EP4423718A1 - Verfahren zur erfassung von ladegut - Google Patents

Verfahren zur erfassung von ladegut

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Publication number
EP4423718A1
EP4423718A1 EP22786945.0A EP22786945A EP4423718A1 EP 4423718 A1 EP4423718 A1 EP 4423718A1 EP 22786945 A EP22786945 A EP 22786945A EP 4423718 A1 EP4423718 A1 EP 4423718A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cargo
edges
load
space
hold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22786945.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dennis BUCHNER
Tobias KLINGER
Daniel Pfefferkorn
Thomas Wolf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF CV Systems Global GmbH
Original Assignee
ZF CV Systems Global GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF CV Systems Global GmbH filed Critical ZF CV Systems Global GmbH
Publication of EP4423718A1 publication Critical patent/EP4423718A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/50—Depth or shape recovery
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/13—Edge detection
    • G—PHYSICS
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10028—Range image; Depth image; 3D point clouds
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10048—Infrared image
    • G—PHYSICS
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30112—Baggage; Luggage; Suitcase
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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30164—Workpiece; Machine component
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30204—Marker

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting cargo within a cargo space, in which the interior of the cargo space containing the cargo is scanned with at least one camera, i. H. with the image sensor of a camera, is recorded as an image and the recorded image information is subjected to automatic image processing.
  • Load monitoring in particular using electronic systems, is becoming increasingly important with today's traffic flows and the demands placed on the logistics of goods.
  • the loading spaces of trucks and containers in particular are the focus of fleet operators, freight forwarders and mail order companies and must be used as efficiently as possible.
  • the loading and unloading processes must also be planned.
  • Such monitoring is often carried out by measuring, scanning or otherwise identifying the objects or parts of cargo which are loaded into a hold before or during loading.
  • Methods are known in which cameras are mounted on forklifts, for example, which scan the individual pieces of charge during loading and add up the results to give a total charge or a degree of filling within the hold.
  • RFID tags/RFID labels RFID; Radio Frequency Identification, radio wave identification
  • RFID tags/RFID labels RFID; Radio Frequency Identification, radio wave identification
  • DE 10 2016 011 788 DE discloses a method for detecting cargo in a vehicle using an image sensor or a camera, in which cargo is identified and a storage location of the respective cargo in the vehicle is automatically determined using image data captured by the image sensor. For this purpose, two images are recorded at different times or events and compared with one another by means of an automatic evaluation of a differential image. The respective load is identified using barcodes or transponders and the storage location is thus recorded. The identified cargo and the storage location are stored in a database.
  • a disadvantage here is the requirement that the loading space has to be divided into known sections, for example into shelves, in order to generate unambiguous difference images. With this method, it is almost impossible to determine cargo within a cargo space of any design without any intended divisions.
  • the object of the present invention was therefore to provide an improved method for load detection and load detection, which can be used for cargo holds of any design, which is not affected by changing lighting conditions and which is as universal and easy to implement as possible in terms of its equipment and electronic requirements.
  • the method according to the invention is characterized in that the algorithm on which the image processing is based includes a program part or operator for edge detection, by means of which edges of the load visible from the image information and recognizable from the location of the camera are currently determined. Furthermore, with the help of the algorithm, the model of the cargo described by the current edge configuration of the cargo is then fitted into a model described by the edges of the cargo space, namely by comparing the recognizable edges of the cargo and their edge lengths with the edges of the unloaded Cargo space and its edge lengths or with the edges of the cargo space in a previously loaded state and the associated edge lengths is carried out and from this the cargo space occupied by the cargo is determined and determined.
  • Edge detection or edge extraction as such is known and usually part of a segmentation of elements in digital image processing.
  • a suitably designed algorithm should be used to separate two-dimensional areas in the image from one another if they differ sufficiently in terms of color or gray value, brightness or texture along straight or curved lines.
  • Special edge operators should recognize these areas and provide data with with the help of which the intermediate edges can be described.
  • the so-called Prewitt operator or the Canny algorithm for example, are known as edge detectors in image processing.
  • Edge detectors are also used in photogrammetry and cartography, e.g. B. to determine object or terrain edges from aerial photographs.
  • edge detection is now used to detect edges of cargo parts in a cargo space, to determine their lengths and, with the help of predefined models of cargo and from the cargo space as such, to determine a loading situation that makes it possible to determine the position, quantity and volume of a cargo in a hold.
  • the specified load space geometry is compared with the geometry and the currently measured volumes of the cargo.
  • the method according to the invention enables a precise and sufficiently clear assessment of the situation in a hold even with a relatively small amount of data to be processed.
  • the method of edge detection adapted according to the invention avoids the disadvantages and sources of error occurring in image processing using conventional methods due to different lighting situations or the influence of reflection. A very robust detection of the state of the loading space is thus provided, which is hardly influenced by changing light conditions and changing brightness.
  • a development consists in the fact that the cargo space occupied by the cargo, determined according to the method, is displayed in the form of a graphic representation a display device or an interface, in particular on a screen.
  • Such a design results in extremely easy handling of the system without lengthy training. It allows the respective user to easily interpret the results of the loading space situation determined by the method according to the invention and to react accordingly.
