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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lastschwerpunktbestimmung bei einem Flurförderzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Lastschwerpunktbestimmung bei einem Flurförderzeug mit mindestens einer auf den Bereich eines Lastaufnahmemittels ausgerichteten Kamera sowie einem Auswerterechner.
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Bei Flurförderzeugen mit einer Hubvorrichtung, an der ein Lastaufnahmemittel höhenbeweglich geführt ist, ist es für die Bestimmung der Tragfähigkeit wünschenswert, nicht nur das Gewicht einer auf dem Lastaufnahmemittel aufliegenden Last zu erfassen, sondern möglichst auch den Schwerpunkt der Last. Die Standsicherheit und die sogenannte Nenntragfähigkeit ist eine Funktion von Last, Hubhöhe und Lastschwerpunktabstand, entsprechend der Lage des Schwerpunktes der Last in Bezug auf die Länge eines Lastaufnahmemittels. Die Standsicherheitsreserve beispielsweise eines Gegengewichtsgabelstaplers verändert sich nicht nur abhängig von dem aufliegenden Gewicht, sondern insbesondere auch von dem Abstand eines wirksamen Hebelarms des Schwerpunkts der Last in Bezug auf die Vorderachse, aus dem sich zusammen mit dem Gewicht das Lastmoments an der Vorderachse ergibt. In Verbindung mit der Hubhöhe ist das Lastmoment für die Standsicherheit bestimmend, wenn dynamische Gesichtspunkte wie Beschleunigung und Verzögerung des Flurförderzeugs berücksichtigt werden. Bekannt ist, den Zusammenhang zwischen den Werten Last, Hubhöhe und Lastschwerpunktabstand in einem Traglastdiagramm darzustellen. Das Gewicht einer aufliegenden Last kann durch Sensoren, beispielsweise einer Erfassung des Hydraulikdrucks in einem Hubzylinder einer Hubvorrichtung des Hubmastes, mit relativ wenig Aufwand erfasst werden. Eine tatsächliche Erfassung des Lastmoments ist jedoch nur mit größerem Aufwand möglich und mit einigen Problemen verbunden. Bekannt ist beispielsweise, die Achslast einer Hinterachse zu messen, um aus deren Veränderung sowie einer Erfassung des Lastgewichts und/oder der Vorderachslast das durch die aufliegende Last erzeugte Lastmoment um die Vorderachse zu bestimmen.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass das Erfassen der Hinterachslast mit größeren Schwierigkeiten verbunden ist, als das reine Erfassen eines Gewichts der Last durch Sensoren an der Hubvorrichtung.
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Die tatsächliche Schwerpunktlage einer Last ergibt sich aus der geometrischen Form sowie der Gewichtsverteilung der Last, soweit diese Bereiche mit unterschiedlicher Dichte aufweist. Üblich ist daher, dass die Schwerpunktlage der Last durch einen Fahrer oder eine Bedienperson des Flurförderzeugs geschätzt wird und zusammen mit einem gemessenen Gewicht dann aus dem Traglastdiagramm beispielsweise eine zulässige Hubhöhe abgelesen werden kann.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass solche Schätzungen zum Teil sehr ungenau sein können und die geschätzten Werte zwangsläufig von Hand in eine Steuerung eingegeben werden müssen, wenn automatisiert die Lastmomente bei den Steuerungsfunktionen des Flurförderzeugs berücksichtigt werden sollen.
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Häufig sind von Gabelstaplern transportierte Lasten auf Paletten gelagert und weisen eine sehr gleichmäßige geometrische Form mit einer insgesamt gleichmäßigen Gewichtsverteilung auf. Ein Beispiel hierfür sind Getränkekisten auf Paletten als Leergut oder befüllt.
