WO2023020758A1 - Method and system for operating a working machine in forestry - Google Patents

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WO2023020758A1
WO2023020758A1 PCT/EP2022/070028 EP2022070028W WO2023020758A1 WO 2023020758 A1 WO2023020758 A1 WO 2023020758A1 EP 2022070028 W EP2022070028 W EP 2022070028W WO 2023020758 A1 WO2023020758 A1 WO 2023020758A1
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WO
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tree
work
forestry
working
specific parameter
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Application number
PCT/EP2022/070028
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German (de)
French (fr)
Inventor
Gabriela Jager
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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.)
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Publication date
Application filed by Zf Friedrichshafen Ag filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
Publication of WO2023020758A1 publication Critical patent/WO2023020758A1/en

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G23/00—Forestry
    • A01G23/02—Transplanting, uprooting, felling or delimbing trees
    • A01G23/08—Felling trees

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a working machine and to a working system for carrying out such a method.
  • Performing a work task may require the use of a work machine operated by a forest worker.
  • the occupational safety of the forest worker can depend on a visual inspection of the work environment. While carrying out the work task, the forest worker may be exposed to environmental hazards which may not be perceptible during such a visual inspection by the forest worker.
  • the present invention relates to a method for operating a working machine in forestry.
  • the work machine can be a self-propelled work machine or a vehicle.
  • the working machine can have a working device for performing a forestry work task.
  • the self-propelled work machine can also be an agricultural machine or a construction machine.
  • the method has a detection of a point cloud assigned to a stand of trees with a laser scanner.
  • the laser scanner can be designed as a two-dimensional or three-dimensional scanning sensor.
  • the laser scanner can be a lidar sensor.
  • the tree population can be selectively recorded or scanned with the laser scanner.
  • the point cloud can be assigned to the tree population as a discretization thereof, where the point cloud can discretize the tree population.
  • the tree population can be recorded contact-free with the laser scanner.
  • a point cloud which can have a large number of measuring points related to the tree population, can thus be recorded with the laser scanner.
  • the point cloud can be a two-dimensional or three-dimensional point cloud.
  • the method includes recognizing a tree in the detected point cloud.
  • the detected point cloud can have a large number of point coordinates.
  • the tree can be recognized in the detected point cloud based on a segmentation for segmenting a geometric model of the tree in the point cloud or the point coordinates.
  • the method can therefore have a segmentation of the geometric model of the tree in the point cloud as a further step.
  • the geometric model can be, for example, a cylindrical or frusto-conical geometry.
  • the tree can be recognized in the detected point cloud based on an AI-based extraction of the tree from the point cloud or the point coordinates.
  • the method can therefore include recognizing the tree in the point cloud based on an AI approach.
  • the tree can be recognized in the detected point cloud based on a feature extraction for extracting a geometric feature of the tree in the point cloud or the point coordinates.
  • the method can therefore include, as a further step, extracting the geometric feature of the tree in the point cloud.
  • the tree can be recognized in the detected point cloud based on a classification for classifying the tree in the point cloud or the point coordinates.
  • the method can therefore have a classification of the tree in the point cloud.
  • the method includes deriving a tree-specific parameter of the recognized tree.
  • the tree-specific parameter can be a spatial parameter that indicates a spatial position of the building mes can define.
  • the spatial location may include a spatial position of the tree.
  • the spatial position can have a spatial orientation of the tree.
  • the tree specific parameter can be derived from the segmented geometric model of the tree.
  • the tree-specific parameter can be derived from the extracted feature of the tree.
  • the tree-specific parameter can be derived based on the classification step.
  • the method includes controlling a working device of the working machine to carry out a working step with the working machine for performing a forestry work task as a function of the derived tree-specific parameter.
  • the forestry work item may be a forestry work item to be performed in a forest.
  • the working device can be arranged on the working machine.
  • the working device can be a device for driving the working machine to perform the forestry work task.
  • the working device can therefore be controlled to drive or intervene in a drive of the working machine.
  • the work step can therefore include driving or moving the work machine.
  • the working device can be a tool for carrying out the forestry work task.
  • the work step can therefore include operating or controlling the work device or the tool to carry out the forestry work task.
  • the tool can be a saw.
  • the method can include selecting the working device of the working machine to be controlled for carrying out the working step with the working machine for performing the forestry work task as a function of the derived tree-specific parameter.
  • the step of capturing the point cloud can be carried out repeatedly or multiple times.
  • the steps of recognizing the tree and deriving the tree-specific parameters can also be based be carried out repeatedly or several times on the repeatedly recorded point clouds.
  • the method can therefore have a further step of comparing the repeatedly derived tree-specific parameter.
  • the controlling step can then be carried out as a function of a comparison result based on the comparing step.
  • the result of the comparison can show agreement or discrepancy among the repeatedly derived tree-specific parameters.
  • a forestry work task can be carried out automatically based on the sensory detection of the tree population.
  • the forestry work task can be carried out more efficiently through automated control of the working machine, with occupational safety also being able to be increased through automated detection of the tree population in the working environment of the working machine. With the invention, you can therefore reduce the amount of work and wear and tear on the machine when performing the forestry work task.
  • the point cloud in the step of capturing the point cloud, can be captured using a laser scanner arranged on the work machine.
  • the laser scanner can therefore be a scanning environment detection sensor that can be carried on the work machine.
  • the laser scanner can have a detection field that deviates from the visual field of view of an operator of the working machine. In this way, areas in the working environment of the working machine that are shaded for the operator can be captured by the laser scanner. By detecting shaded areas, work safety can be guaranteed more reliably.
  • the laser scanner can also be arranged at a distance from or separately from the working machine. The detection of areas in the working environment of the work machine that cannot be seen by the operator can thus be further improved and work safety can be maintained in a task-specific manner.
  • a tree trunk can be recognized in the detected point cloud in the step of recognizing the tree.
  • the tree- For example, stem can be detected based on segmenting a cylinder in the point cloud.
  • the tree trunk can be a tree trunk of a standing or grown tree or a tree trunk of a felled tree.
  • a parameter of the identified tree trunk can be derived in the step of deriving the tree-specific parameter.
  • the tree specific parameter can be derived from the segmented cylinder.
  • the identified tree trunk can be a tree trunk at or on which the forestry work task is to be performed.
  • the identified tree trunk can also be a tree trunk that represents an obstacle or a hazard for the work machine or the operator when performing the forestry work task. Work tasks on a tree trunk can therefore also be automated and carried out more safely using the method.
  • a spatial orientation of the identified tree trunk can be determined in the step of deriving the tree-specific parameter.
  • a skewed position or inclination of the identified tree trunk can be determined.
  • a fallen or at least partially broken tree trunk can also be determined in the step of deriving the tree-specific parameter.
  • a trunk diameter or a trunk circumference of the recognized tree trunk can be determined in the step of deriving the tree-specific parameter.
  • an age or a mass of the identified tree trunk can be derived from the determined trunk diameter.
  • a trunk length of the identified tree trunk can be determined in the step of deriving the tree-specific parameter. The age or mass of the detected log can be derived from the log length of the detected log.
  • tree-specific parameters relevant for felling a tree can be determined automatically with the method and the working device can be based then be steered to fell the tree.
  • the tree-specific parameter can also be a foliage of the tree, which can also be derived from at least one of the other parameters described.
  • the foliage can be derived from a point density in the point cloud.
  • the work machine can thus also be controlled to carry out the work task depending on the foliage of the recognized tree.
  • this can have, as a further step, a classification of the recognized tree based on the tree-specific parameter into at least one forestry tree class.
  • the tree class can be, for example, a stability tree class, a vitality class, a quality class or a spatial distribution class. For example, a thinning of the tree population can be carried out in a more targeted manner and is therefore more environmentally friendly.
  • the step of controlling the working device can be performed based on a classification based on the step of classifying.
  • the classification can be, for example, a classification into stability classes, a classification into vitality classes, a classification into quality classes or a classification into spatial distribution classes.
