DE102022211957A1

DE102022211957A1 - Method for operating an earth-moving machine, device and earth-moving machine

Info

Publication number: DE102022211957A1
Application number: DE102022211957.6A
Authority: DE
Inventors: Nils Kaiser; Juergen Saile; Daniel Pourroy; Andrzej Piotr Rys; Udo Schulz; Markus Kempf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-11-11
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2024-05-16
Also published as: JP2024070849A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Erdbaumaschine (100), wobei das Verfahren einen Schritt des Einlesens eines Geländesignals (215), eines Materialsignals (220) und eines Maschinensignals (225) umfasst. Dabei repräsentiert das Geländesignal (215) ein erfasstes Abbild einer aktuellen Kontur eines Geländes und das Materialsignal (220) repräsentiert zumindest einen Materialparameter von in dem Gelände (105) erfasstem Material und das Maschinensignal (225) repräsentiert zumindest einen Maschinenparameter der Erdbaumaschine (100). Zudem umfasst das Verfahren einen Schritt des Erstellens eines geometrischen Modells (227) des Geländes unter Verwendung des Geländesignals (215), wobei das geometrische Modell (227) als Voxel-Netzwerk erstellt wird, einen Schritt des Simulierens eines Materialflusses des Materials unter Verwendung des geometrischen Modells (227) und des Materialsignals (220), und einen Schritt des Ausgebens eines Steuersignals (210) zum Steuern der Erdbaumaschine (100) auf Grundlage des simulierten Materialflusses und unter Verwendung des Maschinensignals (225), um das Material umzuverteilen.

The invention relates to a method for operating an earth-moving machine (100), wherein the method comprises a step of reading in a terrain signal (215), a material signal (220) and a machine signal (225). The terrain signal (215) represents a recorded image of a current contour of a terrain and the material signal (220) represents at least one material parameter of material recorded in the terrain (105) and the machine signal (225) represents at least one machine parameter of the earth-moving machine (100). In addition, the method comprises a step of creating a geometric model (227) of the terrain using the terrain signal (215), wherein the geometric model (227) is created as a voxel network, a step of simulating a material flow of the material using the geometric model (227) and the material signal (220), and a step of outputting a control signal (210) for controlling the earth-moving machine (100) based on the simulated material flow and using the machine signal (225) to redistribute the material.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Betreiben einer Erdbaumaschine, einer Vorrichtung und einer Erdbaumaschine nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.The invention is based on a method for operating an earth-moving machine, a device and an earth-moving machine according to the preamble of the independent claims. The subject of the present invention is also a computer program.

Die Erzeugung einer Planie kann erreicht werden, indem eine oder mehrere Planierraupen unabhängig voneinander Erdreich verschieben. Die Maschinenführer bekommen dafür entweder mündliche Anweisungen oder CAD-Daten der zu erreichenden Oberfläche. Letztere können einem Assistenzsystem bekannt gemacht werden, das dann unter Nutzung von Geolokalisierung die finale Geländekontur herstellen kann. Dabei kann der Maschinenführer zunächst manuell so viel Erdreich abtragen oder verteilen, dass oberhalb der Zielkontur gerade so viel Erdreich verbleibt, dass in einem letzten Arbeitsgang unter Aktivierung des Assistenzsystems die Zielkontur erreicht werden kann.A level surface can be created by one or more bulldozers moving soil independently of one another. The machine operators are given either verbal instructions or CAD data of the surface to be reached. The latter can be sent to an assistance system, which can then use geolocation to create the final terrain contour. The machine operator can first manually remove or distribute enough soil so that just enough soil remains above the target contour so that the target contour can be reached in a final work step by activating the assistance system.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Betreiben einer Erdbaumaschine, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, eine Erdbaumaschine, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, the approach presented here presents a method for operating an earth-moving machine, a device that uses this method, an earth-moving machine, and finally a corresponding computer program according to the main claims. The measures listed in the dependent claims enable advantageous further developments and improvements of the device specified in the independent claim.

Die Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise eine optimale Verteilungsstrategie für ein gegebenes Haufwerk, eine gegebene Topologie bzw. Oberflächengeometrie und eine Planierraupe zu ermitteln. So können vorteilhafterweise der Zeitbedarf minimiert, der Kraftstoffverbrauch minimiert und Maschinenstillstandzeiten vermieden werden.The invention advantageously makes it possible to determine an optimal distribution strategy for a given pile, a given topology or surface geometry and a bulldozer. In this way, the time required can be minimized, fuel consumption can be minimized and machine downtimes can be avoided.

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Erdbaumaschine vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Einlesens eines Geländesignals, eines Materialsignals und eines Maschinensignals umfasst. Dabei repräsentiert das Geländesignal ein erfasstes Abbild einer aktuellen Kontur eines Geländes und das Materialsignal repräsentiert zumindest einen Materialparameter von in dem Gelände erfasstem Material und das Maschinensignal repräsentiert zumindest einen Maschinenparameter der Erdbaumaschine. Zudem umfasst das Verfahren einen Schritt des Erstellens eines geometrischen Modells des Geländes unter Verwendung des Geländesignals, wobei das geometrische Modell als Voxel-Netzwerk erstellt wird, einen Schritt des Simulierens eines Materialflusses des Materials unter Verwendung des geometrischen Modells und des Materialsignals, und einen Schritt des Ausgebens eines Steuersignals zum Steuern der Erdbaumaschine auf Grundlage des simulierten Materialflusses und unter Verwendung des Maschinensignals, um das Material umzuverteilen. Hierbei kann das geometrische Modell insbesondere als ein topologisches Modell ausgebildet sein. Das geometrische Modell repräsentiert bevorzugt eine Oberfläche, insbesondere ein Volumen in einem oberflächennahen Bereich des Geländes. Das geometrische Modell umfasst bevorzugt eine Vielzahl von Elementen bzw. Bausteinen, welche ein oberflächennahes Volumen des Geländes repräsentieren. Unter oberflächennah kann insbesondere ein Bereich des Geländes verstanden werden, welcher den Materialfluss von auf dem Gelände befindlichen Material beeinflusst.A method for operating an earth-moving machine is presented, the method comprising a step of reading in a terrain signal, a material signal and a machine signal. The terrain signal represents a recorded image of a current contour of a terrain and the material signal represents at least one material parameter of material recorded in the terrain and the machine signal represents at least one machine parameter of the earth-moving machine. In addition, the method comprises a step of creating a geometric model of the terrain using the terrain signal, the geometric model being created as a voxel network, a step of simulating a material flow of the material using the geometric model and the material signal, and a step of outputting a control signal for controlling the earth-moving machine based on the simulated material flow and using the machine signal in order to redistribute the material. The geometric model can in particular be designed as a topological model. The geometric model preferably represents a surface, in particular a volume in a region of the terrain close to the surface. The geometric model preferably comprises a large number of elements or building blocks that represent a volume of the terrain near the surface. Near the surface can be understood in particular as an area of the terrain that influences the material flow of material located on the terrain.

Bei der Erdbaumaschine kann es sich zum Beispiel um ein Fahrzeug zum Bearbeiten des Bodens handeln, wie zum Beispiel zum Planieren, Lösen, Laden, Transportieren oder Verdichten von Erdmassen oder Schüttgütern. An earth-moving machine can, for example, be a vehicle for working the soil, such as leveling, loosening, loading, transporting or compacting earth masses or bulk materials.

Beispielsweise kann es sich dabei um eine Planierraupe, einen Bagger oder einen Radlader handeln. Die Erdbaumaschine kann beispielsweise eine Vorrichtung zum Ausführen des hier beschriebenen Verfahrens umfassen oder eine entsprechende Vorrichtung kann außerhalb der Maschine angeordnet und die Erdbaumaschine ausgebildet sein, um elektronische Signale zum Ausführen des Verfahrens zu empfangen und zusätzlich oder alternativ bereitzustellen. Dadurch können im Schritt des Einlesens das Geländesignal, das Materialsignal und das Maschinensignal eingelesen werden. Beispielsweise kann zum Bereitstellen des Geländesignals zunächst eine Basis-Topologie des Geländes erfasst werden, das mittels der Erdbaumaschine bearbeitet werden soll. Dies kann zum Beispiel über die Sensorik auf der Maschine (mehrere Kameras und / oder Lidar) oder mittels Drohnenüberflug mit vergleichbarer oder höher auflösender 3D Sensorik oder auch andere Messeinrichtungen erfolgen. Unter Verwendung des Geländesignals kann ein Abbild dieses Geländes der Maschine zur Verfügung gestellt werden. Auf ähnliche Weise können beispielsweise ein oder mehrere Materialparameter von in dem Gelände erfassten Material, wie beispielsweise ein Haufwerk aus Erde oder Schüttgut, erfasst und unter Verwendung des Materialsignals eingelesen werden. Bei dem Materialparameter kann es sich zum Beispiel um eine Form, ein Rieselverhalten oder eine Adhäsion des Materials handeln. Hingegen können Maschinenparameter der Erdbaumaschine, wie zum Beispiel Art, Größe oder Antriebskraft der verwendeten Maschine, beispielsweise direkt von einer entsprechenden Einheit der Maschine oder von einer externen Datenbank eingelesen werden.For example, this can be a bulldozer, an excavator or a wheel loader. The earth-moving machine can, for example, comprise a device for carrying out the method described here, or a corresponding device can be arranged outside the machine and the earth-moving machine can be designed to receive electronic signals for carrying out the method and to provide them additionally or alternatively. As a result, the terrain signal, the material signal and the machine signal can be read in in the reading step. For example, to provide the terrain signal, a basic topology of the terrain that is to be worked by the earth-moving machine can first be recorded. This can be done, for example, using the sensors on the machine (several cameras and/or lidar) or by means of a drone flyover with comparable or higher-resolution 3D sensors or other measuring devices. Using the terrain signal, an image of this terrain can be made available to the machine. In a similar way, for example, one or more material parameters of material recorded in the terrain, such as a pile of earth or bulk material, can be recorded and read in using the material signal. The material parameter can be, for example, a shape, a flow behavior or an adhesion of the material. On the other hand, machine parameters of the earth-moving machine, such as the type, size or driving force of the machine used, can be directly determined by a corresponding unit of the machine or from an external database.

