DE10261788B3 - Mobile harrow - Google Patents

Mobile harrow

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DE10261788B3
DE10261788B3 DE2002161788 DE10261788A DE10261788B3 DE 10261788 B3 DE10261788 B3 DE 10261788B3 DE 2002161788 DE2002161788 DE 2002161788 DE 10261788 A DE10261788 A DE 10261788A DE 10261788 B3 DE10261788 B3 DE 10261788B3
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bottom surface
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Gottfried Benzler
Markus Dünne
Harald Mayer
Hendrik Dr. Rust
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein mobiles, selbstfahrendes und selbstlenkendes Bodenbearbeitungsgerät mit einer Antriebseinheit, einer Bodenbearbeitungseinheit und einer Steuereinheit, die mit der Antriebseinheit verbunden ist und der mindestens ein Positionssensor zugeordnet ist zur Bestimmung der Position des Bodenbearbeitungsgerätes. The invention relates to a mobile, self-propelled and self-steering floor treatment device with a drive unit, a soil processing unit and a control unit which is connected to the drive unit and the at least one position sensor is assigned to determine the position of the soil working device. Um das Bodenbearbeitungsgerät derart weiterzubilden, daß es eine verbesserte Positionsbestimmung ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Positionssensor als mit der Bodenfläche zusammenwirkender optischer Sensor ausgestaltet ist mit einem ortsauflösenden strahlungsempfindlichen Element, dem eine Abbildungsoptik zur Abbildung eines Ausschnitts der Bodenfläche auf das strahlungsempfindliche Element sowie eine Auswerteelektronik zugeordnet sind, wobei mittels der Auswerteelektronik aus zeitlich aufeinander folgenden Abbildungen der Bodenfläche die Fahrtrichtung und der zurückgelegte Fahrweg des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmbar sind. In order to develop the harrow such that it allows improved position determination, the invention proposes that the position sensor is as configured with the bottom surface cooperating optical sensor with a spatially resolving radiation-sensitive element to which an imaging optical system for imaging a section of the bottom surface on the radiation-sensitive element and a evaluation electronics are associated with the traveling direction and the traveled path of the soil working device are determined by means of the evaluation of temporally successive images of the ground surface.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein mobiles Bodenbearbeitungsgerät zur Bearbeitung einer Bodenfläche, das selbstfahrend und selbstlenkend ausgestaltet ist und eine Antriebseinheit, eine Bodenbearbeitungseinheit sowie eine Steuereinheit umfaßt, wobei die Steuereinheit zum Steuern der Fahrtrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes mit der Antriebseinheit verbunden ist und der Steuereinheit mindestens ein Positionssensor zugeordnet ist zur Bestimmung der Position des Bodenbearbeitungsgerätes. The invention relates to a mobile harrow for processing a bottom surface which is self-propelled and self-steering shaped and comprises a drive unit, a soil processing unit and a control unit, wherein the control unit for controlling the driving direction of the soil working implement is connected to the drive unit and the control unit is assigned at least one position sensor for determining the position of the soil working device.
  • Mit Hilfe derartiger Bodenbearbeitungsgeräte kann ohne Einsatz einer Bedienungsperson eine Bodenfläche bearbeitet, insbesondere gereinigt werden. With the help of such tillage equipment a bottom surface can be machined without the use of an operator, in particular cleaned. Das Bodenbearbeitungsgerät wird hierbei entlang der zu bearbeitenden Bodenfläche verfahren. The harrow is hereby moved along the ground to be worked surface. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, daß der Steuereinheit ein Fahrtrichtungsverlauf vorgebbar ist, entlang dessen sich das Bodenbearbeitungsgerät bewegt. For this purpose, can be provided for example that the control unit is a course of direction can be predetermined, along which the harrow moved. Zur Bestimmung seiner aktuellen Position weist das Bodenbearbeitungsgerät einen Positionssensor auf. To determine its current position, the harrow to a position sensor. Hierbei ist aus der Here, from the US 5 613 261 A US 5613261 A ein Bodenbearbeitungsgerät bekannt mit Rotationssensoren, die mit zwei Antriebsrädern der Antriebseinheit des Bodenbearbeitungsgerätes gekoppelt sind. a soil working device is known with rotation sensors, that are coupled to two drive wheels of the drive unit of the ground working device. Die Rotation der Antriebsräder kann erfaßt und daraus die aktuelle Position des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmt werden. The rotation of the driving wheels can be detected and determined from the current position of the soil working device.
  • Die Ermittelung der Position des Bodenbearbeitungsgerätes durch Erfassung der Rotation der Antriebsräder kann allerdings zu Ungenauigkeiten führen, da die Antriebsräder einen Schlupf aufweisen können, so daß zwar eine Rotation der Räder auftrifft, nicht jedoch eine der Rotation entsprechende Positionsänderung des Bodenbearbeitungsgerätes. The determination of the position of the soil cultivation appliance by detecting the rotation of the drive wheels can lead to inaccuracies, however, since the drive wheels can have a slip, so that while a rotation of the wheels is incident, but not a rotation corresponding change in position of the soil working device.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein mobiles Bodenbearbeitungsgerät der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß es eine verbesserte Positionsbestimmung ermöglicht. The object of the present invention is to develop a mobile harrow of the type mentioned such that it allows improved position determination.
  • Diese Aufgabe wird bei einem mobilen Bodenbearbeitungsgerät der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Positionssensor als mit der Bodenfläche zusammenwirkender optischer Sensor ausgestaltet ist mit einem ortsauflösenden strahlungsempfindlichen Element, dem eine Abbildungsoptik zur Abbildung eines Ausschnitts der Bodenfläche auf das strahlungsempfindliche Element sowie eine Auswerteelektronik zugeordnet sind, wobei mittels der Auswerteelektronik aus zeitlich aufeinander folgenden Abbildungen der Bodenfläche die Fahrtrichtung und der zurückgelegte Fahrweg des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmbar sind. This object is achieved in a mobile harrow of the generic type according to the invention in that the position sensor as with the bottom surface cooperating optical sensor is configured with a spatially resolving radiation-sensitive element to which an imaging optical system for imaging a section of the bottom surface on the radiation-sensitive element and an electronic processor associated wherein the traveling direction and the traveled path of the soil working device are determined by means of the evaluation of temporally successive images of the ground surface.
  • Mittels der Abbildungsoptik läßt sich ein Ausschnitt der Bodenfläche auf das strahlungsempfindliche Element abbilden, und eine Änderung der Abbildung aufgrund einer Relativbewegung zwischen Bodenbearbeitungsgerät und Bodenfläche wird von der Auswerteelektronik erkannt, wobei durch Auswertung der in kurzen zeitlichen Abständen erfaßten Bilder der Bodenfläche die Fahrtrichtung, der seit dem Start des Bodenbearbeitungsgerätes zurückgelegte Fahrweg (Wegstrecke) und vorzugsweise auch die Geschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes ermittelt werden können. By means of the imaging optics is a section of the bottom surface on the radiation-sensitive element can be mapped, and a change in the image due to a relative movement between the harrow and the ground surface is detected by the evaluation unit, wherein by evaluating the sensed at short intervals images of the bottom surface of the traveling direction, the since the start of the soil cultivation appliance covered path (path length) and preferably also the speed of the ground working device can be determined. Die Auswerteelektronik kann hierbei auf vom strahlungsempfindlichen Element bereitgestellte Bilddaten zugreifen und diese auswerten. The evaluation electronics can hereby access provided by the radiation-sensitive element image data and evaluate them. Der optische Sensor wirkt mit der Bodenfläche zusammen, so daß eine Änderung der Position des Bodenbearbeitungsgerätes bezüglich der Bodenfläche erfaßt wird. The optical sensor cooperates with the bottom surface, so that a change of position of the ground working device is detected with respect to the bottom surface. Es kann daher die Position des Bodenbearbeitungsgerätes genau bestimmt werden. It can therefore be accurately determined the position of the cultivator. Dem Fachmann sind derartige Sensoren auch unter der Bezeichnung "optischer Korrelationssensor" bekannt. The skilled worker, such sensors also known as "optical correlation sensor" known. Gegenüber den häufig verwendeten Sensoren, die eine Rotation der Antriebsräder erfassen, hat der optische Sensor den besonderen Vorteil, daß er nicht nur einen Längsschlupf der Räder, sondern auch einen Querschlupf, dh einen seitlichen Versatz, aufnehmen kann. Compared to the commonly used sensors that detect a rotation of the drive wheels, the optical sensor has the particular advantage that it not only is a longitudinal slip of the wheels, but also a side slip, ie to accommodate a lateral offset. Dies ist insbesondere bei der Bearbeitung von hochflorigen Teppichen von Bedeutung. This is particularly in the processing of high-pile carpets important.
  • Der optische Sensor umfaßt ein strahlungsempfindliches Element, vorzugsweise ein Element, das Infrarotstrahlung oder sichtbares Licht detektiert. The optical sensor comprises a radiation-sensitive element, preferably a detected element which infrared radiation or visible light. Hierbei kann dem optischen Sensor eine Strahlungsquelle, beispielsweise eine Infrarotstrahlungsquelle oder ein Leuchtelement, welches sichtbare Lichtstrahlung emittiert, zugeordnet sein. Here, the optical sensor comprises a radiation source, such as an infrared radiation source or a light-emitting element which emits visible light radiation associated therewith. Günstig ist es hierbei, wenn die Strahlungsquelle den vom optischen Sensor erfaßten Bereich der Bodenfläche homogen ausleuchtet. It is advantageous here, when the radiation source illuminates the sensed by the optical sensor area of ​​floor space homogeneous.
  • Der Positionssensor ist vorzugsweise an einem Fahrwerk des Bodenbearbeitungsgerätes gehalten. The position sensor is preferably held on a chassis of the soil cultivation appliance. Er kann im Abstand zur Bodenfläche angeordnet sein oder auch an der Bodenfläche entlang führbar sein, beispielsweise mittels Rollen an der Bodenfläche entlang gleiten. It may be arranged at a distance to the bottom surface or on the bottom surface along its feasible to slide along, for example, by means of rollers on the bottom surface. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wirkt der Positionssensor berührungslos mit der Bodenfläche zusammen und ist im Abstand zu dieser gehalten. In a preferred embodiment, the position sensor operates without contact with the bottom surface and is held at a distance therefrom.