  • a further embodiment consists in interventions on or changes to the edge detection carried out by the program part or the operator and calibrations being able to be carried out using and starting from the graphical representation, in particular manual interventions, changes or calibrations. This means that simulations of load statuses or representations of changed loading positions can be carried out, as well as possible corrections to the recorded load status if, for example, the user himself has different or better knowledge of a currently changed load situation.
  • a further development consists in the interior of the cargo space containing the cargo being recorded as an image with at least one camera under illumination with visible or infrared light. Even if the method according to the invention behaves very robustly with regard to differences in brightness, additional lighting that is adapted in particular to the image sensor of the camera can have a positive effect on the determination of edges and lengths. When using infrared light, a camera is required whose image sensor also reacts to infrared radiation.
  • a further embodiment consists in the fact that additional lines projected into the cargo space can be displayed in the graphic representation on the display device or interface by the algorithm on which the image processing is based. This makes orientation easier for the user, ie the loadmaster or the forwarding agent. It also makes it easier to interpret graphical representation on the interface or screen. This also makes it easier to see in which area load limits are being exceeded or where there is still enough space to move or rearrange the load.
  • the algorithm on which the image processing is based can be used in the graphical representation on the display device or interface to display additional grid lines or order lines projected into the hold.
  • a further embodiment consists in the loading space occupied by the cargo determined according to the method being made available as processable, in particular digital information for storage in various systems for data processing, in particular for use in control devices and for use and processing within a data communication system.
  • the required data which is also used to provide the graphic representation, can be loaded into a data cloud or sent via telecommunications equipment to a forwarding agency's headquarters, which is then able to view the loading space or the loading situation in one go To monitor trucks during their different driving stations.
  • a further embodiment consists in the implementation of the method for detecting a load being triggered in an event-related manner, in particular by sensor signals triggered by loading processes or loading space openings.
  • the detection of the load according to the method according to the invention can be triggered by signals from a CAN bus of a vehicle, which transmits corresponding signals or events throughout the vehicle.
  • the processing unit in which the algorithm for carrying out the load detection is stored as a program, is then embedded in a data infrastructure via CAN bus in a corresponding manner. In this way, events can also be used as triggers in which, for example, slipping or a shifting of the charge is detected.
  • events such as smoke development, formation of trickling material or changes in the angle of repose, changed temperatures or humidity, etc. can also be used as triggers for the detection according to the method.
  • events such as smoke development, formation of trickling material or changes in the angle of repose, changed temperatures or humidity, etc.
  • changes in the angle of repose of bulk material can also be perceived in certain cases and corresponding reactions can be derived from them.
  • a further embodiment is that in the event of an event that triggers the sequence of method steps for detecting a load or in the event that a determination of the loading space occupied by the load exceeds specified threshold values, the output of a warning message or a warning signal via the display device or interface he follows. This enables direct information to be sent to a driver, a load manager or a central monitoring point.
  • a further embodiment consists in the image processing and the associated algorithm being implemented at least partially as an app, i.e. as application software or computer programs for data processing devices, in particular mobile data processing devices such as mobile phones or tablets, with the graphic display being carried out on these data processing devices and interventions on or Changes to the procedure and calibrations can be carried out, in particular manual interventions, changes or calibrations can be carried out.
  • an app i.e. as application software or computer programs for data processing devices, in particular mobile data processing devices such as mobile phones or tablets
  • the graphic display being carried out on these data processing devices and interventions on or Changes to the procedure and calibrations can be carried out, in particular manual interventions, changes or calibrations can be carried out.
  • Another embodiment that facilitates the detection of the cargo according to the invention is that structures that can be determined by the camera and recognized as "artificial" edges for edge detection can be generated by light beams projected into the cargo hold or linear markings applied to the walls or floor of the cargo hold.
  • lasers can generate light beams that are recognized as edges by the camera or by the edge detection integrated in the algorithm.
  • markings made of adhesive strips can be applied to the floor or to the side walls of the loading space, which are interpreted in the same way as an edge by the edge detection.
  • a device is particularly suitable for carrying out the method, which has a camera mounted in a cargo hold, which records the interior of the cargo hold containing the cargo and transmits the recorded image information to a computing unit contained in a data processing device for automatic image processing, with an algorithm in the computing unit is programmed for image processing, which contains program parts or operators for edge detection, for fitting the model of the cargo into the model of the cargo space and for comparing the edges and edge lengths of the cargo and the unloaded or pre-loaded cargo space and from this determines the cargo space occupied by the cargo.
  • Such a device is of particular use in transport vehicles, in particular in commercial vehicles, in particular in a truck or trailer.
  • a simulation of a cargo configuration can then be carried out in advance and thus planning for loading and unloading can be set up at stops that are approached successively.
  • FIG. 1 shows a sketch of the interior of a cargo hold 1 in the form of a graphic representation on a screen, namely from its rear tail lift looking in the direction of the front wall 2.
  • the representation contains the same view of the cargo hold in three next to each other posed views, i.e. in three side-by-side images from a camera located in the upper right-hand corner, viewed in the direction of travel, of the rear tail lift of cargo hold 1. This location is particularly well suited for the arrangement of such a camera, since the entire cargo hold up to the front wall is then in the field of view.