Basierend auf den mittels des Geländesignals eingelesenen Daten wird ein Voxel-Netzwerk der Topologie bzw. der Oberfläche des Geländes aufgebaut. Unter einem Voxel, kurz für volumetric element, ist ein minimaler Baustein zu verstehen, der über physikalische Beziehungen zu seinen Nachbarelementen (Druck, Adhäsion, Gravitation) seine physikalischen Eigenschaften (Farbe, Masse, Reflexivität, Transmissivität) und Form gekennzeichnet ist. Ähnlich Pixeln, kurz für Picture Elements, kann so eine dreidimensionale Struktur beliebiger Form dargestellt werden. Dies ist zum Beispiel ein Vorteil gegenüber Height Maps, die keine Überhänge eineindeutig darstellen können. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass Voxel im Bereich der Virtual Reality Computersimulation und Computerspielen vermehrt eingesetzt werden und es deswegen auch dedizierte Algorithmen und Hardwarebeschleuniger für die Verarbeitung von Voxelstrukturen mit hoher Wiederholrate gibt. Außerdem gibt es Techniken, Voxel-Netzstrukturen adaptiv zu gestalten, also in besonders relevanten Bereichen die Auflösung zu erhöhen, in anderen die Auflösung zu reduzieren. Diese können über die Unterschiede zwischen Wechselwirkungen an einzelnen Voxeln gesteuert werden. Wenn zum Beispiel alle 9 Voxel eines Würfels die gleichen Kräfte erfahren, können diese zu einem zusammengefasst werden. Wenn sich die Kräfte aneinander liegender Voxel stark unterscheiden, kann man sie feiner aufteilen, um eine genauere Verfolgung der Kraftvektoren und Materialströme im Voxel-Netz zu ermöglichen. So kann zusätzlich Rechenaufwand eingespart werden. In dem hier vorgestellten Verfahren kann das Voxel-Netzwerk durch drei Größen beschrieben werden, die in einem Voxel vorliegen: Dichte, Geschwindigkeitsvektor, in dessen Richtung sich der Voxel bewegt, und Kraftvektor, der den Voxel beschleunigt oder bremst. In ihrer Gesamtheit können sie als Dichtefeld, Geschwindigkeitsfeld und Kraftfeld bezeichnet werden.Based on the data read in using the terrain signal, a voxel network of the topology or surface of the terrain is constructed. A voxel, short for volumetric element, is a minimal building block that is characterized by its physical properties (color, mass, reflectivity, transmissivity) and shape through physical relationships to its neighboring elements (pressure, adhesion, gravity). Similar to pixels, short for picture elements, a three-dimensional structure of any shape can be represented in this way. This is an advantage over height maps, for example, which cannot represent overhangs unambiguously. A key advantage is that voxels are increasingly being used in the field of virtual reality computer simulation and computer games, and there are therefore dedicated algorithms and hardware accelerators for processing voxel structures with a high repetition rate. There are also techniques for designing voxel network structures adaptively, i.e. increasing the resolution in particularly relevant areas and reducing the resolution in others. These can be controlled via the differences between interactions at individual voxels. If, for example, all 9 voxels of a cube experience the same forces, they can be combined into one. If the forces of adjacent voxels differ greatly, they can be divided more finely to enable more precise tracking of the force vectors and material flows in the voxel network. This can save additional computational effort. In the method presented here, the voxel network can be described by three quantities that are present in a voxel: density, velocity vector in whose direction the voxel moves, and force vector that accelerates or decelerates the voxel. In their entirety, they can be referred to as density field, velocity field and force field.

Anschließend wird unter Verwendung des geometrischen Modells und des Materialsignals ein Materialflusses des Materials simuliert. Hierfür kann zum Beispiel eine Simulation des Voxel Netzwerks mit geschätzten Werten initialisiert werden. Hierbei können Basistopologie und Haufwerk getrennt voneinander simuliert werden oder vereinfachend für beide die gleichen Materialparameter verwendet werden. Dies sollte zu kleinen Schätzfehlern führen, weil hauptsächlich das Haufwerk verteilt wird und die Basistopologie nicht hauptsächlich abgetragen wird. Sollte diese Annahme falsch sein, so ist getrennt zu simulieren.A material flow of the material is then simulated using the geometric model and the material signal. For this purpose, for example, a simulation of the voxel network can be initialized with estimated values. The base topology and the heap can be simulated separately or, to simplify matters, the same material parameters can be used for both. This should lead to small estimation errors because it is mainly the heap that is distributed and not the base topology that is primarily removed. If this assumption is incorrect, the simulations must be carried out separately.

Schließlich wird auf Grundlage des simulierten Materialflusses und unter Verwendung des Maschinensignals im Schritt des Ausgebens das Steuersignal ausgegeben, um die Erdbaumaschine für das zu bearbeitende Material, das aktuelle Gelände sowie die zu bewältigende Aufgabe optimiert anzusteuern und das Material entsprechend vorgegebener Arbeitsanweisungen umzuverteilen.Finally, based on the simulated material flow and using the machine signal, the control signal is output in the output step in order to control the earth-moving machine in an optimized manner for the material to be processed, the current terrain and the task to be accomplished and to redistribute the material according to specified work instructions.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Ermittelns des Materialparameters unter Verwendung des Maschinensignals und zusätzlich oder alternativ des Geländesignals aufweisen. Dabei kann im Schritt des Einlesens das Materialsignal den ermittelten Materialparameter repräsentieren. Beispielsweise können Materialparameter eines Haufwerks sich zum Beispiel durch den Feuchtegehalt fortlaufend ändern. Über die äußere Geometrie, die zum Beispiel über Lidar und zusätzlich oder alternativ Kamera oder andere Sensorik, die dreidimensionale Punktwolken liefern kann, erfasst werden kann, kann anhand der steilsten Abbrüche bzw. des beobachteten Rieselverhaltens zum Beispiel der Rieselwinkel und die Adhäsion geschätzt werden. Dies kann beispielsweise während eines Abladevorgangs von einem LKW erfolgen, sofern sich dieser in Sensorreichweite befindet. Das bietet den Vorteil, eine unter Verwendung des Materialsignals durchgeführte Materialflusssimulation optimal durchgeführt werden kann. Ergänzend kann über Granularität, Reflexivität, Textur und Farbe beispielsweise ein neuronales Netz mit Fuzzy-Logik Materialparameter aufgrund von Parameterbibliotheken schätzen. Fuzzy Neuronen können hier gewählt werden, da sie vorteilhafterweise auch bei geringerer Netztiefe mit unsicheren Parametern gute Prognosen ermöglichen.According to one embodiment, the method can comprise a step of determining the material parameter using the machine signal and additionally or alternatively the terrain signal. In the reading step, the material signal can represent the determined material parameter. For example, material parameters of a pile can change continuously, for example due to the moisture content. The external geometry, which can be recorded, for example, using lidar and additionally or alternatively a camera or other sensor technology that can provide three-dimensional point clouds, can be used to estimate the trickle angle and adhesion, for example, based on the steepest drops or the observed trickle behavior. This can be done, for example, during an unloading process from a truck, provided that it is within sensor range. This offers the advantage that a material flow simulation carried out using the material signal can be carried out optimally. In addition, a neural network with fuzzy logic, for example, can estimate material parameters based on parameter libraries using granularity, reflexivity, texture and color. Fuzzy neurons can be selected here because they advantageously enable good forecasts even with a lower network depth and uncertain parameters.