  • the forestry work task can therefore be carried out in a targeted manner directed towards a tree class, with trees of at least one further tree class being excluded from the work task and thus being preserved.
  • this can have, as a further step, the definition of a work route for carrying out the work step based on the step of deriving or the derived tree-specific parameter.
  • the step of controlling the working device can be performed based on the set working route.
  • the work task or the work step can therefore also include navigating or moving the work machine in the tree population.
  • the work task or work step can also be navigating or moving the work machine in the tree population.
  • the method can therefore include navigating the work machine based on the step of deriving or the derived tree-specific parameter.
  • the work route for carrying out the work step can be defined in such a way that protected areas in the work environment of the work machine are not violated.
  • the protection areas in which the trees to be protected are located can thus be determined in a further step.
  • the stock of trees to be protected can be determined based on the derivation step or the derived tree-specific parameter.
  • the work machine can thus be controlled in such a way that a stand of trees to be protected is not damaged when the work step or the work task is carried out.
  • this can include, as a further step, determining a position of the work machine in the tree population in order to define the work route.
  • the step of determining the position can be carried out with a positioning sensor, for example a GNSS antenna.
  • the positioning sensor can be arranged on the working machine. The work machine can thus be set up for automated navigation in the tree population.
  • the forestry work task to be performed can include felling the identified tree.
  • the felling may be a future felling.
  • the work step or work task can therefore also be a work step in preparation for felling or a work task in preparation for felling.
  • the forestry task or work step to be performed may include documenting the derived tree-specific parameter.
  • the step of controlling the working device for felling the identified tree can be carried out depending on the derived tree-specific parameter.
  • the step of controlling the working device can be performed to document the derived tree-specific parameter.
  • the documentation can be carried out in a digital forest information system or a digital geographic information system, wherein the work machine or a control device for controlling the work machine or for executing the method can be connected to the forest information system or the digital geographic information system.
  • a degree of digitization of forestry work tasks can thus be increased with the invention and the forestry work task can thus be carried out more efficiently and sustainably.
  • this can include, as a further step, detecting at least one climatic element acting on the tree population.
  • the climate element can be, for example, a temperature, an air pressure, an air humidity, a wind force, a precipitation value, a dryness value, solar radiation or environmental radiation.
  • the climate element can be derived based on the captured point cloud.
  • the step of controlling the working device can be performed based on the detected climate element.
  • the method can include detecting at least one climate factor as a further step.
  • the climatic element can depend on the recorded at least one climatic factor or can be determined based on this.
  • the climate factor can be, for example, a geographical location, a topographical elevation, an exposure, a distance from a body of water, a groundwater level, a type of soil or a boulder. act dencovering.
  • the step of controlling the working device can be performed based on the detected climate factor.
  • the step of controlling the working device can also be performed based on the climate element determined based on the detected climate factor.
  • the method can, as a further step, detect at least one anthropogenic factor which, for example, can describe a geographical location of a building or infrastructure.
  • the step of controlling the work device can therefore also be performed based on the detected anthropogenic factor.
  • this can include, as a further step, carrying out an environmental damage analysis for the work step for performing the forestry work task.
  • the environmental damage analysis can be performed based on the derived tree specific parameter.
  • the environmental damage analysis can show damage to the tree population or the environment, for example the forest floor, occurring when performing the work task, which damage can occur to the tree population or the environment independently of the tree population involved in the work task.
  • the step of controlling the working device can be carried out based on the environmental damage analysis that has been carried out. Setting the work route can be done based on the environmental damage analysis. Environmental damage can be reduced or minimized in this way. Further, the work route can be optimized based on the environmental damage analysis.
  • the present invention relates to a forestry work system.
  • the forestry work system can be set up to carry out the method according to the preceding aspect.
  • the forestry work system can be set up to automatically carry out the method according to the previous aspect.
  • the forestry work system has a laser scanner for capturing a point cloud of a stand of trees.
  • the forestry work system assigns which has an evaluation unit for detecting a tree in the detected point cloud and for deriving a tree-specific parameter of the detected tree.
  • the forestry work system has a control unit for controlling a work device of the work machine to carry out a work step of the work machine for performing a forestry work task as a function of the derived tree-specific parameter.
  • the control unit can have the evaluation unit.
  • FIG. 1 schematically shows a forestry work system according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a flow chart for carrying out a method for operating a work machine in forestry according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a forestry work system 200 which is set up to carry out the method steps shown in FIG.
  • the forestry work system 200 has a laser scanner 10 for capturing a point cloud, which at least partially discretely depicts a stock of trees.
  • the stock of trees has a large number of trees 2 .
  • the laser scanner 10 is arranged on a work machine 100 , the laser scanner 10 being arranged above a housing of the work machine 100 according to one embodiment. This results in an advantageous detection range of the laser scanner 10, in which Shading, for example by the housing of the working machine 100 itself, can be minimized.
  • the forestry work system 200 also has an evaluation unit 30 which is set up to recognize a tree 2 in the recorded point cloud of the tree population.
  • the evaluation unit 30 is set up to derive a tree-specific parameter of the identified tree 2 .
  • the evaluation unit 30 is arranged on the work machine 100 and is connected to the laser scanner 10 for reading in the detected point cloud.
  • the forestry working system 200 also has a control unit 40 which is set up to control a working device 20 of the working machine 100 .
  • the work device 20 is controlled to perform a work step of the work machine 100 .
  • the work step can be carried out with the work device 20 for performing a forestry work task depending on the derived tree-specific parameter.
  • the working device 20 is arranged on the working machine 100 and connected to the control unit 40 .
  • the control unit 40 has the evaluation unit 30 or is connected to it.
  • evaluation unit 30 is set up to determine an orientation of a tree trunk as the tree-specific parameter of identified tree 2 . According to this exemplary embodiment, the evaluation unit 30 is also set up to compare the determined alignment of the tree trunk with a predetermined threshold value for the alignment of the tree trunk and, based on this, to output a work signal for felling the tree 2 . According to this exemplary embodiment, the control unit 40 is set up to control a work tool based on the work signal in order to cut down the tree 2 with the work tool in the stand of trees or to exempt it from being felled in the stand of trees.
  • FIG. 2 schematically shows a flowchart for carrying out a method for operating work machine 100 in forestry.
  • a point cloud acquisition is carried out.
  • the point cloud associated with the tree population is recorded with the laser scanner 10.
  • tree identification is carried out.
  • a tree 2 of the tree population is recognized by the evaluation unit 30.
  • a parameter derivation is carried out in a third step S3.
  • the tree-specific parameter of the identified tree 2 is derived.
  • control is performed.
  • the working device 20 is controlled by the control unit 40 in order to carry out a working step in a fifth step S5.
  • the work step is carried out in order to perform a forestry task with the work device 20 .

Abstract

The invention relates to a method for operating a working machine (100) in forestry, comprising the steps of: detecting a point cloud assigned to a tree population using a laser scanner (10), identifying a tree (2) in the detected point cloud, deriving a tree-specific parameter of the detected tree (2), controlling a working device (20) of the working machine (100) for carrying out a working step with the working machine (100) for carrying out a work task in forestry as a function of the derived tree-specific parameter. The invention also relates to a forestry working system (200) which is configured to carry out the method.

Description

ZF Friedrichshafen AG Akte 209235 Friedrichshafen 2021 -08-03 ZF Friedrichshafen AG file 209235 Friedrichshafen 2021 -08-03
Verfahren und System zum Betreiben einer Arbeitsmaschine in der Forstwirtschaft Method and system for operating a work machine in forestry
Technisches Gebiet technical field
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsmaschine und auf ein Arbeitssystem zum Durchführen eines derartigen Verfahrens. The present invention relates to a method for operating a working machine and to a working system for carrying out such a method.
