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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Bestimmen eines Austrittswinkels eines Seils aus einer Seilwinde für ein Fahrzeug, eine Seilwinde für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug, insbesondere ein Luftfahrzeug für Rettungseinsätze, Bergungseinsätze, Lastentransporteinsätze oder dergleichen.
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Ein Austrittswinkel beispielsweise eines Rettungsseils bzw. Lastseils bei einer Rettungswinde oder anderen Seilwinde soll detektiert werden. Die
JP 09138126 A offenbart eine Vorrichtung zum Detektieren eines Seilauslenkungswinkels. Die
JP S54 157 953 A und die
JP S60 102 512 A offenbaren eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Austrittswinkels (α) eines Seils aus einer Seilwinde, wobei die Vorrichtung ein Aufnahmeelement zum Aufnehmen des Seils aufweist, wobei das Aufnahmeelement eine Durchgangsöffnung aufweist, durch die hindurch das Seil entlang einer Führungsachse der Durchgangsöffnung führbar ist, wobei das Aufnahmeelement entlang mindestens einer Bewegungsachse quer zu der Führungsachse verschiebbar angeordnet ist und ferner zumindest eine Erfassungseinrichtung zum Bereitstellen eines Erfassungssignals vorgesehen ist, wobei das Erfassungssignal eine zum Ermitteln des Austrittswinkels (α) verwendbare Position des Aufnahmeelements entlang der mindestens einen Bewegungsachse repräsentiert.
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Austrittswinkels eines Seils aus einer Seilwinde für ein Fahrzeug, eine Seilwinde für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Bestimmen eines Austrittswinkels eines Seils aus einer Seilwinde für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Es wird eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Austrittswinkels eines Seils aus einer Seilwinde für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:
- ein Aufnahmeelement zum Aufnehmen des Seils, wobei das Aufnahmeelement eine Durchgangsöffnung aufweist, durch die hindurch das Seil entlang einer Führungsachse der Durchgangsöffnung führbar ist, wobei das Aufnahmeelement entlang mindestens einer Bewegungsachse quer zu der Führungsachse verschiebbar angeordnet ist; und
- zumindest eine Erfassungseinrichtung zum Bereitstellen eines Erfassungssignals, wobei das Erfassungssignal eine zum Ermitteln des Austrittswinkels verwendbare Position des Aufnahmeelements entlang der mindestens einen Bewegungsachse repräsentiert.
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Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Landfahrzeug sein. Auch kann das Fahrzeug als ein Rettungsfahrzeug ausgeführt sein. Die Seilwinde kann auch als eine Rettungswinde bezeichnet werden. Das Seil kann ein Rettungsseil, Lastenseil, oder dergleichen repräsentieren. Das Aufnahmeelement kann in der Vorrichtung relativ zu einer Referenzposition verschiebbar angeordnet sein, wobei die Referenzposition einen Sollwert oder einen Mittelwert eines Sollwertebereichs des Austrittswinkels repräsentieren kann. Die Erfassungseinrichtung kann zumindest einen Sensor umfassen. Das Erfassungssignal kann in Form eines elektrischen Signals bereitgestellt werden.
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Gemäß Ausführungsformen kann insbesondere eine Austrittswinkelerfassung für ein Seil einer fahrzeuggebundenen Seilwinde, insbesondere einer Rettungswinde, realisiert werden. Dabei kann beispielsweise eine Auslenkung oder Schwenkbewegung des Seils in eine Translation eines Bauteils umgesetzt werden, durch welches das Seil geführt ist und dessen Position erfasst werden kann. Insbesondere kann aus der so erfassten Position unter Bezugnahme auf ein vorgegebenes Koordinatensystem der Austrittswinkel des Seils bestimmt werden.