Zudem kann im Schritt des Ermittelns der zumindest eine Materialparameter unter Verwendung von in einer Datenbank hinterlegten Parametern geschätzt werden. Beispielsweise über die Aufnahmeleistung der Maschine beim Verschieben des Haufwerks kann die Masse, über Messung das Volumen und somit die Dichte des Materials bestimmt werden. Solange die Schätzung noch nicht möglich ist, weil kein Schubvorgang ausgeführt wurde, können Standardwerte aus einer geographischen Datenbank oder anderen Messungen verwendet werden. Das bietet den Vorteil, dass bereits vor der Durchführung einer physikalischen Arbeit durch die Erdbaumaschine Materialparameter auf technisch einfache und energiesparende Weise ermittelt werden können.In addition, in the step of determining the at least one material parameter, it is possible to estimate it using parameters stored in a database. For example, the mass can be determined using the machine's power consumption when moving the pile, and the volume and thus the density of the material can be determined using measurements. As long as the estimate is not yet possible because no pushing process has been carried out, standard values from a geographical database or other measurements can be used. This offers the advantage that material parameters can be determined in a technically simple and energy-saving manner before the earth-moving machine carries out any physical work.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Bestimmens einer Trajektorie zum Bewegen der Erdbaumaschine umfassen. Dabei kann im Schritt des Ausgebens das Steuersignal unter Verwendung der ausgewählten Trajektorie ausgegeben werden. Beispielsweise kann zum Ansteuern einer Verteilung eines Haufwerks zunächst eine Trajektorie gewählt werden, die zur maximalen Einebnung führen kann. Kriterium für die Trajektorienwahl kann dabei sein, dass ein Verteilradius mit dem verteilten Material zu den geringsten Höhenunterschieden führt. Hier kann ein vereinfachtes Modell zum Einsatz kommen, in dem nur statische Verteilung eines unelastischen Materials ohne innere Fließvorgänge betrachtet werden kann, um Rechenzeit zu sparen. Vorteilhafterweise kann dadurch das Steuersignal auf eine geplante Arbeit optimiert ausgegeben werden. Beispielsweise kann bei der Verteilung des Haufwerks über den Seitenwechsel ermöglicht werden, dass die Verteilung gleichmäßig erfolgt. Dies kann aber auch aufgrund der Materialflusssimulation geändert werden.According to a further embodiment, the method may comprise a step of determining a trajectory for moving the earth-moving machine. In the step of outputting, the control signal may be output using the selected trajectory. For example, to control a distribution of a pile plant, a trajectory must first be selected that can lead to maximum leveling. The criterion for selecting the trajectory can be that a distribution radius with the distributed material leads to the smallest height differences. A simplified model can be used here in which only the static distribution of an inelastic material without internal flow processes can be considered in order to save computing time. This advantageously allows the control signal to be output in an optimized manner for planned work. For example, when distributing the pile over the side change, it can be made possible that the distribution is even. However, this can also be changed based on the material flow simulation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des simulierten Verteilens des Materials unter Verwendung des simulierten Materialflusses und der ausgewählten Trajektorie umfassen, um ein simuliertes Verteilergebnis zu erhalten. Dabei kann im Schritt des Ausgebens das Steuersignal unter Verwendung des simulierten Verteilergebnisses ausgegeben werden. Beispielsweise kann mithilfe der Voxel-Simulation der Verteilschritt anhand der gewählten Trajektorie simuliert werden. Hierbei können auch innere Fließvorgänge im Geschwindigkeits- und Kräftefeld berücksichtigt werden. Das bietet den Vorteil, dass die Erdbaumaschine angesteuert werden kann, um mit möglichst geringem Zeit- und Energieaufwand ein bestmögliches Verteilergebnis zu erzielen.According to a further embodiment, the method can comprise a step of simulating the distribution of the material using the simulated material flow and the selected trajectory in order to obtain a simulated distribution result. In the output step, the control signal can be output using the simulated distribution result. For example, the distribution step can be simulated using the selected trajectory using voxel simulation. Internal flow processes in the velocity and force field can also be taken into account here. This offers the advantage that the earth-moving machine can be controlled in order to achieve the best possible distribution result with the least possible expenditure of time and energy.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des weiteren Einlesens eines Optimierungsparameters aufweisen, wobei der Optimierungsparameter eine Zielvorgabe zum Verteilen des Materials repräsentieren kann. Dabei kann in einem Schritt des Bewertens das simulierte Verteilergebnis unter Verwendung des Optimierungsparameters bewertet werden. Beispielsweise können vorgegebene Schwellwerte, zum Beispiel bezüglich eines maximalen Kraftstoffverbrauchs oder einer Arbeitsgeschwindigkeit, von einer Nutzerschnittstelle eingelesen werden. Nach der Simulation des Verteilens des Materials kann der Verteilschritt zum Beispiel unter Einbezug solcher und anderer Optimierungsparameter multikriteriell bewertet werden. Zum einen kann das Kriterium der maximalen Einebnung zur Anwendung kommen. Zum anderen können weitere Gütekriterien bewertet werden, zum Beispiel notwendiger Kraftstoffverbrauch zur Materialbewegung oder die erforderliche Zeit für das Verteilen, um vorteilhafterweise ein für einen gegebenen Arbeitsauftrag optimiertes Vorgehen zu ermöglichen. Falls sich gegenüber der bisherigen Simulation keine Verbesserung gezeigt hat, kann zur letzten Trajektorie zurückgegangen und neu variiert werden. Zur Initialisierung des Schrittes kann die Trajektorie aus dem vorherigen Schritt in zwei Trajektorien aufgespalten werden, durch Variation nach links und rechts um ein vorgegebenes Delta. Über ein solches Vorgehen kann vorteilhafterweise eine Trajektorie gefunden werden, die ein lokales Optimum darstellt. Liegt das Optimierungskriterium über einem definierten Grenzwert, so kann die Schleife verlassen und der in der Simulation erreichte Zustand als Ausgangsbasis für folgende Verteilschritte gewählt werden.According to a further embodiment, the method can have a step of further reading in an optimization parameter, wherein the optimization parameter can represent a target specification for distributing the material. In an evaluation step, the simulated distribution result can be evaluated using the optimization parameter. For example, predetermined threshold values, for example with regard to maximum fuel consumption or working speed, can be read in from a user interface. After simulating the distribution of the material, the distribution step can be evaluated using multiple criteria, for example, taking into account these and other optimization parameters. On the one hand, the criterion of maximum leveling can be applied. On the other hand, other quality criteria can be evaluated, for example the necessary fuel consumption for moving the material or the time required for distribution, in order to advantageously enable an optimized procedure for a given work order. If no improvement has been shown compared to the previous simulation, the last trajectory can be returned to and varied again. To initialize the step, the trajectory from the previous step can be split into two trajectories by varying it to the left and right by a given delta. This approach can advantageously be used to find a trajectory that represents a local optimum. If the optimization criterion is above a defined limit, the loop can be exited and the state reached in the simulation can be selected as the starting point for the following distribution steps.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Schritte des Bestimmens, des simulierten Verteilens, des weiteren Einlesens und des Bewertens wiederholt durchgeführt werden, wenn im Schritt des Bewertens die simulierte Verteilung des Materials als nicht dem Optimierungsparameter entsprechend bewertet wird. dabei kann im Schritt des Ausgebens das Steuersignal ausgegeben werden, wenn im Schritt des Bewertens die simulierte Verteilung des Materials als dem Optimierungsparameter entsprechend bewertet wird. Beispielsweise können auf Basis des ersten Schrittes folgende Verteilschritte simuliert werden. Mit diesem Vorgehen kann vorteilhafterweise vermieden werden, dass das lokale Optimum in eine Sackgasse führt, aus der die folgenden Schritte nur zu einer Verschlechterung des Ergebnisses führen. Anhand der zur Verfügung stehenden Rechenleistung und Rechenzeit kann zum Beispiel eine Maximalzahl von Prognoseschritten festgelegt werden. Falls sich zeigt, dass es sich bei dem lokalen Optimum um einen Sattelpunkt handelt, kann die Trajektorie des ersten Verteilschritts neu initialisiert werden, indem zum Beispiel am anderen Ende des Haufwerks begonnen wird, um eine möglichst starke Differenz zu erreichen.According to a further embodiment, the steps of determining, simulated distribution, further reading and evaluating can be carried out repeatedly if the simulated distribution of the material is assessed as not corresponding to the optimization parameter in the evaluating step. In this case, the control signal can be output in the output step if the simulated distribution of the material is assessed as corresponding to the optimization parameter in the evaluating step. For example, subsequent distribution steps can be simulated on the basis of the first step. This procedure can advantageously prevent the local optimum from leading to a dead end from which the following steps only lead to a deterioration of the result. Based on the available computing power and computing time, a maximum number of forecast steps can be set, for example. If it turns out that the local optimum is a saddle point, the trajectory of the first distribution step can be reinitialized, for example by starting at the other end of the pile in order to achieve the greatest possible difference.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Schritte des Einlesens und des Erstellens nach dem Schritt des Ausgebens wiederholt werden, um ein aktualisiertes geometrisches Modell zu erhalten. Dabei kann in einem Schritt des Abgleichens das aktualisierte geometrische Modell mit dem simulierten Verteilergebnis verglichen werden, wobei der Schritt des Ermittelns wiederholt werden kann, wenn ein vorbestimmtes Wiederholungskriterium erfüllt ist. Beispielsweise kann nach einem unter Verwendung des Steuersignals physisch durch die Maschine ausgeführten Arbeitsschritt ein Vergleich der dadurch erreichten Umverteilung des Materials mit der simulierten Verteilung durchgeführt werden. Hierfür kann insbesondere das Geländesignal erneut eingelesen werden, um das aktualisierte geometrische Modell zu erstellen. Stimmt die aktuell erfasste Topologie innerhalb eines Toleranzbereichs, das heißt beispielswiese innerhalb vordefinierter Grenzwerte, mit der simulierten Topologie, also der Zielvorgabe, überein, so kann in gleicher Weise weitergearbeitet werden. Wird keine Übereinstimmung festgestellt, das heißt ein Grenzwert zum Beispiel über- oder unterschritten, so kann dies ein Kriterium darstellen, um den Schritt des Ermittelns zu wiederholen und eine neue Trajektorie zu wählen.According to a further embodiment, the steps of reading in and creating can be repeated after the output step in order to obtain an updated geometric model. In a comparison step, the updated geometric model can be compared with the simulated distribution result, and the determination step can be repeated if a predetermined repetition criterion is met. For example, after a work step physically carried out by the machine using the control signal, a comparison of the redistribution of the material achieved thereby can be carried out with the simulated distribution. For this purpose, the terrain signal in particular can be read in again in order to create the updated geometric model. If the currently recorded topology matches the simulated topology, i.e. the target, within a tolerance range, i.e. for example within predefined limit values, then work can continue in the same way. If no match is found, i.e. for example if a limit value is exceeded or not reached, this can be a criterion. to repeat the determination step and choose a new trajectory.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des erneuten Bestimmens einer weiteren Trajektorie zum weiteren Bewegen der Erdbaumaschine umfassen und einen Schritt des erneuten simulierten Verteilens des Materials unter Verwendung des simulierten Materialflusses und der ausgewählten weiteren Trajektorie, um ein weiteres simuliertes Verteilergebnis zu erhalten. Weiterhin kann das Verfahren einen Schritt des erneuten weiteren Einlesens des Optimierungsparameters und zusätzlich oder alternativ eines weiteren Optimierungsparameters aufweisen, wobei der weitere Optimierungsparameter eine weitere Zielvorgabe zum Bearbeiten des Materials repräsentieren kann. Dabei kann in einem Schritt des erneuten Bewertens das weitere simulierte Verteilergebnis unter Verwendung des weiteren Optimierungsparameters bewertet werden. Die Wiederholung der aufgeführten Schritte bietet den Vorteil, dass die Ansteuerung der Erdbaumaschine kontinuierlich an sich aufgrund der durchgeführten Arbeitsschritte veränderte Gelände- und Materialparameter angepasst und optimiert werden kann.According to a further embodiment, the method can comprise a step of again determining a further trajectory for further moving the earth-moving machine and a step of again simulating the distribution of the material using the simulated material flow and the selected further trajectory in order to obtain a further simulated distribution result. Furthermore, the method can comprise a step of again reading in the optimization parameter and additionally or alternatively a further optimization parameter, wherein the further optimization parameter can represent a further target specification for processing the material. In a re-evaluation step, the further simulated distribution result can be evaluated using the further optimization parameter. Repeating the steps listed offers the advantage that the control of the earth-moving machine can be continuously adapted and optimized to the terrain and material parameters that have changed as a result of the work steps carried out.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixture of software and hardware, for example in a control unit.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. The approach presented here further provides a device which is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices.

Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.This embodiment of the invention in the form of a device also enables the problem underlying the invention to be solved quickly and efficiently.

Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.For this purpose, the device can have at least one computing unit for processing signals or data, at least one storage unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting data or control signals to the actuator and/or at least one communication interface for reading in or outputting data that is embedded in a communication protocol. The computing unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the storage unit can be a flash memory or a magnetic storage unit. The communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and/or via a wired connection, wherein a communication interface that can read in or output wired data can read this data, for example, electrically or optically from a corresponding data transmission line or output it to a corresponding data transmission line.

Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a device can be understood as an electrical device that processes sensor signals and outputs control and/or data signals depending on them. The device can have an interface that can be designed as hardware and/or software. In a hardware design, the interfaces can, for example, be part of a so-called system ASIC, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible for the interfaces to be separate integrated circuits or to consist at least partially of discrete components. In a software design, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.

Zudem wird eine Erdbaumaschine mit einer Variante der zuvor vorgestellten Vorrichtung vorgestellt. Beispielsweise kann die Erdbaumaschine ausgebildet sein, um ein Gelände zu planieren oder eine Bodenstruktur zu verdichten und hierfür ausgebildet sein, um eine Variante des zuvor vorgestellten Verfahrens auszuführen. Auch mit dieser Kombination der Erdbaumaschine mit der Vorrichtung können die zuvor genannten Vorteile optimal umgesetzt werden.In addition, an earth-moving machine with a variant of the previously presented device is presented. For example, the earth-moving machine can be designed to level a terrain or compact a soil structure and can be designed to carry out a variant of the previously presented method. The previously mentioned advantages can also be optimally implemented with this combination of the earth-moving machine with the device.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Vorteilhaft ist insbesondere ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auszuführen, und/oder die bewirken, dass eine vorstehend beschriebene Vorrichtung, das Verfahren nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausführt.Also advantageous is a computer program product or computer program with program code that can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out, implement and/or control the steps of the method according to one of the embodiments described above, in particular when the program product or program is executed on a computer or a device. In particular, a computer program comprising instructions that, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to one of the embodiments described above and/or that cause a device described above to carry out the method according to one of the embodiments described above is advantageous.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1A eine schematische Draufsichtsdarstellung einer Erdbaumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
1B eine schematische Draufsichtsdarstellung einer Erdbaumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
1C eine schematische Draufsichtsdarstellung einer Erdbaumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
1D eine schematische Draufsichtsdarstellung einer Erdbaumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
1E eine schematische Draufsichtsdarstellung einer Erdbaumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Steuern eines Verfahrens zum Betreiben einer Erdbaumaschine;
3 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer Erdbaumaschine;
4 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer Erdbaumaschine;
5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Simulation eines Verteilens von Material durch eine simulierte Erdbaumaschine;
6A eine schematische Darstellung eines geometrischen Modells gemäß einem Ausführungsbeispiel;
6B eine schematische Darstellung eines geometrischen Modells gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
6C eine schematische Darstellung eines geometrischen Modells gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Examples of the approach presented here are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:

1A a schematic plan view of an earth-moving machine according to an embodiment;
1B a schematic plan view of an earth-moving machine according to an embodiment;
1C a schematic plan view of an earth-moving machine according to an embodiment;
1D a schematic plan view of an earth-moving machine according to an embodiment;
1E a schematic plan view of an earth-moving machine according to an embodiment;
2 a block diagram of a device for controlling a method for operating an earth-moving machine;
3 a flow chart of an embodiment of a method for operating an earth-moving machine;
4 a flow chart of an embodiment of a method for operating an earth-moving machine;
5 a schematic representation of an embodiment of a simulation of a distribution of material by a simulated earth-moving machine;
6A a schematic representation of a geometric model according to an embodiment;
6B a schematic representation of a geometric model according to an embodiment; and
6C a schematic representation of a geometric model according to an embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of advantageous embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, whereby a repeated description of these elements is omitted.

Die 1A, 1B, 1C, 1D und IE zeigen jeweils eine schematische Draufsichtsdarstellung einer Erdbaumaschine 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Erdbaumaschine 100 als Planierraupe ausgebildet, um ein Gelände 105 einzuebnen beziehungsweise Material derart umzuverteilen, dass ein planes Zielgelände 110 entsteht.The 1A , 1B , 1C , 1D and IE each show a schematic plan view of an earth-moving machine 100 according to an embodiment. In this embodiment, the earth-moving machine 100 is designed as a bulldozer in order to level a terrain 105 or to redistribute material in such a way that a flat target terrain 110 is created.

Dabei ist in den einzelnen Figuren ein beispielhafter Ablauf zur Verteilung eines Haufwerks in fünf Schritten dargestellt. Über einen Seitenwechsel ist ermöglicht, dass die Verteilung gleichmäßig erfolgt. Dies kann aber auch aufgrund der Materialflusssimulation geändert werden. Es ist also zunächst eine Trajektorie 115 gewählt, die zur maximalen Einebnung führt. Kriterium für die Trajektorienwahl ist also, dass ein Verteilradius mit dem verteilten Material zu den geringsten Höhenunterschieden führt. Hier kommt in einem Ausführungsbeispiel ein vereinfachtes Modell zum Einsatz, in dem nur eine statische Verteilung eines unelastischen Materials ohne innere Fließvorgänge betrachtet wird, um Rechenzeit zu sparen.The individual figures show an example process for distributing a pile of material in five steps. By changing sides, the distribution can be carried out evenly. However, this can also be changed based on the material flow simulation. A trajectory 115 is therefore initially selected that leads to maximum leveling. The criterion for choosing the trajectory is therefore that a distribution radius with the distributed material leads to the smallest height differences. In one embodiment, a simplified model is used in which only a static distribution of an inelastic material without internal flow processes is considered in order to save computing time.