Stand der Technik State of the art
In der Forstwirtschaft sind im Baumbestand eine Vielzahl von Arbeitsaufgaben durchzuführen. Bei der Durchführung einer Arbeitsaufgabe kann es erforderlich sein, eine Arbeitsmaschine einzusetzen, die von einem Forstarbeiter bedient wird. Die Arbeitssicherheit des Forstarbeiters kann dabei von einer visuellen Kontrolle des Arbeitsumfelds abhängen. Der Forstarbeiter kann bei der Durchführung der Arbeitsaufgabe einer Gefährdung durch Umweltgefahren ausgesetzt sein, welche bei einer derartigen visuellen Kontrolle durch den Forstarbeiter nicht wahrnehmbar sein können. In forestry, a large number of work tasks have to be carried out in the tree population. Performing a work task may require the use of a work machine operated by a forest worker. The occupational safety of the forest worker can depend on a visual inspection of the work environment. While carrying out the work task, the forest worker may be exposed to environmental hazards which may not be perceptible during such a visual inspection by the forest worker.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem Aspekt ein Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsmaschine in der Forstwirtschaft. Bei der Arbeitsmaschine kann es sich um eine selbstfahrende Arbeitsmaschine oder um ein Fahrzeug handeln. Die Arbeitsmaschine kann eine Arbeitseinrichtung zum Verrichten einer forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe aufweisen. Bei der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann es sich auch um eine Landmaschine oder eine Baumaschine handeln. In one aspect, the present invention relates to a method for operating a working machine in forestry. The work machine can be a self-propelled work machine or a vehicle. The working machine can have a working device for performing a forestry work task. The self-propelled work machine can also be an agricultural machine or a construction machine.
Das Verfahren weist als einen Schritt ein Erfassen einer einem Baumbestand zugeordneten Punktwolke mit einem Laserscanner auf. Der Laserscanner kann als ein zweidimensional oder dreidimensional scannender Sensor ausgebildet sein. Bei dem Laserscanner kann es sich um einen Lidar-Sensor handeln. Der Baumbestand kann mit dem Laserscanner punktuell erfasst beziehungsweise abgetastet werden. Die Punktwolke kann dem Baumbestand als Diskretisierung desselben zugeordnet sein, wobei die Punktwolke den Baumbestand diskretisieren kann. Ferner kann der Baumbestand mit dem Laserscanner berührungslos erfasst werden. Mit dem Laserscanner kann somit eine Punktwolke, welche eine Vielzahl von auf den Baumbestand bezogenen Messpunkten aufweisen kann, erfasst werden. Bei der Punktwolke kann es sich um eine zweidimensionale oder dreidimensionale Punktwolke handeln. As a step, the method has a detection of a point cloud assigned to a stand of trees with a laser scanner. The laser scanner can be designed as a two-dimensional or three-dimensional scanning sensor. The laser scanner can be a lidar sensor. The tree population can be selectively recorded or scanned with the laser scanner. The point cloud can be assigned to the tree population as a discretization thereof, where the point cloud can discretize the tree population. Furthermore, the tree population can be recorded contact-free with the laser scanner. A point cloud, which can have a large number of measuring points related to the tree population, can thus be recorded with the laser scanner. The point cloud can be a two-dimensional or three-dimensional point cloud.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Erkennen eines Baumes in der erfassten Punktwolke auf. Die erfasste Punktwolke kann eine Vielzahl von Punktkoordinaten aufweisen. Der Baum kann in der erfassten Punktwolke basierend auf einer Segmentierung zum Segmentieren eines geometrischen Models des Baumes in der Punktwolke beziehungsweise den Punktkoordinaten erkannt werden. As a further step, the method includes recognizing a tree in the detected point cloud. The detected point cloud can have a large number of point coordinates. The tree can be recognized in the detected point cloud based on a segmentation for segmenting a geometric model of the tree in the point cloud or the point coordinates.
Das Verfahren kann daher als einen weiteren Schritt ein Segmentieren des geometrischen Models des Baumes in der Punktwolke aufweisen. Bei dem geometrischen Model kann es sich beispielsweise um eine zylindrische oder kegelstumpfförmige Geometrie handeln. Der Baum kann in der erfassten Punktwolke basierend auf einer Kl- basierten Extrahierung des Baumes aus der Punktwolke beziehungsweise den Punktkoordinaten erkannt werden. Das Verfahren kann daher als einen weiteren Schritt ein Erkennen des Baumes in der Punktwolke basierend auf einem Kl-Ansatz aufweisen. The method can therefore have a segmentation of the geometric model of the tree in the point cloud as a further step. The geometric model can be, for example, a cylindrical or frusto-conical geometry. The tree can be recognized in the detected point cloud based on an AI-based extraction of the tree from the point cloud or the point coordinates. As a further step, the method can therefore include recognizing the tree in the point cloud based on an AI approach.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Segmentieren kann der Baum in der erfassten Punktwolke basierend auf einer Merkmalsextraktion zum Extrahieren eines geometrischen Merkmals des Baumes in der Punktwolke beziehungsweise den Punktkoordinaten erkannt werden. Das Verfahren kann daher als einen weiteren Schritt ein Extrahieren des geometrischen Merkmals des Baumes in der Punktwolke aufweisen. Weiter alternativ oder zusätzlich zu dem Segmentieren kann der Baum in der erfassten Punktwolke basierend auf einer Klassifizierung zum Klassifizieren des Baumes in der Punktwolke beziehungsweise den Punktkoordinaten erkannt werden. Das Verfahren kann daher als einen weiteren Schritt ein Klassifizieren des Baumes in der Punktwolke aufweisen. As an alternative or in addition to the segmentation, the tree can be recognized in the detected point cloud based on a feature extraction for extracting a geometric feature of the tree in the point cloud or the point coordinates. The method can therefore include, as a further step, extracting the geometric feature of the tree in the point cloud. As an alternative or in addition to the segmentation, the tree can be recognized in the detected point cloud based on a classification for classifying the tree in the point cloud or the point coordinates. As a further step, the method can therefore have a classification of the tree in the point cloud.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Ableiten eines baumspezifischen Parameters des erkannten Baumes auf. Bei dem baumspezifischen Parameter kann es sich um einen räumlichen Parameter handeln, welcher eine räumliche Lage des Bau- mes definieren kann. Die räumliche Lage kann eine räumliche Position des Baumes aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die räumliche Lage eine räumliche Orientierung des Baumes aufweisen. Der baumspezifische Parameter kann aus dem segmentierten geometrischen Model des Baumes abgeleitet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der baumspezifische Parameter aus dem extrahierten Merkmal des Baumes abgeleitet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der baumspezifische Parameter basierend auf dem Schritt des Klassifizierens abgeleitet werden. As a further step, the method includes deriving a tree-specific parameter of the recognized tree. The tree-specific parameter can be a spatial parameter that indicates a spatial position of the building mes can define. The spatial location may include a spatial position of the tree. Alternatively or additionally, the spatial position can have a spatial orientation of the tree. The tree specific parameter can be derived from the segmented geometric model of the tree. Alternatively or additionally, the tree-specific parameter can be derived from the extracted feature of the tree. Alternatively or additionally, the tree-specific parameter can be derived based on the classification step.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Steuern einer Arbeitseinrichtung der Arbeitsmaschine zum Durchführen eines Arbeitsschritts mit der Arbeitsmaschine zum Verrichten einer forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe in Abhängigkeit des abgeleiteten baumspezifischen Parameters auf. Bei der forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe kann es sich um eine in einem Wald zu verrichtende forstwirtschaftliche Arbeitsaufgabe handeln. Die Arbeitseinrichtung kann auf der Arbeitsmaschine angeordnet sein. Bei der Arbeitseinrichtung kann es sich um eine Einrichtung zum Antreiben der Arbeitsmaschine zum Verrichten der forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe handeln. Das Steuern der Arbeitseinrichtung kann daher zum Antreiben oder Eingreifen in einen Antrieb der Arbeitsmaschine durchgeführt werden. Der Arbeitsschritt kann daher ein Antreiben beziehungsweise Fortbewegen der Arbeitsmaschine aufweisen. As a further step, the method includes controlling a working device of the working machine to carry out a working step with the working machine for performing a forestry work task as a function of the derived tree-specific parameter. The forestry work item may be a forestry work item to be performed in a forest. The working device can be arranged on the working machine. The working device can be a device for driving the working machine to perform the forestry work task. The working device can therefore be controlled to drive or intervene in a drive of the working machine. The work step can therefore include driving or moving the work machine.
