DE102015109799A1

DE102015109799A1 - Verfahren zur Synchronisation zweier unabhängiger, selbstfahrender landwirtschaftlicher Arbeitsmaschinen

Info

Publication number: DE102015109799A1
Application number: DE102015109799.0A
Authority: DE
Inventors: Peter Jürschik; Anja Wilske
Original assignee: Claas E Systems KGaA mbH and Co KG
Current assignee: Claas E Systems GmbH
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2016-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Synchronisation zweier unabhängiger, selbstfahrender landwirtschaftlicher Arbeitsmaschinen (2, 3), die auf einem landwirtschaftlichen Feld in einem Kooperationsvorgang zumindest teilautomatisiert zusammenwirken, wobei eine Arbeitsmaschine (2) eine Signatur (9) aufweist und wobei die andere Arbeitsmaschine (3) eine Leseeinrichtung (11) zum Auslesen der Signatur (9) aufweist, wobei eine Signaturinformation von der Leseeinrichtung (11) aus der Signatur (9) ausgelesen wird. Es wird vorgeschlagen, dass die Synchronisation auf der Signaturinformation und/oder auf einer von der Signaturinformation abgeleiteten Sekundärinformation basiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisation zweier unabhängiger, selbstfahrender landwirtschaftlicher Arbeitsmaschinen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Fahrerassistenzsystem zur Durchführung eines solches Verfahrens nach dem Oberbegriff von Anspruch 14.
Grundsätzlich ist bei unabhängigen, selbstfahrenden Erntemaschinen, die miteinander kooperieren sollen, eine Synchronisation erforderlich, um die im Rahmen der Kooperation stattfindenden Teilprozesse aufeinander abzustimmen. Beispielsweise ist beim Überladen von Erntegut von einer Arbeitsmaschine auf die andere Arbeitsmaschine eine bestimmte Positionierung der Arbeitsmaschinen relativ zueinander einzuhalten.
In der DE 10 2011 052 688 A1 ist beispielsweise ein Verfahren und ein System zum Überladen von Erntegut von einer Erntemaschine auf ein Transportfahrzeug beschrieben, bei welchem sowohl die Erntemaschine als auch das Transportfahrzeug eine Signatur und eine Leseeinrichtung aufweisen. Die Signatur wird dazu genutzt, die Relativposition von Erntemaschine und Transportfahrzeug vom Transportfahrzeug mit einem optischen Sensor zu ermitteln. Die Erntemaschine kann die Signatur des Transportfahrzeugs erfassen und diese Speichern und mittels Telekommunikation an eine entfernte Datenverwaltungseinrichtung übertragen, um nach der Synchronisation die Überlademenge mitzuteilen.
Zwar wird mit dem in der DE 10 2011 052 688 A1 beschriebenen Verfahren der Fahrer durch die Ermittlung der obigen Relativpositionen beim Überladen des Ernteguts unterstützt, allerdings ist er nach wie vor während des Kooperationsvorgangs, also des Überladens des Ernteguts, gefordert. Beispielsweise muß der Fahrer dafür Sorge tragen, dass sich die gewünschte Verteilung des Ernteguts oder kein übermäßiges Beladen im Transportfahrzeug einstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Synchronisation zweier unabhängiger, selbstfahrender Erntemaschinen anzugeben, mit dem die Synchronisation für den Fahrer bzw. die Fahrer weiter vereinfacht wird.
Gelöst wird die obige Aufgabe bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1.
Der vorschlagsgemäßen Lösung liegt die Überlegung zugrunde, dass die Signatur einer der Arbeitsmaschinen oder beider Arbeitsmaschinen Aufschluß über für die Synchronisation wichtige Informationen liefern kann. Damit ist eine Teilautomatisierung des zu synchronisierenden Kooperationsvorgangs einfach realisierbar, so dass der Fahrer bzw. die Fahrer entlastet werden und sich ganz auf den Ernteprozeß o. dgl. konzentrieren kann bzw. können. Mit ”Teilautomatisierung” ist hier gemeint, dass zumindest eine der Arbeitsmaschinen ihre Maschinenparameter zur Synchronisation des Kooperationsvorgangs weitgehend selbsttätig an die andere Arbeitsmaschine anpasst. Dabei kann es auch sein, dass die Arbeitsmaschine die jeweiligen Maschinenparameter über entsprechende Anweisungen an den Fahrer, insbesondere über ein Fahrerassistenzsystem, einstellen lässt. Solche Maschinenparameter können Fahrgeschwindigkeit, Überladeparameter o. dgl. der jeweiligen Arbeitsmaschine sein.
Die Synchronisation kann alle möglichen Varianten der Kooperation zweier Arbeitsmaschinen betreffen, wie noch erläutert wird. Im Falle des Überladens von Ladegut auf ein Transportfahrzeug kann die Signatur Aufschluß über die geometrischen Verhältnisse des Transportfahrzeugs geben, so dass ein übermäßiges oder hinsichtlich einer Gewichtsverteilung unvorteilhaftes Beladen der Transportmaschine vermieden werden kann.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 weisen beide Arbeitsmaschinen jeweils eine Signatur und eine Leseeinrichtung zum Auslesen der Signatur der jeweils anderen Arbeitsmaschine auf. In diesem Fall ist für die Synchronisation eine beiderseitige, teilautomatisierte Anpassung der jeweiligen Maschinenparameter möglich.