2 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 200 zum Steuern eines Verfahrens zum Betreiben einer Erdbaumaschine 100. Die hier dargestellte ansteuerbare Erdbaumaschinen 100 entspricht oder ähnelt der in der vorangegangenen Figur beschriebenen Erdbaumaschine und ist ausgebildet, um ein von der Vorrichtung 200 bereitstellbares Steuersignal 210 einzulesen und unter Verwendung des Steuersignals 210 autonom zu agieren. 2 shows a block diagram of a device 200 for controlling a method for operating an earth-moving machine 100. The controllable earth-moving machine 100 shown here corresponds to or is similar to the earth-moving machine described in the previous figure and is designed to read in a control signal 210 that can be provided by the device 200 and to act autonomously using the control signal 210.

Zum Ansteuern der Erdbaumaschine ist die Vorrichtung 200 ausgebildet, ein Geländesignal 215, ein Materialsignal 220 und ein Maschinensignal 225 einzulesen. Dabei repräsentiert das Geländesignal 215 ein erfasstes Abbild einer aktuellen Kontur eines Geländes und ist in diesem Ausführungsbeispiel von einer Sensoreinrichtung 230 zum sensorischen Erfassen des Geländes bereitstellbar. Unter Verwendung des Geländesignals 215 ist die Vorrichtung 200 ausgebildet, um ein geometrisches Modells 227 des Geländes zu erstellen, wobei das geometrische Modell als Voxel-Netzwerk erstellbar ist.To control the earth-moving machine, the device 200 is designed to read in a terrain signal 215, a material signal 220 and a machine signal 225. The terrain signal 215 represents a recorded image of a current contour of a terrain and in this embodiment can be provided by a sensor device 230 for sensory detection of the terrain. Using the terrain signal 215, the device 200 is designed to create a geometric model 227 of the terrain, wherein the geometric model can be created as a voxel network.

Das Materialsignal 220 repräsentiert zumindest einen Materialparameter von in dem Gelände erfasstem Material und ist in diesem Ausführungsbeispiel von einer externen Datenbank 235 bereitstellbar. Unter Verwendung von in der Datenbank 235 hinterlegten Parametern ist der der zumindest eine Materialparameter beispielhaft schätzbar.The material signal 220 represents at least one material parameter of material detected in the terrain and can be provided in this embodiment from an external database 235. Using parameters stored in the database 235, the at least one material parameter can be estimated by way of example.

Das Maschinensignal 225 repräsentiert zumindest einen Maschinenparameter der Erdbaumaschine 100 und ist lediglich beispielhaft von einer Einheit 240 der Erdbaumaschine 100 bereitstellbar.The machine signal 225 represents at least one machine parameter of the earth-moving machine 100 and can be provided by a unit 240 of the earth-moving machine 100 only as an example.

Die Vorrichtung 200 ist weiterhin ausgebildet, um unter Verwendung des geometrischen Modells 227 und des Materialsignals 220 einen Materialfluss des Materials zu simulieren. Auf Grundlage dieses simulierten Materialflusses und unter Verwendung des Maschinensignals ist das Steuersignal 210 ausgebbar, um das Material umzuverteilen.The device 200 is further designed to simulate a material flow of the material using the geometric model 227 and the material signal 220. Based on this simulated material flow and using the machine signal, the control signal 210 can be output in order to redistribute the material.

Die Vorrichtung 200 ermöglicht also, eine optimale Verteilungsstrategie für ein gegebenes Haufwerk, eine gegebene Topologie und eine Planierraupe zu ermitteln. So sind der Zeitbedarf minimierbar, der Kraftstoffverbrauch minimierbar und Maschinenstillstandzeiten vermeidbar.The device 200 thus makes it possible to determine an optimal distribution strategy for a given pile, a given topology and a bulldozer. In this way, the time required can be minimized, fuel consumption can be minimized and machine downtimes can be avoided.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 300 zum Betreiben einer Erdbaumaschine. Das hier dargestellte Verfahren 300 ist beispielhaft mittels einer Vorrichtung, wie sie in der vorangegangenen 2 beschrieben wurde, und zum Ansteuern einer Erdbaumaschine, wie sie in den vorangegangenen Figuren beschrieben wurde, durchführbar. 3 shows a flow chart of an embodiment of a method 300 for operating an earth-moving machine. The method 300 shown here is exemplary by means of a device as described in the previous 2 described, and for controlling an earth-moving machine as described in the previous figures.

Das Verfahren 300 umfasst einen Schritt 305 des Einlesens eines Geländesignals, eines Materialsignals und eines Maschinensignals. Dabei repräsentiert das Geländesignal ein erfasstes Abbild einer aktuellen Kontur eines Geländes und das Materialsignal repräsentiert zumindest einen Materialparameter von in dem Gelände erfasstem Material und das Maschinensignal repräsentiert zumindest einen Maschinenparameter der Erdbaumaschine.The method 300 comprises a step 305 of reading in a terrain signal, a material signal and a machine signal. The terrain signal represents a recorded image of a current contour of a terrain and the material signal represents at least one material parameter of material recorded in the terrain and the machine signal represents at least one machine parameter of the earth-moving machine.

Zudem umfasst das Verfahren 300 einen Schritt 310 des Erstellens eines geometrischen Modells des Geländes unter Verwendung des Geländesignals, wobei das geometrische Modell als Voxel-Netzwerk erstellt wird.In addition, the method 300 includes a step 310 of creating a geometric model of the terrain using the terrain signal, wherein the geometric model is created as a voxel network.

Weiterhin umfasst das Verfahren 300 einen Schritt 315 des Simulierens eines Materialflusses des Materials unter Verwendung des geometrischen Modells und des Materialsignals, und einen Schritt 320 des Ausgebens eines Steuersignals zum Steuern der Erdbaumaschine auf Grundlage des simulierten Materialflusses und unter Verwendung des Maschinensignals, um das Material umzuverteilen.Furthermore, the method 300 comprises a step 315 of simulating a material flow of the material using the geometric model and the material signal, and a step 320 of outputting a control signal for controlling the earth-moving machine based on the simulated material flow and using the machine signal to redistribute the material.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 300 zum Betreiben einer Erdbaumaschine. Das hier dargestellte Verfahren 300 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen 3 beschriebenen Verfahren, mit dem Unterschied, dass es zusätzliche Schritte aufweist. 4 shows a flow chart of an embodiment of a method 300 for operating an earth-moving machine. The method 300 shown here corresponds to or is similar to that described in the previous 3 described procedure, with the difference that it has additional steps.

Nach einem lediglich beispielhaften Schritt 400 des Startens des Verfahrens, wird in einem Schritt 402 des Prüfens in diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung des Geländesignals geprüft, ob ein Haufen von Material bereits von einem Fahrzeug abgeladen ist. Anschließend erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel ein Schritt 405 des Ermittelns des Materialparameters, wobei der Schritt 405 lediglich beispielhaft als drei Teilschritte 405a, 405b, 405c dargestellt ist. Falls das Material bereits abgeladen ist, so wird in einem Teilschritt 405a unter Verwendung des Maschinensignals und des Geländesignals der Materialparameter ermittelt, wobei in einem Ausführungsbeispiel eine Haufengeometrie beispielhaft mit Kamera und Lidar erfasst werden. Falls das Material noch nicht abgeladen ist, so wird in einem alternativen Teilschritt 405b während des Abladens des Materials unter Verwendung des Maschinensignals und des Geländesignals der Materialparameter ermittelt, wobei in einem Ausführungsbeispiel ein Rieselverhalten beispielhaft mit Kamera und Lidar erfasst wird. Auf die Teilschritte 405a oder 405b folgt in diesem Ausführungsbeispiel ein Teilschritt 405c, in dem eine Hypothese über das Material aus Farbe und Textur aufgestellt wird beziehungsweise ein maximaler Rieselwinkel des Haufenvolumens geschätzt wird. Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt 405 des Ermittelns der zumindest eine Materialparameter auch unter Verwendung von in einer Datenbank hinterlegten Parametern geschätzt werden.After a merely exemplary step 400 of starting the method, in a step 402 of checking in this exemplary embodiment, using the terrain signal, it is checked whether a pile of material has already been unloaded by a vehicle. This is followed in this exemplary embodiment by a step 405 of determining the material parameter, with step 405 being shown merely as an example as three sub-steps 405a, 405b, 405c. If the material has already been unloaded, in a sub-step 405a the material parameter is determined using the machine signal and the terrain signal, with a pile geometry being recorded using a camera and lidar as an example in one exemplary embodiment. If the material has not yet been unloaded, in an alternative sub-step 405b the material parameter is determined using the machine signal and the terrain signal during the unloading of the material, with trickling behavior being recorded using a camera and lidar as an example in one exemplary embodiment. In this embodiment, sub-steps 405a or 405b are followed by a sub-step 405c in which a hypothesis about the material based on color and texture is formulated or a maximum trickle angle of the pile volume is estimated. Additionally or alternatively, in step 405 of determining the at least one material parameter can also be estimated using parameters stored in a database.