Alternativ oder zusätzlich zu der Einrichtung zum Antreiben der Arbeitsmaschine kann es sich bei der Arbeitseinrichtung um ein Werkzeug zum Ausführen der forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe handeln. Der Arbeitsschritt kann daher ein Bedienen oder Steuern der Arbeitseinrichtung oder des Werkzeugs zum Ausführen der forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe aufweisen. Bei dem Werkzeug kann es sich um eine Säge handeln. Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Auswählen der zu steuernden Arbeitseinrichtung der Arbeitsmaschine zum Durchführen des Arbeitsschritts mit der Arbeitsmaschine zum Verrichten der forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe in Abhängigkeit des abgeleiteten baumspezifischen Parameters aufweisen. As an alternative or in addition to the device for driving the working machine, the working device can be a tool for carrying out the forestry work task. The work step can therefore include operating or controlling the work device or the tool to carry out the forestry work task. The tool can be a saw. As a further step, the method can include selecting the working device of the working machine to be controlled for carrying out the working step with the working machine for performing the forestry work task as a function of the derived tree-specific parameter.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Schritt des Erfassens der Punktwolke wiederholt beziehungsweise mehrfach durchgeführt werden. Auch die Schritt des Erkennens des Baumes und des Ableitens des baumspezifischen Parameters können basierend auf der wiederholt erfassten Punktwolken wiederholt beziehungsweise mehrfach durchgeführt werden. Das Verfahren kann daher als einen weiteren Schritt ein Vergleichen des wiederholt abgeleiteten baumspezifischen Parameters aufweisen. Der Schritt des Steuerns kann dann in Abhängigkeit eines auf dem Schritt des Vergleichens basierenden Vergleichsergebnisses durchgeführt werden. Das Vergleichsergebnis kann eine Übereinstimmung oder eine Abweichung unter den wiederholt abgeleiteten baumspezifischen Parametern aufweisen. According to one embodiment, the step of capturing the point cloud can be carried out repeatedly or multiple times. The steps of recognizing the tree and deriving the tree-specific parameters can also be based be carried out repeatedly or several times on the repeatedly recorded point clouds. The method can therefore have a further step of comparing the repeatedly derived tree-specific parameter. The controlling step can then be carried out as a function of a comparison result based on the comparing step. The result of the comparison can show agreement or discrepancy among the repeatedly derived tree-specific parameters.
Mit der Erfindung kann eine forstwirtschaftliche Arbeitsaufgabe basierend auf der sensorischen Erkennung des Baumbestandes automatisiert ausgeführt werden. Zudem kann mit der Erfindung die forstwirtschaftliche Arbeitsaufgabe durch ein automatisiertes Ansteuern der Arbeitsmaschine effizienter ausgeführt werden, wobei auch die Arbeitssicherheit durch eine automatisierte Erkennung des Baumbestandes im Arbeitsumfeld der Arbeitsmaschine erhöht werden kann. Mit der Erfindung kann daher euch der Arbeitsaufwand und eine Maschinenverschleiß bei dem Verrichten der forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe verringert werden. With the invention, a forestry work task can be carried out automatically based on the sensory detection of the tree population. In addition, with the invention, the forestry work task can be carried out more efficiently through automated control of the working machine, with occupational safety also being able to be increased through automated detection of the tree population in the working environment of the working machine. With the invention, you can therefore reduce the amount of work and wear and tear on the machine when performing the forestry work task.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann im Schritt des Erfassens der Punktwolke die Punktwolke mit einem auf der Arbeitsmaschine angeordneten Laserscanner erfasst werden. Der Laserscanner kann daher ein scannender Umfelderfassungssensor sein, welcher auf der Arbeitsmaschine mitgeführt werden kann. Der Laserscanner kann ein von einem visuellen Blickfeld eines Bedieners der Arbeitsmaschine abweichendes Erfassungsfeld aufweisen. Für den Bediener abgeschattete Bereiche im Arbeitsumfeld der Arbeitsmaschine können so durch den Laserscanner erfasst werden. Durch das Erfassen abgeschatteter Bereiche kann die Arbeitssicherheit zuverlässiger gewährleistet werden. Alternativ zu der Anordnung auf der Arbeitsmaschine kann der Laserscanner auch beabstandet oder separat zu der Arbeitsmaschine angeordnet sein. Die Erfassung von für den Bediener nicht einsehbaren Bereichen im Arbeitsumfeld der Arbeitsmaschine kann so weiter verbessert werden und die Arbeitssicherheit aufgabenspezifisch aufrechterhalten werden. According to a further embodiment of the method, in the step of capturing the point cloud, the point cloud can be captured using a laser scanner arranged on the work machine. The laser scanner can therefore be a scanning environment detection sensor that can be carried on the work machine. The laser scanner can have a detection field that deviates from the visual field of view of an operator of the working machine. In this way, areas in the working environment of the working machine that are shaded for the operator can be captured by the laser scanner. By detecting shaded areas, work safety can be guaranteed more reliably. As an alternative to the arrangement on the working machine, the laser scanner can also be arranged at a distance from or separately from the working machine. The detection of areas in the working environment of the work machine that cannot be seen by the operator can thus be further improved and work safety can be maintained in a task-specific manner.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann im Schritt des Erkennens des Baumes ein Baumstamm in der erfassten Punktwolke erkannt werden. Der Baum- stamm kann beispielsweise basierend auf einem Segmentieren eines Zylinders in der Punktwolke erkannt werden. Bei dem Baumstamm kann es sich um einen Baumstamm eines stehenden beziehungsweise gewachsen Baumes oder um einen Baumstamm eines gefällten Baumes handeln. Gemäß dieser Ausführungsform kann im Schritt des Ableitens des baumspezifischen Parameters ein Parameter des erkannten Baumstammes abgeleitet werden. Der bäum spezifische Parameter kann aus dem segmentierten Zylinder abgeleitet werden. Bei dem erkannten Baumstamm kann es sich um einen Baumstamm handeln, bei oder an welchem die forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe zu verrichten ist. Bei dem erkannten Baumstamm kann es sich auch um einen Baumstamm handeln, welcher für das Verrichten der forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe ein Hindernis oder eine Gefährdung der Arbeitsmaschine oder des Bedieners darstellt. Auch Arbeitsaufgaben an einem Baumstamm können daher mit dem Verfahren automatisiert und sicherer durchgeführt werden. According to a further embodiment of the method, a tree trunk can be recognized in the detected point cloud in the step of recognizing the tree. The tree- For example, stem can be detected based on segmenting a cylinder in the point cloud. The tree trunk can be a tree trunk of a standing or grown tree or a tree trunk of a felled tree. According to this embodiment, a parameter of the identified tree trunk can be derived in the step of deriving the tree-specific parameter. The tree specific parameter can be derived from the segmented cylinder. The identified tree trunk can be a tree trunk at or on which the forestry work task is to be performed. The identified tree trunk can also be a tree trunk that represents an obstacle or a hazard for the work machine or the operator when performing the forestry work task. Work tasks on a tree trunk can therefore also be automated and carried out more safely using the method.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann im Schritt des Ableitens des baumspezifischen Parameters eine räumlichen Orientierung des erkannten Baumstammes bestimmt werden. Somit kann im Schritt des Ableitens des baumspezifischen Parameters eine Schieflage beziehungsweise Neigung des erkannten Baumstammes bestimmt werden. Auch ein umgestürzter oder zumindest teilweise abgebrochener Baumstamm kann im Schritt des Ableitens des bäum spezifischen Parameters bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich zu der bestimmten räumlichen Orientierung kann im Schritt des Ableitens des baumspezifischen Parameters ein Stammdurchmesser beziehungsweise ein Stammumfang des erkannten Baumstammes bestimmt werden. Somit kann im Schritt des Ableitens des baumspezifischen Parameters ein Alter oder eine Masse des erkannten Baumstammes aus dem bestimmten Stammdurchmesser abgeleitet werden. Weiter alternativ oder zusätzlich zu der bestimmten räumlichen Orientierung kann im Schritt des Ableitens des baumspezifischen Parameters eine Stammlänge des erkannten Baumstammes bestimmt werden. Das Alter oder die Masse des erkannten Baumstammes kann aus der Stammlänge des erkannten Baumstammes abgeleitet werden. According to a further embodiment of the method, a spatial orientation of the identified tree trunk can be determined in the step of deriving the tree-specific parameter. Thus, in the step of deriving the tree-specific parameter, a skewed position or inclination of the identified tree trunk can be determined. A fallen or at least partially broken tree trunk can also be determined in the step of deriving the tree-specific parameter. As an alternative or in addition to the determined spatial orientation, a trunk diameter or a trunk circumference of the recognized tree trunk can be determined in the step of deriving the tree-specific parameter. Thus, in the step of deriving the tree-specific parameter, an age or a mass of the identified tree trunk can be derived from the determined trunk diameter. As a further alternative or in addition to the determined spatial orientation, a trunk length of the identified tree trunk can be determined in the step of deriving the tree-specific parameter. The age or mass of the detected log can be derived from the log length of the detected log.
