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Anordnung von Vorrichtungen, insbesondere mit
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einer Anzeige- bzw. Steuervorrichtung zum Führen eines Fahrzeuges
Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Vorrichtungen, insbesondere mit einer
Anzeige- bzw. Steuervorrichtung zum Führen eines Fahrzeuges, das innerhalb einer
begrenzten Fläche Bewegungen ausführen kann und das sowohl Antriebs- als auch Lenkvorrichtungen
aufweist, sowie eine Empfangseinrichtung für Signale, die von einer eine Grenze
bestimmenden Signale eine Energiestrahlung abgebenden Einrichtung am Rand der zu
befahrenden Fläche kommen und bezweckt die Schaffung einer solchen Anordnung bzw.
von Vorrichtungen, die für viele verschiedene Einsatzmöglichkeiten, z.B. in der
Landwirtschaft, wo insbesondere ein hoher Bedarf besteht, verwendet werden kann.
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Aus der DT-PS ili 38 914 ist ein Steuersystem fiir eine für derartige
Zwecke geeignete,z.B. aus einem Rasenmäher bestchende bewegliche Einheit bekannt,
die in einer umgrenzten Fläche Bewegungen ausführen kann und die sowohl umsteuerbare
Antriebseinrichtungen als auch Lenkeinrichtungen aufweist, die von Signalen steuerbar
sind, die von einer eine Grenze bestimmenden, Signale abstrahlenden Einrichtung
kommcn.
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Diese Einrichtung besteht aus einem Elektrischen Leiter, der Hochfrequenzsignale
abgibt und der die Fläche einschließt.
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Es ist hierzu vorgesehen, daß die bewegliche Einheit Empfangsspulen
aufweist, die aus den vom Leiter abgestrahlten Signalen Steuersignale erzeugen,
die sich mit der Stellung der beweglichen Einheit relativ zum Leiter verändern.
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Außerdem sind bei diesem Vorschlag Relais vorgesehen, welche die Lenkanordnung
steuern und die erzeugten Steuersignale den Relais derart zuführen, daß diese die
bewegliche Einheit in eine Richtung lenken, die von dem Leiter wegführt.
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Diese Anordnung weist aber die Nachteile auf, daß um das in diesem
Fall zu bearbeitende Feld ein elektrischer Leiter gespannt werden muß, wobei bei
großen Feldern erhebliche Draht längen benötigt werden. Zum anderen treten bei der
bekannten Anordnung offenbar in den Ecken der Leiterschleife Schwierigkeiten in
der Steuerung auf.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber in der Schaffung einer
Anordnung bzw. zumindest einer Vorrichtung, die es ermöglicht, z.B. einen Ackerschlepper
so über ein Feld zu fahren, daß die Bearbeitungsbreite der angehängten Arbeitsgeräte
Streifen für Streifen ohne Überschneidung oder Abstand den Acker erfaßt. Dabei ist
zu berücksichtigen, daß die Bearbcitungsbreite von Gerät zu Gerät unterschiedlich
ist, der Acker nicht durch zusätzliche Furchen oder Markierungen unterteilt werden,
ein Leitkabel im Acker wegen der unterschiedlichen Arbeitsbreite nicht verlegt werden
darf, der Fahrer, ohne aussteigen zu müssen, nach Bearbeitung des einen Streifens
den nächsten ansteuern kann und die Bearbeitung nicht nur in geraden, sondern auch
gekrümmten Streifen möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch zwei Vorschläge gelöst.
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Der eine besteht darin, daß die Hochfrequenzsignale abgebende Einrichtung
zumindest an den Enden einer Seite eines Feldes aus je einem Sender mit kugelförmiger
Abstrahlung besteht und die Empfangseinrichtung im Fahrzeug ein elektronisches Gerät
aufweist, das aufgrund von Feldstärkemessungen der Sender den Abstand von den beiden
Sendern ermittelt, diese erhaltenen Ist-Meßwerte mit vorgegebenen gespeicherten
Sollwerten vergleicht und die Ist- und Sollwerte einem Anzeigegerät zuführt (Anspruch
1).
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Die andere Lösung der gestellten Aufgabe ist, ausgehend vom Oberbegriff
des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an den Enden einer Seite
eines Feldes je ein Reflektor mit kugelförmiger Rückstrahlung aufgestellt ist und
daß die Sendeeinrichtung zusammen mit dem genannten elektronischen Gerät und dem
genannten Anzeigegerät im Fahrzeug angeordnet ist (Anspruch 2).