Im in diesem Ausführungsbeispiel anschließenden Schritt 305 des Einlesens repräsentiert dann das Materialsignal den im vorangegangenen Schritt 405 ermittelten Materialparameter.In the subsequent reading step 305 in this embodiment, the material signal then represents the material parameter determined in the preceding step 405.

In den beispielhaft folgenden Schritten 310 des Erstellens und 315 des Simulierens werden, wie in der vorangegangenen 3 beschrieben, das geometrischen Modell als Voxel-Netzwerk erstellt und der Materialfluss simuliert.In the exemplary steps 310 of creating and 315 of simulating, as in the previous 3 described, the geometric model is created as a voxel network and the material flow is simulated.

In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren 300 weiterhin einen Schritt 410 des Bestimmens einer Trajektorie zum Bewegen der Erdbaumaschine, in dem beispielhaft eine Trajektorie gewählt wird, entlang der die Maschine zum Verteilen des Materials zu bewegen ist.In this embodiment, the method 300 further comprises a step 410 of determining a trajectory for moving the earth-moving machine, in which, for example, a trajectory is selected along which the machine is to be moved to distribute the material.

Anschließend erfolgt in einem Ausführungsbeispiel ein Schritt 415 des simulierten Verteilens des Materials unter Verwendung des simulierten Materialflusses und der ausgewählten Trajektorie, um ein simuliertes Verteilergebnis zu erhalten.Subsequently, in one embodiment, a step 415 of simulating the distribution of the material is carried out using the simulated material flow and the selected trajectory in order to obtain a simulated distribution result.

Das Verfahren 300 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zudem einen Schritt 420 des weiteren Einlesens eines Optimierungsparameters, wobei der Optimierungsparameter eine Zielvorgabe zum Verteilen des Materials repräsentiert. Lediglich beispielhaft werden hierbei Optimierungskriterien aus einer Nutzereingabe eingelesen. Unter Verwendung des Optimierungsparameters wird lediglich beispielhaft in einem Schritt 425 des Bewertens das simulierte Verteilergebnis bewertet, dabei wird lediglich beispielhaft geprüft, ob das eingelesene Optimierungskriterium verbessert ist beziehungsweise einen vordefinierten Grenzwert überschreitet.In this exemplary embodiment, the method 300 also includes a step 420 of further reading in an optimization parameter, wherein the optimization parameter represents a target specification for distributing the material. Optimization criteria are read in from a user input here purely by way of example. Using the optimization parameter, the simulated distribution result is evaluated purely by way of example in a step 425 of evaluation, in which it is checked purely by way of example whether the optimization criterion read in is improved or exceeds a predefined limit value.

Wenn im Schritt 425 des Bewertens die simulierte Verteilung des Materials als nicht dem Optimierungsparameter entsprechend bewertet wird, beispielhaft weil keine Verbesserung des Optimierungskriteriums erfolgt ist oder das Optimierungskriterium den Grenzwert nicht erreicht hat, dann werden in einem Ausführungsbeispiel die Schritte 410 des Bestimmens, 415 des simulierten Verteilens, 420 des weiteren Einlesens und 425 des Bewertens wiederholt durchgeführt. Wenn im Schritt 425 des Bewertens die simulierte Verteilung des Materials als dem Optimierungsparameter entsprechend bewertet wird, dann wird das Verfahren 300 in diesem Ausführungsbeispiel wie folgend beschrieben fortgesetzt.If in step 425 of evaluation the simulated distribution of the material is assessed as not corresponding to the optimization parameter, for example because no improvement of the optimization criterion has taken place or the optimization criterion has not reached the limit value, then in one embodiment the steps 410 of determining, 415 of simulated distribution, 420 of further reading and 425 of evaluation are carried out repeatedly. If in step 425 of evaluation the simulated distribution of the material is assessed as corresponding to the optimization parameter, then the method 300 in this embodiment is continued as described below.

Lediglich beispielhaft umfasst das hier dargestellte Verfahren 300 weiterhin einen Schritt 430 des erneuten Bestimmens einer weiteren Trajektorie zum weiteren Bewegen der Erdbaumaschine. Auf diesen folgt in einem Ausführungsbeispiel ein Schritt 435 des erneuten simulierten Verteilens des Materials unter Verwendung des simulierten Materialflusses und der ausgewählten weiteren Trajektorie, um ein weiteres simuliertes Verteilergebnis zu erhalten. Daraufhin folgt lediglich beispielhaft ein Schritt 440 des erneuten weiteren Einlesens des Optimierungsparameters und beispielhaft eines weiteren Optimierungsparameters, wobei der weitere Optimierungsparameter eine weitere Zielvorgabe zum Bearbeiten des Materials repräsentiert. Unter Verwendung des weiteren Optimierungsparameters wird in diesem Ausführungsbeispiel in einem Schritt 445 des erneuten Bewertens das weitere simulierte Verteilergebnis bewertet, wobei die Schritte 430 des erneuten Bestimmens, 435 des erneuten simulierten Verteilens, 440 des erneuten weiteren Einlesens und 445 des erneuten Bewertens wiederholt werden, wenn im Schritt 445 des erneuten Bewertens die erneute simulierte Verteilung des Materials als nicht dem Optimierungsparameter oder dem weiteren Optimierungsparameter entsprechend bewertet wird.By way of example only, the method 300 shown here further comprises a step 430 of again determining a further trajectory for further moving the earth-moving machine. In one embodiment, this is followed by a step 435 of again simulating the distribution of the material using the simulated material flow and the selected further trajectory in order to obtain a further simulated distribution result. This is followed by a step 440 of again reading in the optimization parameter and, by way of example, a further optimization parameter, wherein the further optimization parameter represents a further target specification for processing the material. Using the further optimization parameter, in this embodiment, the further simulated distribution result is evaluated in a re-evaluation step 445, wherein the steps 430 of re-determining, 435 of re-simulated distribution, 440 of re-reading and 445 of re-evaluating are repeated if in the re-evaluation step 445 the re-simulated distribution of the material is evaluated as not corresponding to the optimization parameter or the further optimization parameter.

In einem Ausführungsbeispiel folgt auf den Schritt 445 des erneuten Bewertens ein Schritt 450 des Überprüfens, in dem lediglich beispielhaft überprüft wird, ob eine Maximalzahl von Prognoseschritten erreicht ist. Solange eine beispielhaft vorbestimmte Maximalzahl noch nicht erreicht ist, werden in diesem Ausführungsbeispiel die Schritte 435 des erneuten simulierten Verteilens, 440 des erneuten weiteren Einlesens und 445 des erneuten Bewertens wiederholt durchgeführt. Wenn die Maximalzahl erreicht ist, erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel der Schritt 320 des Ausgebens des Steuersignals, um ein Verteilen des Materials gemäß den zuvor simulierten Verteilergebnissen mittels der Erdbaumaschine durchzuführen.In one embodiment, the re-evaluation step 445 is followed by a checking step 450, in which it is only checked, by way of example, whether a maximum number of forecast steps has been reached. As long as a predetermined maximum number has not yet been reached, in this embodiment, the steps 435 of re-simulated distribution, 440 of further reading and 445 of re-evaluation are carried out repeatedly. When the maximum number is reached, in this embodiment, the step 320 of outputting the control signal takes place in order to distribute the material according to the previously simulated distribution results using the earth-moving machine.

Lediglich beispielhaft werden anschließend an den Schritt 320 des Ausgebens die Schritte 305 des Einlesens und 310 des Erstellens wiederholt, um ein aktualisiertes geometrisches Modell zu erhalten. In einem Schritt 455 des Abgleichens wird dann das aktualisierte geometrische Modell mit dem simulierten Verteilergebnis verglichen, wobei der Schritt 405 des Ermittelns wiederholt wird, wenn ein vorbestimmtes Wiederholungskriterium erfüllt ist. So wird lediglich beispielhaft der Materialparameter neu geschätzt und neu initialisiert, wenn ein vordefinierter Grenzwert bezüglich einer Übereinstimmung des aktualisierten geometrischen Modells mit dem simulierten Verteilergebnis nicht erreicht wird. Falls der Grenzwert erreicht wird, so wird in diesem Ausführungsbeispiel der Schritt 410 des Bestimmens wiederholt, um eine neue Trajektorie zu wählen und die Erdbaumaschine gemäß den zuvor beschriebenen, auf die Wahl der Trajektorie folgenden Schritten erneut anzusteuern.By way of example only, following step 320 of output, steps 305 of reading in and 310 of creating are repeated to obtain an updated geometric model. In a step 455 of comparison, the updated geometric model is then compared with the simulated distribution result, with step 405 of determining being repeated if a predetermined repetition criterion is met. By way of example only, the material parameter is re-estimated and reinitialized if a predefined limit value with regard to a match between the updated geometric model and the simulated distribution result is not reached. If the limit value is reached, in this exemplary embodiment step 410 of determining is repeated to select a new trajectory and to control the earth-moving machine again in accordance with the previously described steps following the selection of the trajectory.

