wie er hier verwendet wird, zumindest auf universelle Verarbeitungsvorrichtungen und/oder Logik oder auf Verarbeitungsvorrichtungen und/oder Logik für einen spezifischen Zweck beziehen kann - einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf: einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, eine Zustandsmaschine und dergleichen. Ein Prozessor 250 kann auch als eine Kombination aus Rechenvorrichtungen implementiert sein, z.B. als eine Kombination aus einem DSP und einem Mikroprozessor, einer Mehrzahl von Mikroprozessoren, einem oder mehreren Mikroprozessoren in Verbindung mit einem DSP-Kern, oder einer beliebigen anderen derartigen Konfiguration.
Die Kommunikationseinheit 254 kann Datenübertragungen zwischen der Steuerung 212 und externen Kommunikationseinheiten, -systemen oder -vorrichtungen unterstützen oder bereitstellen und/oder eine Kommunikationsschnittstelle in Bezug auf die internen Komponenten des Transportfahrzeugs 100 unterstützen oder bereitstellen. Die Kommunikationseinheit kann Komponenten eines drahtlosen Kommunikationssystems (z.B. über Mobilfunkmodem, WiFi, Bluetooth oder dergleichen) beinhalten und/oder kann einen oder mehrere kabelgebundene Kommunikationsanschlüsse, wie Universal Serial Bus-Anschlüsse, beinhalten.
Sofern nicht anders angegeben, kann der nachfolgend näher beschriebene Datenspeicher 256 im allgemeinen Hardware, wie etwa flüchtige oder nichtflüchtige Speichervorrichtungen, Laufwerke, elektronischen Speicher und optische oder andere Speichermedien, sowie in bestimmten Ausführungsformen eine oder mehrere darauf befindliche Datenbanken umfassen.
Unter Bezugnahme auf die 6 wird nun mit weiterem veranschaulichendem Rückbezug auf die 1 bis 5 eine Ausführungsform eines Verfahrens 600 beschrieben, die beispielhaft ist, jedoch, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränkt. Fachleute werden erkennen, dass alternative Ausführungsformen weniger oder zusätzliche Schritte beinhalten können und dass bestimmte offenbarte Schritte beispielsweise in einer anderen zeitlichen Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden können. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, können die Operationen, Schritte, Funktionen, Prozesse und dergleichen, wie sie in Verbindung mit dem Verfahren 600 offenbart sind, durch eine einzelne Rechenvorrichtung oder über mehrere Rechenvorrichtungen, die über ein Kommunikationsnetzwerk in betriebsbereiter Kommunikation stehen, ausgeführt oder angewiesen werden. Beispielhafte derartige Rechenvorrichtungen können eingebaute Steuerungen oder Maschinensteuersysteme, entfernte Server, mobile Benutzervorrichtungen und dergleichen beinhalten.
Das Verfahren 600 kann beispielsweise mit einer neuen Ladung (Schritt 610) des Materials 112 beginnen, das durch eine Arbeitsmaschine 300 oder dergleichen in den Ladebehälter 110 des Transportfahrzeugs 100 geladen wird. Das Transportfahrzeug 100 transportiert das Material 112 zu einem Abkipp-/Abladebereich und initiiert eine Abladestufe, wobei ein nächster Schritt die Abladesteuerung (zu der beispielhafte Details vorstehend beschrieben sind) und die Zustandserfassung 620 beinhalten kann. Die Zustandserkennung 620 kann beispielsweise Folgendes beinhalten: das Verarbeiten von Eingaben von Sensoren in den Hydraulikzylindern, dem Auswerfersystem oder - entsprechend der Art des Transportfahrzeugs 100 - in anderen Elementen einer Materialabladungs-Steuereinheit 204, das Verarbeiten von Eingaben von Sensoren oder Bilddatenquellen, die eine Lage des Ladebehälters 110 aufnehmen, oder dergleichen. Nach dem Bestimmen, dass sich das Transportfahrzeug 100 z.B. in einem „unbeladenen“ Zustand befindet, kann das Verfahren 600 fortgesetzt werden durch Bestimmen eines oder mehrerer Merkmale (z.B. einer Menge und/oder Lage) von noch in dem Ladebehälter 110 verbleibendem Rückstandsmaterial 112, das entweder an Boden- und/oder Seitenflächen des Ladebehälters 110 oder auf andere Weise an Elementen der Materialabladungs-Steuereinheit 204, wie z.B. einem Auswerferschild, haftet (Schritt 630).