Vorzugsweise ist eine der selbstfahrenden landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen eine Erntemaschine und die andere Arbeitsmaschine ein Transportfahrzeug (Anspruch 3). Dadurch, dass sich die Synchronisation basierend auf der Signatur zumindest zum Teil automatisieren lässt, wird der Fahrer entlastet. Dies ist speziell bei Erntemaschinen von Bedeutung, da die Einstellung des Ernteprozesses regelmäßig eine gewisse Aufmerksamkeit durch den Fahrer erfordert.
Bei der Signatur handelt es sich vorzugsweise um eine optische Signatur, insbesondere um eine Standardsignatur, zu der kostengünstige Hard- und Soft warelösungen existieren. Entsprechend wird vorgeschlagen, dass die Signatur ein QR-Code oder ein Strichcode ist (Anspruch 4). Optische Signaturen haben den Vorteil, dass sie günstig herzustellen sind und auch im landwirtschaftlichen Umfeld eine sichere Erkennung ermöglichen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Signaturinformation oder die Sekundärinformation eine Information über die die Signatur aufweisende Arbeitsmaschine ist (Anspruch 6). Mit derartigen Informationen ist es der jeweiligen Arbeitsmaschine erst möglich, ihre Arbeitsparameter im Rahmen der Synchronisation an die andere Arbeitsmaschine anzupassen.
Zusätzlich oder alternativ kann zumindest eine der Arbeitsmaschinen ein Fahrerassistenzsystem aufweisen und die Synchronisation der beiden Arbeitsmaschinen mittels des Fahrerassistenzsystems gesteuert werden (Anspruch 7). Besonders bevorzugt nimmt das Fahrerassistenzsystem basierend auf der Signaturinformation oder der Sekundärinformation eine Ansteuerung von Arbeitsorganen mindestens einer der Arbeitsmaschinen vor und/oder gibt basierend auf der Signaturinformation und/oder der Sekundärinformation Anweisungen an den Fahrer mindestens einer der Arbeitsmaschinen. Im letztgenannten Fall ist das Fahrerassistenzsystem mit einer Ein-/Ausgabeeinrichtung für die Interaktion mit dem Fahrer ausgestattet.
Die vorschlagsgemäße Lösung lässt sich besonders vorteilhaft im Rahmen des Überladens von Erntegut von einer Arbeitsmaschine auf die andere Arbeitsmaschine einsetzen (Anspruch 8). Dabei kommt der Überführung der Sensorsignale einer Überladeeinrichtungskamera zusammen mit der Signaturinformation bzw. der Sekundärinformation in eine Überladeinformation gemäß Anspruch 11 besondere Bedeutung zu. Dies liegt daran, dass die Sensorsignale stets Beschränkungen unterliegen, die beispielsweise auf einen beschränkten Erfassungsbereich insgesamt oder eine hohe Datenstreuung an den Grenzen des Erfassungsbereichs zurückgehen können. Dem kann durch einen Abgleich der entsprechenden Daten oder durch einen zumindest teilweisen Ersatz bzw. eine zumindest teilweise Ergänzung der entsprechenden Daten begegnet werden, so dass sich eine besonders gute Datenbasis für das insbesondere automatisierte Überladen ergibt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kommt der Signatur nicht nur die Funktion der Informationsbereitstellung, sondern auch die Funktion der Bereitstellung einer Referenzposition auf der jeweiligen Arbeitsmaschine zu, die von der Leseeinrichtung erfasst werden kann (Anspruch 12). Dadurch ist es möglich, dass mittels der Leseeinrichtung nicht nur Signaturinformationen ausgelesen werden können, sondern dass zusätzlich die Relativposition der beiden Arbeitsmaschinen zueinander ermittelbar ist. Diese Doppelnutzung führt zu einem einfachen konstruktiven und steuerungstechnischen Aufbau.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 14, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Fahrerassistenzsystem zur Synchronisation zweier selbstfahrender Arbeitsmaschinen beansprucht, das nach dem obigen, vorschlagsgemäßen Verfahren arbeitet. Auf alle diesbezüglichen Ausführungen darf verwiesen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 ein System aus einer Erntemaschine und einem Transportfahrzeug zur Durchführung eines vorschlagsgemäßen Verfahrens in einer Seitenansicht,
2 das System gemäß 1 in einer Draufsicht in Blickrichtung II.
In 1 ist ein System 1 aus zwei unabhängigen, selbstfahrenden landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen 2, 3 gezeigt, die einen noch zu erläuternden, zumindest teilautomatisierten Kooperationsvorgang ausführen. Unter dem Begriff ”selbstfahrend” ist zu verstehen, dass die landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen 2, 3 jeweils einen eigenen Antrieb zum selbständigen Fortbewegen aufweisen. Die Arbeitsmaschine 2, 3 kann entweder ein einzelnes Fahrzeug, oder aber auch ein noch zu erläuterndes Gespann sein. In dem Ausführungsbeispiel werden die Arbeitsmaschinen 2, 3 durch einen Fahrer geführt. Es sind jedoch auch fahrerlos geführte Arbeitsmaschinen 2, 3 denkbar.
In der Zeichnung ist die Arbeitsmaschine 2 ein Transportfahrzeug und die Arbeitsmaschine 3 eine Erntemaschine. Die beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 sind unabhängig voneinander ausgestaltet. Dies bedeutet, dass die beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 unabhängig voneinander betreibbar sind.
Bei der nachfolgenden Beschreibung werden die Begriffe ”Erntemaschine” und ”Transportfahrzeug” für die Beschreibung der vorschlagsgemäßen Lehre stellvertretend für den Begriff ”selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine” verwendet, um das Verständnis zu erleichtern. Dies ist nicht beschränkend zu verstehen. Vielmehr gelten alle Ausführungen zu einer Erntemaschine und zu einem Transportfahrzeug für alle anderen Arten von selbstfahrenden landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen entsprechend.