Mit anderen Worten kann das in den 3 und 4 dargestellte Verfahren 300 wie folgt beschrieben werden:

Durch Schätzung der Materialparameter des Haufwerks, die Messung der Topologie, durch Berücksichtigung von Maschinenparametern und die wiederholt durchgeführte Optimierung anhand der Simulation wird eine Kostenfunktion minimiert, um ein Pareto-Optimum zu erreichen.

In other words, this can be 3 and 4 The method 300 shown can be described as follows:

By estimating the material parameters of the pile, measuring the topology, taking machine parameters into account and repeatedly optimizing based on the simulation, a cost function is minimized to achieve a Pareto optimum.

Hierfür wird zunächst die Basis Topologie des Geländes erfasst und der Maschine zur Verfügung gestellt. Dies kann über die Sensorik auf der Maschine (mehrere Kameras und / oder Lidar) oder mittels Drohnenüberflug mit vergleichbarer oder höher auflösender 3D Sensorik erfolgen.To do this, the basic topology of the terrain is first recorded and made available to the machine. This can be done using the sensors on the machine (several cameras and/or lidar) or by means of a drone flight with comparable or higher resolution 3D sensors.

Basierend auf diesen Daten wird ein Voxel Netzwerk der Topologie aufgebaut.Based on this data, a voxel network of the topology is constructed.

Das Voxel-Netzwerk lässt sich durch drei Größen beschreiben, die in einem Voxel vorliegen: Dichte, Geschwindigkeitsvektor, in dessen Richtung sich der Voxel bewegt und Kraftvektor, der den Voxel beschleunigt / bremst. In ihrer Gesamtheit können sie als Dichtefeld, Geschwindigkeitsfeld und Kraftfeld bezeichnet werden. Annahme hierbei ist, dass das Material so uniform ist, dass die Dichte zur Beschreibung ausreicht.The voxel network can be described by three quantities that are present in a voxel: density, velocity vector in the direction in which the voxel moves and force vector that accelerates/brakes the voxel. In their entirety, they can be referred to as density field, velocity field and force field. The assumption here is that the material is so uniform that the density is sufficient to describe it.

Die Materialparameter des Haufwerks werden ständig geschätzt. Diese ändern sich zum Beispiel durch den Feuchtegehalt fortlaufend. Über die äußere Geometrie, die über Lidar und / oder Kamera oder andere Sensorik, die dreidimensionale Punktwolken liefert, erfasst wird, kann anhand der steilsten Abbrüche bzw. das beobachtete Rieselverhalten der Rieselwinkel und die Adhäsion geschätzt werden. Dies kann auch schon während des Abladevorgangs vom LKW erfolgen, sofern sich dieser in Sensorreichweite befindet. Ergänzend kann über Granularität, Reflexivität, Textur und Farbe ein neuronales Netz mit Fuzzy-Logik Materialparameter aufgrund von Parameterbibliotheken schätzen. Fuzzy Neuronen werden hier gewählt, da sie bei geringerer Netztiefe trotzdem mit unsicheren Parametern gute Prognosen ermöglichen.The material parameters of the pile are constantly estimated. These change continuously, for example due to the moisture content. The external geometry, which is recorded by lidar and/or camera or other sensors that provide three-dimensional point clouds, can be used to estimate the trickle angle and adhesion based on the steepest drops or the observed trickle behavior. This can also be done during the unloading process. from the truck, provided it is within sensor range. In addition, a neural network with fuzzy logic can estimate material parameters based on parameter libraries using granularity, reflectivity, texture and color. Fuzzy neurons are chosen here because they enable good forecasts with uncertain parameters despite a lower network depth.

Über die Aufnahmeleistung der Maschine beim Verschieben des Haufwerks kann die Masse, über Messung das Volumen und somit die Dichte des Materials bestimmt werden. Solange die Schätzung noch nicht möglich ist, weil kein Schubvorgang ausgeführt wurde, können Standardwerte aus der geographischen Datenbank oder anderen Messungen verwendet werden.The mass can be determined by the power the machine takes when moving the pile, and the volume and thus the density of the material can be determined by measuring it. As long as an estimate is not yet possible because no pushing operation has been carried out, standard values from the geographical database or other measurements can be used.

Die Simulation des Voxel-Netzwerks wird nun mit den geschätzten Werten initialisiert. Hierbei können Basistopologie und Haufwerk getrennt voneinander simuliert werden oder vereinfachend für beide die gleichen Materialparameter verwendet werden. Dies sollte zu kleinen Schätzfehlern führen, weil hauptsächlich das Haufwerk verteilt wird und die Basistopologie nicht hauptsächlich abgetragen wird. Sollte diese Annahme falsch sein, so ist getrennt zu simulieren.The simulation of the voxel network is now initialized with the estimated values. The base topology and the heap can be simulated separately or, to simplify matters, the same material parameters can be used for both. This should lead to small estimation errors because it is mainly the heap that is distributed and not the base topology that is primarily removed. If this assumption is incorrect, simulations must be carried out separately.

Über den Seitenwechsel ist sichergestellt, dass die Verteilung gleichmäßig erfolgt. Dies kann aber auch aufgrund der Materialflusssimulation geändert werden. Es wird also zunächst eine Trajektorie gewählt, die zur maximalen Einebnung führt. Kriterium für die Trajektorienwahl ist also, dass in einem Verteilradius mit dem verteilten Material zu den geringsten Höhenunterschieden führt. Hier kommt ein vereinfachtes Modell zum Einsatz, indem nur statische Verteilung eines unelastischen Materials ohne innere Fließvorgänge betrachtet wird, um Rechenzeit zu sparen.The change of sides ensures that the distribution is even. However, this can also be changed based on the material flow simulation. A trajectory is therefore initially selected that leads to maximum leveling. The criterion for selecting the trajectory is therefore that the smallest height differences occur within a distribution radius with the distributed material. A simplified model is used here in which only the static distribution of an inelastic material without internal flow processes is considered in order to save computing time.

Mithilfe der Voxel-Simulation wird nun der Verteilschritt anhand der gewählten Trajektorie simuliert. Hierbei werden auch innere Fließvorgänge im Geschwindigkeits- und Kräftefeld berücksichtigt.Using voxel simulation, the distribution step is now simulated based on the selected trajectory. Internal flow processes in the velocity and force field are also taken into account.

Nach der Simulation wird der Verteilschritt multikriteriell bewertet. Zum einen kommt das Kriterium der maximalen Einebnung zur Anwendung. Zum anderen können weitere Gütekriterien bewertet werden, zum Beispiel notwendiger Kraftstoffverbrauch zur Materialbewegung oder die erforderliche Zeit für das Verteilen.After the simulation, the distribution step is evaluated using multiple criteria. Firstly, the criterion of maximum leveling is applied. Secondly, other quality criteria can be evaluated, such as the fuel consumption required to move the material or the time required for distribution.

Falls sich gegenüber der bisherigen Simulation keine Verbesserung gezeigt hat, wird zur letzten Trajektorie zurückgegangen und neu variiert.If there is no improvement compared to the previous simulation, the last trajectory is returned to and varied again.

Zur Initialisierung des Schrittes wird die Trajektorie aus dem vorherigen Schritt in zwei Trajektorien aufgespalten durch Variation nach links und rechts um ein vorgegebenes Delta. Über das Verfahren soll eine Trajektorie gefunden werden, die ein lokales Optimum darstellt.To initialize the step, the trajectory from the previous step is split into two trajectories by varying it to the left and right by a given delta. The procedure is intended to find a trajectory that represents a local optimum.

Liegt das Optimierungskriterium über einem definierten Grenzwert, so wird die Schleife verlassen und der in der Simulation erreichte Zustand als Ausgangsbasis für folgende Verteilschritte gewählt.If the optimization criterion is above a defined limit, the loop is exited and the state reached in the simulation is selected as the starting point for the following distribution steps.

Auf Basis des ersten Schrittes werden nun folgende Verteilschritte simuliert. Mit diesem Vorgehen soll ausgeschlossen werden, dass das lokale Optimum in eine Sackgasse führt, aus der die folgenden Schritte nur zu einer Verschlechterung des Ergebnisses führen. Anhand der zur Verfügung stehenden Rechenleistung und Rechenzeit wird eine Maximalzahl von Prognoseschritten festgelegt.Based on the first step, the following distribution steps are now simulated. This procedure is intended to prevent the local optimum from leading to a dead end, from which the following steps only lead to a deterioration of the result. A maximum number of forecast steps is determined based on the available computing power and computing time.

Falls sich zeigt, dass es sich bei dem lokalen Optimum um einen Sattelpunkt handelt, wird die Trajektorie des ersten Verteilschritts neu initialisiert, in dem am anderen Ende des Haufwerks begonnen wird, um eine möglichst starke Differenz zu erreichen.If it turns out that the local optimum is a saddle point, the trajectory of the first distribution step is reinitialized by starting at the other end of the pile in order to achieve the greatest possible difference.