Eine Menge an Rückstandsmaterial 112 kann beispielsweise bestimmt werden unter Verwendung eines ersten Messwerts von einer Nutzlastwägeeinheit 202, der dem Ladecontainer 110 in einem vollständig leeren Zustand entspricht, und eines zweiten Messwerts von der Nutzlastwägeeinheit 202, der dem Ladecontainer 110 nach Abschluss einer Abladestufe entspricht, oder auf andere Weise beim Erfassen eines unbeladenen Zustands 620, wobei eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Messwert in Schritt 632 als ein Gewicht des verbleibenden Rückstandsmaterials 112 kategorisiert werden kann.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann eine Volumenerfassungseinheit 206 zum Bestimmen einer Menge des Rückstandsmaterials 112 eine Bilddatenquelle 206 (z.B. eine Kamera, ein einen Lidarsensor, einen Radarsensor) verwenden, um Daten zu scannen oder anderweitig aufzunehmen, die einem ersten Profil des Ladebehälters in einem vollständig leeren Zustand entsprechen, und um Daten zu scannen oder anderweitig aufzunehmen, die einem zweiten Profil des Ladebehälters 110 nach Abschluss einer Abladestufe entsprechen, oder anderweitig beim Erfassen eines unbeladenen Zustands, 620, wobei ein Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Profil in Schritt 642 verarbeitet werden kann, um ein Volumen des verbleibenden Rückstandsmaterials 112 zu bestimmen (Schritt 634). Beispielsweise kann zumindest das zweite Profil zum Beispiel durch die Erzeugung dreidimensionaler Punktwolken, Bildsegmentierung, Objektabgrenzung und -klassifizierung und dergleichen - unter Verwendung von Bilddatenverarbeitungswerkzeugen, wie sie in der Technik bekannt sind -, sowie außerdem optional im Hinblick auf ein erstes (oder gespeichertes (Referenz-)) Profil, das vorbestimmten Konturen des Ladebehälters 110 entspricht, gescannt und weiter analysiert werden, um beispielsweise auf Basis des gescannten zweiten Profils ein Volumen des in den Behälter geladenen Materials 112 zu schätzen. Die Konturen des Ladebehälters 110 können mittels der Bilddatenquelle dynamisch bestimmt werden, oder es kann ein Referenzprofil vorgegeben und in Zuordnung zu dem bestimmten Transportfahrzeug oder der bestimmten Art von Transportfahrzeug aus dem Datenspeicher abgerufen oder direkt über die Benutzerschnittstelle etc. eingegeben werden. In einer Ausführungsform kann ein Modell implementiert sein, welches das Volumen des Materials 112 ohne zusätzliche Bezugnahme auf die Konturen des Ladebehälters 110 oder anderer Parameter direkt aus dem gescannten Profil schätzt. Ein solches Modell kann in Form einer Nachschlagetabelle, die auf definierten Niveaus des Materials 112 relativ zu einer oder mehreren identifizierten Konturen bzw. Kanten des Ladebehälters 110 basiert, entwickelt und implementiert sein, oder kann über die Zeit unter Verwendung von Verfahren des maschinellen Lernens oder dergleichen schrittweise verfeinert werden.
Weitere Ausführungsformen können eine Kombination von Eingaben 632, 634 von der Nutzlastwägeeinheit 202 bzw. der Volumenerfassungseinheit 206 und/oder eine Kombination von Eingaben von Sensoren auf dem Transportfahrzeug und außerhalb des Transportfahrzeugs beinhalten. Beispielsweise kann eine Volumenerfassungseinheit 206 in begrenztem Umfang dazu eingesetzt werden - als Ergänzung zu einem Primärsignal von der Nutzlastwägeeinheit 202 - bestimmte Zielbereiche des Ladebehälters 110, wie z.B. die Seitenwände, das Auswerferschild oder dergleichen zu überprüfen. In ähnlicher Weise kann ein externer Volumensensor - etwa in Zuordnung zu der Arbeitsmaschine 300, die das Transportfahrzeug 100 belädt - eine erste Eingabe bereitstellen, die Teilen des Ladebehälters 110 entspricht, die beispielsweise unter bestimmten Bedingungen oder bei bestimmten Relativpositionen des Ladebehälters 110 für einen an dem Transportfahrzeug 100 montierten Volumensensor nicht so leicht zugänglich sind oder von diesem nicht zuverlässig abgetastet werden können.