  • Vorzugsweise ist ein Ausschnitt der Bodenfläche auch bei einer Änderung des Abstandes zwischen dem Bodenbearbeitungsgerät und der Bodenfläche innerhalb eines vorgegebenen Arbeitsbereiches mittels der Abbildungsoptik auf das strahlungsempfindliche Element mit praktisch konstantem Abbildungsmaßstab abbildbar. Preferably, a section of the bottom surface even with a change in the distance between the harrow and the bottom surface within a predetermined working range by means of the imaging optics on the radiation sensitive element with practically constant reproduction scale can be imaged. Eine derartige Ausgestaltung der Abbildungsoptik hat den Vorteil, daß eine Änderung des Abstandes zwischen dem Bodenbearbeitungsgerät und der zu bearbeitenden Bodenfläche, soweit der Abstand innerhalb des Arbeitsbereiches liegt, keine wesentliche Änderung des Abbildungsmaßstabes der Abbildungsoptik zur Folge hat. Such a configuration of the imaging optical system has the advantage that a change in the distance between the harrow and the bottom surface to be processed, as far as the distance is within the working area, does not have any significant change in the magnification ratio of the imaging optical result. Unter Abbildungsmaßstab wird hierbei der Vergrößerungs- oder Verkleinerungsfaktor der Abbildungsoptik verstanden. Under magnification of the enlargement or reduction ratio of the imaging optics is understood. Ein gleichbleibender Abbildungsmaßstab unabhängig vom Abstand zwischen Bodenbearbeitungsgerät und Bodenfläche stellt sicher, daß mittels des Positionssensors lediglich Bewegungsänderungen detektiert werden, die senkrecht zur optischen Achse der Abbildungsoptik auftreten, dh Bewegungsänderungen parallel zur Bodenfläche. A constant magnification independent of the distance between the harrow and bottom surface ensures that changes in motion by means of the position sensor only detects that occur perpendicular to the optical axis of the imaging optical system, that is, changes in motion parallel to the bottom surface. Positionsfehler werden dadurch vermieden. Position errors are avoided. Durch eine innerhalb des Arbeitsbereiches abstandsinvariante Abbildung kann insbesondere sichergestellt werden, daß Abstandsvariationen, die aufgrund der Beschaffenheit der Bodenfläche auftreten, keine Positionsfehler zur Folge haben. By a abstandsinvariante within the working range in particular illustration it can be ensured that distance variations that occur due to the nature of the ground surface, have no position error. Derartige Abstandsvariationen können beispielsweise bei gefliester Bodenfläche im Bereich von Fugen auftreten. Such distance variations may occur for example with tiled floor surface in the region of joints.
  • Vorzugsweise erstreckt sich der Arbeitsbereich, dh der Bereich, innerhalb dessen eine abstandsinvariante Abbildung mittels der Abbildungsoptik erzielbar ist, über mindestens 10 mm. Preferably, the working region extends, that is, the range within which a abstandsinvariante imaging by means of the imaging optics can be achieved, at least 10 mm. Besonders günstig ist es, daß sich der Arbeitsbereich über mindestens etwa 20 mm erstreckt. it, that the working range extends over at least about 20 mm is particularly beneficial.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß ein Ausschnitt der Bodenfläche mittels der Abbildungsoptik ab einem Mindestabstand von ca. 5 mm bis etwa 10 mm zwischen Bodenbearbeitungsgerät und Bodenfläche bis zu einem Maximalabstand von etwa 25 mm bis ca. 30 mm auf das lichtempfindliche Element mit praktisch konstantem Abbildungsmaßstab abbildbar ist. In a preferred embodiment it is provided that a section of the bottom surface by means of the imaging optical system with a minimum distance of about 5 mm to about 10 mm between the harrow and bottom surface up to a maximum distance of about 25 mm to about 30 mm on the photosensitive member with practically can be imaged constant reproduction scale.
  • Bei einer derartigen Ausgestaltung erstreckt sich der Arbeitsbereich über ca. 15 bis etwa 25 mm, wobei der Abstand zur Bodenfläche ab einem Mindestabstand von etwa 5 mm detektierbar ist bis zu einem maximalem Abstand von ca. 30 mm. In such an embodiment, the working range over about 15 extends to about 25 mm, the distance to the ground surface from a minimum distance of about 5 mm is detectable up to a maximum distance of about 30 mm. Innerhalb dieses Arbeitsbereiches tritt praktisch kein Positionsfehler aufgrund von Änderungen des Abbildungsmaßstabes auf. Within this work area practically no position error occurs due to changes in the imaging scale.
  • Der Abbildungsmaßstab weist vorzugsweise einen Wert von etwa 3 bis ca. 10 auf, wobei sich ein Wert von ca. 5 als besonders günstig erwiesen hat. The imaging scale preferably has a value of about 3 to about 10, wherein it has proved to a value of approximately 5 to be particularly favorable. Ein Abbildungsmaßstab 5 bedeutet, daß ein quadratischer Ausschnitt der Bodenfläche mit einer Seitenlänge von 5 mm derart auf das strahlungsempfindliche Element abgebildet wird, daß man auf dem strahlungsempfindlichen Element ein verkleinertes quadratisches Bild der Bodenfläche mit einer Seitenlänge von 1 mm erhält. An imaging scale of 5 means that a square section of the bottom surface having a side length of 5 mm is so imaged on the radiation-sensitive element that receives a scaled square image of the bottom surface having a side length of 1 mm on the radiation-sensitive element.
  • Zur Erzielung einer innerhalb eines Arbeitsbereiches abstandsinvarianten Abbildung kann vorgesehen sein, daß der optische Sensor beweglich am Bodenbearbeitungsgerät gehalten ist und in gleichbleibendem Abstand zur Bodenfläche positionierbar ist. To achieve a abstandsinvarianten within a working range illustration can be provided that the optical sensor is movably supported on the harrow and is positioned at a constant distance to the floor surface. Hierzu kann dem optischen Sensor ein berührungsbehafteter oder berührungsloser Abstandssensor zugeordnet sein und bei sich ändernden Abständen zwischen Bodenbearbeitungsgerät und Bodenfläche kann der optische Sensor zum Ausgleich der Abstandsänderungen nachführbar sein. For this purpose, may be associated with and at varying distances between the harrow and bottom surface of the optical sensor to compensate for changes in distance can be repositionable the optical sensor is a contact-prone or non-contact distance sensor. In einer konstruktiv besonders einfachen Ausführungsform kann der optische Sensor unmittelbar an der Bodenfläche entlang gleitbar ausgestaltet sein, beispielsweise mittels Gleitrollen, wobei der optische Sensor mittels eines Federelementes in Richtung der Bodenfläche elastisch vorgespannt ist. In a structurally particularly simple embodiment, the optical sensor can be designed directly on the bottom surface slidably along, for example by means of rollers, wherein the optical sensor is resiliently biased in the direction of the bottom surface by means of a spring element. Ändert sich der Abstand zwischen Bodenbearbeitungsgerät und Bodenfläche, so kann diese Abstandsänderung durch die federelastische Lagerung des optischen Sensors ausgeglichen werden. the distance between the harrow and the floor surface changes, this change in distance can be compensated by the resilient mounting of the optical sensor.
  • Zur Erzielung einer abstandsinvarianten Abbildung kann auch vorgesehen sein, daß die Abbildungsoptik nach Art einer Autofokuseinheit ausgestaltet ist, beispielsweise bezogen auf das strahlungsempfindliche Element beweglich gehalten ist, so daß die Abbildungsoptik, beispielsweise eine Abbildungslinse, mechanisch entsprechend dem auftretenden Abstand nachführbar ist. To achieve a abstandsinvarianten Figure, can also be provided that the imaging optics are designed in the manner of an autofocus unit, for example based is movably held on the radiation sensitive element, so that the imaging optical system, such as an imaging lens, is mechanically accordingly be tracked to the distance occurring.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Abbildungsoptik eine Linse aufweist, in deren der Bodenfläche abgewandter Brennebene eine Blende angeordnet ist. In a preferred embodiment it is provided that the imaging optics comprises a lens, in which the bottom surface facing away from the focal plane of a diaphragm is arranged. Eine derartige Ausgestaltung der Abbildungsoptik bildet ein einfaches telezentrisches System, mit dessen Hilfe sichergestellt werden kann, daß eine Abstandsänderung zwischen der Bodenfläche und der Linse innerhalb eines vorgebbaren Bereiches praktisch keine Änderung des Abbildungsmaßstabes zur Folge hat. Such a configuration of the imaging optics forms a simple telecentric system, can be ensured with the aid of that a change in distance between the bottom surface and the lens within a predetermined range has practically no change in the image scale result. Der Arbeitsbereich kann hierbei umso größer gewählt werden, je kleiner der Durchmesser der Blende ist. The working range can be selected in this case the greater, the smaller the diameter of the aperture. Der Blendendurchmesser bestimmt also die Tiefenschärfe der Abbildungsoptik. So the aperture diameter determines the depth of focus of the imaging optics. Allerdings wird auch die Strahlungsempfindlichkeit der Abbildungsoptik durch den Blendendurchmesser beeinflußt, die Strahlungsempfindlichkeit ist umso geringer, je geringer der Blendendurchmesser ist. However, the radiation sensitivity of the imaging optical system is affected by the aperture diameter, the radiation sensitivity is all the smaller, the smaller the aperture diameter. Ein Blendendurchmesser von maximal etwa 1 mm, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 mm hat sich als günstig erwiesen. An aperture diameter of at most about 1 mm, preferably 0.3 to 0.7 mm has proved to be favorable.
  • Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Abbildungsoptik zwei Linsen aufweist, in deren gemeinsamer Brennebene eine Blende angeordnet ist. It is particularly advantageous is when the imaging optics comprises two lenses, a diaphragm is arranged in the common focal plane. Eine derartige Ausgestaltung der Abbildunsgoptik hat nicht nur den Vorteil einer innerhalb des Arbeitsbereiches abstandsinvarianten Abbildung, sondern sie ermöglicht es, die auf das strahlungsempfindliche Element auftreffende Strahlung, insbesondere Lichtstrahlung, im wesentlichen senkrecht zur strahlungsempfindlichen Oberfläche des strahlungsempfindlichen Elementes auszurichten. Such an embodiment of Abbildunsgoptik not only has the advantage of a abstandsinvarianten within the working range illustration, but it allows the aligning on the radiation sensitive element incident radiation, in particular light radiation substantially perpendicular to the radiation-sensitive surface of the radiation sensitive element. Dadurch kann die Empfindlichkeit des Positionssensors, insbesondere dessen Ortsauflösung, verbessert werden. Thereby, the sensitivity of the position sensor, in particular the spatial resolution can be improved.
  • Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn zumindest eine Linse der Abbildungsoptik eine asphärische Oberfläche aufweist. To be particularly favorable, it has been found when at least one lens of the imaging optical system has an aspherical surface.
  • Als strahlungsempfindliches Element kommt bei einer vorteilhaften Ausführungsform ein strahlungsempfindliches Flächenelement zum Einsatz, besonders bevorzugt ein mikroelektronisches Halbleiterelement, beispielsweise ein CMOS-Detektor, ein PSD-Element (dh, ein sogenannter „Position Sensitive Detector"), eine Diodenzeile oder ein sogenanntes CCD-Element, das auch unter der Bezeichnung "Charge Coupled Device" bekannt ist. Insbesondere derartige PSD- und CCD-Elemente ermöglichen eine sehr empfindliche lageabhängige Detektion der auftretenden Strahlung, um dadurch die Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung und auch die zurückgelegte Fahrstrecke des Bodenbearbeitungsgerätes zu bestimmen. As a radiation-sensitive element is in an advantageous embodiment a radiation-sensitive surface element for use, particularly preferably a microelectronic semiconductor element such as a CMOS detector, a PSD-element (ie, a so-called "Position Sensitive Detector"), a diode array or a so-called CCD element , which is also known under the name "charge Coupled device". In particular, such PSD and CCD-elements allow a very sensitive position-dependent detection of the radiation occurring, thereby to determine the speed and direction of travel and the distance traveled of the soil working device.
  • Von besonderem Vorteil ist es hierbei, wenn die Auswerteelektronik und das strahlungsempfindliche Element als kombiniertes, insbesondere einteiliges mikroelektronisches Bauelement ausgestaltet sind. It is particularly advantageous in this case is if the transmitter and the radiation sensitive element are designed as a combined, in particular one-piece microelectronic component. Die Auswerteelektronik kann als anwenderspezifischer mikkoelektronischer Schaltkreis ausgestaltet sein, in den ein PSD- oder CCD-Element integriert ist. The transmitter can be configured as a user-specific mikkoelektronischer circuit in the PSD or a CCD element is integrated. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung des lichtempfindlichen Elementes mit Auswerteelektronik. This enables an economical manufacture of the photosensitive member with evaluation electronics.