Bei der in der 1 gezeigten Erntemaschine 3 handelt es sich um einen Mähdrescher. Alternativ kann es sich beispielsweise um einen Feldhäcksler handeln. Die Erntemaschine 3 erntet bei einer Erntefahrt Pflanzen vom Feld, verarbeitet diese mittels verschiedener Arbeitsorgane und wirft das verarbeitete Erntegut schließlich durch eine Überladeeinrichtung 4, hier ein durch einen Aktuator verstellbares, insbesondere schwenkbares, Überladerohr, in einen Ladebehälter 5 aus. Die Erntemaschine 3 kann zudem einen Erntegutspeicher 6 aufweisen, in dem das Erntegut vor dem Auswerfen zwischengespeichert wird. Das Überladen von der Erntemaschine 3 erfolgt entweder im Stillstand oder während der Erntefahrt.
Der Transport des Ernteguts von der Erntemaschine 3 zu einem Erntesilo, einem Erntespeicher o. dgl. wird in der Regel von einem obigen Transportfahrzeug 2 übernommen. Das Transportfahrzeug 2 weist zur Aufnahme des Ernteguts zumeist einen Ladebehälter 5 auf. Hier und vorzugsweise ist das Transportfahrzeug 2 als Gespann ausgestaltet. Das Gespann weist hier einen Schlepper 7, insbesondere einen Traktor, und einen an den Schlepper 7 angehängten Anhänger 8 auf, an welchem sich der Ladebehälter 5 befindet. Zum Überladen fährt das Transportfahrzeug 2 in der Regel rechts, links oder hinter der Erntemaschine 3 her.
Vorschlagsgemäß ist eine Synchronisation der beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 vorgesehen. Dies bedeutet, dass die beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 auf einem landwirtschaftlichen Feld während des Kooperationsvorgangs aufeinander abgestimmt zusammenwirken. Der Kooperationsvorgang betrifft vorzugsweise einen über eine gewisse Zeitdauer kontinuierlich ablaufenden Vorgang, hier und vorzugsweise das Überladen von Erntegut von einer Arbeitsmaschine 2 auf die andere Arbeitsmaschine 3. Für die Synchronisation muß zumindest einer Arbeitsmaschine 2, 3 eine Information über die andere Arbeitsmaschine 2, 3 vorliegen. Beim Überladevorgang sind dies beispielsweise Geometrieinformation über das Transportfahrzeug 2, wie noch erläutert wird.
Entsprechend weist mindestens eine Arbeitsmaschine 2 vorschlagsgemäß eine Signatur 9 auf, während zumindest die jeweils andere Arbeitsmaschine 3 eine Leseeinrichtung 11 aufweist. Dabei ist es vorschlagsgemäß vorgesehen, dass eine Signaturinformation von der Leseeinrichtung 11 aus der Signatur 9 ausgelesen wird und dass die Synchronisation auf der Signaturinformation und/oder auf einer von der Signaturinformation abgeleiteten Sekundärinformation basiert, wie noch im Detail erläutert wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es so, dass das Transportfahrzeug 2 hier sowohl eine Signatur 9 als auch eine Leseeinrichtung 12 aufweist. Entsprechend ist auch die Erntemaschine 3 mit einer Signatur 10 ausgestattet. Dadurch liegen beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 Informationen über die jeweils andere Arbeitsmaschine 2, 3 vor, so dass die Synchronisation durch eine beidseitige Anpassung der Maschinenparameter beider Arbeitsmaschinen 2, 3 vorgenommen werden kann.
Im Einzelnen weist das Transportfahrzeug 2 eine Mehrzahl identischer Signaturen 9a–d auf, die an verschiedenen Stellen des Anhängers 8 angeordnet und von dort auslesbar sind. Damit kann die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, dass eine der Signaturen 9a–d im Erfassungsbereich der Leseeinrichtung 11 liegt. Weiter ist der Schlepper 7 mit zwei identischen Signaturen 9e, f ausgestattet, die unterschiedlich zu den am Anhänger 8 angeordneten Signaturen 9a–d sind. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass hier und vorzugsweise die Signaturinformation der Signaturen 9a–d Aufschluß über Informationen zum Anhänger 8, insbesondere dem dortigen Ladebehälter 5, und die Signaturinformation der Signaturen 9e, f Aufschluß über Informationen zum Schlepper 7 gibt.
Weiter weist hier und vorzugsweise die Erntemaschine 3 zwei identische Signaturen 10a, 10b auf, deren Signaturinformation wiederum Aufschluß über Informationen zu der Erntemaschine 2 gibt.
In dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Signatur 9, 10 jeweils eine optische Signatur, insbesondere ein QR-Code oder ein Strichcode. Weiter vorzugsweise weist die Leseeinrichtung 11, 12 zum Auslesen der Signatur 9, 10 einen optischen Sensor, insbesondere eine Kamera auf. Weiter vorzugsweise weist die Leseeinrichtung 11, 12 zusätzlich zu der Kamera zur Erzeugung von Sensordaten auch eine Auswerteeinheit zur Erzeugung der Signaturinformation auf.
Die Signatur 9 kann grundsätzlich auf einen Aufkleber aufgebracht sein, der wiederum auf die jeweilige Arbeitsmaschine 2, 3 aufgeklebt ist. Dadurch lässt sich die Signatur 9 auf einfache Weise erneuern, falls eine Beschädigung der Signatur 9 aufgetreten ist. Alternativ kann die Signatur 9 unmittelbar auf die jeweilige Arbeitsmaschine 2, 3 aufgebracht sein, insbesondere durch jegliche Arten von Druckverfahren.