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Bei Gabelstaplern ist der Einsatz von Kamerasystemen mit einem Monitor zur Fahrerunterstützung bei Vorwärtsfahrt bekannt, wenn beispielsweise große und sperrige Lasten transportiert werden, die eine direkte Sicht des Fahrers nach vorne verhindern. Hierfür ist eine Kamera im oberen Bereich des Hubmastes angeordnet, durch die ein Sichtfeld über die Last hinweg ermöglicht wird, wenn die Last sich für die Fahrt in einer abgesenkten Position befindet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung des Lastschwerpunkts einer Last auf einer Lastaufnahmevorrichtung eines Flurförderzeugs zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Flurförderzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren zur Lastschwerpunktbestimmung bei einem Flurförderzeug mit mindestens einer auf den Bereich eines Lastaufnahmemittels ausgerichteten Kamera sowie einem Auswerterechner die Schritte, Erfassen einer auf dem Lastaufnahmemittel aufliegenden Last mittels Bildverarbeitungsverfahren durch den Auswerterechner aus dem Kamerabild, wie beispielsweise Muster- oder Objekterkennung, Bestimmen der geometrischen Form der Last, Berechnen des Formschwerpunkts der Form der Last, Bestimmen eines Abstands der Last von einem Bezugspunkt des Lastaufnahmemittels in Längserstreckung, insbesondere einem Ende eines Lastaufnahmebereichs des Lastaufnahmemittels, und Bestimmen des Abstands des Formschwerpunkts gegenüber dem Bezugspunkt als ein Lastschwerpunktabstand durchgeführt werden.
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Vorteilhaft wird dadurch eine relativ genaue Bestimmung des Lastschwerpunktabstands zu einem Bezugspunkt des Flurförderzeugs möglich, der eine genauere Bestimmung sich daraus ergebende Werte, wie etwa eines Lastmoments ermöglicht. Sehr viele Lasten sind beispielsweise auf Paletten verladene Pakete aus einer Vielzahl von Einzelpackungen gleicher Waren, wie etwa in Kartons verpackte Lebensmittel, Kosmetika, Elektrogeräte, Getränkekisten etc. Damit ergibt sich jedoch eine insgesamt relativ gleichmäßige Gewichtsverteilung innerhalb des Volumens solcher Lasten und der Formschwerpunkt entspricht im Wesentlichen dem Gewichtsschwerpunkt der Last. Wenn daher sowohl der Formschwerpunkt der Last wie auch eine relative Lage der Last auf dem Lastaufnahmemittels in Bezug auf den festen Bezugspunkt bestimmt wird, kann auch ein Lastschwerpunktabstand gegenüber diesem Bezugspunkt bestimmt werden. Der Bezugspunkt kann etwa im Falle einer Lastgabel mit Gabelzinken als Lastaufnahmemittel das hintere Ende der Gabelzinken als Ende eines Lastaufnahmemittels sein. Es ist in einer Alternative denkbar, dass eine Bestimmung der Form der Last bereits im Moment des Anfahrens einer Last mit dem Flurförderzeug durch den Auswerterechner erfolgt und somit bereits bevor die Last auf dem Lastaufnahmemittels aufliegt oder durch das Lastaufnahmemittels aufgenommen wird. Ebenso ist es in einer Alternative beispielsweise denkbar, zur Vereinfachung von einer festen Position der Last auf dem Lastaufnahmemittel auszugehen, beispielsweise dass diese immer an dem senkrechten Teil von Gabelzinken anliegt, und keinen Abstand der Last in Relation zu einem Bezugspunkt zu bestimmen. Vorteilhaft stehen Kameras mit entsprechender Software zur Muster- oder Objekterkennung kostengünstig zur Verfügung. Beispielsweise können durch rechnerische Bildverarbeitungsverfahren aus bekannten geometrischen Abmessungen von in dem Kamerabild ebenfalls erfassten Bauteilen, beispielsweise von Gabelzinken im Falle einer Lastgabel als Lastaufnahmemittel, die Abmessungen der Last berechnet werden. Hierfür ist denkbar, an Bauteilen des Flurförderzeugs spezielle optische Markierungen für die leichtere Auswertung vorzusehen.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens wird das Lastgewicht der aufliegenden Last durch Sensormittel erfasst und durch den Auswerterechner ein Lastmoment bestimmt.