  • Zusätzlich zu dem mindestens einen optischen Sensor kann beim erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerät bei einer vorteilhaften Ausführungsform noch zumindest ein weiterer Positionsbestimmungssensor zum Einsatz kommen, beispielsweise Sensoren, mit deren Hilfe – wie eingangs erwähnt – die Rotation der Antriebsräder erfaßbar ist. In addition to the at least one optical sensor to the invention can harrow, in an advantageous embodiment still at least one further positioning sensor are used, for example, sensors, by means of which - as mentioned above - the rotation of the driving wheels is detected. Mittels des optischen Sensors kann dann eine Kalibrierung der restlichen Positionsbestimmungssensoren durchgeführt werden. By means of the optical sensor, calibration of the remaining position detection sensors can then be performed. Unter Zuhilfenahme des optischen Sensors kann die Bodenfläche erkannt werden. With the aid of the optical sensor, the bottom surface can be detected. Diese Untergrunderkennung ermöglicht dann eine Kalibrierung. This background detection then allows calibration. So kann beispielsweise untergrundabhängig ein Korrekturwert, beispielsweise der Schlupf der Antriebsräder, in einem Speicherglied der Steuereinheit hinterlegt werden, und je nach momentanem Untergrund, der vom optischen Sensor erfaßt wird, kann dann der jeweils maßgebliche Korrekturwert für die restlichen Positionsbestimmungssensoren abgerufen und zur Kalibrierung herangezogen werden. For example, depending on ground conditions, a correction value, for example, the slip of the driving wheels are stored in a memory element of the control unit, and depending on the instantaneous ground, which is detected by the optical sensor, the respective relevant correction value for the remaining position detection sensors can then be retrieved and used for calibration , Es kann auch vorgesehen sein, daß aufgrund des vom optischen Sensor erkannten momentanen Untergrundes anhand einer vorgegebenen Berechnungsvorschrift ein untergrundabhängiger Korrekturwert berechenbar ist, der zur Kalibrierung der weiteren Sensoren herangezogen wird. It may also be envisaged that a substrate-dependent correction value can be calculated due to the detected current from the optical sensor substrate based on a predetermined calculation formula, which is used to calibrate the other sensors. Zum Beispiel kann untergrundabhängig der jeweilige Schlupf der Antriebsräder berücksichtigt werden bei der Bestimmung der Position aus der erfaßten Rotation der Antriebsräder. For example, the respective slip of the driving wheels can depending on ground conditions are taken into account in determining the position of the detected rotation of the drive wheels.
  • Eine besonders genaue Positionsbestimmung kann dadurch erzielt werden, daß zusätzlich zum optischen Sensor mindestens ein weiterer Sensor zum Einsatz kommt, wobei die Sensorsignale miteinander kombiniert werden, beispielsweise mittels eines Kalmanfilters, um durch eine derartige Sensorfusion, selbst ohne Durchführung einer Kalibrierung, ein sehr genaues Meßergebnis zu erzielen. A particularly accurate position determination can be achieved in addition to the optical sensor, another sensor is used at least, wherein the sensor signals are combined together, for example by means of a Kalman filter, a very accurate measurement by such a sensor fusion even without performing calibration, to achieve.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen mobilen Bodenbearbeitungsgerätes ist mittels des optischen Sensors ein Überschreiten eines vorgegebenen Abstandes zwischen dem Bodenbearbeitungsgerät und der Bodenfläche erkennbar. In a particularly preferred embodiment of the mobile soil working implement according to the invention exceeded a predetermined distance between the harrow and the bottom surface can be recognized by the optical sensor. Dadurch kann mittels des optischen Sensors nicht nur die Position des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmt werden, sondern es kann auch eine abfallende Stufe der Bodenfläche erkannt werden, dh der optische Sensor bildet zusätzlich zu seiner positionsbestimmenden Eigenschaft auch einen Abstandssensor, mit dessen Hilfe ein steiler Abfall der Bodenfläche oder auch eine Treppenstufe zuverlässig erkannt werden kann. Thereby not only the position of the soil working device can be determined by means of the optical sensor, but it can also be detected a decreasing level of the bottom surface, that the optical sensor forms in addition to its position-determining property also has a distance sensor, by means of a steep drop in the bottom surface or a stair can be reliably detected. Wird ein Überschreiten des vorgegebenen Abstandes mittels des optischen Sensors erkannt, so kann das Bodenbearbeitungsgerät zur Vermeidung eines Absturzes eine Fahrtrichtungsänderung durchführen, zum Beispiel eine Fahrtrichtungsumkehr mit anschließender Drehung des Bodenbearbeitungsgerätes um einen vorgegebenen Winkel, beispielsweise 90°. Is exceeding the predetermined distance detected by the optical sensor, the harrow in order to avoid a crash can perform a change of direction, for example a reversal of travel direction followed by rotation of the soil working device by a predetermined angle, for example 90 °.
  • Günstig ist es, wenn mittels der Auswerteelektronik die Schärfe der Abbildung des Ausschnitts der Bodenfläche auswertbar ist. It is advantageous when the sharpness of the image of the section of the bottom surface can be evaluated by means of the evaluation electronics. Vorzugsweise ist mittels der Auswerteelektronik aufgrund der Schärfe der Abbildung ein Überschreiten des vorgegebenen Abstandes erkennbar. Preferably, exceeding the predetermined distance can be recognized by means of the transmitter due to the sharpness of the image. Die Auswerteelektronik nimmt hierbei eine Schärfenanalyse des von der Abbildungsoptik auf das strahlungsempfindliche Element abgebildeten Bildes vor. The evaluation in this case makes a sharpness analysis of the image imaged by the imaging optical system to the photosensitive element. Stellt sich eine vorgegebene Unschärfe ein, so wird dies von der Auswerteelektronik als Überschreiten des vorgegebenen maximal zulässigen Abstandes interpretiert, so daß diese anschließend der Steuereinheit ein entsprechendes Absturz-Warnsignal zur Verfügung stellt zur Veranlassung einer Fahrtrichtungsänderung des Bodenbearbeitungsgerätes. a predetermined blur arises a, this is interpreted by the transmitter as exceeding the predetermined maximum allowable distance, so that these then the control unit an appropriate crash-warning signal will provide for causing a turning of the soil cultivation appliance.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist mittels des optischen Sensors die Beschaffenheit der Bodenfläche, beispielsweise deren Bearbeitungszustand, insbesondere deren Verschmutzungsgrad, erfaßbar. In a particularly preferred embodiment, the optical sensor the condition of the ground surface, for example, their machining state, in particular its degree of soiling detected. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Auswerteelektronik anhand der vom strahlungsempfindlichen Sensor bereitgestellten Bilddaten die Anzahl der jeweils auf der Abbildung eines Ausschnitts der Bodenfläche erkennbaren Bildpunkte (Pixel) bestimmt oder auch den maximalen Pixelwert (Farbwert) oder den durchschnittlichen Pixelwert aller Bildpunkte. For this purpose, can be provided for example that the transmitter determines the number of recognizable in each case on the illustration of a section of the bottom surface of image points (pixels) on the basis of the provided by the radiation-sensitive sensor image data, or the maximum pixel value (color value) or the average pixel value of all the pixels. Auch ein Signal, das der Zeitspanne proportional ist, innerhalb derer jeweils ein Ausschnitt der Bodenfläche vom Sensor erfaßt wird, nämlich die sogenannte „shutter time", kann zur Erzielung von Informationen über die Bodenflächenbeschaffenheit herangezogen werden, und/oder es kann der jeweils bereitgestellte Signalpegel ausgewertet werden. Die Steuerung der Fahrtrichtung und/oder der Fahrgeschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes und/oder die Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit kann dann anhand der ermittelten Bodenbeschaffenheit erfolgen. Dies ermöglicht insbesondere das Erkennen unterschiedlich beschaffener Bodenflächensegmente – beispielsweise Segmente mit Parkett oder mit Teppichen –, die dann segmentweise bearbeitet werden können, dh einzelne Bodenflächensegmente sind nacheinander bearbeitbar. Die Auswertung der Bilddaten ermöglicht auch eine Selbstkalibrierung des optischen Sensors. Hierzu können in Abhängigkeit von der aufgrund der Bilddaten gewonnen Also, a signal which is proportional to the time period within which in each case a section of the bottom surface is detected by the sensor, namely the so-called "shutter time" can be used to obtain information about the bottom surface texture, and / or it may be the particular signal provided level are evaluated the control of the direction of travel and / or the speed of travel of the soil cultivation appliance and / or the operation of the soil processing unit can then be made based on the determined soil particular, this allows the detection of different ground conditions surface segments -.. for example, segments with parquet or with carpet - which then segmental can be edited, that single bottom surface segments are successively machined. the evaluation of the image data also enables self-calibration of the optical sensor. This may include, depending on the obtained result of the image data en Bodenbeschaffenheit Korrekturwerte zur Kalibrierung des Sensors in einem Speicherglied hinterlegt werden oder aufgrund einer hinterlegten Rechenvorschrift können Korrekturwerte berechnet werden. s ground of correction values ​​for calibration of the sensor are stored in a memory element or due to a stored calculation rule correction values ​​can be calculated. Dadurch kann einem von der Bodenbeschaffenheit abhängigen Positionsfehler entgegengewirkt werden, beispielsweise Positionsfehler, die sich bei Einsatz des Bodenbearbeitungsgerätes abwechselnd auf Hartflächen, zB Parkett, und Teppichböden einstellen könnten. This can be counteracted dependent on soil conditions positional error, such as position errors when using the cultivator alternately on hard surfaces, such as parquet, and set the carpeting could.
  • Günstig ist es, wenn mittels der Auswerteelektronik die Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung auswertbar ist. It is advantageous if the intensity of the incident on the radiation-sensitive element the radiation is evaluated by means of the evaluation electronics. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, daß nicht nur das Überschreiten eines vorgegebenen maximal zulässigen Abstandes aufgrund der damit einhergehenden Intensitätsabschwächung der auf das strahlungsempfindliche Element auftretenden Strahlung erkannt werden kann, sondern die Auswertung der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung ermöglicht auch eine Beurteilung der Beschaffenheit der Bodenfläche. Such an embodiment has the advantage that not only the exceeding of a predetermined maximum allowable distance due to the associated intensity attenuation of the radiation occurring on the radiation-sensitive element can be detected, but the evaluation of the intensity incident on the radiation sensitive element radiation also allows an assessment of the the landing surface. Insbesondere kann dadurch der Bearbeitungszustand, beispielsweise der Verschmutzungsgrad, der Bodenfläche erfaßt werden. In particular thereby, the machining state such as the degree of contamination, the bottom surface can be detected. Dies ermöglicht eine Beurteilung, ob die Bodenfläche bereits bearbeitet wurde oder ob dies nicht der Fall ist, denn die Bearbeitung der Bodenfläche hat üblicherweise eine Änderung der optischen Eigenschaften, insbesondere der Reflexionseigenschaft der Bodenfläche zur Folge. This allows an assessment of whether the floor space has already been processed or if this is not the case, because the machining of the bottom surface usually has a change in the optical properties, especially the reflection properties of the soil surface resulted. Die Bearbeitung kann beispielsweise in Form einer Reinigung der Bodenfläche erfolgen, wobei dann durch Auswertung der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung sowohl das Erfordernis einer Reinigung als auch die erzielte Reinigungsqualität beurteilt werden können. The processing can for example be in the form of a cleaning of the floor surface, in which case both the need for cleaning as well as the achieved cleaning quality can be evaluated by evaluating the intensity of the impinging on the radiation sensitive element radiation.