Nach dem Bestimmen einer Menge an Rückstandsmaterial 112, das am Ende einer Abladestufe oder zumindest eines Teils der Abladestufe oder einer Iteration derselben in dem Ladebehälter 110 verbleibt, wird die vorliegende Ausführungsform eines Verfahrens 600 in Schritt 640 durch das Bestimmen, ob eine automatisierte Reinigungsroutine erforderlich ist oder nicht, fortgesetzt.
In einer Ausführungsform kann das System unter Bezugnahme auf Schritt 642 eine sich im Zeitverlauf ergebenden Tendenz zur Ansammlung von Rückstandsmaterial 112 auf Basis einer berechneten Aggregation von Dateneingaben von einer Abladungsiteration zur nächsten überwachen. Ansammlungstendenzen können berechnet und dementsprechend genutzt werden, um nicht auf Schwellenwerten basierende Bestimmungen, ob die automatisierte Reinigungsstufe durchgeführt werden sollte, bereitzustellen - beispielsweise indem die Prädiktion zukünftiger Rücktragsmaterial-Zustände ermöglicht wird. Das System kann beispielsweise Modelle in der Datenspeicherung enthalten, welche die wahrscheinliche weitere Ansammlung auf Basis der überwachten Tendenz und historischer Daten/Ergebnisse, die zuverlässig mit diesen korrelieren, modellieren. Als ein weiteres Beispiel kann ein Lernsystem bereitgestellt und dazu ausgebildet sein, im Zeitverlauf zu lernen, dass eine gemessene aktuelle Menge (z.B. Masse, Volumen) des Rückstandsmaterials 112 so schnell wie möglich entfernt werden muss, und zwar nicht nur aufgrund der Menge, sondern auch aufgrund der Geschwindigkeit, mit der es sich ansammelt, und optional auch im Hinblick auf bestimmte erfasste Bedingungen, einschließlich der Wetterbedingungen, einer Art des Materials 112, das transportiert und abgeladen wird, und dergleichen. In verschiedenen Ausführungsformen kann das System ferner oder alternativ eine erfasste Menge und/oder Lage von Rückstandsmaterial bezogen auf eine Beschaffenheit des Ladebehälters 110 - einschließlich, aber nicht beschränkt auf dessen Ladekapazität - berücksichtigen.
In einer weiteren Ausführungsform kann unter Bezugnahme auf Schritt 644 ein Zähler in dem System inkrementiert sein, wenn eine Menge an Rückstandsmaterial erfasst wird, wobei diese sich auf eine anfängliche Erfassung von Rückstandsmaterial 112, das dem Ladebehälter 110 zugeordnet ist, beziehen kann, oder andernfalls auf eine erfasste Zunahme einer Menge an Rückstandsmaterial bezogen auf eine vorherige Analyse des Ladebehälters 110. Wenn dieser Zähler einen vorbestimmten Schwellenwert (z.B. eine untere Grenze) für eine automatisierte Reinigung überschreitet, wird ein Flag gesetzt, um während des nächsten Abladevorgangs einen automatisierten Reinigungsvorgang durchzuführen.
Wenn nicht bestimmt wird, dass eine automatisierte Reinigungsroutine erforderlich ist (d.h. „nein“ in Reaktion auf die Abfrage von Schritt 640), kann das Verfahren 600 zu Schritt 610 mit der nächsten Ladung zurückkehren und das automatisierte Reinigen während des nächsten Abladevorgangs unterlassen.