Somit können beispielsweise für ein Fällen eines Baumes relevante baumspezifische Parameter mit dem Verfahren automatisiert bestimmt und die Arbeitseinrichtung basie- rend darauf zum Fällen des Baumes gesteuert werden. Bei dem baumspezifischen Parameter kann es sich ferner um eine Belaubung des Baumes handeln, welche auch aus mindestens einem der weiteren beschriebenen Parameter abgeleitet werden kann. Die Belaubung kann beispielsweise aus einer Punktdichte in der Punktwolke abgeleitet werden. Somit kann die Arbeitsmaschine zum Verrichten der Arbeitsaufgabe auch in Abhängigkeit der Belaubung des erkannten Baumes gesteuert werden. Thus, for example, tree-specific parameters relevant for felling a tree can be determined automatically with the method and the working device can be based then be steered to fell the tree. The tree-specific parameter can also be a foliage of the tree, which can also be derived from at least one of the other parameters described. For example, the foliage can be derived from a point density in the point cloud. The work machine can thus also be controlled to carry out the work task depending on the foliage of the recognized tree.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Klassifizierens des erkannten Baumes basierend auf dem baumspezifischen Parameter in mindestens eine forstwirtschaftlichen Baumklasse aufweisen. Bei der Baumklasse kann es sich beispielsweise um eine Stabilitätsbaum klasse, eine Vitalitätsklasse, eine Qualitätsklasse oder eine räumliche Verteilungsklasse handeln. So kann beispielsweise eine Durchforstung des Baumbestandes gezielter und somit für die Umwelt schonender durchgeführt werden. According to a further embodiment of the method, this can have, as a further step, a classification of the recognized tree based on the tree-specific parameter into at least one forestry tree class. The tree class can be, for example, a stability tree class, a vitality class, a quality class or a spatial distribution class. For example, a thinning of the tree population can be carried out in a more targeted manner and is therefore more environmentally friendly.
Gemäß der vorhergehenden Ausführungsform kann der Schritt des Steuerns der Arbeitseinrichtung basierend auf einer auf dem Schritt des Klassifizierens basierenden Klassifizierung durchgeführt wird. Bei der Klassifizierung kann es sich beispielsweise um eine Klassifizierung in Stabilitätsklassen, eine Klassifizierung in Vitalitätsklassen, eine Klassifizierung in Qualitätsklassen oder eine Klassifizierung in räumliche Verteilungsklassen handeln. Die forstwirtschaftliche Arbeitsaufgabe kann daher gezielt auf eine Baumklasse gerichtet ausgeführt werden, wobei Bäume mindestens einer weiteren Baumklasse von der Arbeitsaufgabe ausgenommen und somit erhalten werden können. According to the previous embodiment, the step of controlling the working device can be performed based on a classification based on the step of classifying. The classification can be, for example, a classification into stability classes, a classification into vitality classes, a classification into quality classes or a classification into spatial distribution classes. The forestry work task can therefore be carried out in a targeted manner directed towards a tree class, with trees of at least one further tree class being excluded from the work task and thus being preserved.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Festlegen einer Arbeitsroute zum Durchführen des Arbeitsschritts basierend auf dem Schritt des Ableitens beziehungsweise dem abgeleiteten baumspezifischen Parameter aufweisen. Gemäß dieser Ausführungsform kann der Schritt des Steuerns der Arbeitseinrichtung basierend auf der festgelegten Arbeitsroute durchgeführt werden. Die Arbeitsaufgabe oder der Arbeitsschritt kann daher auch ein Navigieren oder Fortbewegen der Arbeitsmaschine in dem Baumbestand aufweisen. Die Arbeitsaufgabe oder der Arbeitsschritt kann ferner auch das Navigieren oder Fortbewegen der Arbeitsmaschine in dem Baumbestand sein. Das Verfahren kann daher als einen weiteren Schritt ein Navigieren der Arbeitsmaschine basierend auf dem Schritt des Ableitens beziehungsweise dem abgeleiteten baumspezifischen Parameter aufweisen. Mit dem Verfahren können somit auch bei einem Fortbewegen beziehungsweise Navigieren der Arbeitsmaschine in dem Baumbestand Bäume berücksichtigt werden, welche nicht bearbeitet werden sollen. Bei einem Fällen eines Baumes können daher zu erhaltende und sich im Umfeld des Baumes befindende Bäume geschont werden. Auch können Bäume, von denen bei dem Ausführen der forstwirtschaftliche Arbeitsaufgabe oder des Arbeitsschritts eine Gefährdung ausgehen kann, erkannt und im Schritt des Steuerns berücksichtigt werden. According to a further embodiment of the method, this can have, as a further step, the definition of a work route for carrying out the work step based on the step of deriving or the derived tree-specific parameter. According to this embodiment, the step of controlling the working device can be performed based on the set working route. The work task or the work step can therefore also include navigating or moving the work machine in the tree population. The work task or work step can also be navigating or moving the work machine in the tree population. As a further step, the method can therefore include navigating the work machine based on the step of deriving or the derived tree-specific parameter. With the method, trees that are not to be processed can thus also be taken into account when moving or navigating the work machine in the tree population. When a tree is felled, trees that are to be preserved and that are in the vicinity of the tree can therefore be spared. Trees that may pose a hazard when performing the forestry work task or work step can also be recognized and taken into account in the control step.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die Arbeitsroute zum Durchführen des Arbeitsschritts derart festgelegt werden, dass Schutzbereiche im Arbeitsumfeld der Arbeitsmaschine nicht verletzt werden. Basierend auf dem Schritt des Ableitens beziehungsweise dem abgeleiteten baumspezifischen Parameter können somit in einem weiteren Schritt die Schutzbereiche festgelegt werden, in denen sich zu schützender Baumbestand befindet. Der zu schützende Baumbestand kann basierend auf dem Schritt des Ableitens beziehungsweise dem abgeleiteten baumspezifischen Parameter bestimmt werden. Somit kann die Arbeitsmaschine derart gesteuert werden, dass ein zu schützender Baumbestand bei dem Ausführen des Arbeitsschritts beziehungsweise der Arbeitsaufgabe nicht beschädigt wird. According to a further embodiment of the method, the work route for carrying out the work step can be defined in such a way that protected areas in the work environment of the work machine are not violated. Based on the derivation step or the derived tree-specific parameters, the protection areas in which the trees to be protected are located can thus be determined in a further step. The stock of trees to be protected can be determined based on the derivation step or the derived tree-specific parameter. The work machine can thus be controlled in such a way that a stand of trees to be protected is not damaged when the work step or the work task is carried out.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Bestimmen einer Position der Arbeitsmaschine in dem Baumbestand zum Festlegen der Arbeitsroute aufweisen. Der Schritt des Bestimmens der Position kann mit einem Positionierungssensor, beispielsweise einer GNSS-Antenne, durchgeführt werden. Der Positionierungssensor kann auf der Arbeitsmaschine angeordnet sein. Die Arbeitsmaschine kann somit zum automatisieren Navigieren in dem Baumbestand eingerichtet sein. According to a further embodiment of the method, this can include, as a further step, determining a position of the work machine in the tree population in order to define the work route. The step of determining the position can be carried out with a positioning sensor, for example a GNSS antenna. The positioning sensor can be arranged on the working machine. The work machine can thus be set up for automated navigation in the tree population.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die zu verrichtende forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe ein Fällen des erkannten Baumes aufweisen. Bei dem Fällen kann es sich um ein zukünftiges Fällen handeln. Der Arbeitsschritt oder die Ar- beitsaufgabe kann daher auch ein das Fällen vorbereitender Arbeitsschritt oder eine das Fällen vorbereitende Arbeitsaufgabe sein. Alternativ oder zusätzlich zu dem Fällen kann die zu verrichtende forstwirtschaftliche Arbeitsaufgabe oder der Arbeitsschritt ein Dokumentieren des abgeleiteten baumspezifischen Parameters aufweisen. Gemäß dieser Ausführungsform kann der Schritt des Steuerns der Arbeitseinrichtung zum Fällen des erkannten Baumes in Abhängigkeit des abgeleiteten baumspezifischen Parameters durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Schritt des Steuerns der Arbeitseinrichtung zum Dokumentieren des abgeleiteten baumspezifischen Parameters durchgeführt werden. According to a further embodiment of the method, the forestry work task to be performed can include felling the identified tree. The felling may be a future felling. The work step or work task can therefore also be a work step in preparation for felling or a work task in preparation for felling. Alternatively or in addition to felling, the forestry task or work step to be performed may include documenting the derived tree-specific parameter. According to this embodiment, the step of controlling the working device for felling the identified tree can be carried out depending on the derived tree-specific parameter. Alternatively or additionally, the step of controlling the working device can be performed to document the derived tree-specific parameter.
