DE19526702C2 - Verfahren zum Rückwärtsrangieren eines lenkbaren Straßenfahrzeugs und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selbsttätigen Rückwärtsrangieren eines lenkbaren Straßenfahrzeugs (1) von einer Startposition aus zu einem Gestell (4). Mit einer auf die rückwärtige Fahrtrichtung ausgerichteten Kamera (19) am Straßenfahrzeug (1) werden von einer gewählten Startposition aus die beiden Seiten des Umrisses des Gestells (4) erfaßt. In dieser Position wird die Entfernung zwischen dem rückwärtigen Ende des Straßenfahrzeugs (1) und dem Gestell (4) gemessen. Aus der Entfernung und dem Winkel zwischen der Längsachse des Straßenfahrzeugs (1) und der Längsachse des Gestells (4) wird eine stetig in die Längsachse des Gestells an dessen vorderer Seite einmündende Bahn berechnet, längs der das Straßenfahrzeug (1) bewegt wird (Fig. 1).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Rückwärtsrangieren eines lenkbaren Straßenfahrzeugs, dessen Lenkung beim Rückwärtsrangieren in eine vorgegebene Zielposition von einer Regeleinrichtung selbsttätig gesteuert wird, die mit Sensoren zur Bestimmung der Lenkstellung gegenüber der Längsachse des Straßenfahrzeugs und mit Mitteln zur Messung der Entfernung zwischen einem Gestell und einer vom Gestell entfernten Startposition versehen ist, in die das Straßenfahrzeug vor dem selbsttätigen Rückwärtsrangieren gefahren wird und in der der Winkel zwischen der Längsachse des Gestells und der Längsachse des Straßenfahrzeugs bestimmt wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein Verfahren der vorstehend beschriebenen Art ist bekannt (EP 0 418 653 A1). Bei dem bekannten Verfahren wird die Fahrzeugposition mittels eines am Fahrzeug und am Gestell befestigten Seils beim manuell gesteuerten Fahren ermittelt. Das Straßenfahrzeug wird dabei so gesteuert, dass der Winkel zwischen der Fahrzeuglängsachse und der Längsachse des Gestells beim Annähern an das Gestell bis zum Wert Null verkleinert wird. Das Rangieren eines Kraftfahrzeugs mit Anhänger beim Rückwärtsfahren ist bei dem bekannten Verfahren nicht vorgesehen.

Bekannt ist auch eine Spurfindungseinrichtung für einen Kraftwagenzug für das Rückwärtsfahren mit einer elektronischen Regelschaltung, die die Ausgänge von Sensoren für den Winkel der Längsachse eines Zugfahrzeugs und seiner Anhängerkupplung, den Winkel zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs und dessen über eine Lenkung gelenkten Rädern sowie gegebenenfalls den Winkel zwischen der Längsachse des Anhängerfahrzeugs und dessen Deichsel auswertet, um die Lenkung über einen Servomotor zu steuern. Die Spurfindungseinrichtung enthält einen Leitdraht, der die zu fahrende Spur vorgibt und gerade oder längs einer Kurvenbahn verläuft sowie an eine Hochfrequenzquelle angeschlossen ist. Das Anhängerfahrzeug enthält Antennen, die quer zur Längsachse im Abstand voneinander angeordnet sind und Istwerte der Stellung des Anhängers gegenüber der Anhängerachse an die Regelschaltung abgeben, die die Lenkung des Zugfahrzeugs zur Verminderung der Regelabweichung steuert. Der Leitdraht führt zu einer Andockstelle oder einer Laderampe (DE 39 23 680 C2).

Container werden häufig auf Gestellen gelagert, die schwenkbare Stützbeine aufweisen. Die Gestelle werden zusammen mit den Containern von Lastkraftwagen oder deren Anhängern transportiert. In senkrechter Stellung legen die Stützbeine einen Abstand des Gestellbodens zur Straßenfläche fest, die es einem Kraftfahrzeug oder einem Anhänger mit an die Gestelle angepaßter Ladeeinrichtung erlaubt, unter das jeweilige Gestell zu fahren. Anschließend hebt das Kraftfahrzeug oder der Anhänger das Gestell mit seiner bordeigenen Luftfederung etwas an, so daß die Stützbeine vom Fahrer oder Beifahrer in die Horizontale geschwenkt und darin verriegelt werden können.

Die Container, die auch unter der Bezeichnung Wechselbehälter bekannt sind, werden beim Transport zwischen Fahrzeug und Gestell verriegelt. Eine solche Vorrichtung zum Verriegeln und Lösen eines Wechselbehälters ist aus der DE-OS-24 17 471 bekannt.

Wechselbehälter der vorstehend beschriebenen Art sind nach DEM EN 284 genormt.