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Dadurch ist es möglich, das für die Stabilität des Flurförderzeugs wichtige Lastmoment um eine Vorderachse des Flurförderzeugs zu bestimmen. Bei Flurförderzeugen mit einem Hubmast, der durch eine Neigevorrichtung geneigt werden kann, ist es dabei eventuell erforderlich, diese Neigung des Hubmastes ebenfalls zu erfassen und rechnerisch zu berücksichtigen.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens sind die Sensormittel ein Drucksensor und das Lastgewicht wird durch den Druck eines Hubzylinders zum Anheben des Lastaufnahmemittels, insbesondere eines Hubzylinders eines Hubmastes, bestimmt.
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Die stellt eine bekannte und relativ leicht umsetzbare Möglichkeit der Erfassung eines aufliegenden Lastgewichts dar.
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In einer günstigen Ausgestaltung der des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Kamera an einem oberen Bereich eines Hubmastes angeordnet.
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Dadurch ergibt sich eine besonders vorteilhafte Perspektive für die Auswertung, da die Position der Last auf einem Lastaufnahmemittel in Längserstreckung bzw. gegenüber einem Bezugspunkt wie etwa dem Ende eines Lastaufnahmebereichs des Lastaufnahmemittels sich aus dem Bild besonders gut ergibt. Es kann ein großer Bereich der Last optisch erfasst werden. Soweit eine Vorderseite der Last nicht optisch erfasst werden kann, ist es möglich, hier die erfasste Position einer Vorderkante der Last ersatzweise als senkrechte vordere Fläche der Last anzunehmen.
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Vorteilhaft ist die Kamera an einer oberen Querstrebe eines Standmastes des Hubmastes angeordnet.
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Etwa durch die Anordnung in der Mitte der oberen Querstreben des Standmastes, der regelmäßig bei mehrschüssigen Hubmast vorhanden ist, lässt sich leicht eine Anordnung im oberen Bereich des Hubmastes an einer geschützten und optisch günstigen Stelle erreichen. Insbesondere ist eine Anordnung in der Mitte mit einer symmetrischen Erfassung des Lastaufnahmebereichs möglich.
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Die Kamera kann eine Time Of Flight Kamera sein.
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Die Kamera kann eine Stereokamera sein.
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Sowohl durch eine Time Of Flight Kamera, wie auch durch eine Stereokamera ist es möglich, den optischen Abstand eines Bildpunktes gegenüber der Kamera zu erfassen und damit rechnerisch ein dreidimensionales Bild der Last zu erzeugen.
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Vorteilhaft wertet der Auswerterechner das Bild einer oder mehrerer weiterer Kameras aus.
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Durch weitere Kamerabilder aus anderen Perspektiven kann einerseits eine vollständigere Erfassung der geometrischen Form der Last erreicht werden und die Genauigkeit der Erfassung der Form verbessert werden.
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Vorteilhaft können von dem Auswerterechner Kanten der Last erfasst werden, insbesondere einer quaderförmigen Last.
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Bei in Form eines Quaders auf Paletten angeordneten Lasten, wie sie sich insbesondere bei in Kartons verpackte Lebensmittel, Kosmetika und Elektrogeräten, aber auch bei Getränkekisten ergibt, lässt sich der Formschwerpunkt bereits anhand der Erfassung weniger Kanten der Last bestimmen. Insbesondere reicht es für die Bestimmung des Lastschwerpunktabstandes bereits aus, die Breite und Länge des Quaders, somit eine rechte und linke senkrechte Kante sowie eine weitere senkrechte Kante zu erfassen, wenn der Quader einheitlich hoch bestückt und somit geschlossen ist, da sich in einem solchen Fall nur die Höhe des Formschwerpunkt mit der Höhe des Quaders ändert, jedoch nicht dessen Position in Längserstreckung.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Flurförderzeug mit mindestens einer auf den Bereich eines Lastaufnahmemittels ausgerichteten Kamera sowie einem Auswerterechner, der ein zu vorgeschriebenes Verfahren durchführt.