Um die Signatur 9 vor Verschmutzungen zu schützen, kann es vorteilhaft sein, die Signatur 9 mit einer transparenten Schutzfolie abzudecken. Die Schutzfolie ist vorzugsweise so ausgelegt, dass sie im Falle einer starken Verschmutzung oder Beschädigung austauschbar ist.
Vorzugsweise ist die Oberfläche der Signatur 9 oder der Schutzfolie so ausgelegt, dass deren jeweilige Oberfläche wasserabweisend, insbesondere schmutzabweisend ist. Ein Beispiel hierfür ist die Realisierung einer Oberfläche mit dem für sich bekannten Lotuseffekt.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung enthält die Signaturinformation als solche bereits eine Identifikation zu der Arbeitsmaschine 2, 3 oder zu dem Typ der Arbeitsmaschine 2, 3. Sofern die für die Synchronisation erforderliche Information nicht unmittelbar in der jeweiligen Signatur 9 enthalten ist, lässt sich von der Signaturinformation ggf. eine Sekundärinformation ableiten. Vorzugsweise wird die Sekundärinformation basierend auf der Signaturinformation aus einem Speicher 13 zum Hinterlegen von Daten, insbesondere aus einer Datenbank, ausgelesen. Im einfachsten Fall handelt es sich dann bei der Signaturinformation um eine ID, über die eine entsprechende für die Synchronisation erforderliche Information aus dem Speicher 13 auslesbar ist. Der Speicher 13 kann in einer Arbeitsmaschine 2, 3 angeordnet und/oder, wie im Ausführungsbeispiel gemäß 2 gezeigt, entfernt vom Synchronisationsstandort angeordnet sein. Dabei kann der Speicher 13 Bestandteil eines zentralen Planungssystems sein, das mit einer Mehrzahl von Arbeitsmaschinen 2, 3 kommuniziert.
Vorzugsweise ist die Signaturinformation und/oder die Sekundärinformation eine Information über die die Signatur 9, 10 aufweisende Arbeitsmaschine 2, 3. Die Signaturinformation und/oder die Sekundärinformation kann eine Information über die Kategorie der Arbeitsmaschine 2, 3 und/oder eine Information über die Geometrie der Arbeitsmaschine 2, 3 sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Signaturinformation und/oder die Sekundärinformation eine Information über die Funktionsstruktur der Arbeitsmaschine 2, 3 und/oder eine Information über die Steuerungsstruktur der Arbeitsmaschine 2, 3 sein.
Beispielsweise kann die ermittelte Information eine Information darüber sein, auf welcher Seite einer Erntemaschine 3 sich deren Überladeeinrichtung 4 und damit ein Förderstrom 14 des Ernteguts befindet. Zusätzlich kann auch angegeben sein, in welchem Bereich sich der Ladebehälter 5 befinden muss, um über die Überladeeinrichtung 4 befüllt zu werden. Auch kann die ermittelte Information einen Bereich relativ zur Erntemaschine 3 beschreiben, in welchem sich das Transportfahrzeug 2 während der Synchronisation bewegen muss.
Im Falle eines Transportfahrzeugs 2 enthält die Signaturinformation und/oder die Sekundärinformation bevorzugt eine Information zur Geometrie des Ladebehälters 5, beispielsweise die Abmessung und/oder das Volumen des Ladebehälters 5. Es kann aber beispielsweise auch die maximale Lademenge in der ermittelten Information enthalten sein.
Das dargestellte Transportfahrzeug 2 ist mit einem Fahrerassistenzsystem 15 ausgestattet, wobei die Synchronisation der beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 mittels des Fahrerassistenzsystems 15 gesteuert wird. Auch die dargestellte Erntemaschine 3 ist mit einem Fahrerassistenzsystem 16 ausgestattet, wobei die Synchronisation der beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 zusätzlich mittels des Fahrerassistenzsystems 15 gesteuert wird. Diese beiderseitige Ausstattung der Arbeitsmaschinen 2, 3 mit einem Fahrerassistenzsystem 15, 16, die jeweils in üblicher Weise mit einer Recheneinheit 15a, 16a und einem Speicher 15b, 16b ausgestattet sind, trägt bei einem während des laufenden Erntebetriebs erfolgenden Überladevorgangs dem Umstand Rechnung, dass bei dieser Art des Überladevorgangs beide Arbeitsmaschinen 2, 3 einen Beitrag zur Synchronisation erbringen müssen. Das Transportfahrzeug 2 muß nämlich beispielsweise eine vorbestimmte Relativposition zur Erntemaschine 2 einhalten, während die Erntemaschine 3 beispielweise eine auf das Transportfahrzeug abgestimmte Steuerung des Erntegutstroms und insbesondere der Überladeeinrichtung 4 vornehmen muß.
Für den Fall der automatisierten Synchronisation nehmen die Fahrerassistenzsysteme 15, 16 basierend auf der Signaturinformation oder der Sekundärinformation eine Ansteuerung mindestens eines Arbeitsorgans der jeweiligen Arbeitsmaschine 2, 3 vor. Bei diesem Arbeitsorgan kann es sich beispielsweise um einen Fahrantrieb der Arbeitsmaschine 2, 3 oder um eine oben angesprochene Überladeeinrichtung 4 handeln. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass nur eine der beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 ein Fahrerassistenzsystem 15, 16 aufweist.