Zum Übernehmen der Gestelle mit den Wechselbehältern müssen die Kraftfahrzeuge bzw. Anhänger mit großer Genauigkeit mit ihren Aufnehmern unter die Gestelle gefahren werden. Das Beladen, Entladen oder Lagern der Wechselbehälter geschieht an zahlreichen, verschiedenen Stellen, an denen meist kein Leitdraht verlegt ist. Das rückwärtige Einfahren der Kraftfahrzeuge oder Anhänger unter einen Wechselbehälter ist umständlich, zeitraubend und erfordert eine große Geschicklichkeit des Fahrers. Der Zeitbedarf für die Aufnahme eines Gestells mit einem Wechselbehälter ist auch von der jeweiligen Tagesform und den Witterungs- und Sichtverhältnissen abhängig.

Insbesondere das Rangieren eines Anhängers in die Aufnahmeposition unter einem Gestell ist schwierig. Daher ist die Gefahr einer Beschädigung des Gestells sehr groß. Solche Beschädigungen treten häufig an den Stützbeinen auf. Wird ein Stützbein vom Lastkraftwagen oder seinem Anhänger angestoßen, dann kann es knicken, wobei das Gestell kippt und den Container abwirft. Schäden nicht nur am Wechselbehälter sondern auch an dessen Inhalt sind dann zumeist nicht vermeidbar. Der Fahrer eines Lastzugs muß sich davon überzeugen, daß sich hinter seinem Fahrzeug vor dem Rangieren keine Personen bzw. Gegenstände aufhalten bzw. befinden. Falls er dies nicht kann, muß er sich laut Vorschrift einweisen lassen.

Der Fahrer eines Lastzugs kann sich z. B. von einem Beifahrer oder einer anderen Person beim Rückwärtsrangieren in die Zielposition unter dem jeweiligen Gestell Zeichen geben lassen, aus denen er die Nähe des Aufnahmeteils gegenüber der Zielposition erkennen kann. Abgesehen davon, daß hierfür zwei Personen nötig sind, ist das Rangieren nicht weniger zeitraubend. Darüberhinaus ist die einweisende Person aufgrund der eingeschränkten Sicht des Fahrers gefährdet. Die Gefährdung ist besonders dann groß, wenn sich die Person dem Gestell stark nähert, um z. B. die Fahrzeugposition gegenüber dem Gestell genauer zu erfassen. Nach dem Rangieren des Anhängerfahrzeugs in die Aufnahmeposition für das Gestell mit dem Behälter wird die Auflagefläche mittels der Luftfederung angehoben, wobei sich die Stützbeine vom Boden abheben. Anschließend müssen die Stützbeine in die Horizontale geklappt werden. Dies ist zeitraubend und verlangt große Kräfte.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so weiterzuentwickeln, dass ortsfeste Leitmittel zur Führung des Straßenfahrzeugs oder eine mechanische Verbindung zwischen dem Gestell und dem diesem zugewandten Ende des Fahrzeugs nicht notwendig sind.

Das Problem wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Straßenfahrzeug ein Straßenkraftfahrzeug oder ein mit einem Straßenkraftfahrzeug verbundenes Anhängerfahrzeug ist, das Sensoren zur Bestimmung der Winkel zwischen der Längsachse und der Deichsel aufweist, dass die Zielposition derart ausgewählt wird, dass eine auf die Zone der rückwärtigen Fahrtrichtung ausgerichtete Kamera am Straßenfahrzeug zumindest die beiden Seiten des Umrisses des Gestells erfasst, daß in der Zielposition die Entfernung zwischen dem rückwärtigen Ende des Straßenfahrzeuges und dem Gestell gemessen wird und dass aus der Entfernung und dem Winkel eine von der Stellung des Straßenfahrzeugs bis zur Zielposition am Gestell verlaufende, stetig in die Längsachse des Gestells an dessen vorderer Seite einmündende Bahn berechnet wird, aus der in einem Zustandsregler Bahnsollwerte und diesen zugeordnete Sollwerte für den Lenkwinkel der Räder bestimmt und einem mit dem Zustandsregler verbundenen Lageregler zugeführt werden, der einen Servomechanismus im Straßenkraftfahrzeug für die Einstellung des Lenkwinkels steuert. Der Lageregler kann auch in eine bei Kraftfahrzeugen an sich bekannte Einrichtung mit Kennfeldlenkung eingreifen, sofern eine solche im Fahrzeug vorhanden ist. Mit diesem Verfahren kann das Anhängerfahrzeug oder das Straßenkraftfahrzeug mit großer Genauigkeit automatisch mit dem Aufnahmeabschnitt in die für die Übernahme des Gestells richtige Position unter den Wechselbehälter gefahren werden. Beschädigungen des Gestells, des Wechselbehälters und des Wechselbehälter-Inhalts lassen sich hierdurch vermeiden. Es ist auch keine Person zum Einweisen mehr nötig. Damit ist die durch unsachgemäßes Verhalten des Fahrers oder der einweisenden Person zusammenhängende Personengefährdung ausgeschlossen. Das Verfahren ermöglicht das Anfahren der richtigen Position in kurzer Zeit auch bei schlechter Sicht, so daß sich eine wesentliche Zeitersparnis beim Umschlagen von Wechselbehältern ergibt. Insgesamt wird damit der Transport von Gütern mit Wechselbehältern wirtschaftlicher. Da umständliche Fahrmanöver wegfallen, wird nicht nur der Zeitbedarf beim Güterumschlag sondern auch der Kraftstoffverbrauch geringer.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird als Kamera eine CCD-Kamera eingesetzt, die das aufgenommene Bild des Gestells und Wechselbehälters an eine Bildverarbeitungseinheit ausgibt, die die Abstände der Stützbeine zueinander mißt und aus dem charakteristischen Abbild der Stützbeine, deren Abstände zueinander genormt sind, den Abstand zwischen Kamera und Gestell und die Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Längsachse des Gestells bestimmt.