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Das erfindungsgemäße Flurförderzeug weist die bereits zuvor geschilderten Vorteile auf.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich die Stabilität des Flurförderzeugs mit Last genauer bestimmen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt die Figur ein Flurförderzeug in Seitenansicht, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommt.
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Die Figur zeigt ein Flurförderzeug 1 in der Ausführungsform als ein Gegengewichtsgabelstapler 2 in Seitenansicht, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommt. Der Gegengewichtsgabelstapler 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als sogenannter Dreiradstapler 3 ausgeführt, bei dem ein Hubmast 4 sich an einer nicht angetriebenen Vorderachse 5 abstützt und unter einem Gegengewicht 6 ein einzelnes gelenktes Hinterrad 7 angeordnet ist, das gleichzeitig als Antriebsrad dient. Die Erfindung kann jedoch auch bei jeglicher anderen Art von Flurförderzeug zum Einsatz kommen, wie insbesondere Dreirad- oder Vierrad-Gegengewichtsgabelstaplern mit Frontantrieb an der Vorderachse oder Regalbediengeräte sowie Gabelhubwagen mit Hubmast. Unter einem Fahrerschutzdach 8 ist ein Fahrerarbeitsplatz 9 angeordnet. An dem Hubmast 4 ist als Lastaufnahmemittel 10 eine Lastgabel 11 mit Gabelzinken 16 angeordnet. Dabei weist der Hubmast 4 einen Standmast 12 auf sowie einen Ausfahrmast 13. An den Hubmast 4 ist im oberen Bereich eine Kamera 14 angeordnet, deren Aufnahmebereich 15 auf die Gabelzinken 16 gerichtet ist. Der Hubmast 4 kann durch nicht dargestellte Neigezylinder gegenüber der Vertikalen geneigt werden. Eine quaderförmige Last 17 mit einem Formschwerpunkt S, der dem Lastschwerpunkt G der Last 17 entspricht, ist auf dem Lastaufnahmemittel 10 angeordnet. Dabei befindet sich die Last 17 nicht direkt anliegend am Ende eines Lastaufnahmebereichs des Lastaufnahmemittels 10, im vorliegenden Fall eines senkrechten Abschnitts 18 der Gabelzinken 16, die hier als Bezugspunkt 19 für die Bestimmung eines Lastschwerpunktabstands D dienen.
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Ein nicht dargestellter Auswerterechner erfasst aus dem Bild der Kamera 14 die geometrische Form der Last 17 und bestimmt die Position des Lastschwerpunkts S. Sodann wird die relative Position der Last 17 gegenüber dem Bezugspunkt 19, hier dem senkrechten Abschnitt 18 der Gabelzinken 16 bestimmt. Da von einer insgesamt gleichmäßigen Gewichtsverteilung innerhalb der Last 17 ausgegangen wird, wie dies beispielsweise bei in Kartons verpackten und gestapelten Waren, aber auch Getränkekästen der Fall ist, entspricht der Formschwerpunkt S dem Gewichtsschwerpunkt G und der Abstand gegenüber dem Bezugspunkt 19 wird als Lastschwerpunktabstand D genommen. Aus dem Lastschwerpunktabstand D kann mit der zusätzlichen Information eines Lastgewichts der Last 17, beispielsweise aus einem Druckmessesensor für einen Hubzylinder des Hubmastes 4 ein Lastmoment gegenüber der Vorderachse 5 bestimmt werden. Dabei ist eventuell zumindest für größere Hubhöhen noch die Neigung des Hubmastes 4 rechnerisch zu berücksichtigen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei jeglicher Art von Flurförderzeug mit einem Lastaufnahmemittel anwendbar, insbesondere auch bei Flurförderzeugen ohne eine Lastgabel oder ohne einen Hubmast. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch nicht beschränkt auf den hier als Beispiel dargestellten Dreiradstapler 3, sondern kann bei jeder Art von Flurförderzeug zum Einsatz kommen, wie beispielsweise auch Dreirad- oder Vierrad-Gegengewichtsgabelstaplern mit Frontantrieb an der Vorderachse oder Regalbediengeräten sowie Gabelhubwagen mit Hubmast.