  • Von Vorteil ist es, wenn die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes und/oder die Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit in Abhängigkeit von den mittels des strahlungsempfindlichen Sensors gewonnenen Bilddaten, insbeson dere der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung, steuerbar sind. It is advantageous when the movement of the soil working device and / or the operation of the soil processing unit in response to the obtained by means of the radiation-sensitive sensor image data, and in particular of the intensity incident on the radiation sensitive element radiation are controllable. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die zu bearbeitende Bodenfläche innerhalb kürzerer Zeit bearbeitet werden kann als dies bei herkömmlichen Bodenbearbeitungsgeräten der Fall ist. Such an embodiment has the advantage that the floor surface to be processed can be processed within a shorter time than is the case in conventional tillage equipment. Durch der Beurteilung der Bilddaten, beispielsweise der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung, kann eine Flächensegmentierung der zu bearbeitenden Bodenfläche vorgenommen werden dergestalt, so daß das Überfahren eines bereits bearbeitenden Bodenflächensegmentes nach Möglichkeit vermieden wird, zumindest aber mit höherer Fahrgeschwindigkeit vorgenommen wird. By evaluating the image data, for example, the intensity incident on the radiation-sensitive element the radiation, an area segmentation of the bottom surface to be processed may be carried out in such a way so that the crossing of a floor surface segment already processed is avoided if possible, but is at least carried out at a higher speed. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Bodenbearbeitungsgerät als Bodenreinigungsgerät ausgestaltet ist, beispielsweise als Kehr- und/oder Sauggerät oder auch als Wischgerät zum nassen, halbnassen, nebelfeuchten oder trockenen Wischen der Bodenfläche. This is particularly advantageous when the harrow is designed as a floor cleaning device, such as a sweeping and / or suction device or as a wiping device for wet, semi-wet, damp or dry wiping the floor surface. Üblicherweise weist die gereinigte Bodenfläche eine höhere Reflexion auf als eine ungereinigte Bodenfläche, so daß im Bereich einer gereinigten Bodenfläche die Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung höher ist als in ungereinigten Bereichen. Typically, the cleaned bottom surface of a higher reflectance than an unpurified bottom surface, so that in the region of a purified bottom surface, the intensity incident on the radiation-sensitive element the radiation is higher than in the unpurified areas. Die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes kann dann in Abhängigkeit von der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung gesteuert werden ebenso wie auch die Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit, vorzugsweise einer Bodenreinigungseinheit, in Abhängigkeit von der Intensität der auftreffenden Strahlung gesteuert werden kann. The movement of the soil working device can then be controlled in dependence on the intensity incident on the radiation sensitive element radiation as well as the operation of the soil processing unit, preferably a floor cleaning unit can be controlled in dependence on the intensity of the incident radiation. Wie bereits erläutert, kann aus den bereitgestellten Bilddaten auf die Bodenbeschaffenheit geschlossen werden. As already explained, it can be concluded from the provided image data on soil conditions. Dies ermöglicht auch eine Segmentierung der Bodenfläche dergestalt, daß nacheinander Segmente mit im wesentlichen einheitlicher Beschaffenheit bearbeitet, insbesondere gereinigt werden. This also allows a segmentation of the bottom surface such that successively segments having substantially uniform texture edited, especially cleaned.
  • Günstig ist es, wenn der Steuereinheit ein positionsabhängiger Referenzwert der Bodenbeschaffenheit beispielsweise anhand der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung vorgebbar ist und wenn die Steuereinheit ein Vergleichsglied umfaßt zum Vergleich des Referenzwertes mit der momentanen Beschaffenheit, beispielsweise dem momentanen Wert der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes und/oder Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit in Abhängigkeit von der Abweichung der momentanen Beschaffenheit, also zum Beispiel des momentanen Intensitätswertes, vom Referenzwert steuerbar ist. It is advantageous if the control unit a position-dependent reference value of the ground, for example on the basis of the intensity incident on the radiation-sensitive element the radiation can be predetermined, and when the control unit comprises a comparator for comparing the reference value with the current condition, for example, the instantaneous value of the intensity of the is radiation sensitive element impinging radiation, wherein the movement of the soil working device and / or operation of the soil processing unit in dependence on the deviation of the instantaneous nature, that is, for example, the current intensity value, is controlled from the reference value. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann vor dem eigentlichen Arbeitseinsatz oder während des ersten Arbeitseinsatzes des Bodenbearbeitungsgerätes eine Lernfahrt bei bearbeiteter Bodenfläche durchgeführt werden. In such a configuration prior to the actual work use or during the first use of the work the soil conditioner implement a learning cycle may be carried out at modified soil surface. Während der Lernfahrt wird die Bodenbeschaffenheit beispielsweise anhand der Intensität der auf das lichtempfindliche Element auftreffenden Strahlung positionsabhängig in einem Speicherglied der Steuereinheit abgespeichert. During the learning cycle, the ground is stored, for example, based on the intensity of the impinging radiation, the photosensitive member depending on the position in a memory element of the control unit. Diese Werte bei bearbeiteter Bodenfläche bilden Referenzwerte, die bei einer späteren Bearbeitung der Bodenfläche, beispielsweise einer späteren Reinigung, zum Vergleich mit dem jeweiligen aktuellen Wert positionsabhängig herangezogen werden können. These values ​​machined bottom surface form reference values ​​can be used depending on the position in a subsequent machining of the bottom surface, such as a subsequent purification, for comparison with the respective current value. Wird festgestellt, daß der momentane Wert geringer ist als der während der Lernfahrt der Steuereinheit ermittelte Referenzwert, so kann ein Bearbeitungsmodus der Bodenbearbeitungseinheit aktiviert und eine Bearbeitung der Bodenfläche vorgenommen werden. If it is determined that the current value is less than the reference value determined during the learning cycle of the control unit, an edit mode of the soil processing unit can be activated and a processing of the ground surface are made. Wird jedoch festgestellt, daß in einem bestimmten Bodenflächensegment keine Bearbeitung erforderlich ist, da nur eine verhältnismäßig geringe Abweichung des momentanen Wertes vom vorgegebenen Referenzwert vorliegt, so kann der Bearbeitungsmodus der Bodenbearbeitungseinheit ausgeschaltet werden, vorzugsweise kann die Bodenbearbeitungseinheit in einen Stand-by-Betriebsmodus übergehen, und dieses Bodenflächensegment kann mit höherer Fahrgeschwindigkeit überfahren werden, und/oder es kann eine Fahrtrichtungsänderung vorgenommen werden, um innerhalb möglichst kurzer Zeit ein Bodenflächensegment zu erreichen, das einer Bearbeitung bedarf. Is found, however, that in a particular soil surface segment no processing is required since only a relatively small deviation of the actual value from the predetermined reference value is present, then the processing mode of the soil processing unit can be switched off, preferably, the soil processing unit pass into a stand-by mode of operation, and this floor space segment can be run over with a higher driving speed, and / or it can be made a change in direction in order to achieve a floor area segment within the shortest possible time in need of editing.
  • Alternativ und/oder ergänzend zur Vorgabe eines Referenzwertes ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerätes vorgesehen, daß das Bodenbearbeitungsgerät zumindest zwei optische Sensoren aufweist, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes und/oder die Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit in Abhängigkeit von den von den jeweiligen Sensoren erfaßten Bodenbeschaffenheiten, beispielsweise den Intensitäten der auf die strahlungsempfindlichen Elemente der beiden Sensoren auftreffenden Strahlung, steuerbar sind. Alternatively and / or in addition to specifying a reference value is provided in a preferred embodiment of soil working implement according to the invention in that the soil working device has at least two optical sensors, wherein the movement of the soil working device and / or the operation of the soil processing unit in response to the detected from the respective sensors soil conditions , for example, the intensities of the incident on the radiation-sensitive elements of the two sensors radiation are controllable.
  • Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Bodenbearbeitungsgerät mindestens zwei optische Sensoren auf. Preferably, harrow according to the invention at least two optical sensors.
  • Günstig ist es, wenn mittels eines ersten optischen Sensors die Bodenfläche vor deren Bearbeitung und mittels eines zweiten optischen Sensors die Bodenfläche nach ihrer Bearbeitung erfaßbar ist. It is advantageous if the bottom surface, the bottom surface can be detected by means of a first optical sensor prior to their processing and by means of a second optical sensor after its processing is. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht eine Differenzmessung der Bodenbeschaffenheit beispielsweise dergestalt, daß die Intensität der auf das jeweilige strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung vor der Bearbeitung und nach der Bearbeitung der Bodenfläche erfaßt wird. Such a configuration allows a differential measurement of the ground, for example, such that the intensity of the impinging radiation on the respective radiation-sensitive element before processing and after processing of the bottom surface is detected. Aus den so gewonnenen Intensitätswerten kann eine Differenz gebildet werden, und zusätzlich können die Intensitätswerte mit einem Absolutwert verglichen werden. From the thus obtained intensity values, a difference can be formed, and in addition, the intensity values ​​can be compared with an absolute value. Dadurch kann beurteilt werden, ob überhaupt eine Bearbeitung erforderlich ist und ob gegebenenfalls die Bearbeitung erfolgreich war oder eine weitere Bearbeitung erforderlich ist. This can be judged whether any treatment is required and if appropriate, the processing was successful or further processing is required.
  • Der Einsatz von zwei optischen Sensoren für das Bodenbearbeitungsgerät hat außerdem den Vorteil, daß aufgrund der jeweils erfaßten Bodenbeschaffenheit, insbesondere durch Beurteilung der auf das jeweilige strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung, die Fahrtrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes derart gesteuert werden kann, daß es selbsttätig einer Grenzlinie zwischen einem bereits bearbeiteten Bodenflächensegment und einem noch nicht bearbeiteten Bodenflächensegment folgt, indem einer der beiden optischen Sensoren im Bereich der bereits bearbeiteten Bodenfläche und der andere optische Sensor im Bereich der unbearbeiteten Bodenfläche gehalten wird. The use of two optical sensors for the soil cultivation device also has the advantage that can be controlled due to the respective detected soil, in particular by evaluating the incident on the respective photosensitive element radiation, the direction of travel of the soil cultivation appliance that automatically a boundary line between an already machined bottom surface segment and a not yet machined bottom surface segment followed by one of the two optical sensors in the region of the already machined bottom surface and the other optical sensor is held in the untreated ground surface. Somit kann auf konstruktiv einfache Weise mittels der optischen Sensoren zum einen die Position des Bodenbearbeitungsgerätes sehr genau ermittelt werden und zum anderen kann eine zu bearbeitende Bodenfläche innerhalb kurzer Zeit flächendeckend überfahren werden, wobei ein mehrmaliges Überfahren bereits bearbeiteter Bodenflächensegmente vermieden wird. Thus, the position of the soil working device can be determined very accurately in a structurally simple manner by means of the optical sensors on the one hand and on the other hand to be machined bottom surface can be run over in a short time coverage, with a repeated crossing already worked soil surface segments is avoided.