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Erfindungsgemäß ist diese Lösung so weitergebildet, daß zwischen den
Enden einer Seite und der ihr gegenüberliegenden Seite eines Feldes eine Anzahl
von Reflektoren in einem vorgegebenen, vorzugsweise gleichen Abstand angeordnet
ist
und daß der eine Sender in Fahrtrichtung ur.d der andere Sender in entgegengesetzter
Richtung auf dem Fahrzeug montiert ist und nach beiden Richtungen einen scharfgebündelten
Strahl aussendet, der an den genannten Reflektoren reflektiert und von einer EmpfangF-einrichtung
mit einem Entfernungsmeßgerät aufgenommen wird und über einen Entfernungsauswerter
die beiden Entfernungen oder Abweichungen davon dem Anzeigegerät zuführt (Anspruch
3).
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Erfindungsgemäß ist dieser Entfernungsauswerter so eingerichtet, daß
dieser die beiden Entfernungsmeßwerte vor und hinter dem Fahrzeug addiert und dem
Anzeigegerät dann zuführt, wenn der Ist-Wert vom Sollwert abweicht (Anspruch 4>q
Für die praktische Ausführung der Erfindung ist es zweckmäßig, die Reflektoren,
die z.B. Metallstäbe oder -kugeln sind, einem Band zuzuordnen (Anspruch 5).
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Rttrch die dargelegten ElaSnanmen der Ansprüche 1 bis 3 ist eine rclativ
einfache Anordnung insbesondere mit einer Vorrichtung geschaffen, die dem Fahrer
von Landfahrzeugen sicher anzeigt, daß er sich auf einer Anzahl vorher fertgelegter
Linien bewegt. Dieses hat besondere Bedeutend bei der Ausgabe von Düngemitteln oder
Insektenvertilgungsmitteln durch das mit dem Fahrzeug verbundene Arbeitsgerät, weil
im anderenFall Schaden statt Nutzen entstehen würde.
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Sowohl die Aufnahme der Sollkurven als auch der damit zu vergleichenden
Ist-Kurven ist leicht durchzuführen, da in den beiden Ausführungsbeispielen der
beiden zwar unterschiedlichen, aber wesensgleichen Anordnungen zwischen Sendern
bzw. Reflektoren der Abstand bzw. die Entfernung zum lahrzeug, im Beispiel zum Ackerschlepper,
gemessen werden. Die beiden Meßwerte ergeben die Katheten eines Dreiecks. Ihre Maße
bestimmen jeden Punkt auf dem Feld.
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Der im Schlepper installierte Speicher enthält die Koordinaten aller
abzufahrenden Punkte. Die Auswertung der beiden Kathetenlängen wird zu einem Soll-Ist-Vergleich
zwischen den eingespeicherten Werten und den tatsächlichen benutzt. Eine Abweichung
wird auf einem Meßgerät, dessen Zeiger bei Abweichung Null in der Mitte steht, sichtbar
gemacht. Der Schlepper wird so gefahren, daß der Zeiger stets in der Mitte steht,
damit werden die vorgeplanten Bearbeitungsstreifen abgefahren.
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Diese Streifen können auch gekrümmt sein, da auch in diesem Fall jeder
Punkt eindeutige Koordinaten hat.
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Die nützliche Ausgestaltung bzw. Weiterbildung tlcr Erfindung ist
in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet und der Beschreibung zu entnehmen,
in der auch die mit diesen Maßnahmen erreichbaren Vorteile angegeben sind.
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Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit dem auswechselbaren,
programmierbaren Speicher das betreffende Feld genau wiederholbar mit dem selben
Fahrzcug, aber der Art nach unterschiedlichen Arbeitsseräten z.B. zum Säen, Ernten
usw. oder ganz andereZweckebenutzt werden kann.
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Ausführungsbeispiele werden nunmehr anhand der Zeichnung näher beschrieben.
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Darin zeigen Fig. 1 schematisch ein Feld, an dessen Enden einer Seite
Sender aufgestellt sind, deren Strahlung von einer auf einem Fahrzeug angebrachten
Empfangseinrichtung aufgenommen und im Sinne. der Erfindung verwertet wird; Fig.
2 ein Feld nach Fig. 1, an dessen Enden einer Seite Reflektoren aufgestellt sind,
die von einem Sender auf dem Fahrzeug beaufschlagt werden, deren reflektierten Strahlen
von einem Empfänger auf dem selben Fahrzeug aufgenommen und im Sinne der Erfindung
verwertet werden; Fig. 3 schematisch ein Feld, über das ein nicht dargestelltes
Fahrzeug in Richtung der Pfeile längs einer Spur geführt wird, wobei ein Hindernis
zu umgehen ist, und in Fig. 4 ein Feld, in dem wie in Fig. 3 ein Fahrzeug auf parallelen
Geraden zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten geführt wird, wobei an diesen Seiten
je ein Band mit einer Anzahl von Reflektoren angeordnet ist.