Wenn jedoch das System bestimmt, dass eine automatisierte Reinigungsroutine erforderlich ist (d.h. „nein“ in Reaktion auf die Abfrage von Schritt 640), kann das Verfahren 600 optional ferner einen Schritt des Bestimmens eines gewünschten Schweregrads oder einer gewünschten Aggressivitätsstufe, die der Reinigungsroutine zugeordnet ist (Schritt 650), beinhalten. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein automatisierter Reinigungsvorgang, wie er hier offenbart ist, mehrere Aggressivitätsstufen aufweisen, wobei beispielsweise eine erste Reinigungsiteration mit der niedrigsten Aggressivitätsstufe durchgeführt werden kann, und die Aggressivitätsstufe bei nachfolgenden Iterationen stufenweise erhöht wird, wenn der Zähler für erfasstes Rückstandsmaterial weiterhin ansteigt (d.h., die aktuelle Aggressivitätsstufe das Rückstandsmaterial 112 nicht hinreichend entfernt). In einigen Ausführungsformen kann eine anfängliche Iteration der Reinigungsroutine mit einer höheren Aggressivitätsstufe bereitgestellt werden, und zwar in Entsprechung zu der Menge des Rückstandsmaterials 112, der Position des Rückstandsmaterials 112, oder anderen Merkmalen des Rückstandsmaterials 112 oder aktuellen Bedingungen, die als Indikatoren dafür erfasst werden können, dass zum Entfernen des Rückstandsmaterials 112 ein aggressiveres Eingreifen erforderlich ist. Beispielsweise kann im Zeitverlauf gelernt werden, dass eine bestimmte gemessene Menge an Rückstandsmaterial 112 unter bestimmten Bedingungen, einschließlich der Wetterbedingungen, der Art des transportierten und abgeladenen Materials 112 etc., schwieriger zu entfernen ist.
Das Verfahren 600 kann mit der Durchführung der automatisierten Reinigungsroutine in Übereinstimmung mit dem ermittelten Schweregrad (Schritt 660) fortgesetzt werden. Solche automatisierten Reinigungsroutinen können allgemein die kontrollierte Regulierung von Bewegungen, oder anders ausgedrückt, die Einleitung unkonventioneller Bewegungen eines oder mehrerer steuerbarer Elemente umfassen, die bestimmte, dem Abwurf von Material 112 aus dem Ladebehälter 110 zugeordnete konventionelle Bewegungen aufweisen. Wenn nach der aktuellen Iteration der Routine keine zusätzliche Reinigung erforderlich ist (d.h. „nein“ in Reaktion auf die Abfrage von Schritt 670), wird die automatisierte Reinigungsroutine gestoppt oder zumindest unterbrochen, und das Verfahren 600 kann zu Schritt 610 mit der nächsten Ladung zurückkehren und das automatisierte Reinigen während des nächsten Abladevorgangs unterlassen. Wenn jedoch eine zusätzliche Reinigung als erforderlich erachtet wird (d.h. „ja“ in Reaktion auf die Abfrage von Schritt 670), kann das Verfahren 600 zu Schritt 650 zurückkehren und einen Schweregrad oder beispielsweise eine erhöhten Aggressivitätsstufe für eine nächste Iteration der Reinigungsroutine bestimmen.
In Abhängigkeit von einer festgelegten Aggressivitätsstufe und davon, ob für eine bestimmte Ausführungsform mehrere Aggressivitätsstufen in Iterationen der Routine vorgesehen sein können, kann die automatisierte Reinigungsroutine für ein Transportfahrzeug 100, wie es in der 2 dargestellt ist, eines oder alles von Folgendem beinhalten: ein einzigen harten Stopp am Ende eines Hubs, das Durchführen mehrerer harter Stopps an verschiedenen Positionen des Ladebehälters nahe dem Ende des Hubs, das Automatisieren eines Senk- und Hebezyklus in einem Teil (z.B. den letzten zehn Prozent) des Hubs mit mehreren harten Stopps bei jedem Hebezyklus, und dergleichen. In verschiedenen Ausführungsformen können zunehmende Aggressivitätsstufen mit einer erhöhten Anzahl von Eingriffen (z.B. Stopps im Hebezyklus), einer erhöhten Geschwindigkeit im Hebezyklus bis zu einem Stopp, oder dergleichen, einhergehen. In bestimmten Ausführungsformen kann eine automatisierte Reinigungsroutine Zufälligkeit bei Anzahl und Position der Eingriffe einbeziehen, und/oder alternative Häufigkeiten einer solchen Anzahl und Position der Eingriffe für einen identifizierten Schweregrad des Rückstandsmaterials einbeziehen, und/oder auf gespeicherten Modellen basieren, aus denen die automatisierte Reinigungsroutine erzeugt worden sein kann. Solche Modelle können beispielsweise auf historischen Korrelationen erfolgreicher Materialentfernung mit Eingriffskombinationen beruhen, wobei ein Modell ausgewählt werden kann auf Basis eines oder mehrerer Merkmale, die beispielsweise Folgendes beinhalten: eine Art des Transportfahrzeugs 100, eine Beschaffenheit des Ladebehälters 110, eine Menge des Rückstandsmaterials 112, eine Lage des Rückstandsmaterials 112, eine Beschaffenheit des Rückstandsmaterials 112, eine oder mehrere umgebungsbezogene oder andere relevante äußere Bedingungen oder dergleichen, wie sie im Speicher gespeichert sein können und den jeweiligen Ergebnissen zugeordnet werden können.