Dabei dient eine Kamera als Sensor für mehrere Größen, nämlich den Abstand und die Winkeldifferenz. Die optische Achse der Kamera wird am Fahrzeug bei der Montage parallel zur Straßenfahrzeug- oder Anhängerfahrzeuglängsachse bzw. mit dieser übereinstimmend eingestellt. Die Daten über die Abstände der Stützbeine, deren Abmessungen genormt sind, werden von der Bildverarbeitung entfernungsabhängig bestimmt und an den Zustandsregler in Echtzeit weitergegeben. Da es sich bei diesem Verfahren um einen dynamischen Vorgang handelt, werden die ermittelten Daten sofort weitergeleitet, um entsprechend über den Regelkreis die Lenkung zu beeinflussen.

Es ist günstig, wenn die Kamera in ihrer Winkelposition gegenüber der Längsachse des Anhängerfahrzeugs mittels eines Motors eingestellt wird und durch einen Drehwinkelsensor Positionssignale an die Regeleinrichtung ausgibt, wobei die Positionssignale zur Bestimmung der vom Anhängerfahrzeug bis zur Zielposition zurückzulegenden Bahn ausgenutzt werden. Mit dieser Maßnahme kann in der Entfernung des Anhängerfahrzeugs vom Gestell durch Schwenken der Kamera festgestellt werden, wo sich das Gestell befindet. Ein mehrmaliges Verändern der Gliederzugposition bis zum Erfassen des Gestells mit der Kamera ist dann zumeist nicht nötig, d. h. die Umschlagzeit läßt sich noch weiter reduzieren.

Es ist zweckmäßig, wenn die Ausgangssignale von an den lenkbaren Rädern des Straßenkraftfahrzeugs jeweils vorgesehenen Drehzahl- und Drehwinkelgebern, die für ein Antiblockiersystem bestimmt sind, zugleich für die Bestimmung des Lenkwinkels der lenkbaren Räder ausgenutzt werden. Wenn der Lenkwinkel der lenkbaren Räder nicht mit der Fahrzeuglängsachse übereinstimmt, sind die von den Rädern der Lenkachse zurückgelegten Bahnen unterschiedlich groß. Dies äußert sich in einer unterschiedlichen Zahl von Impulsen der z. B. inkremental arbeitenden Drehwinkelgeber je Zeiteinheit. Aus der unterschiedlichen Zahl von Impulsen kann die Differenz zwischen dem Lenkwinkel und der Fahrzeuglängsachse bestimmt werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung eines oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Verfahren besteht erfindungsgemäß darin, daß am oder nahe am rückwärtigen Ende eines Straßenkraftfahrzeugs und/oder Anhängerfahrzeugs eine Kamera angebracht ist, deren optische Achse parallel zur Längsachse des Straßenkraftfahrzeugs bzw. des Anhängerfahrzeugs eingestellt ist und die mit einer Regeleinrichtung verbunden ist, dass die Ausgänge der Drehwinkelsensoren der lenkbaren Räder mit der Regeleinrichtung verbunden sind, dass gegebenenfalls ein Drehwinkelsensor am Drehschemel des Anhängerfahrzeugs und ein Drehwinkelsensor an der Kupplung zwischen Straßenkraftfahrzeug und Anhängerfahrzeug an die Regeleinrichtung angeschlossen sind, die einen im Straßenkraftfahrzeug angeordneten Monitor und einen Zustandsregler sowie einen mit dem Zustandsregler verbundenen Lageregler aufweist, der als Stellglied einen Servomechanismus zur Verstellung des Lenkwinkels enthält, und daß eine Bildverarbeitungseinheit den Abstand zwischen optischer Kamera und dem Wechselbehälter bzw. Gestell und den Winkel zwischen optischer Kameraachse und Gestell- bzw. Wechselbehälterlängsachse bestimmt.