  • Um einer Verschmutzung der erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Abbildungsoptik entgegenzuwirken, umfaßt das Bodenbearbeitungsgerät bei einer bevorzugten Ausführungsform ein mechanisches Reinigungselement, das beispielsweise nach Art eines Scheibenwischers ausgestaltet sein kann. By contamination of the invention used according to counteract the imaging optics, the Soil cultivation device comprises a mechanical cleaning element which can for example be designed in the manner of a windscreen wiper in a preferred embodiment.
  • Kommt als Bodenbearbeitungseinheit eine Reinigungseinheit mit einem Saugaggregat zum Einsatz, so ist es besonders vorteilhaft, wenn die Abbildlungsoptik mit dem Saugaggregat in Strömungsverbindung steht, so daß die Abbildungsoptik zur Vermeidung und/oder zur Beseitigung einer Verschmutzung mit einer Luftströmung beaufschlagbar ist. Comes as a floor treatment unit, a cleaning unit having a suction unit is used, it is particularly advantageous if the image averaging optical communication with the suction unit in fluid communication so that the imaging optical system to prevent and / or to eliminate contamination with an air flow can be acted upon.
  • Günstig ist es, wenn mittels des optischen Sensors und der zugeordneten Auswerteeinheit nicht nur eine Verschiebung des Bodenbearbeitungsgerätes bezüglich zweier senkrecht aufeinander stehender Koordinatenachsen (x- und y-Achse) erkennbar ist, sondern auch eine Rotation um eine senkrecht zu den beiden Koordinatenachsen ausgerichtete Drehachse (z-Achse). It is expedient when not only a displacement of the soil working device with respect to two mutually perpendicular coordinate axes (x- and y-axis) can be seen by means of the optical sensor and the associated evaluation unit, but also a rotation (about a perpendicular to the two coordinate axes oriented axis of rotation z-axis).
  • Die Antriebseinheit des Bodenbearbeitungsgerätes umfaßt vorzugsweise zwei Antriebsräder, die eine gemeinsame Drehachse aufweisen, wobei zu beiden Seiten der gemeinsamen Drehachse jeweils ein optischer Sensor angeordnet ist. The drive unit of the soil cultivation appliance preferably comprises two drive wheels which have a common axis of rotation, wherein in each case an optical sensor is arranged on both sides of the common axis of rotation. Eine derartige Anordnung zweier optischer Sensoren ermöglicht es auf konstruktiv besonders einfache Weise, eine Drehung des Bodenbearbeitungsgerätes um eine senkrecht zur Bodenfläche ausgerichtete Drehachse zuverlässig zu erkennen, denn hierbei werden von den beiden optischen Sensoren unterschiedliche Fahrtrichtungsrichtungsänderungen erfaßt. Such an arrangement of two optical sensors makes it possible in a constructionally particularly simple manner, a rotation of the soil working device about a vertically aligned axis of rotation to the ground surface to reliably detect, because in this case different direction changes in direction are detected by the two optical sensors.
  • Von besonderem Vorteil ist es, wenn mindestens ein zusätzlicher optischer Sensor schräg oder parallel zur Bodenfläche ausgerichtet ist. It is particularly advantageous, when at least one additional optical sensor is directed obliquely or parallel to the bottom surface. Dies ermöglicht eine Positionsverfolgung oder abstandsabhängige Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes entlang einer Wand. This allows for a position tracking or distance-dependent movement of the soil working device along a wall.
  • Wie bereits erläutert, kann die Bodenbearbeitungseinheit zur Reinigung einer Bodenfläche eine Reinigungseinheit umfassen. As explained earlier, the floor treatment unit for cleaning a floor surface may include a cleaning unit. Letztere weist vorzugsweise eine Kehrbürste auf, insbesondere eine Teller- oder Walzenbürste. The latter preferably has a sweeping brush, in particular a plate or cylindrical brush. Alternativ und/oder ergänzend kann für die Reinigungseinheit ein Saugaggregat zum Ein satz kommen und/oder eine Wischeinheit zum nassen oder halbnassen, nebelfeuchten oder trockenen Wischen. Alternatively and / or additionally, a suction unit can be used for the cleaning unit to come to a kit and / or a wiping unit for wet or semi-wet, damp or dry wiping.
  • Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. The following description of a preferred embodiment of the invention serves in conjunction with the drawings for a more detailed explanation. Es zeigen: Show it:
  • 1 1 : eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerätes; Is a schematic side view of a soil working implement according to the invention;
  • 2 2 : eine schematische Unteransicht des Bodenbearbeitungsgerätes und Is a schematic bottom view of the soil cultivation appliance and
  • 3 3 : eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in A sectional view taken along line 3-3 in 2 2 . ,
  • In den In the 1 1 und and 2 2 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Bodenbearbeitungsgerät in Form eines insgesamt mit dem Bezugszeichen schematically an inventive harrow as a whole by the reference numeral 10 10 belegten Bodenreinigungsgerätes dargestellt. occupied floor cleaning appliance shown. Das Bodenreinigungsgerät The floor cleaning device 10 10 umfaßt eine Bodenplatte comprises a bottom plate 12 12 , auf die ein Deckel On which a cover 13 13 aufgesetzt ist und die an einem Fahrwerk is fitted and attached to a chassis 14 14 festgelegt ist. is fixed. Am Fahrwerk the chassis 14 14 sind zwei Antriebsräder two drive wheels 16 16 , . 17 17 drehbar gelagert, denen jeweils ein Antriebsmotor rotatably mounted, which in each case a drive motor 18 18 bzw. or. 19 19 zugeordnet ist. assigned. Die Antriebsmotoren The drive motors 18 18 , . 19 19 sind am Fahrwerk are on the chassis 14 14 gehalten und stehen über in der Zeichnung nicht dargestellte Verbindungsleitungen mit einer auf der Oberseite der Bodenplatte and kept to stand in the drawing connecting lines, not shown, with one on the top of the bottom plate 12 12 angeordneten Steuereinheit arranged control unit 20 20 sowie mit ebenfalls auf der Oberseite der Bodenplatte as well as also on the upper surface of the bottom plate 12 12 angeordneten, nicht dargestellten und an sich bekannten Batterien in elektrischer Verbindung. arranged, batteries, not shown and known per se in electrical connection. Sie bilden in Kombination mit den Antriebsrädern They form in combination with the drive wheels 16 16 und and 17 17 eine Antriebseinheit des Bodenreinigungsgerätes a drive unit of the floor cleaning appliance 10 10 . ,
  • In die Bodenplatte In the bottom plate 12 12 ist eine Schmutzeintrittsöffnung is a dirt inlet 22 22 eingeformt, die von einer quer zur Hauptbewegungsrichtung molded, from a transversely to the main direction of movement 24 24 des Bodenbearbeitungsgerätes the cultivator 10 10 ausgerichteten Bürstenwalze aligned brush roller 26 26 durchgriffen ist, die drehbar an der Schmutzeintrittsöffnung is penetrated rotatably mounted to the dirt inlet 22 22 gehalten ist. is maintained. Die Bürstenwalze The brush roller 26 26 weist eine Vielzahl von radial ausgerichteten Bürsten includes a plurality of radially directed brushes 27 27 auf, die an einer Welle , which on a shaft 28 28 fixiert sind und mit ihren freien Enden nach unten über die Schmutzeintrittsöffnung are fixed with their free ends downwardly over the dirt inlet 22 22 überstehen. survive.
  • Auf ihrer Oberseite trägt die Bodenplatte At its top, the bottom plate bears 12 12 ein an sich bekanntes und deshalb zur Erzielung einer besseren Übersicht in der Zeichnung nicht dargestelltes Saugaggregat sowie einen ebenfalls nicht dargestellten Schmutzsammelbehälter, der über einen Saugkanal (nicht dargestellt) mit der Schmutzeintrittsöffnung in Strömungsverbindung steht. a known per se and therefore is in flow communication to obtain a better overview of the drawing, not shown suction unit and a dirt collecting container, also not shown, via a suction channel (not shown) to the dirt inlet. Mittels des Saugaggregates kann ausgehend von der Schmutzeintrittsöffnung By means of the suction unit, starting from the dirt inlet 22 22 ein Saugstrom in Richtung des Schmutzsammelbehälters erzeugt werden, so daß von einer zu bearbeitenden, nämlich zu reinigenden, Bodenfläche a suction flow generated in the direction of the dirt collecting container so as to be processed by a, namely, to be purified, bottom surface 30 30 Schmutz abgebürstet und in den Schmutzsammelbehälter überführt werden kann. can be brushed off dirt and transferred into the dirt collecting. Die Bürstenwalze The brush roller 26 26 bildet folglich in Kombination mit dem Schmutzsammelbehälter und dem Saugaggregat eine Reinigungseinheit des Bodenbearbeitungsgerätes thus forming in combination with the dirt collecting container and the suction unit, a cleaning unit of the cultivator 10 10 . ,
  • Zur Reinigung ist das Bodenreinigungsgerät To clean the floor cleaning device 10 10 entlang der Bodenfläche along the bottom surface 30 30 verfahrbar, und die Position des Bodenreinigungsgerätes moved, and the position of the floor cleaning appliance 10 10 kann mit Hilfe von Positionssensoren , with the aid of position sensors 31 31 bis to 36 36 bestimmt werden, die identisch aufgebaut sind und am Beispiel des Positionssensors are determined, which are constructed identically and the example of the position sensor 36 36 unter Bezugnahme auf die with reference to the 3 3 nachfolgend näher erläutert werden. be explained in more detail below. Sie weisen jeweils ein zylinderförmiges Sensorgehäuse They each have a cylindrical sensor housing 39 39 auf mit einer vorderen Sackbohrung on a front blind bore 40 40 und einer sich stu fig erweiternden hinteren Sackbohrung and a Stu fig flared rear blind bore 42 42 , zwischen denen eine Zwischenwand Between which an intermediate wall 44 44 mit einer Durchgangsöffnung with a through hole 45 45 angeordnet ist. is arranged. Die hintere Sackbohrung The rear blind bore 42 42 umfaßt einen hinteren Bohrungsabschnitt includes a rear bore portion 47 47 , der über eine Stufe Which via a step 48 48 in einen vorderen Bohrungsabschnitt into a front bore portion 49 49 übergeht, welcher endseitig durch die Zwischenwand passes, which ends by the intermediate wall 44 44 begrenzt ist. is limited. Jedem Positionssensor Each position sensor 31 31 bis to 36 36 ist ein an sich bekanntes und deshalb in der Zeichnung nicht dargestelltes Leuchtelement zugeordnet, das den vom jeweiligen Positionssensor is associated with a known per se and therefore not shown in the drawing, light emitting element from the respective position sensor 31 31 bis to 36 36 erfaßten Bodenflächenbereich homogen ausleuchtet. sensed ground area illuminates homogeneous.
  • Stirnseitig trägt das Sensorgehäuse Face side bears the sensor housing 39 39 am Eintritt der vorderen Sackbohrung at the inlet of the front blind bore 40 40 eine vordere Abbildungslinse a front imaging lens 51 51 mit asphärischer Oberfläche, und im Bereich des vorderen Bohrungsabschnitts with an aspherical surface, and in the region of the front bore portion 49 49 der hinteren Sackbohrung the rear blind bore 42 42 ist eine hintere, ebenfalls asphärisch geformte Abbildungslinse is a rear, also molded aspheric imaging lens 52 52 angeordnet. arranged. Die Zwischenwand The intermediate wall 44 44 mit Durchgangsöffnung with through hole 55 55 bildet eine Blende forming an aperture 53 53 , die in Höhe der gemeinsamen Brennebene der beiden Abbildungslinsen That the level of the common focal plane of the two imaging lenses 51 51 und and 52 52 positioniert ist. is positioned.