  • the image on the left differs from the adjacent images in that other parts of the load or a different arrangement of the load are visible.
  • the recorded image information has been subjected to automatic image processing, with the algorithm on which the image processing is based including an operator for edge detection, with the aid of which visible from the image information and from the location of the camera recognizable edges 7 of the load are determined.
  • the algorithm on which the image processing is based including an operator for edge detection, with the aid of which visible from the image information and from the location of the camera recognizable edges 7 of the load are determined.
  • all load edges are represented by dash-dotted lines, but for reasons of clarity they are not provided with reference numbers everywhere.
  • the current edge configuration of the dash-dotted lines interpreted according to the method thus describes the model or the graphic representation of the cargo.
  • the edge detection operator uses the image information to determine edges 8 that are also visible and recognizable from the location of the camera, which represent the model of the cargo hold 1 with sufficient accuracy and are only shown here in the left image for the sake of clarity.
  • the model described by the current configuration of the edges 7 of the cargo 6.1, 6.2 and 6.3 is fitted into the model described by the edges 8 of the cargo hold 1 in that a comparison of the recognizable edges of the cargo 6.1, 6.2 and 6.3 and their edge lengths are carried out with the edges 8 of the hold and their edge lengths.
  • dotted lines 10 projected into the loading space or onto the loading space floor 5 are shown as grid lines or order lines on the screen, which show the user or the load master in a simulation how an optimized loading configuration for further in parts of the load (e.g. lattice boxes) could look like according to their dimensions.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung eines Ladeguts innerhalb eines Laderaums, bei dem das Innere des das Ladegut enthaltenen Laderaums mit mindestens einer Kamera als Bild aufgenommen und die aufgenommene Bildinformation einer automatischen Bildverarbeitung unterzogen wird. Der der Bildverarbeitung zugrundeliegende Algorithmus beinhaltet einen Programmteil oder Operator zur Kantenerkennung, mit dessen Hilfe aus der Bildinformation von der Kamera erkennbare Kanten des Ladeguts bestimmt werden. Mit Hilfe des Algorithmus erfolgt eine Einpassung des durch die aktuelle Kantenkonfiguration des Ladeguts beschriebenen Modells des Ladeguts in ein durch die Kanten des Laderaums beschriebenes Modell dadurch, dass ein Vergleich der erkennbaren Kanten des Ladeguts sowie deren Kantenlängen mit den Kanten des unbeladenen Laderaums und deren Kantenlängen oder mit den Kanten des Laderaums in einem vorherigen beladenen Zustand und der dazu gehörigen Kantenlängen durchgeführt wird. Daraus erfolgt eine Bestimmung des durch das Ladegut eingenommenen Laderaums.

Description

Verfahren zur Erfassung von Ladegut
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung eines Ladeguts innerhalb eines Laderaums, bei dem das Innere des das Ladegut enthaltenen Laderaums mit mindestens einer Kamera, d. h. mit dem Bildsensor einer Kamera, als Bild aufgenommen und die aufgenommene Bildinformation einer automatischen Bildverarbeitung unterzogen wird.
Die Ladungsüberwachung insbesondere durch elektronische Systeme nimmt bei den heutigen Verkehrsströmen und den Anforderungen an die Logistik von Gütern einen immer breiteren Raum ein. Insbesondere die Laderäume von Lkw und von Containern stehen in dieser Hinsicht bei Flottenbetreibern, Speditionen und Versandhandel im Fokus und müssen möglichst effizient genutzt werden. Dazu sind in Abhängigkeit vom Befüllungsgrad des Laderaums auch die Be- und Entladevorgänge zu planen.
Oft wird eine solche Überwachung dadurch durchgeführt, dass die Objekte oder Ladungsteile, die in einen Laderaum verladen werden, vor oder während der Verladung gemessen, gescannt oder in anderer Weise bestimmt werden. So sind Verfahren bekannt, bei denen etwa Kameras an Gabelstaplern montiert sind, die während der Verladung die einzelnen Ladungsstücke scannen und die Ergebnisse zu einer Gesamtladung bzw. zu einem Füllungsgrad innerhalb des Laderaums aufaddieren. Andere Lösung arbeiten mit an Ladungsteilen befestigten RFID- Tags/RFID-Etiketten (RFID; engl. Radio Frequency Identification, Funkwellenidentifikation), die während der Verladung oder innerhalb des Laderaums von entsprechenden Antennen im Laderaum oder etwa im Verladebereich an der Rampe detektiert werden. Eine genaue Bestimmung eines örtlich bestimmten Ladungszustands innerhalb des Laderaums ist dadurch allerdings nur bedingt möglich. Zudem erfordern solche Verfahren relativ viele Einrichtungen in der gesamten die Ladung umgebenden Infrastruktur, d. h. an Ladestellen, Rampen, an Ladefahrzeugen etc., die dann natürlich in einer geeigneten Form erst zusammengefasst und bewertet werden müssen.