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Fig. 5 eine abgewandelte Anordnung des ersten Ausführungsbeispieles
nach Fig. 1, bei der außerhalb des zu befahrenden Feldes an einem Ort ein bzw. zwei
Sender aufgestellt sind und das Fahrzeug auf Kurs senkrecht zu einer geraden Linie
des Feldes geführt werden und Fig. 6 ein sich aus der Anordnung nach Fig. 5 ergebende
Diagrammschema vom zeitlichen Verlauf der Sendesignale bzw. der an der Empfangseinrichtung
eintreffenden Signale aufgrund des Einflusses der Laufzeit und ihrer Anderung durch
Umwelteinflüsse, wie z.B. Schnee, Nebel, Regen.
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Nach Fig. 1 ist im ersten Ausführungsbeispiel die Anordnung von Vorrichtungen,
insbesondere mit einer Anzeige-bzw. Steuervorrichtung zum Führen eines Fahrzeuges,
das innerhalb einer begrenzten Fläche Bewegungen ausführen kann und das sowohl Antriebs-
als auch Lenkvorrichtungen aufweist, erfindungsgemäß so getroffen, daß die Signale
einer Energie abgebenden Einrichtung zumindest an den Enden 1,2 nur einer der Seiten
3,3' oder 4,4' eines Feldes 5 aus je einem Sender 6,7 mit kugelförmiger Abstrahlung
- schematisch dargestellt durch die Feldlinien 8,9 - besteht und die Empfangseinrichtung
im Fahrzeug 10 ein elektronisches Gerät 11 aufweist, das aufgrund von Feldstärkemessungen
der Sender den Abstand von den beiden Sendern ermittelt, diese erhaltenen Ist-Meßwerte
mit vorgegebenen gespeicherten Sollwerten vergleicht und die Ist- und Sollwertc
einem Anzeigegerät 12 zuführt.
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Gemäß Fig. 2 ist beim zeiten Ausführungsbeispiel @@@ mindest an den
Enden 1,2 ebenfalls nur einer der Sciten 3 bzw. 3' oder 4 bzw. 4' eines Feldes 5
je ein Reflektor 15,14 mit kugelförmiger Rückstrahlung - ebenfalls scnematisch dargestellt
durch die Feldlinien 15,16 - aufgestellt und die den Sendern f),7 entsprechende
Sendeeinrichtung 6', 7' zusammen mit der Empfangseinrichtung und der renannten elektronischen
Gerät 11', das im Prinzip mit dem Gerät 4.1 identisch ist,und dem genannten Anzeigegerät
12 im Fahrzeug 10 angeordnet.
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Auch hier wird wie im ersten Ausführungsbeispiel aufgrund von Entfernungs-
und/oder Feldstärkemessungen der Abstand des Fahrzeuges 10 von den von der Sendeeinrichtung
6,7 F,-aufschlagtcn Reflektoren 13,14 ermittelt, diese erhaltenen Ist-Meßwerte mit
vorgegebenen in den Speicher 20 gespeicherten Sollwerten verglichen und die Ist-
und Sollwerte dem Anzeigegerät 12 zugeführt.
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In Fig. 3 ist gezeigt, daß im Gegensatz zu Fig. 1 und Fig. 2 die Fahrspuren
auch in Richtung dcr Längsseite 1,1' des Feldes 5' verlaufen kann, wobei das befahren
Feld 5' nicht mit der Länge des gesamten Feldes 5 identisch sein muß. In dieser
Fig. 3 ist ein Hindernis 18 eingezeichnet, das wie später noch beschrieben, in die
Sollwerte einbezogen ist.
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Gemäß Fig. 4 ist im dritten Ausführungsbeispiel, das eine vorteilhafte
Weiterbildung des zweiten Beispieles ist, die Anordnung so gewählt, daß zwischen
den Enden 1,2 einer Seite 3,4 und der ihr gegenüberliegenden Seite 3',4' eines Feldes
5 eine Anzahl von Reflektoren 13'a..n bzw. 14,a. .n in einem vorgegebenen, vorzugsweise
gleichen Abstand angeordnet ist und daß der eine Sender 6'' in Fahrtrichtung und
der andere Sender 7'' in entgegengesetzter Richtung auf dem Fahrzeug 10 montiert
ist und nach beiden Richtungen einen scharfgebündelten Strahl aussendet, der an
den genannten Reflektoren 13'a..n bzw. 14'an reflektiert und von einer Empfangseinrichtung
11'' mit einem Entfernungsmeßgerät 12a aufgenommen wird und iiber einen Entfernungsauswerter
12b die beiden Entfernungen oder Abweichungen davon dem Anzeigegerät 12 zuführt.