Bei dieser Anordnung werden eine Reihe von in Lastkraftwagen im allgemeinen, bereits vorhandenen Bauelementen, wie die Drehwinkelgeber des Antiblockiersystems, die elektrische Kennfeldlenkung und der Monitor eines Fahrzeugcomputers neben Bauelementen verwendet, die zwar neu installiert werden müssen, aber kommerziell kostengünstig erhältlich sind.

Der Zustandsregler kann als Programm im Bordrechner vorgesehen sein. Der Servomechanismus für die Lenkung in Verbindung mit der elektronischen Kennfeldlenkung des Lastkraftwagens kann für die Lenkeinstellung ausgenutzt werden.

Vorzugsweise haben die vorderen und hinteren Stützbeinpaare verschiedene Farben, wobei entweder die Aufnahme des vorderen oder hinteren Paars für die Abstandsbestimmung und die Winkeldifferenzbestimmung verwendet werden. Die verschiedenen Farben erlauben eine eindeutige Festlegung einer rechtwinklig zur Gestelllängsachse verlaufenden Ebene.

Die Kamera ist vorzugsweise um eine vertikale Achse motorisch drehbar auf dem Anhängerfahrzeug befestigt und weist einen Drehwinkelsensor auf, der an die Regeleinrichtung angeschlossen ist. Die Betätigung des Kameraantriebs geschieht zweckmäßigerweise durch ein Bedienungsorgan in der Fahrerkabine des Zugwagens. Um die Kamera vor Verschmutzung zu schützen, ist eine motorisch bewegbare Abdeckung vor der Optik vorgesehen. Die Kamera ist in einem Gehäuse wasser- und staubdicht angebracht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein aus einem Straßenkraftfahrzeug und einem Anhängerfahrzeug bestehender Gliederzug und ein damit zu verbindender Lastträger schematisch von oben,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Anordnung zum selbsttätigen Rückwärtsrangieren des in Fig. 1 dargestellten Gliederzugs,

Fig. 3 ein Gestell beziehungsweise einen Wechselbehälter in perspektivischer Ansicht,

Fig. 4 ein Gehäuse mit einer Kamera schematisch im Längsschnitt,

Fig. 5 das in Fig. 4 dargestellte Gehäuse von vorne.

Ein Straßenkraftfahrzeug 1, im folgenden als Zugwagen bezeichnet, hat eine feste Hinterachse 2 und eine lenkbare Vorderachse 3. Bei dem Zugwagen 1 handelt es sich um einen Lastkraftwagen, der für die Aufnahme, den Transport und das Absetzen von Gestellen bzw. Wechselbehältern bestimmt ist, von denen ein Gestell 4 bzw. Wechselbehälter in Fig. 1 schematisch und in Fig. 3 perspektivisch dargestellt ist, auf dem sich ein Container 8 bzw. Wechselbehälter 5 befindet.

Am Zugwagen 1 ist ein Anhängerfahrzeug 6, im folgenden als Anhänger bezeichnet, mit einer Deichsel 7 und einer nicht näher bezeichneten, insbesondere automatischen Kupplung befestigt. Der Anhänger 6 hat eine feste hintere Achse 8 und eine mit einem Drehschemel 9 über die Deichsel 7 lenkbare Achse 10.

Der Zugwagen 1 hat eine Regeleinrichtung 11, an die die Drehwinkel­ sensoren 12, 13 der Räder der lenkbaren Achse 3 angeschlossen sind. Die Drehwinkelsensoren 12, 13 sind bei einem Zugwagen 1, der mit einem Antiblockiersystem ausgestattet ist, für dieses notwendig, werden aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch zur Speisung der zusätzlich im Zugwagen angebrachten Regeleinrichtung 11 verwendet.