  • In Höhe der Stufe In height of the step 48 48 befindet sich die hintere Brennebene der hinteren Abbildungslinse is the back focal plane of the rear imaging lens 52 52 , und in Höhe dieser hinteren Brennebene ist ein lichtempfindliches Element in Form eines CCD-Elementes And the amount of this back focal plane of a photosensitive member is in the form of a CCD element 55 55 positioniert. positioned. Hierbei handelt es sich um ein sogenanntes "Charge Coupled Device", dh ein ladungsgekoppeltes Bauelement in Form eines mikroelektronischen Halbleiterelementes, das eine ortsaufgelöste Detektion von Lichtstrahlen ermöglicht. This is a so-called "Charge Coupled Device", that is a charge coupled device in the form of a microelectronic semiconductor element that enables a spatially resolved detection of light rays. Es bildet folglich einen Bildsensor aus und ist dem Fachmann aus Videokameras, Scannern und digitalen Fotoapparaten bekannt. therefore, it forms an image sensor and the person skilled in video cameras, scanners, and digital cameras known. Das CCD-Element ermöglicht eine ortsabhängige Umwandlung von Lichtstrahlung in elektrische Ladung. The CCD enables a location-dependent conversion of light radiation into electrical charge. Hierzu umfaßt das CCD-Element To this end, comprises the CCD 55 55 ein zweidimensionales Feld von Umwandlungselementen in Form dotierter Siliziumkristalle, die bei Auftreffen von Lichtstrahlung elektrische Ladung bereitstellen. a two dimensional array of conversion elements in the form of doped silicon crystals that provide electrical charge when struck by light radiation. Die elektrische Ladung wird anschließend verstärkt und einer mit dem CCD-Element The electric charge is then amplified and with the CCD element 55 55 verbundenen elektrischen Auswerteelektronik electrical evaluation unit connected 57 57 in Form von Bilddaten bereitgestellt. provided in the form of image data.
  • Die beiden Abbildungslinsen The two imaging lenses 51 51 und and 52 52 bilden in Kombination mit der Blende form in combination with the diaphragm 53 53 eine Abbildungsoptik, mit deren Hilfe ein Ausschnitt der Bodenfläche an imaging optical system by which a section of the bottom surface 30 30 auf das Flächenelement on the surface element 55 55 abgebildet werden kann. can be mapped. Das so gewonnene Bild kann anschließend von der Auswerteelektronik The image thus obtained can then by the evaluation 57 57 ausgewertet werden. be evaluated.
  • Wird das Bodenbearbeitungsgerät If the harrow 10 10 entlang der Bodenfläche along the bottom surface 30 30 verfahren, so wird in kurzen zeitlichen Abständen eine Auswertung der elektrischen Signale des CCD-Elementes procedure, so in short time intervals, an evaluation of the electrical signals of the CCD element 55 55 vorgenommen, indem eine Korrelationsfunktion zweier aufeinanderfolgender Bilder bestimmt wird. made by a correlation function of two successive images is determined. Dies ermöglicht es, aufgrund der Änderung der aufeinanderfolgenden Bilder sowohl die Fahrtrichtung und den zurückgelegten Fahrweg als auch die Geschwindigkeit des Bodenreinigungsgerätes This makes it possible due to the change of the successive images, both the direction and the traveled path and the speed of the floor cleaning appliance 10 10 zu bestimmen. to be determined. Die identisch ausgebildeten Positionssensoren The identically formed position sensors 31 31 bis to 36 36 sind jeweils über eine Signalleitung are each connected via a signal line 59 59 mit der Steuereinheit with the control unit 20 20 verbunden, die aufgrund der bereitgestellten Geschwindigkeits- und Fahrtrichtungssignalen die Bewegungsbahn des Bodenbearbeitungsgerät connected, by virtue of the provided speed and travel direction signals, the movement path of the harrow 10 10 ermittelt und den bereits überfahrenen Bereich der Bodenfläche determined and the already extended portion of the bottom surface 30 30 in einem Speicherglied in a memory element 61 61 der Steuereinheit the control unit 20 20 abspeichert. stores. Die Steuerung der Fahrtrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes The control of the direction of travel of the cultivator 10 10 erfolgt durch die Steuereinheit is carried out by the control unit 20 20 , der ein Bewegungsalgorithmus vorgegeben ist, wobei bereits überfahrene Bereiche der Bodenfläche Which is given a movement algorithm, already run over portions of the bottom surface 30 30 nach Möglichkeit nicht ein zweites Mal überfahren werden. Try not to be a second time over.
  • Die beiden Abbildungslinsen The two imaging lenses 51 51 und and 52 52 bilden in Kombination mit der Blende form in combination with the diaphragm 53 53 ein telezentrisches System dergestalt, daß eine Änderung des Abstandes zwischen dem Positionssensor a telecentric system such that a change in the distance between the position sensor 36 36 und der Bodenfläche and the bottom surface 30 30 nur eine unwesentliche Änderung des Abbildungsmaßstabes zur Folge hat, sofern der Abstand innerhalb eines durch die Abbildungseigenschaft der beiden Linsen only an insignificant change in the image scale has the result if the distance is within a through the imaging characteristic of the two lenses 51 51 und and 52 52 sowie die Größe der Durchgangsöffnung and the size of the through hole 45 45 der Blende of the diaphragm 53 53 vorgegebenen Arbeitsbereiches liegt. predetermined operating range. Dieser Arbeitsbereich ist in This workspace is in 3 3 schematisch illustriert und mit dem Bezugszeichen schematically illustrated with the reference numeral 54 54 belegt. busy. Die Länge L des Arbeitsbereiches The length L of the working area 54 54 beträgt ca. 20 mm, und der Abstand A des Arbeitsbereiches is approximately 20 mm, and the distance A of the work area 54 54 zur vorderen Abbildungslinse to the front imaging lens 51 51 beträgt ca. 7 mm. is about 7 mm. Ändert sich während einer Fahrt des Bodenreinigungsgerätes Changes during the running of the floor cleaning appliance 10 10 entlang der Bodenfläche along the bottom surface 30 30 der Abstand zwischen der Bodenfläche the distance between the bottom surface 30 30 und der vorderen Abbildungslinse and the front imaging lens 54 54 zwischen einem Wert von etwa 7 mm bis zu einem Wert von etwa 27 mm, so führt dies praktisch zu keiner Änderung des Abbildungsmaßstabes, dh der Abbildungsmaßstab, der vorzugsweise den Wert 5 aufweist, bleibt im wesentlichen gleich, und folglich wird von den Positionssensoren between a value of approximately 7 mm to a value of about 27 mm, this practically does not lead to change of the imaging scale, that the imaging scale, preferably having a value of 5, remains substantially the same, and consequently of the position sensors 31 31 bis to 36 36 innerhalb des Arbeitsbereiches within the working range 54 54 lediglich eine Positionsänderung senkrecht zur optischen Achse der Abbildungsoptik detektiert, während eine Änderung des Abstandes zur Bodenfläche merely detects a change in position perpendicular to the optical axis of the imaging optical system, while a change in the distance to the bottom surface 30 30 , dh eine Positionsänderung parallel zur optischen Achse der Abbildungsoptik, nicht detektiert wird und folglich auch nicht zu einem Positionsfehler führt. , That is, a change in position is parallel to the optical axis of the imaging optical system is not detected, and consequently does not result in a position error.
  • Mittels der Auswerteelektronik By means of the evaluation electronics 57 57 von jedem der Positionssensoren of each of the position sensors 31 31 bis to 36 36 kann jeweils die Fahrtrichtung, der zurückgelegte Fahrweg sowie die Geschwindigkeit des Bodenreinigungsgerätes can in each case the direction of travel, the distance traveled path as well as the speed of the floor cleaning appliance 10 10 bestimmt werden. be determined. Zusätzlich kann jeweils auch die Beschaffenheit und der Abstand der Bodenfläche In addition, in each case also the nature and the distance of the bottom surface 30 30 erkannt werden, indem die Intensität der auf die CCD-Elemente be detected by the intensity of the CCD elements 55 55 auftreffenden Lichtstrahlung ausgewertet wird, und ein entsprechender Intensitätswert wird anläßlich einer Lernfahrt des Bodenbearbeitungsgerätes impinging light radiation is evaluated, and a corresponding intensity value is the occasion of a learning travel of the soil cultivation appliance 10 10 positionsabhängig im Speicherglied depending on the position in the memory element 61 61 abgespeichert. stored. Von der Steuereinheit From the control unit 20 20 werden dann bei einer Reinigungsfahrt die momentanen Intensitätswerte der einzelnen Positionssensoren are then in a cleaning drive the instantaneous intensity values ​​of the individual position sensors 31 31 bis to 36 36 in unterschiedlicher Weise miteinander in Beziehung gesetzt. set in different ways in relation to each other. Dies wird nachfolgend näher erläutert. This is explained in more detail below.
  • Die Positionssensoren The position sensors 31 31 und and 32 32 sind fluchtend zur Lauffläche des Antriebsrades are in alignment with the tread of the driving wheel 16 16 angeordnet, und eine entsprechende fluchtende Anordnung zur Lauffläche des Antriebsrades disposed, and a corresponding aligned arrangement to the running surface of the drive wheel 17 17 weisen die Positionssensoren have the position sensors 33 33 und and 34 34 auf. on. Die Intensitätswerte der auf die CCD-Elemente The intensity values ​​of the CCD elements 55 55 dieser Positionssensoren This position sensors 31 31 , . 32 32 , . 33 33 und and 34 34 auftreffenden Lichtstrahlung werden mit einem vorgegebenen Mindestwert verglichen, der einem maximal zulässigen Abstand zwischen den Positionssensoren impinging light radiation are compared with a predetermined minimum value to a maximum allowable distance between the position sensors 31 31 bis to 34 34 und der Bodenfläche and the bottom surface 30 30 entspricht. equivalent. Unterschreitet der momentane Intensitätswert den vorgegebenen Minimalwert, so wird dies von der Steuereinheit the instantaneous intensity value falls below the predetermined minimum value, this is by the control unit 20 20 als Überschreiten eines maximal zulässigen Abstandes zwischen dem Bodenreinigungsgerät as exceeding a maximum allowable distance between the floor cleaning appliance 10 10 und der Bodenfläche and the bottom surface 30 30 interpretiert und die Antriebsmotoren interpreted and the drive motors 18 18 und and 19 19 werden daraufhin zu einer Fahrtrichtungsänderung angesteuert, da die Gefahr eines Absturzes vorliegt. are then driven to a change of direction, because of the risk of a crash is present. Die Positionssensoren The position sensors 31 31 bis to 34 34 ermöglichen also nicht nur die Verfolgung der Position des Bodenbearbeitungsgerätes So not only allow for the tracking of the position of the cultivator 10 10 , sondern sie bilden zusätzlich Absturzsensoren, die in Hauptbewegungsrichtung But they also form crash sensors in the main direction of movement 24 24 vor und hinter den Antriebsrädern front of and behind the drive wheels 16 16 und and 17 17 angeordnet sind. are arranged.