In einer halbautomatisierten Variante für die Synchronisation kann es vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem 15, 16 basierend auf der Signaturinformation oder der Sekundärinformation Anweisungen an den Fahrer mindestens einer der Arbeitsmaschinen 2, 3, insbesondere Anweisungen hinsichtlich der Fahrgeschwindigkeit, ausgibt.
Hier und vorzugsweise umfasst die Synchronisation wie oben angedeutet das Überladen von Ladegut, insbesondere Erntegut, von einer Arbeitsmaschine 3 auf die andere, ein Transportfahrzeug bereitstellende Arbeitsmaschine 2. Das Überladen wird dann basierend auf der Signaturinformation und/oder der Sekundärinformation vorgenommen, wie ebenfalls bereits erläutert worden ist.
Bevorzugt umfasst die von dem jeweiligen Fahrerassistenzsystem 15 gesteuerte Synchronisation die Umsetzung einer Überladestrategie von Ladegut auf das Transportfahrzeug 2 und/oder den von dem jeweiligen Fahrerassistenzsystem 15 gesteuerten Abgleich der Relativpositionen und/oder der Fahrgeschwindigkeiten der beiden Arbeitsmaschinen 2, 3.
Zusätzlich oder alternativ hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Signaturinformation und/oder die Sekundärinformation Informationen für die Steuerung und/oder Regelung der Synchronisation in Abhängigkeit von den beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 bereitstellt. Dies können insbesondere Sollvorgaben für die Synchronisation sein. Beispielsweise können die ermittelten Informationen ein Relativ-Soll-Profil für die Synchronisation der beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 umfassen. Das Relativ-Soll-Profil kann beispielsweise Relativpositionen der Arbeitsmaschinen 2, 3 zueinander für den Überladevorgang in Abhängigkeit vom Fördervolumen und/oder der Fördergeschwindigkeit und/oder dem Gewicht des bereits übergebenen Ernteguts vorgeben.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel und vorzugsweise umfasst die Signaturinformation und/oder die Sekundärinformation mindestens einen Überladeparameter, wobei vorzugsweise ein Überladeparameter die Ladegeometrie und/oder das Ladevolumen der die Signatur 9 aufweisenden Arbeitsmaschine 2, 3 ist. Ein weiterer Überladeparameter kann die Traglast des Transportfahrzeugs 2 sein.
Die vorschlagsgemäße Lösung lässt sich besonders vorteilhaft zusammen mit an den Arbeitsmaschinen 2, 3 vorhandenen Sensoren anwenden. Im Rahmen des Überladens von Erntegut steht hier der Sensor einer Überladeeinrichtungskamera 17 im Vordergrund, die bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel an dem Überladearm 4 der dortigen Erntemaschine 3 angeordnet ist.
Vorzugsweise ist es so, dass aus den Sensorsignalen der Überladeeinrichtungskamera 17 und der Signaturinformation und/oder der Sekundärinformation eine Überladeinformation erzeugt wird, wobei das Überladen dann basierend auf der Überladeinformation vorgenommen wird.
Vorzugsweise werden aus den Sensorsignalen der Überladeeinrichtungskamera 17 Sensor-Geometriedaten zu der Ladegeometrie der das Transportfahrzeug bereitstellenden Arbeitsmaschine 3 erzeugt. Dabei kann es sich beispielsweise um Daten zum Umriss des Transportfahrzeugs, insbesondere zum Umriss des Ladebehälters 5, handeln. Diese Sensor-Geometriedaten geben Aufschluss über die Form und Lage des Ladebehälters 5 und können dem Fahrerassistenzsystem 15, 16 als Basis für ein insbesondere automatisiertes Überladen dienen. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass solche Sensor-Geometriedaten gerade bei den hier rauen Umgebungsbedingungen mit einer gewissen Unschärfe versehen sind und je nach Sensor auch einen nur beschränkten Erfassungsbereich aufweisen. Daher ist es in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Sensorsignale der Überladeeinrichtungskamera 17 mit der Signaturinformation und/oder der Sekundärinformation zu einer Überladeinformation verknüpft werden, um eine besonders hohe Prozesssicherheit beim Überladen zu erzielen.
Im Einzelnen wird die Überladeinformation vorzugsweise ermittelt, indem die aus der Signatur 9 ermittelte Ladegeometrie auf die Sensor-Geometriedaten abgeglichen wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die aus der Signatur 9 ermittelte Lagegeometrie skaliert oder um Lageinformationen des Transportfahrzeugs ergänzt wird.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Überladeinformation ermittelt wird, indem die Sensor-Geometriedaten zumindest zum Teil, insbesondere wenn die Unschärfe in den Sensor-Geometriedaten und damit die Streuung der Sensor-Geometriedaten hoch ist, durch die aus der Signatur ermittelte Ladegeometrie, ggf. nach einem vorgeschalteten Skalierungsvorgang, ersetzt oder ergänzt werden. Wird also erkannt, dass die Streuung in den Sensor-Geometriedaten in einem Teil der Daten hoch ist, so können diese Daten durch den entsprechenden Teil der aus der Signatur 9 ermittelten Ladegeometrie ersetzt werden.
Für den Fall, dass bestimmte Sensor-Geometriedaten durch einen beschränkten Erfassungsbereich der Überladeeinrichtungskamera 17 fehlen, wird die Überladeinformation vorzugsweise ermittelt, indem die Sensor-Geometriedaten zumindest zum Teil durch die aus der Signatur 9 ermittelte Ladegeometrie ergänzt werden.
Das obige Ersetzen oder Ergänzen der Sensor-Geometriedaten erfordert hier und vorzugsweise einen vorgeschalteten Skalierungsvorgang, durch den die geometrischen Maßstäbe der einander gegenüberstehenden Daten aneinander angeglichen werden.