Weiterhin ist mit der Regeleinrichtung 11 ein Drehwinkelsensor 14 ver­ bunden, der die Winkelposition der Längsachse 15 der Deichsel 7 in Be­ zug auf die Längsachse 16 des Zugwagens 1 mißt. Am Drehschemel 9 des Anhängers 6 ist ein Drehwinkelsensor 17 vorgesehen, der die Winkelposition der Längsachse 15 der Deichsel 7 in Bezug auf die Längsachse 18 des Anhängers 6 mißt. Der Drehwinkelsensor 17 ist über einen automatisch betätigbaren Kupplungsstecker an die Regeleinrichtung 11 angeschlossen. Am oder nahe am Ende des Anhängers 6 ist eine Kamera 19, insbesondere eine CCD-Kamera und eine Bildverarbeitung 42, vorgesehen, deren optische Achse parallel zur Längsachse 18 des Anhängers 6 eingestellt ist oder mit dieser übereinstimmt. Die Kamera 19 liefert der Bildverarbeitung 42 die entsprechenden Bilder für die Auswertung. Sie ist über die Steckerkupplung mit der Regeleinrichtung 11 verbunden.

Das Gestell 4 bzw. der Wechselbehälter hat vier Stützbeine 20, 21, 23, 24, von denen die vorderen Stützbeine 20, 21 z. B. weiß und die hinteren Stützbeine 23, 24 z. B. schwarz gefärbt sind.

In Fig. 2 sind Teile des in Fig. 1 dargestellten Gliederzugs detaillierter gezeigt. Die Regeleinrichtung 11 enthält einen Mikrocomputer 25, bei dem es sich um einen im Zugwagen 1 vorhandenen Bordrechner handeln kann, der neben den Regelaufgaben auch andere Funktionen ausführt. Mit dem Mikrocomputer 25 ist ein Monitor 26 verbunden, der sich im Führerhaus des Zugwagens 1 befindet. An die Eingänge des Mikrocomputers 25 sind die Drehwinkelsensoren 12, 13, 14 und 17 sowie die Kamera 19 mit Bildverarbeitung 42 angeschlossen. Der Mikrocomputer 25 weist einen Zustandsregler 27 auf, der ausgangsseitig über eine Summierstelle 28 mit einem Lageregler 29 verbunden ist. Ausgänge des Lagereglers 29 sind an Spulen 30, 31 eines Magnetventils 33 gelegt, das über einen Anschluß mit einer Druckpumpe 33 für eine Flüssigkeit und über einen weiteren Anschluß mit einem nicht dargestellten Tank für die Flüssigkeit verbunden ist, aus dem die Pumpe für die Flüssigkeit ansaugt. Je ein Ausgang des Vierwege-Magnetventils 32 ist mit einer Kammer 34 bzw. 35 eines Lenkzylinders 36 verbunden, der mit dem Lenkgetriebe der lenkbaren Achse 3 verbunden ist, so daß über die Achssenkel 37, 38 die lenkbaren Räder 39, 40 des Zugwagens 1 eingestellt werden können, wobei ähnliche Magnetventile 33 in Fahrzeugen mit einer elektronischen Kennfeldlenkung bereits vorhanden sind und für die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe mitverwendet werden können.

Der Anhänger 6 soll aus irgend einer Position rückwärts unter das Ge­ stell 4 bewegt werden, um das Gestell 4 mit dem Wechselbehälter 5 an­ zuheben und abzutransportieren. Aus einer Ausgangsposition, z. B. der in Fig. 1 dargestellten, muß der Zugwagen 1 den Anhänger 6 in eine Zielposition vor dem Gestell bewegen, in der die Längsachse 18 des An­ hängers 6 mit der Längsachse 41 des Gestells die gleichen Richtungen haben, wobei der Anhänger 6 so auf die brückenförmige Öffnung des Gestells 4 so ausgerichtet sein muß, daß er ohne Berührung der Stütz­ beine 20 bis 24 und der oberen Querträger unter das Gestell gefahren werden kann.

Der Gliederzug wird vom Fahrer in Vorwärtsrichtung in die Nähe des Gestells 4 gefahren, wobei z. B. durch eine bogenförmige Schwenkung der Anhänger 6 so ausgerichtet wird, daß die Kamera 19 das Gestell 4 voll erfaßt. Dies wird vom Fahrer auf dem Monitor 26 beobachtet. Der Abstand zwischen Anhänger 6 und Gestell 4 ist so groß zu wählen, daß auf dem Monitor 26 das Gestell 4 erscheint. Zumindest aber müssen auf dem Monitor 26 die Stützbeine 20 bis 24 sichtbar sein.

Wenn dies vom Fahrer bemerkt wird, schaltet er die Regeleinrichtung 11 z. B. über ein nicht dargestelltes Eingabetableau ein, so daß eine Fahr­ automatik in Betrieb genommen wird. Die Regeleinrichtung berechnet aus dem von der Kamera 19 aufgenommenen und der Bildverarbeitung 42 ausgewerteten Bild des Gestells 4 bzw. Wechselbehälters den Abstand der Rückseite des Anhängers 6 vom Gestell 4. Hierzu wird die genormte Breite vorzugsweise der Stützbeine 23, 24 und den genormten Abständen zueinander ausgewertet. Die Bildverarbeitung 42 mißt die Abstände zwischen den einzelnen Stützbeinen durch Abzählen der Pixel des jeweiligen Bilds und berechnet somit die Verdrehung zwischen Anhänger 6 und dem Gestell 4. Die Stellungen der genormten Stützbeine 23, 24 werden aufgrund ihrer Farbe von den Stützbeinen 20, 21 unterschieden.