Wenn nach der Durchführung einer Reinigungsroutine einer bestimmten Aggressivitätsstufe das Rückstandsmaterial 112 nach einer bestimmten Anzahl von Iterationen immer noch erfasst wird, oder wenn die Analyse von historischen Daten und/oder verfügbaren Reinigungsroutinen anzeigt, dass von weiteren automatisierten Reinigungsroutinen kein günstiges Ergebnis zu erwarten ist, etc., kann das System in einer Ausführungsform dazu ausgelegt sein, eine Meldung und/oder eine audiovisuelle Warnung an den Bediener zu erzeugen, dass eine manuelle Reinigung empfohlen wird (z.B. Entfernen von Rückstandsmaterial aus dem Ladebehälter 110 mit einem Arbeitsgerät eines Baggers 302), oder kann den Bediener auf andere Weise zur manuellen Anweisung oder Genehmigung bezüglich einer weiteren Iteration von Reinigungsfunktionen auffordern. Es versteht sich, dass in bestimmten Ausführungsformen kein Ergebnis einer Reinigungsroutine ausdrücklich verhindern kann, dass ein Bediener das Transportfahrzeug anweist, für eine weitere Ladung zurückzukehren und ansonsten so produktiv wie möglich mit dem im Ladebehälter festsitzenden Rückstand weiterzuarbeiten. Das System kann jedoch weiterhin als Entscheidungshilfe für nachfolgende Iterationen Rückmeldungen bezüglich der Ansammlung von Rückstandsmaterial bereitstellen, und es versteht sich ferner, dass in einigen Ausführungsformen das System zu einem bestimmten Zeitpunkt diese Rückmeldungen zumindest an entfernte und/oder administrative Benutzer zur Bestätigung der weiteren Verwendung weiterleiten kann, wenn es nicht sogar die weitere Verwendung ohne weitere Reinigungsvorgänge ausdrücklich unterbindet. Es versteht sich, dass bei Umsetzungen für autonome Fahrzeuge die Fortsetzung des Betriebs auf Basis von Befehlen eines ersten Benutzers eine Bestätigung von wenigstens einem zweiten Benutzer erfordern kann, wenn die Menge oder die Geschwindigkeit der Ansammlung von Rückstandsmaterial hinreichend Anlass dazu gibt.
Fachleute werden weitere Aspekte erkennen, die bei automatisierte Reinigungsroutinen in Übereinstimmung mit anderen Arten von Transportfahrzeugen 100 implementiert werden können. Beispielsweise kann eine automatisierte Reinigungsroutine für ein Transportfahrzeug 100, wie es in der 1 dargestellt ist, eine Auswerferreinigung durch Vor- und Zurückruckeln des Auswerferschilds während zumindest eines Teils der Abladebewegung, und/oder durch Rammen gegen das Ende von Hubstopps beinhalten. Bei Transportfahrzeugen 100 mit Heckklappen kann eine beispielhafte automatisierte Reinigungsroutine ferner oder alternativ das Fallenlassen der Heckklappe oder das Bewirken, dass die Heckklappe zu einem oder mehreren Zeitpunkten während oder unmittelbar nach der Abladephase zwangsweise in den Ladebehälter 110 eingreift, beinhalten.