Im Stand der Technik sind auch Verfahren bekannt, die mit Hilfe kameragestützter Verfahren einzelne Ladungsteile örtlich bestimmen und identifizieren können. So offenbart etwa die DE 10 2016 011 788 DE ein Verfahren zur Ladeguterfassung in einem Fahrzeug mittels eines Bildsensors bzw. einer Kamera, bei dem ein Ladegut identifiziert und ein Ablageort des jeweiligen Ladeguts im Fahrzeug anhand erfasster Bilddaten des Bildsensors automatisch ermittelt wird. Dazu werden zwei Bilder zu unterschiedlichen Zeitpunkten oder Ereignissen aufgenommen und mittels einer automatischen Auswertung eines Differenzbildes miteinander verglichen. Das jeweilig ermittelte Ladegut wird anhand von Barcodes oder Transpondern identifiziert und so der Ablageort erfasst. Das identifizierte Ladegut und der Ablageort werden in einer Datenbank gespeichert.
Nachteilig hierbei ist Erfordernis, dass der Laderaum in bekannte Sektionen aufgeteilt werden muss, beispielsweise in Regalfächer, um eindeutige Differenzbilder zu erzeugen. Ein Ladegut innerhalb eines beliebig ausgebildeten Laderaums ohne vorgesehene Einteilungen lässt sich mit diesem Verfahren kaum ermitteln.
Darüber hinaus liegt diesem und vielen anderen bekannten Verfahren der Erfassung von Ladungsteilen mittels Kameras oder Bildsensoren der Nachteil zugrunde, dass die Erkennung stark von den herrschenden Lichtverhältnissen beeinträchtigt werden kann. Gerade bei Ladegut in unterschiedlichen Größen und Formen ist eine Differenzierung bei wechselnden Beleuchtungen und Lichtverhältnissen außerordentlich schwierig.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand demnach in der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Ladungserkennung und Ladeguterfassung, welches für beliebig gestaltete Laderäume anwendbar ist, welches von wechselnden Lichtverhältnissen nicht beeinflusst wird und welches in Bezug auf seine apparativen und elektronischen Erfordernisse möglichst universell und einfach zu realisieren ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. Ebenfalls offenbart ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Einrichtung.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass der der Bildverarbeitung zugrundeliegende Algorithmus einen Programmteil oder Operator zur Kantenerkennung beinhaltet, mittels dessen aus der Bildinformation sichtbare und vom Standort der Kamera erkennbare Kanten des Ladeguts jeweils aktuell bestimmt werden. Des Weiteren erfolgt danach mit Hilfe des Algorithmus eine Einpassung des durch die aktuelle Kantenkonfiguration des Ladeguts beschriebenen Modells des Ladeguts in ein durch die Kanten des Laderaums beschriebenes Modell, nämlich dadurch, dass ein Vergleich der erkennbaren Kanten des Ladeguts sowie deren Kantenlängen mit den Kanten des unbeladenen Laderaums und deren Kantenlängen oder mit den Kanten des Laderaums in einem vorherigen beladenen Zustand und der dazu gehörigen Kantenlängen durchgeführt wird und daraus der durch das Ladegut eingenommene Laderaum bestimmt und ermittelt wird.
Eine Kantendetektion oder Kantenextraktion als solche ist bekannt und üblicherweise Teil einer Segmentierung von Elementen in der digitalen Bildverarbeitung. Dabei sollen durch einen entsprechend ausgebildeten Algorithmus flächige Bereiche im Bild voneinander getrennt werden, wenn sie sich entlang gerader oder auch gekrümmter Linien in Färb- oder Grauwert, Helligkeit oder Textur hinreichend unterscheiden. Spezielle Kantenoperatoren (Kantendetektoren) sollen diese Bereiche erkennen und Daten bereitstellen, mit deren Hilfe die dazwischen liegenden Kanten beschrieben werden können. In der Bildverarbeitung sind als Kantendetektoren beispielsweise der sogenannte Prewitt-Operator oder der Canny-Algorithmus bekannt. Kantendetektoren werden auch in der Photogrammmetrie und der Kartografie eingesetzt, um z. B. aus Luftbildern Objekt- oder Geländekanten zu ermitteln.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun die Kantendetektion dazu benutzt, Kanten von Ladungsteilen in einem Laderaum zu erkennen, deren Längen zu ermitteln und mit Hilfe von vorgegebenen Modellen von Ladegütern und vom Laderaum als solchem eine Beladungssituation festzustellen, die es ermöglicht, Position, Menge und Volumen einer in einem Laderaum befindlichen Ladung zu ermitteln. Die vorgegebene Laderaumgeometrie wird dabei verglichen mit der Geometrie und den aktuell gemessenen Volumina der Ladegüter. Dies macht bereits deutlich, dass hier nicht nur eine einfache Übertragung bekannter Verfahren auf ein anderes Anwendungsgebiet erfolgt, sondern eine neue und erfinderisch angepasste Anwendung der lediglich im zweidimensionalen Bereich bekannten Kantendetektion zur Interpretation der Ladungssituation in einem dreidimensionalen Raum.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auch bei einer relativ geringen Menge an zu verarbeitenden Daten eine genaue und ausreichend klare Beurteilung der Situation in einem Laderaum. Darüber hinaus werden durch die erfindungsgemäß angepasste Methode der Kantendetektion die bei der Bildverarbeitung nach herkömmlichen Methoden durch unterschiedliche Beleuchtungssituationen oder Reflexionseinfluss entstehenden Nachteile und Fehlerquellen vermieden. Es wird so eine sehr robuste Erkennung des Laderaumzustands bereitgestellt, die von wechselnden Lichtverhältnissen und wechselnder Helligkeit kaum beeinflusst ist.