Das Dokumentieren kann in einem digitalen Forstinformationssystem oder einem digitalen Geoinformationssystem durchgeführt werden, wobei die Arbeitsmaschine oder eine Steuereinrichtung zum Steuern der Arbeitsmaschine oder zum Ausführen des Verfahren mit dem Forstinformationssystem oder dem digitalen Geoinformationssystem verbunden sein kann. Ein Digitalisierungsgrad forstwirtschaftlicher Arbeitsaufgaben kann somit mit der Erfindung erhöht werden und damit die forstwirtschaftliche Arbeitsaufgabe effizienter und nachhaltiger ausgeführt werden. The documentation can be carried out in a digital forest information system or a digital geographic information system, wherein the work machine or a control device for controlling the work machine or for executing the method can be connected to the forest information system or the digital geographic information system. A degree of digitization of forestry work tasks can thus be increased with the invention and the forestry work task can thus be carried out more efficiently and sustainably.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Erfassen mindestens eines auf den Baumbestand wirkenden Klimaelements aufweisen. Bei dem Klimaelement kann es beispielsweise um eine Temperatur, einen Luftdruck, eine Luftfeuchte, eine Windstärke, einen Niederschlagswert, einen Trockenheitswert, eine Sonneneinstrahlung oder eine Umweltstrahlung handeln. Das Klimaelement kann basierend auf der erfassten Punktwolke abgeleitet werden. Gemäß dieser Ausführungsform kann der Schritt des Steuerns der Arbeitseinrichtung basierend auf dem erfassten Klimaelement durchgeführt werden. According to a further embodiment of the method, this can include, as a further step, detecting at least one climatic element acting on the tree population. The climate element can be, for example, a temperature, an air pressure, an air humidity, a wind force, a precipitation value, a dryness value, solar radiation or environmental radiation. The climate element can be derived based on the captured point cloud. According to this embodiment, the step of controlling the working device can be performed based on the detected climate element.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Erfassen des Klimaelements kann das Verfahren als einen weiteren Schritt ein Erfassen mindestens eines Klimafaktors aufweisen. Das Klimaelement kann von dem erfassten mindestens einen Klimafaktor abhängen oder basierend auf diesem bestimmt werden. Bei dem Klimafaktor kann es sich beispielsweise um eine geographische Lage, eine topographische Höhe, eine Exposition, eine Entfernung von einem Gewässer, einem Grundwasserstand, eine Bodenart oder eine Bo- denbedeckung handeln. Der Schritt des Steuerns der Arbeitseinrichtung kann basierend auf dem erfassten Klimafaktor durchgeführt werden. Der Schritt des Steuerns der Arbeitseinrichtung kann auch basierend auf dem basierend auf dem erfassten Klimafaktor bestimmten Klimaelement durchgeführt werden. As an alternative or in addition to detecting the climate element, the method can include detecting at least one climate factor as a further step. The climatic element can depend on the recorded at least one climatic factor or can be determined based on this. The climate factor can be, for example, a geographical location, a topographical elevation, an exposure, a distance from a body of water, a groundwater level, a type of soil or a boulder. act dencovering. The step of controlling the working device can be performed based on the detected climate factor. The step of controlling the working device can also be performed based on the climate element determined based on the detected climate factor.
Weiter alternativ oder zusätzlich zu dem Erfassen des Klimaelements kann das Verfahren als einen weiteren Schritt ein Erfassen mindestens eines anthropogene Faktors, welcher beispielsweise eine geographische Lage einer Bebauung beziehungsweise Infrastruktur beschrieben kann. Der Schritt des Steuerns der Arbeitseinrichtung kann daher auch basierend auf dem erfassten anthropogenen Faktor durchgeführt werden. As an alternative or in addition to the detection of the climatic element, the method can, as a further step, detect at least one anthropogenic factor which, for example, can describe a geographical location of a building or infrastructure. The step of controlling the work device can therefore also be performed based on the detected anthropogenic factor.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als weiteren Schritt ein Durchführen einer Umweltschadensanalyse für den Arbeitsschritt zum Verrichten der forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe aufweisen. Die Umweltschadensanalyse kann basierend auf dem abgeleiteten baumspezifischen Parameter durchgeführt werden. Die Umweltschadensanalyse kann bei dem Verrichten der Arbeitsaufgabe entstehende Schäden am Baumbestand oder der Umwelt, beispielsweis dem Waldboden, aufweisen, welche unabhängig von dem in die Arbeitsaufgabe einbezogenen Baumbestand selbst an dem Baumbestand oder der Umwelt entstehen können. Gemäß dieser Ausführungsform kann der Schritt des Steuerns der Arbeitseinrichtung basierend auf der durchgeführten Umweltschadensanalyse durchgeführt werden. Das Festlegen der Arbeitsroute kann basierend auf der Umweltschadensanalyse durchgeführt werden. Umweltschäden können so verringert beziehungsweise minimiert werden. Ferner kann die Arbeitsroute basierend auf der Umweltschadensanalyse optimiert werden. According to a further embodiment of the method, this can include, as a further step, carrying out an environmental damage analysis for the work step for performing the forestry work task. The environmental damage analysis can be performed based on the derived tree specific parameter. The environmental damage analysis can show damage to the tree population or the environment, for example the forest floor, occurring when performing the work task, which damage can occur to the tree population or the environment independently of the tree population involved in the work task. According to this embodiment, the step of controlling the working device can be carried out based on the environmental damage analysis that has been carried out. Setting the work route can be done based on the environmental damage analysis. Environmental damage can be reduced or minimized in this way. Further, the work route can be optimized based on the environmental damage analysis.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein forstwirtschaftliches Arbeitssystem. Das forstwirtschaftliche Arbeitssystem kann zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem vorhergehenden Aspekt eingerichtet sein. Das forstwirtschaftliche Arbeitssystem kann zum automatisierten Durchführen des Verfahrens gemäß dem vorhergehenden Aspekt eingerichtet sein. In a further aspect, the present invention relates to a forestry work system. The forestry work system can be set up to carry out the method according to the preceding aspect. The forestry work system can be set up to automatically carry out the method according to the previous aspect.