Weiter hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn mittels der Leseeinrichtung 11 eine Positionsinformation der Signatur 9 und damit die Relativposition der beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 zueinander ermittelt wird, wobei basierend auf dieser Ermittlung der Abgleich der Relativpositionen und/oder der Fahrgeschwindigkeiten der beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 vorgenommen wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Signatur 9 und/oder eine Markierung an der Arbeitsmaschine 2 von der Leseeinrichtung 11 erfasst wird und von einer Recheneinheit 16 die Relativbewegung der Arbeitsmaschinen 2, 3 zueinander, insbesondere in Fahrtrichtung, fortlaufend bestimmt wird und diese Relativbewegung gemäß einer Sollvorgabe durch eine insbesondere automatische Regelung und/oder Steuerung geregelt und/oder gesteuert wird. Danach kann die Bewegung einer der Arbeitsmaschinen 2, 3 gemäß der Sollvorgabe an die Bewegung insbesondere in Fahrtrichtung der anderen Arbeitsmaschine 2, 3 angepasst werden. Dabei kann die Arbeitsmaschine 2, 3, welche ihre Bewegung an die andere Arbeitsmaschine 2, 3 anpasst, die Leseeinrichtung 11 oder die entsprechende Signatur 9 aufweisen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Leseeinrichtung 11, 12 der Arbeitsmaschine 2, 3, welche ihre Bewegung anpasst, einen zweiten optischen Sensor zur Erfassung der Relativbewegung aufweist, und/oder, wenn die Arbeitsmaschine 2, 3, an deren Bewegung sich die andere Arbeitsmaschine 2, 3 anpasst, eine zweite Signatur und/oder ein weiteres von der Leseeinrichtung 11, 12 erkennbares Zeichen aufweist. Dann kann mittels der Leseeinrichtung 11, 12 die Relativbewegung nicht nur in Fahrtrichtung, sondern auch quer zur Fahrtrichtung bestimmt werden.
Wird eine Relativbewegung zwischen den beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 auch quer zur Fahrtrichtung erfasst, kann die Relativbewegung während der Synchronisation auch quer zur Fahrtrichtung geregelt und/oder gesteuert werden.
Um eine gute und zügige Kommunikation der beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 vor, während und/oder nach der Synchronisation zu gewährleisten, können diese direkt und/oder indirekt, insbesondere über eine Funkverbindung vorzugsweise eine WLAN-Verbindung, miteinander kommunizieren.
Das vorschlagsgemäße Auslesen der jeweiligen Signatur 9 mittels der Leseeinrichtung 11 erfolgt vorzugsweise vor oder während des Kooperationsvorgangs der Arbeitsmaschinen 2, 3. Sofern ein mechanischer Koppelvorgang zwischen den beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 vorgesehen ist, wird das Auslesen vorzugsweise durch den Koppelvorgang getriggert.
Angesichts der Tatsache, dass moderne landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen 2, 3 oftmals mit Überwachungssystemen ausgestattet sind, die optische Sensoren wie Kameras aufweisen, ist es vorzugsweise so, dass die jeweilige Leseeinrichtung 11 Bestandteil eines solchen Überwachungssystems ist. Dabei übernimmt die Leseeinrichtung 11 zusätzlich zu der Funktion des Auslesens der Signatur 9 auch eine Überwachungsfunktion. Beispielsweise kann dem Überwachungssystem die Funktion der Überwachung des Überladevorgangs mittels einer obigen an dem Überladearm 4 einer Erntemaschine 3 angeordneten Überladeeinrichtungskamera 17 dienen. Vorzugsweise dient genau diese Kamera als Leseeinrichtung 11 zum Auslesen der Signatur 9. Diese Doppelnutzung der Kamera führt zu einer besonders kompakten und gleichzeitig kostengünstigen Anordnung.
Darüber hinaus hat es sich bewährt, wenn die Daten aus der Synchronisation, insbesondere automatisch, protokolliert werden und vorzugsweise mit einem Zeitstempel versehen werden. Weiter vorzugsweise werden diese an eine zentrale Datenverwaltungseinrichtung übergeben.
Nachfolgend wird das Verfahren für den Anwendungsfall der Synchronisation des Überladens von Erntegut von einer Erntemaschine 3 auf ein Transportfahrzeug 2 beispielhaft beschrieben.
Vor der Synchronisation fährt das Transportfahrzeug 2 vor, neben oder hinter der Erntemaschine 3, im Ausführungsbeispiel der 2 links neben der Erntemaschine her. Dabei erfasst die eine Kamera aufweisende Leseeinrichtung 12 des Transportfahrzeugs 2 die Signatur 10 der Erntemaschine 3. Die Erntemaschine 3 erfasst wiederum über ihre Leseeinrichtung 11 eine Signatur 9 am Transportfahrzeug 2. Das Transportfahrzeug 2 ermittelt aus der Signatur 10 den Typ der Erntemaschine 3 und ruft aus einem Speicher 13, hier aus einer Datenbank, eine Sekundärinformation für die Synchronisation ab. Die Erntemaschine 3 identifiziert das Transportfahrzeug 2 und/oder den Ladebehälter 5 des Transportfahrzeugs 2 über die Signatur 9 und ruft Sekundärinformationen aus dem Speicher 13 für den Ladebehälter 5 ab, beispielsweise, wieviel von dem gerade geernteten Erntegut in den Ladebehälter 5 gefüllt werden kann.