Eine Weiterbildung besteht darin, dass der verfahrensgemäß ermittelte durch das Ladegut eingenommene Laderaum in Form einer graphischen Darstellung auf einem Anzeigegerät oder einem Interface dargestellt wird, insbesondere auf einem Bildschirm. Durch eine solche Ausbildung ergibt sich eine außerordentlich einfache Handhabung des Systems ohne langwieriges Training. Es erlaubt dem jeweiligen Anwender, die Ergebnisse der durch das erfindungsgemäße Verfahren ermittelten Laderaumsituation einfach zu interpretieren und entsprechend darauf zu reagieren.
Eine weitere Ausbildung besteht darin, dass unter Nutzung und ausgehend von der graphischen Darstellung Eingriffe am oder Änderungen der durch den Programmteil oder den Operator erfolgenden Kantenerkennung sowie Kalibrierungen durchführbar sind, insbesondere manuelle Eingriffe, Änderungen oder Kalibrierungen. Damit lassen sich Simulationen von Ladungszuständen oder Darstellungen von geänderten Beladungspositionen ebenso durchführen wie eventuelle Korrekturen am erfassten Ladezustand, wenn z.B. der Anwender selbst andere oder bessere Kenntnis von einer aktuell veränderten Ladungssituation besitzt.
Eine Weiterbildung besteht darin, dass das Innere des das Ladegut enthaltenden Laderaums mit mindestens einer Kamera unter Beleuchtung mit sichtbarem oder infrarotem Licht als Bild aufgenommen wird. Auch wenn das erfindungsgemäße Verfahren sich sehr robust gegenüber Helligkeitsunterschieden verhält, können zusätzliche und insbesondere auf den Bildsensor der Kamera angepasste Beleuchtungen die Ermittlung von Kanten und Längen positiv beeinflussen. Bei der Verwendung von Infrarotlicht ist eine Kamera erforderlich, deren Bildsensor auch auf Infrarotstrahlung reagiert.
Eine weitere Ausbildung besteht darin, dass durch den der Bildverarbeitung zugrundeliegenden Algorithmus in der graphischen Darstellung auf dem Anzeigegerät oder Interface zusätzliche in den Laderaum projizierte Linien darstellbar sind. Das erleichtert dem Anwender, d. h. dem Lademeister oder dem Spediteur die Orientierung. Ebenfalls erleichtert es die Interpretation der graphischen Darstellung auf dem Interface oder dem Bildschirm. Dadurch wird auch leichter ersichtlich, in welchem Bereich Ladungsgrenzen überschritten werden oder wo noch genügend Platz zur Umstellung oder Neuanordnung der Ladung vorhanden ist. Dasselbe gilt für eine weitere Ausbildung, die darin besteht, dass durch den der Bildverarbeitung zugrundeliegenden Algorithmus in der graphischen Darstellung auf dem Anzeigegerät oder Interface zusätzliche in den Laderaum projizierte Gitterlinien oder Ordnungslinien darstellbar sind.
Eine weitere Ausbildung besteht darin, dass der verfahrensgemäß ermittelte durch das Ladegut eingenommene Laderaum als verarbeitbare, insbesondere digitale Information zur Speicherung in verschiedenen Systemen zur Datenverarbeitung, insbesondere zur Nutzung in Steuerungseinrichtungen und zur Verwendung und Verarbeitung innerhalb eines Daten-Kommunikationssystems, bereitgestellt wird. So können etwa die erforderlichen Daten, die auch zur Bereitstellung der graphischen Darstellung genutzt werden, in eine Daten-Cloud geladen werden oder über Telekommunikationseinrichtungen an eine Zentrale einer Spedition gegeben werden, die damit in die Lage versetzt ist, den Laderaum respektive die Ladungssituation in einem Lkw während seiner unterschiedlichen Fahrtstationen zu überwachen.
Eine weitere Ausbildung besteht darin, dass eine Durchführung des Verfahrens zur Erfassung eines Ladeguts ereignisbezogen ausgelöst wird, insbesondere durch Sensorsignale, ausgelöst von Ladevorgängen oder Laderaumöffnungen. Bei einer solchen Ausbildung kann die Erfassung des Ladeguts nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Signale aus einem CAN-Bus eines Fahrzeugs ausgelöst werden, der entsprechende Signale oder Ereignisse im gesamten Fahrzeug überträgt. Die Recheneinheit, in der der Algorithmus zur Durchführung der Ladeguterfassung als Programm hinterlegt ist, ist dann auf entsprechende Weise in einer Dateninfrastruktur über CAN-Bus eingebettet. Auf diese Weise können auch Ereignisse als Auslöser genutzt werden, bei denen über eine separate Sensorik im Laderaum beispielsweise ein Verrutschen oder ein Verschieben der Ladung festgestellt wird. Durch eine entsprechende Sensorik können auch Ereignisse wie Rauchentwicklung, Entstehung von Rieselgut oder Schüttwinkeländerungen, veränderte Temperaturen oder Feuchtigkeit etc. als Auslöser für die verfahrensgemäße Erfassung genutzt werden. Natürlich können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in bestimmten Fällen auch Schüttwinkelveränderungen von Schüttgut wahrgenommen und entsprechende Reaktionen daraus abgeleitet werden.