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Hierbei ist der Entfernungsauswerter 12b so eingerichtet, daß dieser
die beiden Entfernungsmeßwerte vor und hinter dem Fahrzeug 10 addiert und dem Anzeigegerät
12 zuführt um die Abweichung darzustellen.
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Die Anordnung und Auswertung dieses Ist-Soll-Wertvergleiches ist besonders
geeignct, wenn gerade parallel verlaufende Fahrspuren verlangt werden.
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Fiir die praktische Handhabung ist es dabei auch vorteilhaft, die
Reflektoren 13'a. .n bzw. 14,a. .n, die z.B. bletallstäbe oder -kugeln sind, einem
Band 19 zuzuordnen.
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In Abwandlung und Vereinfachung des ersten Ausführungsbeispieles nach
Fig. 1 ist gemäß Fig. 5 vorgesehen, daß die Signale abgebende Einrichtung an einem
und/oder einem anderen Ende 1,2 einer Seite 3 oder 3' bzw. 4 oder 4' eines gegenüber
dem zu befahrenden Feld 5 größeren Feldes 5' aus mindestens einem Sender 6''' und/oder
7''' mit kugelförmiger Abstrahlung zweier Träger unterschiedlichster Laufzeit (Senderfeldlir1ien
8,9 wie in Fig. i) besteht und die Empfangs einrichtung im Fahrzeug 10 ein elektronisches
Gerät 11''' aufweist, das aufgrund von Entfernungs- und Laufzeitmessungen der Sender
den Abstand von den beiden Sendern ermittelt, diese erhaltenen Ist-}1eE.werte mit
vorgegebenen in den Speicher 20 gespeicherten Sollwerten vergleicht und die Ist-
und Sollwerte einem Anzeigegerät 12 zuführt.
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Diese vereinfachte Anordnung eignet sich besonders für kleinere Felder
bzw. Feldabschnitte eines großen Feldes.
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In Anlehnung an das zweite in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel
ist ferner vorgesehen, daß zumindest an einem der Enden 1,2 einer Seite 3 oder 3'
bzw. 4 oder eines Feldes 5' ein Reflektor 13' und/oder 1' mit kugelförmiger Rückstrahlung
zweier Träger unterschiectlichster Laufzeit (Feldlinien 15,16 wie in Fig. 2) aufgestellt
ist und daß die Sendeeinrichtung 6"',7"' zusammen mit dem genannten elektronischen
Gerät 11' und dem genannten Anzeigegerät 12 in dem Fahrzeug 10 angeordnet sind,
wobei aufgrund von Entfernungs- und Laufzeitmessungen der Abstand des Fahrzuges
10 von den von der Sendeeinrichtung 6''',7''' beaufschlagten Reflektoren 13' und/oder
11n' und aus der messung des von der Seite z.B. 3 zurückgelegten Weges ermittelt,
diese erhaltenen Ist-Meßwerte mit vorgegebenen gespeichertn Sollwerten verglichen
und die Ist- und Sollwerte dem Anzeigegerät 12 zugeführt werden.
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Dieses hat gegenüber dem zuvorgenannten Ausführungsbeispiel den Vorteil,
daß alle aktiven Geräte an eine gemeinsame Stromversorgungseinrichtung im Fahrzeug
anschließbar sind.
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Für beide zuletzt genannten Anordnungen ist es zweckmäßig, daß der
eine Sender 6''' ein Ultraschallsender US und der andere Sender 7''' ein Energiestrahler
im elektromagnetischen Gebiet, z.B. ein Infrarotstrahler IR ist.
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Zur Kompensation eines Laufzeitfehlers durch Unwe t ci nflüsse ist
vorgesehen, daß an der Sendeeinrichttlng 6''', US und/oder der ihr zugeordncten
Empfangseinrichtung amt Anzeigegerät 12 Mittel, wie z.B. bei X links in Fig. 5 angedeutet
ist, angeordnet sind.
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In den zuletzt anhand der Fig. 5 beschriebenen beiden Anordnungen
läßt sich der apparative Aufwand vercinfachen, enn der Entfernungsmesser ein dem
Räderwerk des Fahrzeuges 10 zugeordneter mechanischer, vorzugsweise auf einem Räderwerk
beruhender Weg (Abstands-)-Messer ist, dessen Meßwerte elektronisch ausgewertet
und dem Anzeigegerät 12 zugefiillrt werden.