Über die Signatur 10 der Erntemaschine 3 wird aus dem Speicher 13 ein Relativ-Soll-Profil für die Synchronisation mit der Erntemaschine 3 abgerufen, gemäß welchem sich das Transportfahrzeug 2 während der Synchronisation relativ zu der Erntemaschine 3 positionieren soll. Zudem ist es vorzugsweise so, dass die Erntemaschine 3 und das Transportfahrzeug 2 über eine Funkverbindung Kontakt miteinander aufnehmen, um den Beginn der Synchronisation abzustimmen. Die Erntemaschine 3 verschwenkt die Überladeeinrichtung 4 zum Ladebehälter 5 und das Transportfahrzeug 2 und die Erntemaschine 3 signalisieren, dass sie für den Kooperationsprozeß bereit sind.
Danach gibt eine der beiden Arbeitsmaschinen 2, 3 ein Signal für den Beginn des Kooperationsprozesses. Das Transportfahrzeug 3 erfasst kontinuierlich durch die Leseeinrichtung 12 die Signatur 10 und bestimmt dadurch die Relativposition zu der Erntemaschine 3. Das Fahrerassistenzsystem 15 des Transportfahrzeugs 2 regelt dabei kontinuierlich die Relativposition zu der Erntemaschine 3 gemäß dem ermittelten Relativ-Soll-Profil. Die Erntemaschine 3 überwacht mit einer Überladeeinrichtungskamera 17 das Befüllen des Ladebehälters 5. Während die Erntemaschine 3 ihre auf den Ernteprozeß abgestimmte optimale Geschwindigkeit einhält, passt sich das Transportfahrzeug 2 mit seinem Fahrerassistenzsystem 15 kontinuierlich an die Erntemaschine 3 gemäß dem ermittelten Relativ-Soll-Profil an. Nachdem eine vorbestimmte Menge des Ernteguts überladen wurde und/oder über die Überladeeinrichtungskamera 17 festgestellt wurde, dass der Ladebehälter 5 gefüllt ist, wird die Förderung des Ernteguts gestoppt. Die Erntemaschine 3 fährt die Überladeeinrichtung 4 zurück in eine Ruhestellung und signalisiert dem Transportfahrzeug 2 das Ende des Überladevorgangs. Ferner speichert die Erntemaschine 3 die überladene Menge und die Signatur 9 des Transportfahrzeugs 2 und/oder Ladebehälters 5, vorzugsweise mit einem Zeitstempel. Der vorschlagsgemäß synchronisierte Kooperationsvorgang ist damit beendet.
Durch das vorschlagsgemäße Verfahren zur Synchronisation zweier selbstfahrender landwirtschaftlicher Arbeitsmaschinen 2, 3 und das vorgeschlagene Fahrerassistenzsystem 15, 16 lässt sich die Synchronisation für die Fahrer der Arbeitsmaschinen 2, 3 auf einfache Weise zumindest teilautomatisieren und damit für den Fahrer vereinfachen.
Bezugszeichenliste

1: System
2: Arbeitsmaschine
3: Arbeitsmaschine
4: Umladeeinrichtung
5: Ladebehälter
6: Erntespeicher
7: Schlepper
8: Anhänger
9a–f: Signatur
10a, b: Signatur
11: Leseeinrichtung
12: Leseeinrichtung
13: Speicher
14: Förderstrom
15: Fahrerassistenzsystem
15a: Recheneinheit
15b: Speicher
16: Fahrerassistenzsystem
16a: Recheneinheit
16b: Speicher
17: Überladeeinrichtungskamera

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011052688 A1 [0003, 0004]

Claims

Verfahren für die Synchronisation zweier unabhängiger, selbstfahrender landwirtschaftlicher Arbeitsmaschinen (2, 3), die auf einem landwirtschaftlichen Feld in einem Kooperationsvorgang zumindest teilautomatisiert zusammenwirken, wobei eine Arbeitsmaschine (2) eine Signatur (9) aufweist und wobei die andere Arbeitsmaschine (3) eine Leseeinrichtung (11) zum Auslesen der Signatur (9) aufweist, wobei eine Signaturinformation von der Leseeinrichtung (11) aus der Signatur (9) ausgelesen wird, wobei die Synchronisation auf der Signaturinformation und/oder auf einer von der Signaturinformation abgeleiteten Sekundärinformation basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Arbeitsmaschinen (2, 3) jeweils eine Signatur (9, 10) und eine Leseeinrichtung (11, 12) zum Auslesen der Signatur (9, 10) der jeweils anderen Arbeitsmaschine (2, 3) aufweisen, vorzugsweise, dass von beiden Leseeinrichtungen (11, 12) aus der Signatur (9, 10) der jeweils anderen Arbeitsmaschine (2, 3) eine Signaturinformation ausgelesen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Arbeitsmaschinen (2, 3) eine Erntemaschine, insbesondere ein Mähdrescher oder ein Feldhäcksler, oder ein Transportfahrzeug ist, vorzugsweise, dass eine der Arbeitsmaschinen (2, 3) eine Erntemaschine und die andere Arbeitsmaschine (2, 3) ein Transportfahrzeug ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signatur (9) eine optische Signatur, insbesondere ein QR-Code oder ein Strichcode, ist, und/oder, dass die Leseeinrichtung (11) zum Auslesen der Signatur (9) einen optischen Sensor, insbesondere eine Kamera, aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärinformation basierend auf der Signaturinformation aus einem Speicher (13) zum Hinterlegen von Daten, insbesondere aus einer Datenbank, ausgelesen wird, vorzugsweise, dass der Speicher (13) in einer der Arbeitsmaschinen (2, 3) angeordnet ist, und/oder, dass der Speicher (13) entfernt vom Synchronisationsort angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaturinformation oder die Sekundärinformation eine Information über die die Signatur (9) aufweisende Arbeitsmaschine (3) ist, vorzugsweise, dass