Fachleute werden erkennen, dass in einer Ausführungsform, in der das Transportfahrzeug 100 eine Schürfraupe beinhaltet, die Verwendung der zugehörigen Hub- und Torfunktion in Kombination mit dem Auswerfer, wie oben beschrieben, in Abhängigkeit beispielsweise von dem für einen bestimmten Schweregrad der automatisierten Reinigungsroutine erforderlichen Aggressivitätsgrad, angemessene Reinigungsmethoden schaffen könnte.
Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck „ein oder mehrere von“, wenn er mit einer Liste von Elementen verwendet wird, dass verschiedene Kombinationen von einem oder mehreren der Elemente verwendet werden können und dass möglicherweise nur eines von jedem Element in der Liste erforderlich ist. Beispielsweise kann „ein oder mehrere von“ Element A, Element B und Element C ohne Einschränkung Element A, oder Element A und Element B beinhalten. Dieses Beispiel kann auch Element A, Element B und Element C oder Element B und Element C beinhalten.
Fachleute werden erkennen, dass ein Element, wenn es hier als mit einem anderen Element „gekoppelt“ bezeichnet wird, direkt mit dem anderen Element verbunden sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können.
Somit ist ersichtlich, dass die Vorrichtung und die Verfahren der vorliegenden Offenbarung ohne Weiteres die genannten Ziele und Vorteile, sowie die diesen innewohnenden Vorteile erreichen. Während für die vorliegenden Zwecke bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Offenbarung veranschaulicht und beschrieben wurden, können von Fachleuten zahlreiche Änderungen in der Anordnung und Konstruktion von Teilen und Schritten vorgenommen werden, wobei diese Änderungen im Umfang und Geist der vorliegenden Offenbarung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, enthalten sind. Jedes offenbarte Merkmal oder jede offenbarte Ausführungsform kann mit jedem/jeder der anderen offenbarten Merkmale oder Ausführungsformen kombiniert werden.

Claims

Verfahren (600) zum automatisierten Reinigen eines Ladebehälters (110) eines Transportfahrzeugs (100), wobei der Ladebehälter ein oder mehrere steuerbare Elemente zum Übergang zwischen einem beladenen Zustand und einem unbeladenen Zustand umfasst, wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet: Schätzen eines oder mehrerer Merkmale von Rückstandsmaterial, das während eines erfassten unbeladenen Zustands des Transportfahrzeugs (620, 630) in dem Ladebehälter verbleibt; zumindest teilweise auf Basis von wenigstens einem des/der geschätzten einen oder mehreren Merkmale (640): Bestimmen, ob eine automatisierte Reinigungsstufe eingeleitet werden soll; und nach dem Bestimmen, die automatisierte Reinigungsstufe einzuleiten, automatisches Anweisen der Durchführung einer Reinigungsroutine während einer Abladestufe des Ladebehälters über das eine oder die mehreren steuerbaren Elemente (660), wobei das eine oder die mehreren Elemente während der Reinigungsroutine gemäß einem Schweregrad gesteuert werden, der aus einer Mehrzahl von verschiedenen stufenweise zunehmenden Schweregraden, die zumindest teilweise auf wenigstens einem des einen oder der mehreren geschätzten Merkmale (660) basieren, ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das eine oder die mehreren geschätzten Merkmale des Rückstandsmaterials ein Gewicht und/oder ein Volumen des in dem Ladebehälter verbleibenden Rückstandsmaterials beinhalten (632, 634), und das Bestimmen, ob eine automatisierte Reinigungsstufe initiiert werden soll, zumindest teilweise basierend auf dem Vergleichen des geschätzten Gewichts und/oder des geschätzten Volumens des Rückstandsmaterials mit einem jeweiligen definierten Schwellenwert vorgenommen wird (644).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das eine oder die mehreren geschätzten Merkmale des Rückstandsmaterials ein Gewicht und/oder ein Volumen des in dem Ladebehälter verbleibenden Rückstandsmaterials beinhalten (632, 634), und das Bestimmen, ob eine automatisierte Reinigungsstufe initiiert werden soll, zumindest teilweise auf Basis einer über eine Mehrzahl von Abladezyklen berechneten Ansammlungstendenz für das geschätzte Gewicht und/oder das geschätzte Volumen des Rückstandsmaterials vorgenommen wird (642).