Nun wird der Verteilschritt anhand der ermittelten Trajektorie physikalisch ausgeführt. Das reale Ergebnis wird nun mit dem Simulationsergebnis verglichen. Über einen vorgegebenen Grenzwert der Übereinstimmung wird entschieden, ob die Materialparameter neu zu schätzen sind, oder direkt in die nächste Trajektorie übergegangen werden kann. Bei hoher Simulationstreue kann diese Trajektorie direkt aus dem Vorschritt übernommen werden, da hier ja auch schon die nächstfolgenden Verteilschritte bewertet wurden. So kann der Rechenaufwand nach einem Initialaufwand kleiner ausfallen. Sollten die Parameter schlecht geschätzt sein, so muss die ganze Simulation inklusive der Folgeschritte neu geschätzt werden.The distribution step is now physically carried out based on the determined trajectory. The real result is then compared with the simulation result. A predetermined limit of agreement is used to decide whether the material parameters need to be re-estimated or whether the next trajectory can be moved on to. If the simulation is highly accurate, this trajectory can be adopted directly from the previous step, since the next distribution steps have already been evaluated here. This means that the computational effort can be smaller after an initial effort. If the parameters are poorly estimated, the entire simulation, including the subsequent steps, must be re-estimated.

Kann nun durch weitere Verteilschritte keine Verbesserung mehr erreicht werden, weil der Haufen verteilt ist, wird abgebrochen. Durch die Simulation einer bestimmten Anzahl von Prognoseschritten kann sogar im Voraus angegeben werden, nach wie vielen Schritten dieser Zustand erreicht ist. So können Stillstandszeiten vermieden werden, indem rechtzeitig eine neue LKW-Ladung angefordert wird.If no further improvement can be achieved through further distribution steps because the pile is distributed, the process is aborted. By simulating a certain number of forecast steps, it is even possible to specify in advance how many steps it will take to reach this state. This way, downtimes can be avoided by requesting a new truckload in good time.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Simulation 500 eines Verteilens von Material durch eine simulierte Erdbaumaschine 505. Lediglich beispielhaft handelt es sich dabei um eine voxelbasierte Simulation einer Schubraupe. In der hier gezeigten Simulation 500 ist beispielhaft ein Verteilen des Materials unter Verwendung des simulierten Materialflusses und der ausgewählten Trajektorie abgebildet. 5 shows a schematic representation of an embodiment of a simulation 500 of a distribution of material by a simulated earth-moving machine 505. This is a voxel-based simulation of a dozer by way of example only. In the simulation 500 shown here, a distribution of the material using application of the simulated material flow and the selected trajectory.

Die 6A, 6B und 6C zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines geometrischen Modells 227 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei ist in der 6A beispielhaft die Topologie eines Haufens dargestellt, wobei anhand des Voxel-Modells ein Rieselverhalten des Haufens bestimmbar ist. In der 6B ist als geometrisches Modell 227 eine Flächendarstellung abgebildet und in der 6C eine Netzdarstellung.The 6A , 6B and 6C each show a schematic representation of a geometric model 227 according to an embodiment. In the 6A The topology of a heap is shown as an example, whereby the trickle behavior of the heap can be determined using the voxel model. In the 6B A surface representation is shown as geometric model 227 and in the 6C a network representation.

Mit dem geometrischen Modell 227 ist beispielhaft ein Haufwerk inklusive innerer Reibung, Adhäsion und Nachrieseln simulierbar. Hierbei stellt ein Voxel, kurz für volumetric element, einen minimalen Baustein dar, der über physikalische Beziehungen zu seinen Nachbarelementen (Druck, Adhäsion, Gravitation), seine physikalischen Eigenschaften (Farbe, Masse, Reflexivität, Transmissivität) und Form gekennzeichnet ist. Ähnlich Pixeln, kurz für Picture Elements, ist so eine dreidimensionale Struktur beliebiger Form darstellbar.The geometric model 227 can be used to simulate a pile of material including internal friction, adhesion and trickling. A voxel, short for volumetric element, represents a minimal building block that is characterized by physical relationships to its neighboring elements (pressure, adhesion, gravity), its physical properties (color, mass, reflexivity, transmissivity) and shape. Similar to pixels, short for picture elements, a three-dimensional structure of any shape can be represented in this way.

Es gibt beispielhafte Techniken, um Voxel-Netzstrukturen adaptiv zu gestalten, also in besonders relevanten Bereichen die Auflösung zu erhöhen, in anderen die Auflösung zu reduzieren. Diese sind über die Unterschiede zwischen Wechselwirkungen an einzelnen Voxeln steuerbar. Wenn zum Beispiel alle neun Voxel eines Würfels die gleichen Kräfte erfahren, können diese zu einem zusammengefasst werden. Wenn sich die Kräfte aneinander liegender Voxel stark unterscheiden, kann man sie feiner aufteilen, um eine genauere Verfolgung der Kraftvektoren und Materialströme im Voxel-Netz zu ermöglichen. So wird zusätzlich Rechenaufwand eingespart.There are exemplary techniques for designing voxel network structures adaptively, i.e. increasing the resolution in particularly relevant areas and reducing it in others. These can be controlled via the differences between interactions at individual voxels. For example, if all nine voxels of a cube experience the same forces, they can be combined into one. If the forces of adjacent voxels differ greatly, they can be divided up more finely to enable more precise tracking of the force vectors and material flows in the voxel network. This also saves computational effort.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an embodiment includes an “and/or” connection between a first feature and a second feature, this is to be read as meaning that the embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and according to another embodiment has either only the first feature or only the second feature.

Claims

Method (300) for operating an earthmoving machine (100), the method (300) comprising the following steps (305, 310, 315, 320): Reading in (305) a terrain signal (215), a material signal (220) and a machine signal (225), the terrain signal (215) representing a captured image of a current contour of a terrain (105) and the material signal (220) representing at least one material parameter of material captured in the terrain (105) and the machine signal (225) representing at least one machine parameter of the earthmoving machine (100); Creating (310) a geometric model (227) of the terrain (105) using the terrain signal (215), the geometric model (227) being created as a voxel network; Simulating (315) a material flow of the material using the geometric model (227) and the material signal (220); and outputting (320) a control signal (210) for controlling the earth-moving machine (100) based on the simulated material flow and using the machine signal (225) to redistribute the material.

Procedure (300) according to Claim 1 , with a step (405) of determining the material parameter using the machine signal (225) and/or the terrain signal (215), wherein in the step (305) of reading in the material signal (220) represents the determined material parameter.

Procedure (300) according to Claim 2 , wherein in the step of determining (405) the at least one material parameter is estimated using parameters stored in a database (235).

Method (300) according to one of the preceding claims, comprising a step (410) of determining a selected trajectory (115) for moving the earth-moving machine (100), wherein in the step (320) of outputting the control signal (210) is output using the selected trajectory (115).

Procedure (300) according to Claim 4 , with a step (415) of simulating the distribution of the material using the simulated material flow and the selected trajectory (115) to obtain a simulated distribution result, wherein in the step (320) of outputting the control signal (210) is outputted using the simulated distribution result.

Procedure (300) according to Claim 5 , with a step (420) of further reading in an optimization parameter, wherein the optimization parameter represents a target specification for distributing the material, wherein in a step (425) of evaluating the simulated distribution result is evaluated using the optimization parameter.

Procedure (300) according to Claim 6 , wherein the steps (410) of determining, (415) of simulated distribution, (420) of further reading and (425) of evaluating are carried out repeatedly if in the step (425) of evaluating the simulated distribution of the material is evaluated as not corresponding to the optimization parameter and wherein in the step (320) of outputting the control signal (210) is outputted if in the step (425) of evaluating the simulated distribution of the material is evaluated as corresponding to the optimization parameter.

Method (300) according to one of the preceding claims, wherein the steps (305) of reading in and (310) of creating are repeated after the step (320) of outputting in order to obtain an updated geometric model (227), wherein in a step (455) of comparing the updated geometric model (227) is compared with the simulated distribution result, wherein the step (405) of determining is repeated if a predetermined repetition criterion is met.

Method (300) according to one of the preceding Claims 7 or 8th , with a step (430) of again determining a further trajectory for further moving the earth-moving machine (100) and with a step (435) of again simulating the distribution of the material using the simulated material flow and the selected further trajectory in order to obtain a further simulated distribution result, and with a step (440) of again reading in the optimization parameter and/or a further optimization parameter, wherein the further optimization parameter represents a further target specification for processing the material, wherein in a step (445) of again evaluating the further simulated distribution result is evaluated using the further optimization parameter.

Device (200) which is configured to carry out and/or control the steps (305, 310, 315, 320) of the method (300) according to one of the preceding claims in corresponding units.

Earth-moving machine (100) with a device (200) according to Claim 10 .

Computer program adapted to carry out the steps (305, 310, 315, 320) of the method (300) according to one of the preceding Claims 1 until 9 to execute and/or control.

Machine-readable storage medium on which the computer program is Claim 12 is stored.