die Signaturinformation oder die Sekundärinformation eine Information über die Kategorie der Arbeitsmaschine (3) ist, und/oder, dass die Signaturinformation oder die Sekundärinformation eine Information über die Geometrie der Arbeitsmaschine (3) ist, und/oder, dass die Signaturinformation oder die Sekundärinformation eine Information über die Funktionsstruktur der Arbeitsmaschine (3) ist, und/oder, dass die Signaturinformation oder die Sekundärinformation eine Information über die Steuerungsstruktur der Arbeitsmaschine (3) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Arbeitsmaschinen (2, 3) ein Fahrerassistenzsystem (15, 16) aufweist und dass die Synchronisation der beiden Arbeitsmaschinen (2, 3) mittels des Fahrerassistenzsystems (15, 16) gesteuert wird, vorzugsweise, dass das Fahrerassistenzsystem (15, 16) basierend auf der Signaturinformation oder der Sekundärinformation eine Ansteuerung mindestens eines Arbeitsorgans der jeweiligen Arbeitsmaschine (2, 3) vornimmt, und/oder, dass das Fahrerassistenzsystem (15, 16) basierend auf der Signaturinformation und/oder der Sekundärinformation Anweisungen an den Fahrer der jeweiligen Arbeitsmaschine (2, 3) ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kooperationsvorgang das von dem Fahrerassistenzsystem (15, 16) gesteuerte Überladen von Ladegut, insbesondere Erntegut, von einer Arbeitsmaschine (2) auf die andere, ein Transportfahrzeug bereitstellende Arbeitsmaschine (3) umfasst und dass das Überladen basierend auf der Signaturinformation und/oder der Sekundärinformation vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kooperationsvorgang die von dem Fahrerassistenzsystem (15, 16) gesteuerte Umsetzung einer Überladestrategie von Ladegut auf die ein Transportfahrzeug bereitstellende Arbeitsmaschine (3) und/oder den von dem Fahrerassistenzsystem (15, 16) gesteuerten Abgleich der Relativpositionen und/oder der Fahrgeschwindigkeiten der beiden Arbeitsmaschinen (2, 3) zueinander umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaturinformation oder die Sekundärinformation mindestens einen Überladeparameter umfasst, vorzugsweise, dass ein Überladeparameter die Ladegeometrie und/oder das Ladevolumen der ein Transportfahrzeug bereitstellenden Arbeitsmaschine (3) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überladeeinrichtungskamera (17) vorgesehen ist, dass aus den Sensorsignalen der Überladeeinrichtungskamera (17) und der Signaturinformation und/oder der Sekundärinformation eine Überladeinformation erzeugt wird und dass das Überladen basierend auf der Überladeinformation vorgenommen wird, vorzugsweise, dass aus den Sensorsignalen der Überladeeinrichtungskamera (17) Sensor-Geometriedaten zu der Ladegeometrie der ein Transportfahrzeug bereitstellenden Arbeitsmaschine (3) erzeugt werden und dass die Überladeinformation ermittelt wird, indem die aus der Signatur ermittelte Ladegeometrie auf die Sensor-Geometriedaten abgeglichen wird, und/oder, dass die Überladeinformation ermittelt wird, indem die Sensor-Geometriedaten zumindest zum Teil durch die aus der Signatur ermittelte Ladegeometrie, ggf. nach einem vorgeschalteten Skalierungsvorgang, ersetzt oder ergänzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Leseeinrichtung (11) eine Positionsinformation der Signatur (9) und damit die Relativposition der beiden Arbeitsmaschinen (2, 3) zueinander ermittelt wird und dass basierend auf dieser Ermittlung der von dem Fahrerassistenzsystem (15) gesteuerte Abgleich der Relativpositionen und/oder Fahrgeschwindigkeiten der beiden Arbeitsmaschinen (2, 3) vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseeinrichtung (11) Bestandteil eines Überwachungssystems ist und zusätzlich zu der Funktion des Auslesens der Signatur (9) auch eine Überwachungsfunktion übernimmt, vorzugsweise, dass die Leseeinrichtung als Überladeeinrichtungskamera (17) ausgestaltet ist.
Fahrerassistenzsystem zur Synchronisation zweier unabhängiger, selbstfahrender landwirtschaftlicher Arbeitsmaschinen (2, 3), die auf einem landwirtschaftlichen Feld in einem Kooperationsvorgang zumindest teilautomatisiert zusammenwirken, wobei eine Arbeitsmaschine (2) eine Signatur (9) aufweist und wobei die andere Arbeitsmaschine (3) eine Leseeinrichtung (11) zum Auslesen der Signatur (9) aufweist, wobei mittels des Fahrerassistenzsystems (15) eine Signaturinformation von der Leseeinrichtung (11) aus der Signatur (9) ausgelesen wird, wobei die Synchronisation auf der Signaturinformation und/oder auf einer von der Signaturinformation abgeleiteten Sekundärinformation basiert.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (15) basierend auf der Signaturinformation und/oder der Sekundärinformation eine Ansteuerung von Arbeitsorganen mindestens einer der Arbeitsmaschinen (2, 3) vornimmt, und/oder, dass das Fahrerassistenzsystem (15) basierend auf der Signaturinformation und/oder der Sekundärinformation Anweisungen an den Fahrer mindestens einer der Arbeitsmaschinen (2, 3) ausgibt.