Das forstwirtschaftliche Arbeitssystem weist einen Laserscanner zum Erfassen einer Punktwolke eines Baumbestandes auf. Das forstwirtschaftliche Arbeitssystem weist zu- dem eine Auswerteeinheit zum Erkennen eines Baumes in der erfassten Punktwolke und zum Ableiten eines baumspezifischen Parameters des erkannten Baumes auf. Das forstwirtschaftliche Arbeitssystem weist eine Steuereinheit zum Steuern einer Arbeitseinrichtung der Arbeitsmaschine zum Durchführen eines Arbeitsschritts der Arbeitsmaschine zum Verrichten einer forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe in Abhängigkeit des abgeleiteten bäum spezifischen Parameters auf. Die Steuereinheit kann die Auswerteeinheit aufweisen. The forestry work system has a laser scanner for capturing a point cloud of a stand of trees. The forestry work system assigns which has an evaluation unit for detecting a tree in the detected point cloud and for deriving a tree-specific parameter of the detected tree. The forestry work system has a control unit for controlling a work device of the work machine to carry out a work step of the work machine for performing a forestry work task as a function of the derived tree-specific parameter. The control unit can have the evaluation unit.
Merkmale und Ausführungsformen eines Aspekts der vorliegenden Erfindung können entsprechende Merkmale und Ausführungsformen eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ausbilden. Features and embodiments of one aspect of the present invention may form corresponding features and embodiments of another aspect of the present invention.
Kurze Beschreibung der Figuren Short description of the figures
Figur 1 zeigt schematisch ein forstwirtschaftliche Arbeitssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. FIG. 1 schematically shows a forestry work system according to an embodiment of the invention.
Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Durchführen eines Verfahrens zum Betreiben einer Arbeitsmaschine in der Forstwirtschaft gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. FIG. 2 shows a flow chart for carrying out a method for operating a work machine in forestry according to an embodiment of the invention.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen Detailed Description of Embodiments
Figur 1 zeigt ein forstwirtschaftliches Arbeitssystem 200, welches zum Durchführen der in Figur 2 gezeigten Verfahrensschritte eingerichtet ist. FIG. 1 shows a forestry work system 200 which is set up to carry out the method steps shown in FIG.
Das forstwirtschaftliche Arbeitssystem 200 weist einen Laserscanner 10 zum Erfassen einer Punktwolke auf, welche einen Baumbestand zumindest teilweise diskret abbildet. Der Baumbestand weist eine Vielzahl von Bäumen 2 auf. Der Laserscanner 10 ist an einer Arbeitsmaschine 100 angeordnet, wobei der Laserscanner 10 gemäß einer Ausführungsform oberhalb eines Gehäuses der Arbeitsmaschine 100 angeordnet ist. Daraus ergibt sich ein vorteilhafter Erfassungsbereich des Laserscanners 10, bei welchem Abschattungen, beispielsweise durch das Gehäuse der Arbeitsmaschine 100 selbst, minimiert sein. The forestry work system 200 has a laser scanner 10 for capturing a point cloud, which at least partially discretely depicts a stock of trees. The stock of trees has a large number of trees 2 . The laser scanner 10 is arranged on a work machine 100 , the laser scanner 10 being arranged above a housing of the work machine 100 according to one embodiment. This results in an advantageous detection range of the laser scanner 10, in which Shading, for example by the housing of the working machine 100 itself, can be minimized.
Das forstwirtschaftliche Arbeitssystem 200 weist zudem eine Auswerteeinheit 30 auf, welche zum Erkennen eines Baumes 2 in der erfassten Punktwolke des Baumbestandes eingerichtet ist. Die Auswerteeinheit 30 ist zum Ableiten eines baumspezifischen Parameters des erkannten Baumes 2 eingerichtet. Die Auswerteeinheit 30 ist auf der Arbeitsmaschine 100 angeordnet und mit dem Laserscanner 10 zum Einlesen der erfassten Punkwolke verbunden. The forestry work system 200 also has an evaluation unit 30 which is set up to recognize a tree 2 in the recorded point cloud of the tree population. The evaluation unit 30 is set up to derive a tree-specific parameter of the identified tree 2 . The evaluation unit 30 is arranged on the work machine 100 and is connected to the laser scanner 10 for reading in the detected point cloud.
Das forstwirtschaftliche Arbeitssystem 200 weist zudem eine Steuereinheit 40 auf, welche zum Steuern einer Arbeitseinrichtung 20 der Arbeitsmaschine 100 eingerichtet ist. Die Arbeitseinrichtung 20 wird zum Durchführen eines Arbeitsschritts der Arbeitsmaschine 100 gesteuert. Der Arbeitsschritt ist mit der Arbeitseinrichtung 20 zum Verrichten einer forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe in Abhängigkeit des abgeleiteten baumspezifischen Parameters ausführbar. Die Arbeitseinrichtung 20 ist auf der Arbeitsmaschine 100 angeordnet und mit der Steuereinheit 40 verbunden. Die Steuereinheit 40 weist die Auswerteeinheit 30 auf oder ist mit dieser verbunden. The forestry working system 200 also has a control unit 40 which is set up to control a working device 20 of the working machine 100 . The work device 20 is controlled to perform a work step of the work machine 100 . The work step can be carried out with the work device 20 for performing a forestry work task depending on the derived tree-specific parameter. The working device 20 is arranged on the working machine 100 and connected to the control unit 40 . The control unit 40 has the evaluation unit 30 or is connected to it.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinheit 30 eingerichtet, eine Ausrichtung eines Baumstammes als den baumspezifischen Parameter des erkannten Baumes 2 zu bestimmen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinheit 30 zudem eingerichtet die bestimmte Ausrichtung des Baumstammes mit einem vorbestimmten Schwellwert für die Ausrichtung des Baumstammes zu vergleichen und basierend darauf eine Arbeitssignal zum Fällen des Baumes 2 auszugeben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 40 eingerichtet, ein Arbeitswerkzeug basierend auf dem Arbeitssignal anzusteuern, um den Baum 2 mit dem Arbeitswerkzeug im Baumbestand zu fällen oder von einem Fällen im Baumbestand auszunehmen. So werden Bäume 2, deren Baumstämme eine Ausrichtung aufweisen, welche den vorbestimmten Schwellwert überschreiten gefällt und Bäume 2, deren Baumstämme eine Ausrichtung aufweisen, welche den vorbestimmten Schwellwert nicht überschreiten, von dem Fällen ausgenommen werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel erfolgt somit ein automatisiert selektives Fällen von Bäumen 2. Figur 2 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm zum Durchführen eines Verfahrens zum Betreiben der Arbeitsmaschine 100 in der Forstwirtschaft. In einem ersten Schritt S1 wird eine Punktwolkenerfassung durchgeführt. In dem ersten Schritt S1 wird die dem Baumbestand zugeordnete Punktwolke mit dem Laserscanner 10 erfasst. In einem zweiten Schritt S2 wird eine Baumerkennung durchgeführt. In dem zweiten Schritt S2 wird ein Baum 2 des Baumbestandes von der Auswerteeinheit 30 erkannt. In einem dritten Schritt S3 wird eine Parameterableitung durchgeführt. In dem dritten Schritt S3 wird der baumspezifische Parameter des erkannten Baumes 2 abgeleitet. In einem vierten Schritt S4 wird eine Steuerung durchgeführt. In dem vierten Schritt S4 wird die Arbeitseinrichtung 20 durch die Steuereinheit 40 angesteuert, um in einem fünften Schritt S5 einen Arbeitsschritt auszuführen. Der Arbeitsschritt wird ausgeführt, um eine forstwirtschaftliche Aufgabe mit der Arbeitseinrichtung 20 zu verrichten. According to one exemplary embodiment, evaluation unit 30 is set up to determine an orientation of a tree trunk as the tree-specific parameter of identified tree 2 . According to this exemplary embodiment, the evaluation unit 30 is also set up to compare the determined alignment of the tree trunk with a predetermined threshold value for the alignment of the tree trunk and, based on this, to output a work signal for felling the tree 2 . According to this exemplary embodiment, the control unit 40 is set up to control a work tool based on the work signal in order to cut down the tree 2 with the work tool in the stand of trees or to exempt it from being felled in the stand of trees. Trees 2 whose tree trunks have an orientation that exceeds the predetermined threshold value are felled, and trees 2 whose tree trunks have an orientation that does not exceed the predetermined threshold value are exempt from being felled. According to this exemplary embodiment, trees 2 are selectively felled in an automated manner. FIG. 2 schematically shows a flowchart for carrying out a method for operating work machine 100 in forestry. In a first step S1, a point cloud acquisition is carried out. In the first step S1, the point cloud associated with the tree population is recorded with the laser scanner 10. In a second step S2, tree identification is carried out. In the second step S2, a tree 2 of the tree population is recognized by the evaluation unit 30. A parameter derivation is carried out in a third step S3. In the third step S3, the tree-specific parameter of the identified tree 2 is derived. In a fourth step S4, control is performed. In the fourth step S4, the working device 20 is controlled by the control unit 40 in order to carry out a working step in a fifth step S5. The work step is carried out in order to perform a forestry task with the work device 20 .