Die Abstandsermittlung erfolgt über die Bestimmung der genormten Stützbeinhöhe im ausgewerteten Bild durch Abzählen der Pixel, die das Abbild der Stützbeine jeweils belegt. Daraus läßt sich durch Vergleich mit der tatsächlich genormten Stützbeinhöhe der Abstand X des Gestells bzw. Wechselbehälters 4 zum Anhänger 6 bestimmen.

Aus dem Abstand und Winkel zwischen Gestell 4 und Anhänger 6 berechnet die Regeleinrichtung 11 eine Bahn, die vom Anhänger 6 bei langsamer, von der Regeleinrichtung 11 vorgegebener Geschwindigkeit, zurückgelegt werden muß, damit dieser vor dem Gestell 4 einerseits mit seiner Längsachse 18 auf die Längsachse 41 ausgerichtet ist, d. h. der Winkel α 180° hat und somit der Aufnahmeabschnitt des Anhängers 6 mit Spiel unter dem Wechselbehälter 5 in das Gestell 4 eingefahren werden kann.

Diese Bahn setzt sich aus bestimmten Abschnitten zusammen, die insbe­ sondere aus einer Geraden und einem Sinusabschnitt bestehen, an dem an der Vorderseite des Gestells 4 die Längsachse 41 tangential anliegt. Diese Bahn wird als Sollbahn dem Zustandsregler 27 vorgegeben, der die von den Drehwinkelsensoren 14 und 17 erzeugten Signale erfaßt und aus der Sollbahn und den Sensorsignalen eine Bahnkurve errechnet. Dem Lageregler 29 werden als Ausgangssignale des Zustandsreglers 27 die Stellbefehle für die Lenkung übertragen, wobei die Bahnkurve durch Winkelstellungen der Räder 39, 40 in Bezug auf die Längsachse 16 gesteuert werden. Diese Winkelstellungen werden im Summiergebiet 28 mit den von den Drehwinkelsensoren 12, 13 erzeugten Istwerten verglichen.

Die Regelabweichungssignale beaufschlagen die Spule 30 oder 31 in Abhängigkeit davon, ob sich der Anhänger 6 auf mit dem Schnittpunkt der Längsachse 19 am Ende des Anhängers 6 auf der einen oder anderen Seite der berechneten Bahnkurve befindet, wodurch jeweils eine Kammer des Lenkzylinders mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird und die Lenkung entsprechend verstellt.

Auf diese Weise wird der Anhänger 6 mit seinem z. B. durch die Kamera 19 bezeichneten Ende längs der berechneten Bahnkurve mit geringer Geschwindigkeit automatisch zum Gestell bewegt, vor dem er richtig für das Einfahren in die Lücke ausgerichtet ist. Im Zustandsregler 27 sind Regeln gespeichert, die für die verschiedenen Winkelstellungen der Längsachse des Zugwagens, der Deichsel und des Anhängers unter Bezug auf die Lenkstellung die Richtung der Bewegung des Anhängers 6 angeben. Diese Richtung wird daraufhin überprüft, ob sie näher zur berechneten Bahn oder weiter weg von dieser führt. Wenn die Richtung zu einer Vergrößerung des Abstands des Endes des Anhängers von der berechneten Bahn führt, wird die Lenkstellung so verändert, daß die entsprechende Bewegung des Anhängers näher zur Bahn führt. Je weiter sich der Anhänger 6 dem Wechselbehälter 4 bzw. Gestell nähert, desto besser wird die Genauigkeit der Regelung, da die Kamera ein verbessertes Bild des Wechselbehälters auswertet und dabei eine größere Anzahl von Pixeln zum Auswerten zur Verfügung hat.

Das Aufnahme- oder Tragteil des Anhängers wird nach dem Erreichen der Stellung unter dem Wechselbehälter über die an sich bekannte fahrzeugeigene Luftfederung angehoben. Das Umklappen der Stützbeine kann auf herkömmliche Weise von Hand erfolgen.

In Fig. 3 ist ein nach DIN EN 284 genormter Wechselbehälter dargestellt. Die Norm legt den gesamten Wechselbehälter, die Stützbeine, die Verriegelungen, und das sichere Betreiben, des bis zu 16 Tonnen schweren Wechselbehälters fest. Erkennbar ist die aus I- Trägern zusammengeschweißte Bodengruppe, sowie die vier seitlich angebrachten Stützbeine 20, 21, 23, 24, wobei sich die vier automatischen Stützbeine bei abgestelltem Wechselbehälter in ausgefahrenem und gesichertem Zustand befinden.