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Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen insbesondere der Austrittswinkel eines Rettungsseils bzw. Lastseils bei einer Seilwinde, insbesondere einer Rettungswinde, zuverlässig und auf unaufwendige Weise detektiert werden. Somit kann einem Führer des Fahrzeugs, beispielsweise einem Piloten, beispielsweise bei Erreichen eines kritischen Austrittswinkelbereichs von eine Warnmeldung ausgegeben werden. Anders ausgedrückt kann der Austrittswinkel beispielsweise eines Rettungsseils oder eines Lastseils kontinuierlich gemessen und analysiert werden, um im Falle von bestimmten kritischen oder unzulässigen Winkelwerten eine diesbezügliche Meldung zu übermitteln. Somit können eine sichere Erkennung von für eine Bewegung des Fahrzeugs gefährlichen Austrittswinkeln und eine Verbesserung von Einsatzmöglichkeiten einer Seilwinde erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung auch eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln des Austrittswinkels unter Verwendung des Erfassungssignals aufweisen. Der Austrittswinkel kann unter Verwendung einer Ermittlungsvorschrift bestimmt werden. Die Ermittlungsvorschrift kann eine mathematische Formel, eine Nachschlagtabelle, eine Kombinatorik oder dergleichen sein oder abbilden. Die Ermittlungsvorschrift kann dabei in Software oder Hardware realisiert sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Austrittswinkel einfach und sicher bestimmt werden kann.
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Ferner weist die Vorrichtung eine Schlitten-Schienen-Einheit und eine Führungseinheit zum Führen der Schlitten-Schienen-Einheit entlang einer ersten Bewegungsachse auf. Hierbei weist die Schlitten-Schienen-Einheit einen Schlitten und Schienen zum Führen des Schlittens entlang einer zweiten Bewegungsachse quer zu der ersten Bewegungsachse auf. Das Aufnahmeelement ist an dem Schlitten angeordnet. Somit kann die Schlitten-Schienen-Einheit als ein weiterer Schlitten fungieren, der mittels der Führungseinheit führbar sein kann. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auf mechanisch einfache Weise eine Seilauslenkung in eine Translation bezogen auf zwei Bewegungsachsen umgesetzt und zuverlässig erkannt werden kann.
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Dabei weist die Vorrichtung zumindest ein elastisches Mittel zum Vorspannen der Schlitten-Schienen-Einheit bezüglich der Führungseinheit in einer Mittenposition entlang der ersten Bewegungsachse auf. Zusätzlich oder alternativ kann die Vorrichtung zumindest ein elastisches Mittel zum Vorspannen des Schlittens bezüglich der Schienen in einer Mittenposition entlang der zweiten Bewegungsachse aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das Aufnahmeelement einfach und sicher in eine Mittenposition vorgespannt werden kann, um eine Positionsmessung zu verbessern.
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Zudem kann dabei die Führungseinheit in einer zu der zweiten Bewegungsachse orthogonalen Ebene gekrümmt ausgeformt sein. Zusätzlich oder alternativ können die Schienen in einer zu der ersten Bewegungsachse orthogonalen Ebene gekrümmt ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet ebenfalls den Vorteil einer einfachen Möglichkeit der Vorspannung des Aufnahmeelements in der Mittenposition, insbesondere mithilfe der Schwerkraft, zur Verbesserung der Positionserfassung.
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Ferner kann die Vorrichtung dabei eine erste Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position des Aufnahmeelements entlang der ersten Bewegungsachse und eine zweite Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position des Aufnahmeelements entlang der zweiten Bewegungsachse aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil einer zuverlässigen und genauen Positionserfassung des Aufnahmeelements und somit einer sicheren Winkelbestimmung.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die zumindest eine Erfassungseinrichtung einen Magnetsensor aufweisen. Hierbei kann das Aufnahmeelement aus einem magnetisch detektierbaren Material ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Position des Aufnahmeelements unaufwendig, exakt und zuverlässig erfasst werden kann.
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Es wird auch eine Seilwinde für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Seilwinde folgende Merkmale aufweist:
- eine Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtung; und
- eine Windeneinheit zum Aufspulen und Abspulen des Seils, wobei die Vorrichtung mit der Windeneinheit gekoppelt ist.