Eine weitere Ausbildung besteht darin, dass im Falle eines die Abfolge der Verfahrensschritte zur Erfassung eines Ladeguts auslösenden Ereignisses oder für den Fall, dass eine Bestimmung des durch das Ladegut eingenommenen Laderaums vorgegebene Schwellenwerte überschreitet, die Ausgabe einer Warnmeldung oder eines Warnsignals über das Anzeigegerät oder Interface erfolgt. Damit ist eine direkte Information an einen Fahrer, einen Lademeister oder an eine zentrale Überwachungsstelle möglich.
Eine weitere Ausbildung besteht darin, dass die Bildverarbeitung und der zugehörige Algorithmus mindestens teilweise als App, also als Anwendungssoftware oder Computerprogrammen für Datenverarbeitungsgeräte, insbesondere mobile Datenverarbeitungsgeräte wie Mobiltelefone oder Tablets ausgeführt ist, wobei die graphische Darstellung auf diesen Datenverarbeitungsgeräten erfolgt und davon ausgehend Eingriffe am oder Änderungen des Verfahrensablaufs sowie Kalibrierungen durchführbar sind, insbesondere manuelle Eingriffe, Änderungen oder Kalibrierungen durchführbar sind. Mit einer solchen Ausbildung kann der Zugang zur Ladungskontrolle und der Service in den entsprechenden Einrichtungen wesentlich erleichtert werden, da lediglich die Laderäume bzw. die Fahrzeuge mit einer Kamera und einer entsprechenden Datenübermittlung ausgerüstet sein müssen, wobei die übertragenen Rohdaten dann in den Datenverarbeitungsgeräten verfahrensgemäß verarbeitet werden können. Eine weitere, die erfindungsgemäße Erfassung des Ladeguts erleichternde, Ausbildung besteht darin, dass durch die Kamera ermittelbare und für die Kantenerkennung als „künstliche“ Kanten erkennbare Strukturen durch in den Laderaum projizierte Lichtstrahlen oder auf Wänden oder Boden des Laderaums aufgebrachte linienförmige Markierungen erzeugbar sind. Hier können etwa Laser Lichtstrahlen erzeugen, die von der Kamera bzw. von der im Algorithmus eingebundenen Kantenerkennung als Kanten erkannt werden. Ebenso können beispielsweise Markierungen aus Klebstreifen auf dem Boden oder auf den Seitenwänden des Laderaums aufgebracht sein, die in gleicher Weise als Kante von der Kantenerkennung interpretiert werden. Eine solche Verfahrensweise erleichtert natürlich die Auswertung und Interpretation der jeweils vom Ladegut eingenommenen Volumina im Verhältnis zu den Grenzen bzw. Grenzflächen des Laderaums.
Zur Durchführung des Verfahrens ist danach eine Einrichtung besonders geeignet, die eine in einem Laderaum angebrachte Kamera aufweist, welche das Innere des das Ladegut enthaltenen Laderaums aufnimmt und die aufgenommene Bildinformation einer in einem Datenverarbeitungsgerät enthaltenen Recheneinheit zur automatischen Bildverarbeitung übermittelt, wobei in der Recheneinheit ein Algorithmus zur Bildverarbeitung programmiert ist, der Programmteile oder Operatoren zur Kantenerkennung, zur Einpassung des Modells des Ladeguts in das Modell des Laderaums und zum Vergleich der Kanten und Kantenlängen des Ladeguts und des unbeladenen oder vorbeladenen Laderaums beinhaltet und daraus den durch das Ladegut eingenommenen Laderaum bestimmt.
Eine solche Einrichtung ist besonders in Transportfahrzeugen von Nutzen, insbesondere in Nutzfahrzeugen, insbesondere in einem Lkw oder Anhängefahrzeug. Unter der Voraussetzung, dass die dort vorhandenen Laderäume in ihren Abmessungen bekannt sind, kann dann auch eine Simulation einer Ladungskonfiguration vorab durchgeführt werden und so eine Planung für das Ein- und Ausladen an sukzessive angefahrenen Haltestellen aufgestellt werden.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.
Dazu zeigt Fig. 1 in Form einer graphischen Darstellung auf einem Bildschirm skizzenhaft einen Blick in das Innere eines Laderaums 1 , nämlich von seiner hinteren Ladebordwand aus in Blickrichtung auf die vordere Wand 2. Die Darstellung enthält zur besseren Vergleichbarkeit dieselbe Ansicht des Laderaums in drei nebeneinander gestellten Ansichten, d.h. in drei nebeneinander gestellten Bildern einer Kamera, die sich in der in Fahrtrichtung rechten oberen Ecke der hinteren Ladebordwand des Laderaums 1 befindet. Dieser Ort ist besonders gut geeignet für die Anordnung einer solchen Kamera, da der gesamte Laderaum bis zur Vorderwand sich dann im Sichtbereich befindet.