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei: der Schweregrad für die automatisierte Reinigungsroutine zumindest teilweise auf Basis einer berechneten Ansammlungstendenz für das geschätzte Gewicht und/oder das geschätzte Volumen des Rückstandsmaterials über eine Mehrzahl von Abladezyklen bestimmt wird (650).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner Folgendes umfassend: nach dem vollständigen Ausführen einer Iteration der automatisierten Reinigungsroutine, Neuschätzen von wenigstens einem des einen oder der mehreren Merkmale des in dem Ladebehälter verbleibenden Rückstandsmaterials; und zumindest teilweise auf Basis von wenigstens einem des/der neu geschätzten einen oder mehreren Merkmale: Bestimmen, ob zumindest ein Teil einer weiteren Iteration der automatisierten Reinigungsroutine und ein Schweregrad für diese ausgeführt werden soll (670).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Ladebehälter einen Lastwagenbehälter umfasst und das eine oder die mehreren Elemente des Transportfahrzeugs während der automatisierten Reinigungsroutine dazu angesteuert werden, eine Anhebegeschwindigkeit und eine Stoppgeschwindigkeit des Lastwagenbehälters zu regulieren.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei eine Anzahl von Stopps und/oder eine Position des Ladebehälters für jeden einer Mehrzahl von Stopps während der automatisierten Reinigungsroutine zumindest teilweise auf Basis des gewählten Schweregrads bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die automatisierte Reinigungsroutine das Heben und Senken des Lastwagenbehälters für eine Mehrzahl von Iterationen entlang zumindest eines Abschnitts eines Bewegungsbogens umfasst, und eine Anzahl von Stopps und/oder eine Position des Ladebehälters für jeden einer Mehrzahl von Stopps während jeder der Mehrzahl von Iterationen zumindest teilweise auf Basis des gewählten Schweregrads bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, Folgendes umfassend: nach dem vollständigen Ausführen einer Iteration entlang des wenigstens einen Abschnitts des Bewegungsbogens, Neuschätzen von wenigstens einem des einen oder der mehreren Merkmale des in dem Ladebehälter verbleibenden Rückstandsmaterials; und Bestimmen, ob eine weitere Iteration der automatisierten Reinigungsroutine und ein Schweregrad für diese, zumindest teilweise auf Basis von wenigstens einem des/der neu geschätzten einen oder mehreren Merkmale, ausgeführt werden soll.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Ladebehälter einen Auswerfer (116) beinhaltet und das eine oder die mehreren Elemente des Transportfahrzeugs während der automatisierten Reinigungsroutine dazu angesteuert werden, zumindest die Bewegung eines Auswerferschilds zu regulieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Merkmale von in dem Ladebehälter verbleibendem Rückstandsmaterial eine Menge des verbleibenden Rückstandsmaterials umfassen, die zumindest teilweise unter Verwendung von Signalen von einer Nutzlastmesseinheit (202), die dem Transportfahrzeug zugeordnet ist, geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Merkmale von in dem Ladebehälter verbleibendem Rückstandsmaterial eine Menge des verbleibenden Rückstandsmaterials umfassen, die zumindest teilweise unter Verwendung von Signalen von einem oder mehreren Volumensensoren (206) geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei ein erster Volumensensor eine Bilddatenquelle umfasst, die dazu ausgelegt ist, erste Signale zu erzeugen, die einem ersten Profil des Ladebehälters, wenn der Ladebehälter leer ist, entsprechen, und dazu, zweite Signale zu erzeugen, die einem zweiten Profil von Rückstandsmaterial, das während eines erfassten unbeladenen Zustands des Transportfahrzeugs in dem Ladebehälter verbleibt, entsprechen, und wobei die geschätzte Menge des verbleibenden Rückstandsmaterials ein Volumen umfasst, das zumindest teilweise auf Basis des erfassten ersten Profils und des erfassten zweiten Profils berechnet wird.
Transportfahrzeug (100) Folgendes umfassend: einen Ladebehälter (110) der ein oder mehrere steuerbare Elemente für einen Übergang zwischen einem beladenen Zustand und einem unbeladenen Zustand aufweist; und eine Steuerung (212), die dazu ausgelegt ist, die Durchführung von Schritten in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 anzuweisen.