  • Von der Steuereinheit From the control unit 20 20 werden die von den Positionssensoren be identified by the position sensors 31 31 bis to 34 34 bereitgestellten Intensitätssignale außerdem dahingehend ausgewertet, daß geprüft wird, ob ein Unterschied zwischen der Intensität der auf die Flächenele mente Intensity signals provided also evaluated to the effect that it is checked whether a difference between the intensity of the elements on the Flächenele 55 55 der Positionssensoren the position sensors 31 31 und and 32 32 auftreffenden Lichtstrahlung verglichen mit der Intensität der auf die Flächenelemente impinging light radiation compared to the intensity of the surface elements 55 55 der Positionssensoren the position sensors 33 33 und and 34 34 auftreffenden Lichtstrahlung vorliegt. impinging light radiation is present. Wird ein derartiger Unterschied der Intensitätswerte festgestellt, so wird dies von der Steuereinheit If such a difference in the intensity values ​​found, this is from the control unit 20 20 als Existenz einer "Reinigungsgrenze" interpretiert, indem ein Bereich eines bereits gereinigten Bodenflächensegmentes erreicht ist, so daß beispielsweise von den Positionssensoren interpreted as the existence of a "clearing limit" by a portion of an already cleaned floor surface segment is reached, so that, for example, by the position sensors 31 31 und and 32 32 ein bereits gereinigter Bodenflächenbereich und von den Positionssensoren an already purified soil surface area and from the position sensors 33 33 und and 34 34 ein noch nicht gereinigter Bodenflächenbereich erfaßt wird. a not purified soil area is detected. Dieser Beurteilung liegt die Erfahrung zugrunde, daß die Reinigung eines Bodenflächenbereiches dessen Reflexionseigenschaft beeinflußt, so daß gereinigte Bodenflächenbereiche eine andere Reflexion aufweisen als ungereinigte Bodenflächenbereiche. This assessment is based on the experience, that the cleaning of a floor surface region influences its reflection characteristic, so that purified soil surface areas have a different reflection than unpurified bottom surface areas. Die unterschiedlichen Reflexionseigenschaften führen wiederum zu unterschiedlichen Intensitäten der auf die CCD-Elemente The different reflective properties, in turn, lead to different intensities of the CCD elements 55 55 der Positionssensoren the position sensors 31 31 , . 32 32 bzw. or. 33 33 , . 34 34 auftreffenden Lichtstrahlung. incident light radiation. Die Antriebsmotoren The drive motors 18 18 und and 19 19 des Bodenreinigungsgerätes the floor cleaning appliance 10 10 können bei Vorliegen einer Reinigungsgrenze von der Steuereinheit where there is an clearing limit of the control unit 20 20 derart angesteuert werden, daß das Bodenbearbeitungsgerät are controlled such that the harrow 10 10 der Reinigungsgrenze folgt. the clearing limit follows. Dies ermöglicht es, innerhalb kurzer Zeit die zu reinigende Bodenfläche This makes it possible within a short time-to-clean floor surface 30 30 flächendeckend abzufahren, wobei bereits gereinigte Bereiche der Bodenfläche coverage to depart, said already cleaned areas of the bottom surface 30 30 nach Möglichkeit kein zweites Mal überfahren werden. a second time be passed over if possible.
  • Die Positionssensoren The position sensors 35 35 und and 36 36 sind in Hauptbewegungsrichtung are in the main direction of movement 24 24 des Bodenreinigungsgerätes the floor cleaning appliance 10 10 hintereinander angeordnet, wobei der Positionssensor arranged behind one another, wherein the position sensor 35 35 bezogen auf die Hauptbewegungsrichtung relative to the main direction of movement 24 24 vor der Schmutzeintrittsöffnung before the dirt inlet 22 22 und der Bürstenwalze and the brush roller 26 26 und der Positionssensor and the position sensor 36 36 bezogen auf die Hauptbewegungsrichtung relative to the main direction of movement 24 24 hinter der Schmutzeintrittsöffnung behind the dirt inlet 22 22 und der Bürstenwalze and the brush roller 26 26 gehalten ist. is maintained. Dies hat zur Folge, daß vom Positionssensor This has the consequence that the position sensor 35 35 in den meisten Fällen ein noch nicht bearbeiteter, dh noch nicht gereinigter Bereich der Bodenfläche in most cases, not processed, that is not yet cleaned area of ​​floor space 30 30 erfaßt wird, während der Positionssensor is detected while the position sensor 36 36 einen bereits gereinigten Bereich abtastet. an already cleaned area scans. Von der Steuereinheit From the control unit 20 20 werden die Intensitätssignale der Positionssensoren be the intensity signals of the position sensors 35 35 und and 36 36 miteinander verglichen, um auf diese Weise ein Kriterium über die Qualität der Bodenreinigung zu erhalten. compared to obtain in this way a criterion of the quality of floor cleaning. Liegt nur eine sehr geringe Differenz der Intensitätswerte der beiden Positionssensoren If only a very small difference in the intensity values ​​of the two position sensors 35 35 und and 36 36 vor, so deutet dies darauf hin, daß die Beschaffenheit der Bodenfläche is present, this indicates that the nature of the bottom surface 30 30 durch die Reinigung nur unwesentlich verändert wurde. was changed significantly by the cleaning. Das Intensitätssignal des Positionssensors The intensity signal of the position sensor 36 36 wird von der Steuereinheit is by the control unit 20 20 zusätzlich mit dem während der Lernfahrt des Bodenreinigungsgerätes in addition to the learning during the travel of the floor cleaning appliance 10 10 abgespeicherten Referenzwert verglichen, der einem Zustand der Bodenfläche comparing stored reference value corresponding to a state of the bottom surface 30 30 bei optimaler Reinigung entspricht. corresponds with optimal cleaning. Weicht das vom Positionssensor If the deviation is from the position sensor 36 36 bereitgestellte Intensitätssignal vom vorgegebenen Referenzwert merklich ab, so deutet dies auf ein unbefriedigendes Reinigungsergebnis hin. provided intensity signal from the predetermined reference value markedly, this indicates to an unsatisfactory cleaning results. Dies hat zur Folge, daß von der Steuereinheit This has the consequence that from the control unit 20 20 die Fahrtrichtung des Bodenreinigungsgerätes the direction of travel of the floor cleaning appliance 10 10 derart geändert wird, daß der bereits bearbeitete Bereich der Bodenfläche is changed in such a way that the already processed area of ​​floor space 30 30 bei unzureichendem Reinigungsergebnis ein zweites Mal überfahren wird, um das Reinigungsergebnis zu verbessern. in case of insufficient cleaning results a second time is passed in order to improve the cleaning result.
  • Auch das vom Positionssensor Also from the position sensor 35 35 bereitgestellte Intensitätssignal wird mit dem vorgegebenen Referenzwert verglichen. provided intensity signal is compared with the predetermined reference value. Hierbei wird von der Steuereinheit Here, from the control unit 20 20 geprüft, ob das der ungereinigten Bodenfläche checking whether the bottom surface of the unpurified 30 30 entsprechende Intensitätssignal des Positionssensor corresponding intensity signal of the position sensor 35 35 nur unwesentlich vom vorgegebenen Referenzwert abweicht. differs only slightly from the predetermined reference value. Ist dies der Fall, so wird die Betriebsweise der Bürstenwalze If this is the case, the operation of the brush roller 26 26 sowie des Saugaggregates derart geändert, daß diese in einen Energiesparmodus (Stand-by-Betriebsmodus) übergehen, während gleichzeitig die Fahrgeschwindigkeit des Bodenreinigungsgerätes changed as well as the suction unit such that it enters a power saving mode (standby mode) pass, while the running speed of the floor cleaning appliance 10 10 erhöht wird. is increased.
  • Mit Hilfe der Positionssensoren With the help of the position sensors 31 31 bis to 36 36 kann also jeweils die Position des Bodenreinigungsgerätes can thus in each case the position of the floor cleaning appliance 10 10 bestimmt werden. be determined. Zusätzlich weisen sie die Funktion eines Absturzsensors auf, indem mit ihrer Hilfe das Überschreiten eines vorgegebenen Abstandes zwischen dem Bodenreinigungsgerät In addition, they have the function of a crash sensor by with its help the exceeding of a predetermined distance between the floor cleaning appliance 10 10 und der Bodenfläche and the bottom surface 30 30 erkennbar ist. is recognizable. Darüber hinaus kann mittels der Positionssensoren Moreover, by means of the position sensors 31 31 bis to 36 36 die Beschaffenheit der Bodenfläche the nature of the bottom surface 30 30 erkannt werden, und aufgrund der Beschaffenheit kann eine Segmentierung der Bodenfläche are detected, and because of the texture may be a segmentation of the bottom surface 30 30 erzielt werden und nacheinander können einzelne Segmente der Bodenfläche be achieved, and successively, individual segments of the bottom surface 30 30 gereinigt werden, wobei bereits gereinigte Bodenflächensegmente nach Möglichkeit kein zweites Mal überfahren werden. be cleaned, which already cleaned floor surface segments are going to chance a second time. Aufgrund der Erkennbarkeit der Beschaffenheit der Bodenfläche können außerdem die Reinigungsparameter optimal der Bodenfläche angepaßt werden, insbesondere können die Betriebsweisen der Bürstenwalze Because of the visibility of the texture of the bottom surface also the cleaning parameters can be optimally adapted to the soil surface, in particular to the operations of the brush roller 26 26 und des Saugaggregates optimiert werden und die Fahrgeschwindigkeit kann an die Beschaffenheit der Bodenfläche and the suction unit are optimized and the traveling speed can to the nature of the bottom surface 30 30 angepaßt werden. be adjusted.

Claims (28)

  1. Mobiles Bodenbearbeitungsgerät zur Bearbeitung einer Bodenfläche, das selbstfahrend und selbstlenkend ausgestaltet ist und eine Antriebseinheit, eine Bodenbearbeitungseinheit sowie eine Steuereinheit umfaßt, wobei die Steuereinheit zum Steuern der Fahrtrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes mit der Antriebseinheit verbunden ist und der Steuereinheit mindestens ein Positionssensor zugeordnet ist zur Bestimmung der Position des Bodenbearbeitungsgerätes, dadurch gekennzeichnet , daß der Positionssensor ( Mobile soil working device for processing a floor surface, which is self-propelled and self-steering configured, and a drive unit, a soil processing unit and a control unit, said control unit for controlling the driving direction of the soil working device is connected to the drive unit and the control unit is assigned at least one position sensor for determining the position the soil working device, characterized in that the position sensor ( 31 31 ; ; 32 32 ; ; 33 33 ; ; 34 34 ; ; 35 35 ; ; 36 36 ) als mit der Bodenfläche ( ) Than (with the bottom surface 30 30 ) zusammenwirkender optischer Sensor ausgestaltet ist mit einem ortsauflösenden strahlungsempfindlichen Element ( ) Cooperating optical sensor is configured (with a spatially resolving radiation-sensitive element 55 55 ), dem eine Abbildungsoptik ( ), The (an imaging optical system 51 51 , . 52 52 , . 53 53 ) zur Abbildung eines Ausschnitts der Bodenfläche ( ) (For imaging a section of the bottom surface 30 30 ) auf das strahlungsempfindliche Element ( ) (On the radiation sensitive element 55 55 ) sowie eine Auswerteelektronik ( ) And an electronic processor ( 57 57 ) zugeordnet sind, wobei mittels der Auswerteelektronik ( are assigned), where (by means of the evaluation electronics 57 57 ) aus zeitlich aufeinander folgenden Abbildungen der Bodenfläche ( ) (From temporally successive images of the bottom surface 30 30 ) die Fahrtrichtung und der zurückgelegte Fahrweg des Bodenbearbeitungsgerätes ( ) The traveling direction and the traveled path of the soil conditioner implement ( 10 10 ) bestimmbar sind. ) Can be determined.