Das linke Bild unterscheidet sich von den danebenliegenden Bildern dadurch, dass andere Ladungsteile bzw. eine andere Anordnung des Ladeguts sichtbar sind.
Man erkennt jeweils die rechte Begrenzungswand 3, die linke Begrenzungswand 4, die Ladefläche bzw. den Boden 5 und die vordere Begrenzungswand 2 des Laderaums. Ebenfalls erkennbar ist Ladegut, nämlich verschiedene Objekte bzw. verschiedene auf dem Laderaumboden 5 verteilte Ladungsteile 6.1 , 6.2 und 6.3. Es handelt sich hier um den Laderaum eines Lkw, dessen Ladefläche mit einem Gerüst aus Streben und Latten versehen ist, welches mit einer Plane überdeckt ist.
Die aufgenommene Bildinformation ist erfindungsgemäß einer automatischen Bildverarbeitung unterzogen worden, wobei der der Bildverarbeitung zugrundeliegende Algorithmus einen Operator zur Kantenerkennung beinhaltet, mit dessen Hilfe aus der Bildinformation sichtbare und vom Standort der Kamera erkennbare Kanten 7 des Ladeguts bestimmt werden. In allen drei Ansichten der hier gewählten graphischen Darstellungen sind alle Ladegutkanten durch strichpunktierte Linien dargestellt, jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht überall mit Bezugsziffern versehen. Die verfahrensgemäß interpretierte aktuelle Kantenkonfiguration der strichpunktierten Linien beschreibt so das Modell bzw. die graphische Darstellung des Ladeguts.
Der Operator zur Kantenerkennung bestimmt aus der Bildinformation ebenfalls sichtbare und vom Standort der Kamera erkennbare Kanten 8, welche in hinreichender Genauigkeit das Modell des Laderaums 1 darstellen und der Übersichtlichkeit halber hier nur im linken Bild dargestellt sind.
Mit Hilfe des Algorithmus erfolgt eine Einpassung des durch die aktuelle Konfiguration der Kanten 7 des Ladeguts 6.1 , 6.2 und 6.3 beschriebenen Modells in das durch die Kanten 8 des Laderaums 1 beschriebene Modell dadurch, dass ein Vergleich der erkennbaren Kanten des Ladeguts 6.1 , 6.2 und 6.3 sowie deren Kantenlängen mit den Kanten 8 des Laderaums und ihren Kantenlägen durchgeführt wird.
Das erfolgt in Bezug auf den unbeladenen Laderaums und dessen Kantenlängen genauso wie mit den um entsprechende Kantenlängen eines nachfolgend eingeladenen Ladeguts reduzierten sichtbaren Kanten des Laderaums. Daraus wird dann eine Bestimmung des durch das Ladegut eingenommenen Laderaums und auch des noch zur Verfügung stehenden Laderaums durchgeführt.
In der mittleren Ansicht der Fig. 1 zeigen dazu die auf dem Bildschirm zusätzlich in den Laderaum projizierten Linien 9 die Grenzen bzw. das eingenommene
Volumen der nach den Ladungsteilen 6.1 noch eingeladenen Ladungsteile 6.2 und 6.3. Auch die Linien 9 sind hier nur in der mittleren und nicht in der rechten Ansicht dargestellt, um Übersichtlichkeit zu gewährleisten. In der rechten Ansicht der Fig. 1 sind auf dem Bildschirm weitere in den Laderaum bzw. auf den Laderaumboden 5 projizierte punktierte Linien 10 als Gitterlinien oder Ordnungslinien dargestellt, die dem Nutzer oder dem Lademeister in einer Simulation anzeigen, wie eine optimierte Ladekonfiguration für weitere in ihren Maßen vorgegebene Ladungsteile (z.B. Gitterboxen) aussehen könnte.
Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)
1 Laderaum
2 vordere Wand des Laderaums
3 rechte Begrenzungswand des Laderaums
4 linke Begrenzungswand des Laderaums
5 Boden des Laderaums
6.1 Ladungsteil/Ladegut
6.2 Ladungsteil/Ladegut
6.3 Ladungsteil/Ladegut
7 Kante des Ladeguts/des Ladungsteils
8 Kante des Laderaums
9 projizierte Linie (eingenommenes Volumen)
10 projizierte Linie (Simulation zusätzliche Ladung)

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Erfassung eines Ladeguts (6.1 , 6.2, 6.3) innerhalb eines Laderaums (1 ), bei dem das Innere des das Ladegut enthaltenen Laderaums mit mindestens einer Kamera als Bild aufgenommen und die aufgenommene Bildinformation einer automatischen Bildverarbeitung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der der Bildverarbeitung zugrundeliegende Algorithmus einen Programmteil oder Operator zur Kantenerkennung beinhaltet, wobei durch den Programmteil oder Operator aus der Bildinformation sichtbare und vom Standort der Kamera erkennbare Kanten (7) des Ladeguts (6.1 , 6.2, 6.3) bestimmt werden, wonach weiterhin mit Hilfe des Algorithmus eine Einpassung des durch die aktuelle Kantenkonfiguration des Ladeguts beschriebenen Modells des Ladeguts in ein durch die Kanten (8) des Laderaums (1 ) beschriebenes Modell dadurch erfolgt, dass ein Vergleich der erkennbaren Kanten (7) des Ladeguts (6.1 , 6.2, 6.3) sowie von Kantenlängen der erkennbaren Kanten (7) des Ladeguts (6.1 , 6.2, 6.3) mit den Kanten (8) des unbeladenen Laderaums (1 ) und Kantenlängen der Kanten (8) des unbeladenen Laderaums (1 ) oder mit Kanten des Laderaums in einem vorherigen beladenen Zustand und Kantenlängen der Kanten des Laderaums in dem vorherigen beladenen Zustand durchgeführt wird und daraus eine Bestimmung des durch das Ladegut eingenommenen Laderaums erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem der verfahrensgemäß ermittelte durch das Ladegut (6.1 , 6.2, 6.3) eingenommene Laderaum in Form einer graphischen Darstellung auf einem Anzeigegerät oder einem Interface dargestellt wird, insbesondere auf einem Bildschirm. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem unter Nutzung und ausgehend von der graphischen Darstellung Eingriffe am oder Änderungen der durch das Programmteil oder den Operator erfolgenden Kantenerkennung sowie Kalibrierungen durchführbar sind, insbesondere manuelle Eingriffe, Änderungen oder Kalibrierungen durchführbar sind. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Innere des das Ladegut (6.1 , 6.2, 6.3) enthaltenden Laderaums (1 ) mit mindestens einer Kamera unter Beleuchtung mit sichtbarem oder infrarotem Licht als Bild aufgenommen wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem durch den der Bildverarbeitung zugrundeliegenden Algorithmus in der graphischen Darstellung auf dem Anzeigegerät oder Interface zusätzliche in den Laderaum (1 ) projizierte Linien (9, 10) darstellbar sind. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem durch den der Bildverarbeitung zugrundeliegenden Algorithmus in der graphischen Darstellung auf dem Anzeigegerät oder Interface zusätzliche in den Laderaum (1 ) projizierte Gitterlinien oder Ordnungslinien darstellbar sind. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der verfahrensgemäß ermittelte durch das Ladegut (6.1 , 6.2, 6.3) eingenommene Laderaum als verarbeitbare, insbesondere digitale, Information zur Speicherung in Datenverarbeitungssystemen, insbesondere zur Nutzung in Steuerungseinrichtungen und zur Verwendung und Verarbeitung innerhalb eines Daten-Kommunikationssystems, bereitgestellt wird. - 15 - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Durchführung des Verfahrens zur Erfassung eines Ladeguts ereignisbezogen ausgelöst wird, insbesondere durch Sensorsignale, ausgelöst von Ladevorgängen oder Laderaumöffnungen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Falle eines die Durchführung des Verfahrens zur Erfassung eines Ladeguts auslösenden Ereignisses oder im Fall, dass eine Bestimmung des durch das Ladegut eingenommenen Laderaums vorgegebene Schwellenwerte überschreitet, eine Ausgabe einer Warnmeldung oder eines Warnsignals über ein oder das Anzeigegerät oder Interface erfolgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bildverarbeitung und der zugehörige Algorithmus mindestens teilweise als App für Datenverarbeitungsgeräte, insbesondere mobile Datenverarbeitungsgeräte wie Mobiltelefone oder Tablets, ausgeführt ist, eine oder die gegebenenfalls erfolgende graphische Darstellung auf einem solchen Datenverarbeitungsgerät erfolgt und von einem solchen Datenverarbeitungsgerät ausgehend Eingriffe am oder Änderungen des Verfahrensablaufs sowie Kalibrierungen durchführbar sind, insbesondere manuelle Eingriffe, Änderungen oder Kalibrierungen durchführbar sind. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem durch die Kamera ermittelbare und für die Kantenerkennung als Kanten erkennbare Strukturen durch in den Laderaum (1 ) projizierte Lichtstrahlen oder durch auf Wänden oder Boden des Laderaums aufgebrachte linienförmige Markierungen erzeugbar sind. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , aufweisend eine in einem Laderaum angebrachte Kamera, welche das Innere des das Ladegut (6.1 , 6.2, 6.3) enthaltenen Laderaums (1 ) - 16 - aufnimmt und die aufgenommene Bildinformation einer in einem Datenverarbeitungsgerät enthaltenen Recheneinheit zur automatischen Bildverarbeitung übermittelt, wobei in der Recheneinheit ein Algorithmus zur Bildverarbeitung programmiert ist, der Programmteile oder Operatoren zur Kantenerkennung, zur Einpassung des Modells des Ladeguts in das Modell des Laderaums und zum Vergleich der Kanten und Kantenlängen des Ladeguts und des unbeladenen oder vorbeladenen Laderaums beinhaltet und daraus den durch das Ladegut eingenommenen Laderaum bestimmt. Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, insbesondere Lkw oder Anhängefahrzeug, aufweisend eine Einrichtung nach Anspruch 12.
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