Bezuqszeichen reference sign
Baum Tree
Laserscanner laser scanner
Arbeitseinrichtung work facility
Auswerteeinheit evaluation unit
Steuereinheit control unit
Arbeitsmaschine work machine
Arbeitssystem working system
Punktwolkenerfassungpoint cloud acquisition
Baumerkennung tree detection
Parameterableitung parameter derivation
Steuerung steering
Arbeitsschritt work step

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsmaschine (100) in der Forstwirtschaft, mit den Schritten: Erfassen (S1 ) einer einem Baumbestand zugeordneten Punktwolke mit einem Laserscanner (10), Erkennen (S2) eines Baumes (2) in der erfassten Punktwolke, Ableiten (S3) eines baumspezifischen Parameters des erkannten Baumes (2), Steuern (S4) einer Arbeitseinrichtung (20) der Arbeitsmaschine (100) zum Durchführen eines Arbeitsschritts (S5) mit der Arbeitsmaschine (100) zum Verrichten einer forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe in Abhängigkeit des abgeleiteten baumspezifischen Parameters. 1. A method for operating a working machine (100) in forestry, with the steps: detecting (S1) a point cloud associated with a stand of trees using a laser scanner (10), detecting (S2) a tree (2) in the detected point cloud, deriving ( S3) a tree-specific parameter of the identified tree (2), controlling (S4) a working device (20) of the working machine (100) to carry out a work step (S5) with the working machine (100) for performing a forestry work task depending on the derived tree-specific parameter .
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei im Schritt des Erfassens (S1 ) der Punktwolke die Punktwolke mit einem auf der Arbeitsmaschine (100) angeordneten Laserscanner (10) erfasst wird. 2. The method as claimed in claim 1, wherein in the step of detecting (S1) the cloud of points, the cloud of points is detected using a laser scanner (10) arranged on the working machine (100).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Schritt des Erkennens (S2) des Baumes (2) ein Baumstamm in der erfassten Punktwolke erkannt wird, und wobei im Schritt des Ableitens (S3) des baumspezifischen Parameters ein Parameter des erkannten Baumstammes abgeleitet wird. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein in the step of identifying (S2) the tree (2), a tree trunk is identified in the detected point cloud, and wherein in the step of deriving (S3) the tree-specific parameter, a parameter of the identified tree trunk is derived .
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei im Schritt des Ableitens (S3) des baumspezifischen Parameters mindestens eines von einer räumlichen Orientierung, einem Stammdurchmesser und einer Stammlänge des erkannten Baumstammes bestimmt wird. 4. The method as claimed in claim 3, wherein in the step of deriving (S3) the tree-specific parameter, at least one of a spatial orientation, a trunk diameter and a trunk length of the identified tree trunk is determined.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem weiteren Schritt eines Klassifizierens des erkannten Baumes (2) basierend auf dem baumspezifischen Parameter in mindestens eine forstwirtschaftlichen Baumklasse, wobei der Schritt des Steuerns (S4) der Arbeitseinrichtung (20) basierend auf einer auf dem Schritt des Klassifizierens basierenden Klassifizierung durchgeführt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, with the further step of classifying the identified tree (2) based on the tree-specific parameter in at least one forestry tree class, wherein the step of controlling (S4) the working device (20) based on a on the Step of classifying based classification is performed.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem weiteren Schritt eines Festlegens einer Arbeitsroute zum Durchführen des Arbeitsschritts basierend auf dem Schritt des Ableitens (S3), wobei der Schritt des Steuerns (S4) der Arbeitseinrichtung (20) basierend auf der festgelegten Arbeitsroute durchgeführt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, based on the further step of determining a work route for carrying out the work step on the step of deriving (S3), wherein the step of controlling (S4) the working device (20) is performed based on the determined working route.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zu verrichtende forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe ein Fällen des erkannten Baumes (2) aufweist, und wobei der Schritt des Steuerns (S4) der Arbeitseinrichtung (20) zum Fällen des erkannten Baumes (2) in Abhängigkeit des abgeleiteten baumspezifischen Parameters durchgeführt wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the forestry work task to be performed comprises felling the identified tree (2), and wherein the step of controlling (S4) the working device (20) to fell the identified tree (2) depending on the derived tree-specific parameter is performed.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem weiteren Schritt eines Erfassen eines auf den Baumbestand wirkenden Klimaelements, wobei der Schritt des Steuerns (S4) der Arbeitseinrichtung (20) basierend auf dem erfassten Klimaelement durchgeführt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, with the further step of detecting a climate element acting on the tree population, wherein the step of controlling (S4) the working device (20) is carried out based on the detected climate element.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem weiteren Schritt eines Durchführens einer Umweltschadensanalyse für den Arbeitsschritt zum Verrichten der forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe, wobei der Schritt des Steuerns (S4) der Arbeitseinrichtung (20) basierend auf der durchgeführten Umweltschadensanalyse durchgeführt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, with the further step of performing an environmental damage analysis for the work step for performing the forestry work task, wherein the step of controlling (S4) the work device (20) is performed based on the environmental damage analysis performed.
10. Forstwirtschaftliches Arbeitssystem (200), welches zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist, mit einem Laserscanner (10) zum Erfassen einer einem Baumbestand zugeordneten Punktwolke, einer Auswerteeinheit (30) zum Erkennen eines Baumes (2) in der erfassten Punktwolke und zum Ableiten eines baumspezifischen Parameters des erkannten Baumes (2), einer Steuereinheit (40) zum Steuern einer Arbeitseinrichtung (20) der Arbeitsmaschine (100) zum Durchführen eines Arbeitsschritts der Arbeitsmaschine (100) zum Verrichten einer forstwirtschaftlichen Arbeitsaufgabe in Abhängigkeit des abgeleiteten baumspezifischen Parameters. 10. Forestry work system (200), which is set up to carry out a method according to one of the preceding claims, with a laser scanner (10) for detecting a point cloud associated with a stand of trees, an evaluation unit (30) for detecting a tree (2) in the detected Point cloud and for deriving a tree-specific parameter of the identified tree (2), a control unit (40) for controlling a working device (20) of the working machine (100) for carrying out a work step of the working machine (100) for performing a forestry work task depending on the derived tree-specific parameters.
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