Die Fig. 4 zeigt eine Kameraeinheit 43 mit der Kamera 19. Die Kamera 19 befindet sich in einem Gehäuse 44 der Kameraeinheit 43. Die Befestigung des Gehäuses 44 am Anhänger 6 geschieht mit einer Zentralschraube, die vorzugsweise genormt ist, so daß die Befestigung für alle Anhänger gleich ist. Das Gehäuse 44 hat an einer Seite eine kreisförmige Öffnung 45, die von einer drehbar im Gehäuse 44 gelagerten Scheibe 46 verschlossen wird. Die Scheibe 46 enthält ein exzentrisch angebrachtes Loch 47, das sich in einer bestimmten Drehstellung der Scheibe 46 vor der Optik der Kamera 19 befindet. Die Scheibe 46 ist zum Rand der Öffnung 45 hin abgedichtet. Die Scheibe 46 ist insbesondere nur ein zwei, diametral einander gegenüberliegenden Ruhestellungen einstellbar, wobei sich das Loch 47 in der einen vor der Kameraoptik befindet und in der anderen durch eine Wand 48 im Gehäuseinneren abgedichtet wird.

Das Gehäuse 44 ist um eine vertikale Achse 49 drehbar auf einem Fuß 50 gelagert, der mit dem Anhänger 6 verbunden ist. Ein Ende der Achse 50 weist ein Zahnrad 51 auf, das über einen nicht dargestellten Zahnriemen mit dem Ritzel eines Motors verbunden ist. Die Antriebsmotoren für die Scheibe 46 und die Achse 49 sind von der Fahrerkabine des Zugwagens aus betätigbar.

Die Kameraeinheit 43 ist schocktauglich, gegebenenfalls beheizbar, frostsicher, rostfrei und wasserdicht ausgebildet. Die Beheizung kann durch Widerstände erfolgen und wird z. B. nur vor und beim Rückwärtsrangieren eingeschaltet. Die Drehstellung des Gehäuses 44 und damit der Kamera 19 wird mit einem Drehwinkelsensor gemessen, der an die Regeleinrichtung 11 angeschlossen ist.

Beim Einlegen des Rückwärtsgangs kann eine Meldung in der Fahrerkabine anzeigen, daß die Kamera 19 in Betriebsbereitschaft versetzt werden muß, d. h. die Scheibe 46 geöffnet und die Kamera 19 in eine Stellung gedreht werden muß, in der der Wechselbehälter 6 auf dem Monitor erscheint.

Die Datenübertragung zwischen Kamera 29 und Regeleinrichtung über eine drahtlose Kommunikationsverbindung, z. B. durch Funk oder Infrarotlicht erfolgen.

Einzelne Elemente des oben beschriebenen Systems können auch für sich verwendet werden. Bei diesen Einzelheiten handelt es sich z. B. um die Ausrüstung für das Rückwärtsrangieren oder die automatische Stützbeinverstellung und -sicherung.

Statt der Kamera 19 kann auch ein Zeilensensor oder Laser-Scanner verwendet werden, um die oben in Verbindung mit der Kamera beschriebenen Funktionen auszuführen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Rückwärtsrangieren eines lenkbaren Straßenfahrzeugs, dessen Lenkung beim Rückwärtsrangieren in eine vorgegebene Zielposition von einer Regeleinrichtung (11) selbsttätig gesteuert wird, die mit Sensoren zur Bestimmung der Lenkstellung der Räder gegenüber der Längsachse (18) des Straßenfahrzeugs und mit Mitteln zur Messung der Entfernung zwischen einem Gestell (4) und einer vom Gestell (4) entfernten Startposition versehen ist, in die das Straßenfahrzeug vor dem selbsttätigen Rückwärtsrangieren gefahren wird und in der der Winkel zwischen der Längsachse (41) des Gestells (4) und der Längsache des Straßenfahrzeugs (18) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Straßenfahrzeug ein Straßenkraftfahrzeug (1) oder ein mit einem Straßenkraftfahrzeug (1) verbundenes Anhängerfahrzeug (6) ist, das Sensoren zur Bestimmung der Winkel zwischen der Längsachse des Straßenkraftfahrzeugs (1) und der Deichsel (7) aufweist, daß die Startposition derart ausgewählt wird, daß eine auf die Zone der rückwärtigen Fahrtrichtung ausgerichtete Kamera (19) am Straßenfahrzeug zumindest die beiden Seiten des Umrisses des Gestells (4) erfaßt, daß in dieser Position die Entfernung zwischen dem rückwärtigen Ende des Straßenfahrzeugs und dem Gestell (4) gemessen wird und daß aus der Entfernung und dem Winkel eine von der Stellung des Straßenfahrzeugs bis zur Zielposition am Gestell (4) verlaufende, stetig in die Längsachse des Gestells (4) an dessen vorderer Seite einmündende Bahn berechnet wird, aus der in einem Zustandsregler (27) Bahnsollwerte und diesen zugeordnete Sollwerte für den Lenkwinkel der Räder (39, 40) bestimmt und einem mit dem Zustandsregler (27) verbundenen Lageregler zugeführt werden, der einen Servomechanismus im Straßenfahrzeug für die Einstellung des Lenkwinkels steuert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kamera (19) eine CCD- Kamera verwendet wird, die das aufgenommene Bild des Gestells (4) bzw. Wechselbehälters an eine Bildverarbeitungseinheit (42) angibt, die die Abstände der Stützbeine zueinander mißt und aus dem charakteristischen Abbild der Stützbeine (23, 24), deren Abstände genormt sind, den Abstand zwischen Kamera(19) und Gestell (4) bzw. Wechselbehälter und dem Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera (19) des Straßenkraftfahrzeugs oder Anhängerfahrzeugs (6) und der Längsachse (41) des Gestells (4) bzw. Wechselbehälters bestimmt.