  2. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssensor ( Soil cultivation device according to claim 1, characterized in that the position sensor ( 31 31 ; ; 32 32 ; ; 33 33 ; ; 34 34 ; ; 35 35 ; ; 36 36 ) berührungslos mit der Bodenfläche zusammenwirkt und im Abstand zur Bodenfläche ( ) Contactlessly cooperating with the bottom surface, and (a distance from the bottom surface 30 30 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  3. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausschnitt der Bodenfläche ( Soil cultivation device according to claim 1 or 2, characterized in that a section of the bottom surface ( 30 30 ) auch bei einer Änderung des Abstandes zwischen dem Bodenbearbeitungsgerät ( ) (Even with a change in the distance between the harrow 10 10 ) und der Bodenfläche ( ) And the bottom surface ( 30 30 ) innerhalb eines vorgegebenen Arbeitsbereiches ( ) (Within a predetermined operating range 54 54 ) mittels der Abbildungsoptik ( ) (By means of the imaging optics 51 51 , . 52 52 , . 53 53 ) auf das strahlungsempfindliche Element ( ) (On the radiation sensitive element 55 55 ) mit praktisch konstantem Abbildungsmaßstab abbildbar ist. ) Can be imaged with virtually constant reproduction scale.
  4. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Arbeitsbereich ( Soil cultivation device according to claim 3, characterized in that the operating range ( 54 54 ) über mindestens 10 mm erstreckt. ) Extends over at least 10 mm.
  5. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausschnitt der Bodenfläche ( Soil cultivation device according to claim 3 or 4, characterized in that a section of the bottom surface ( 30 30 ) mittels der Abbildungsoptik ( ) (By means of the imaging optics 51 51 , . 52 52 , . 53 53 ) ab einem Mindestabstand (A) von ca. 5 mm bis etwa 10 mm zwischen dem Bodenbearbeitungsgerät ( ) From a minimum distance (A) from about 5 mm to about 10 mm between the harrow ( 30 30 ) und der Bodenfläche ( ) And the bottom surface ( 30 30 ) bis zu einem Maximalabstand von etwa 25 mm bis ca. 30 mm auf das strahlungsempfindliche Element ( ) To (to a maximum distance of about 25 mm to about 30 mm on the radiation sensitive element 55 55 ) mit praktisch konstantem Abbildungsmaßstab abbildbar ist. ) Can be imaged with virtually constant reproduction scale.
  6. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbildungsmaßstab einen Wert von etwa 3 bis ca. 10 aufweist. A cultivator according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging scale has a value of about 3 to about 10 degrees.
  7. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsoptik eine Linse ( A cultivator according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging optics is a lens ( 51 51 ) aufweist, in deren der Bodenfläche abgewandter Brennebene eine Blende ( ), In which the bottom surface facing away from the focal plane of a diaphragm ( 53 53 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  8. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsoptik zwei Linsen ( A cultivator according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging optics the two lenses ( 51 51 , . 52 52 ) aufweist, in deren gemeinsamer Brennebene eine Blende ( ), In whose common focal plane of a diaphragm ( 53 53 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  9. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Linse ( A cultivator according to claim 7 or 8, characterized in that at least one lens ( 51 51 , . 52 52 ) eine asphärische Oberfläche aufweist. ) Has an aspherical surface.
  10. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsempfindliche Element ( A cultivator according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation-sensitive element ( 55 55 ) als mikroelektronisches Halbleiterelement ausgestaltet ist. ) Is configured as a microelectronic semiconductor element.
  11. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik ( A cultivator according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation electronics ( 57 57 ) und das strahlungsempfindliche Element ( ) And the radiation-sensitive element ( 55 55 ) als kombiniertes mikroelektronisches Bauelement ausgestaltet sind. ) Are designed as a combined microelectronic component.
  12. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des mindestens einen Positionssensors ( A cultivator according to one of the preceding claims, characterized in that (by means of the at least one position sensor 31 31 ; ; 32 32 ; ; 33 33 ; ; 34 34 ; ; 35 35 ; ; 36 36 ) ein Überschreiten eines vorgegebenen Abstandes zwischen dem Bodenbearbeitungsgrät ( ) Exceeding a predetermined distance between the Bodenbearbeitungsgrät ( 10 10 ) und der Bodenfläche ( ) And the bottom surface ( 30 30 ) erkennbar ist. ) Can be seen.
  13. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Auswerteelektronik ( A cultivator according to one of the preceding claims, characterized in that (by means of the evaluation electronics 57 57 ) die Schärfe des Abbildung des Ausschnitts der Bodenfläche ( ) (The sharpness of the image of the section of the bottom surface 30 30 ) auswertbar ist. ) Can be evaluated.
  14. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Auswerteelektronik ( Soil cultivation device according to claim 13, characterized in that (by means of the evaluation electronics 57 57 ) aufgrund der Schärfe der Abbildung des Ausschnitts der Bodenfläche ( ) (Due to the sharpness of the image of the section of the bottom surface 30 30 ) ein Überschreiten des vorgegebenen Abstandes zwischen dem Bodenbearbeitungsgerät ( ) Exceeding the predetermined distance between the harrow ( 10 10 ) und der Bodenfläche ( ) And the bottom surface ( 30 30 ) erkennbar ist. ) Can be seen.
  15. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des mindestens einen Positionssensors ( A cultivator according to one of the preceding claims, characterized in that (by means of the at least one position sensor 31 31 ) bis (36) die Beschaffenheit der Bodenfläche ( ) To (36) the nature of the bottom surface ( 30 30 ) erkennbar ist. ) Can be seen.
  16. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrtrichtung und/oder die Fahrgeschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes ( Soil cultivation device according to claim 15, characterized in that the direction of travel and / or the traveling speed of the soil conditioner implement ( 10 10 ) und/oder die Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit ( ) And / or the operation of the soil processing unit ( 26 26 ) in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Bodenfläche ( ) As a function (of the nature of the bottom surface 30 30 ) steuerbar sind. ) Can be controlled.
  17. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche ( Soil cultivation device according to claim 16, characterized in that the bottom surface ( 30 30 ) segmentierbar ist und einzelne Bodenflächensegmente nacheinander bearbeitbar sind. ) Be segmented and individual floor space segments are sequentially editable.
  18. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssensor ( Soil cultivation device according to claim 15, 16 or 17, characterized in that the position sensor ( 31 31 bis to 36 36 ) in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Bodenfläche ( ) As a function (of the nature of the bottom surface 30 30 ) selbsttätig kalibrierbar ist. ) Is automatically calibrated.
  19. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Auswerteelektronik ( A cultivator according to one of the preceding claims, characterized in that (by means of the evaluation electronics 57 57 ) die Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element ( ) The intensity of the radiation sensitive element to the ( 55 55 ) auftreffenden Strahlung auswertbar ist. ) Impinging radiation can be evaluated.
  20. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes ( Soil cultivation device according to claim 19, characterized in that the movement of the soil conditioner implement ( 10 10 ) und/oder die Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit ( ) And / or the operation of the soil processing unit ( 26 26 ) in Abhängigkeit von der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element ( ) As a function of the intensity of (on the radiation sensitive element 55 55 ) auftreffenden Strahlung steuerbar ist. ) Impinging radiation is controllable.
  21. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinheit ( Soil cultivation device according to claim 20, characterized in that the control unit ( 20 20 ) ein positionsabhängiger Referenzwert der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element ( ) A position-dependent reference value of the intensity of the radiation sensitive element to the ( 55 55 ) auftreffenden Strahlung vorgebbar ist, und daß die Steuereinheit ( ) Impinging radiation can be predetermined, and in that the control unit ( 20 20 ) ein Vergleichsglied umfaßt zum Vergleich des Referenzwertes mit dem momentanen Wert der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element ( ), A comparison member comprises for comparing the reference value with the current value of the intensity of the (on the radiation sensitive element 55 55 ) auftreffenden Strahlung, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes ( ) Impinging radiation, wherein the movement of the soil conditioner implement ( 10 10 ) und/oder die Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit ( ) And / or the operation of the soil processing unit ( 26 26 ) in Abhängigkeit von einer Abweichung des momentanen Intensitätswertes vom Referenzwert steuerbar ist. ) Can be controlled from the reference value in dependence on a deviation of the current intensity value.
  22. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenbearbeitungsgerät ( Soil cultivation device according to any one of claims 15 to 21, characterized in that the harrow ( 10 10 ) zumindest zwei Positionssensoren ( ) At least two position sensors ( 31 31 ; ; 32 32 ; ; 33 33 ; ; 34 34 ; ; 35 35 ; ; 36 36 ) aufweist, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes ( ), Wherein the movement of the soil conditioner implement ( 10 10 ) und/oder die Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit ( ) And / or the operation of the soil processing unit ( 26 26 ) in Abhängigkeit von den von den jeweiligen Positionssensoren ( ) As a function of the (from the respective position sensors 31 31 ; ; 32 32 ; ; 33 33 ; ; 34 34 ; ; 35 35 ; ; 36 36 ) erfaßten Bodenbeschaffenheiten steuerbar sind. ) Ground conditions detected can be controlled.
  23. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes ( Soil cultivation device according to claim 22, characterized in that the movement of the soil conditioner implement ( 10 10 ) und/oder die Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit ( ) And / or the operation of the soil processing unit ( 26 26 ) in Abhängigkeit von den Intensitäten der auch die strahlungsempfindlichen Elemente ( ) (As a function of the intensities of the radiation-sensitive elements 51 51 ) der Positionssensoren ( () The position sensors 31 31 ; ; 32 32 ; ; 33 33 ; ; 34 34 ; ; 35 35 ; ; 36 36 ) auftreffenden Strahlung steuerbar sind. ) Incident radiation can be controlled.
  24. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines ersten Positionssensors ( Soil cultivation device according to claim 22 or 23, characterized in that (by a first position sensor 35 35 ) die Bodenfläche ( ), The bottom surface ( 30 30 ) vor deren Bearbeitung und mittels eines zweiten Positionssensors ( ) (Prior to processing, and using a second position sensor 36 36 ) die Bodenfläche ( ), The bottom surface ( 30 30 ) nach ihrer Bearbeitung erfaßbar ist. ) Can be detected after processing.
  25. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des optischen Sensors ( A cultivator according to one of the preceding claims, characterized in that (by means of the optical sensor 55 55 ) und der zugeordneten Auswerteeinheit ( ) And the associated evaluation unit ( 57 57 ) eine Rotation des Bodenbearbeitungsgerätes ( ) (A rotation of the cultivator 10 10 ) erkennbar ist. ) Can be seen.
  26. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit zwei Antriebsräder ( A cultivator according to one of the preceding claims, characterized in that the drive unit has two driving wheels ( 16 16 , . 17 17 ) umfaßt, die eine gemeinsame Drehachse ( ) Which (a common rotation axis 15 15 ) aufweisen, wobei zu beiden Seiten der gemeinsamen Drehachse ( ), Where (on both sides of the common axis of rotation 15 15 ) jeweils mindestens ein Positionssensor ( ) Each have at least one position sensor ( 31 31 , . 33 33 bzw. or. 32 32 , . 34 34 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  27. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenbearbeitungseinheit eine Reinigungseinheit ( A cultivator according to one of the preceding claims, characterized in that the floor treatment unit, a cleaning unit ( 26 26 ) umfaßt. ) Comprises.
  28. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungseinheit eine Kehrbürste ( Soil cultivation device according to claim 27, characterized in that the cleaning unit (a sweeping brush 26 26 ) aufweist. ) having.
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