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Aus der Fig. 5 ist auch die Art und Weise der Aufnahme der Sollwerte
in den Speicher 20 zu erkennen.
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Bei bekanntem Abstand vom Aufstellungsort 1 der Sender 6''', 7'''
nach Po (Anfang der ersten Fahrspur 17a) wird der Sollwertverlauf durch Abfahren
der Begrenzung von Po nach Pn als Funktion des Weges und der dazugehörigen Laufzeit
des langsameren Informationsträgers aufgenommen. Die Punkte auf der Geraden P'o...P'n
als Rechengrößen mit Hilfe des Strahlensatzes auf dem vorhergehenden Po...Pn-Sollwert
sind umzurechnen, so daß danach ein Soll-Ist-Vergleich vorgenommen werden kann.
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Diese Maßnahmen ermöglichen es, daß der Funktionsverlauf der zuvor
bearbeiteten Breite als Sollwert für die nächste Bearbeitungsbreite zu verwenden
ist.
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Sie bieten den Vorteil, daß der Fehler von Fahrkurs zu Fahrkurs so
gering wie möglich zu halten ist.
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Aus der Fig. 6 ist der zeitliche Verlauf der Sende- und der Empfangssignale
zu entnehmen. In Fig. 6a ist der senderseitig mit der Triggerflanke 1T einsetzende
und schneller laufende Informationsträger 1 und in Fig. 6b der gleichzeitig ein-5
setzende und abgestrahlte langsamere Informationsträger 1L gezeigt, während in Fig.
6c die empfangenen Signale IT und IL, die die unterschiedliche Laufzeit tLhaben,
dargestellt sind.
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In Weiterbildung bzw. Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
dem Gerät 11,11' ein auswechselbarer Speicher 20 für die Sollwerte zugeordnet. Hierdurch
ergibt sich der Vorteil, daß dieser Speicher für Wiederholungen der Fe befahrungen
verwendet werden kann (Fig. I und 2).
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Zweckmäßig ist dabei, als Speicher 20 einen programmierbaren Speicher
20a zu nehmen, wobei für den Speicher 20,20a eine Bandkassette 20b dient.
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Unter Bezug auf Fig. 3 ist auch nach der Erfindung vorgesehen, in
den Speicher 20,20a,20b Vergleichswerte von L'ntfernungskoordinaten für einen gekrümmten
Fahrzeugkurs z.z.
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bei 17n einzugeben, was den Vorteil mit sich bringt, die im Wesen
einfachere Anordnung nach der Fig. 3 und cr Fig.4 zu wählen.
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Ebenso ist unter Bezug auf die Fig. 3 erfindungsgenäß noch vorgesehen,
daß in den Speicher 20,20a,2Ob ein oder mel:rere
llindernlsFe 18
für den F,nllrzeugRurs 17 eingegeben sind.
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Dieses erlaubt dem Fahrer den zu ändernden Fahrktirs auch bei Sichtbehinderung,
z.B. Dunkelheit oder Nebel, zu erkennen und der Lenkung des Fahrzeuges zu berücksichtigen.
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Ein solches Hindernis kann z.B. ein Baum oder ein Mast sein.
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Schließlich ist in diesem Zusammenhang nach der Erfindung noch vorgesehen,
daß dem Gerät 11,11',11'' eine Zahleinrichtung zugeordnet ist, die die Anzahl der
Fahrbahnen 17a bis 17n erfaßt.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß dem elektronischen Gerät 11
im Fahrzeug 10 ein automatisches Steuergerät für die Lenkung des Fahrzeuges und
die Steuerung des mit ihm verbundenen Arbeitsgerätes zugeordnet ist, dem die Soll-,
Ist- bzw. Vergleichswerte zugeführt werden und das diese in entsprechende mechanische
Größen umwandelt.
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Im gleichen Sinn ist vorgesehen, daß dem Anzeigegerät 12 ein von Hand
bedienbares Schalt-/Steuergerät zugeordnet ist und daß beide Geräte nahe dem Führersitz
auf oder im Fahrzeug angebracht sind, so daß der Fahrer die Fahrzeugbewegungen nach
den Signalen des Anzeigegerätes steuern und bei einer Abweichung vom Soll-Ist-Wertvergleich
des Entfernungsauswerters sofort das Arbeitsgerät in oder außcr Betrieb setzen kann.
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Patentansprüche