3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (19) in ihrer Winkelposition gegenüber der Längsachse des Straßenkraftfahrzeugs oder Anhängerfahrzeugs (6) motorisch eingestellt wird und durch einen Drehwinkelsensor Winkelpositionssignale an die Regeleinrichtung (11) ausgibt und daß die Winkelpositionssignale zur Bestimmung der vorn Straßenkraftfahrzeug oder Anhängerfahrzeug hin zur Zielposition zurückzulegenden Bahn ausgewertet werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Abbildern der Stützbeine (23, 24) belegten Pixel von der Bildverarbeitungseinheit (42) zur Bestimmung des Abstands und des Winkels ausgewertet werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen und hinteren Stützbeine (20, 21, 23, 24) jeweils unterschiedliche Farben aufweisen und daß nur die Abbilder der vorderen oder hinteren Stützbeine für die Abstands- und Winkelbestimmung benutzt werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale von an den lenkbaren Rädern (39, 40) des Straßenkraftfahrzeugs (1) vorgegebenen Drehwinkelgebern (12, 13) für die Bestimmung des Lenkwinkels der lenkbaren Räder (39, 40) benutzt werden und daß die Magnetventile (36), die bereits im Straßenkraftfahrzeug (1) vorhanden sind, benutzt werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am oder nahe am rückwärtigen Ende eines Straßenkraftfahrzeugs (1) und/oder Anhängerfahrzeugs (6) eine Kamera (19) angebracht ist, deren optische Achse parallel zur Längsachse des Straßenkraftfahrzeugs (1) bzw. Anhängerfahrzeugs (6) eingestellt ist und die mit der Regeleinrichtung (11) verbunden ist, daß die Ausgänge der Drehwinkelsensoren (12, 13) der lenkbaren Räder (39, 40) mit der Regeleinrichtung (11) verbunden sind, daß gegebenenfalls ein Drehwinkelsensor (17) am Drehschemel des Anhängerfahrzeugs (6) und ein Drehwinkelsensor (14) an der Kupplung zwischen Straßenfahrzeug (1) und Anhängerfahrzeug (6) an die Regeleinrichtung (11) angeschlossen sind, die einen im Straßenkraftfahrzeug (1) angeordneten Monitor (26) und einen Zustandsregler (27) verbundenen Lageregler (29) aufweist, der als Stellglied einen Servomechanismus zur Verstellung des Lenkwinkels enthält, und daß eine Bildverarbeitungseinheit (42) den Abstand zwischen Kamera und einem Gestell und den Winkel zwischen optischer Kameraachse und Gestell-Längsachse bestimmt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, 12, daß die vorderen und hinteren Stützbeinpaare (20, 21; 23, 24) verschiedene Farben haben und daß entweder die Abbildungen der vorderen oder hinteren Paare für die Abstands- und Winkelbestimmung verwendet werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (19) um eine vertikale Achse motorisch drehbar auf dem Anhängerfahrzeug (6) befestigt ist und einen Drehwinkwelsensor aufweist, der an die Regeleinrichtung angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (19) in einem Gehäuse (44) wasserdicht, schocksicher und gegen Staub und Verschmutzung geschützt angeordnet ist und daß die Optik der Kamera (19) durch eine beim Rückwärtsrangieren wegbewegbare Abdeckung geschützt ist.