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Dabei kann die Vorrichtung benachbart zu einem Seileinlass oder Seilauslass der Windeneinheit angeordnet sein.
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Es wird ferner ein Fahrzeug vorgestellt, das eine Ausführungsform der vorstehend genannten Seilwinde aufweist.
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Es wird zudem ein Verfahren zum Bestimmen eines Austrittswinkels eines Seils aus einer Seilwinde für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Verfahren unter Verwendung einer Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtung ausführbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Einlesen des Erfassungssignals von einer Schnittstelle zu der zumindest einen Erfassungseinrichtung;
- Ermitteln des Austrittswinkels unter Verwendung des Erfassungssignals und einer Ermittlungsvorschrift; und
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Bereitstellen eines Ausgangssignals zur Ausgabe an eine Fahrzeugschnittstelle, wobei das Ausgangssignal den Austrittswinkel repräsentiert.
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Insbesondere kann das Verfahren mittels einer Ermittlungseinrichtung der Vorrichtung und zusätzlich oder alternativ mittels eines Steuergerätes ausführbar sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Seilwinde gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung einer Seilwinde gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Seilwinde 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Fahrzeug 100 handelt es sich beispielhaft um ein Luftfahrzeug, genauer gesagt einen Hubschrauber, insbesondere einen Rettungshubschrauber oder Lastenhubschrauber. Die Seilwinde 110 ist an und/oder in dem Fahrzeug 100 angeordnet bzw. montiert. In der Darstellung von 1 ist ein Seil 115 der Seilwinde 110 in einem zumindest teilweise abgespulten Zustand gezeigt. Auf die Seilwinde 110 wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren noch detaillierter eingegangen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Seilwinde 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Seilwinde 110 ist für ein Fahrzeug vorgesehen, insbesondere für einen Rettungshubschrauber, Lastenhubschrauber oder dergleichen. Bei der Seilwinde 110 handelt es sich um die Seilwinde aus 1 oder eine ähnliche Seilwinde. In der Darstellung von 2 sind von der Seilwinde 110 hierbei das Seil 115, eine exemplarische Seilauslenkung 215 des Seils 115, ein Austrittswinkel α, eine Windeneinheit 220, ein Seileinlass 222 bzw. Seilauslass 222 und eine Vorrichtung 230 zum Bestimmen des Austrittswinkels α des Seils 115 aus der Seilwinde 110 gezeigt.
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Die Windeneinheit 220 ist ausgebildet, um das Seil 115 aufzuspulen und abzuspulen. Die Vorrichtung 230 ist mit der Windeneinheit 220 gekoppelt. Das Seil 115 ist von der Windeneinheit 220 über den Seileinlass 222 bzw. Seilauslass 222 und durch die Vorrichtung 230 hindurch geführt. In der Darstellung von 2 ist das Seil 115 in einer Sollauslenkung gezeigt, wobei die Sollauslenkung sich beispielsweise bezogen auf einen Betrieb der Seilwinde 110 in einem Fahrzeug senkrecht oder normal bezüglich der Windeneinheit 220 erstreckt. Die exemplarische Seilauslenkung 215 des Seils 115 ist um einen beispielhaften Wert des Austrittswinkels α relativ zu der Sollauslenkung dargestellt.
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Von der Vorrichtung 230 ist in der Darstellung von 2 lediglich eine Schlitten-Schienen-Einheit mit einem Schlitten 242 und Schienen 244 gezeigt. Der Schlitten 242 ist relativ zu und entlang den Schienen 244 verschiebbar angeordnet. Auch wenn es in 2 nicht explizit gezeigt ist, ist an dem Schlitten 242 ein Aufnahmeelement angeordnet, durch welches das Seil 115 hindurch geführt ist. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schienen 244 gekrümmt ausgeformt. Auf die Vorrichtung 230 wird nachfolgend noch detaillierter eingegangen.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 230 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 230 ist ausgebildet, um einen Austrittswinkel eines Seils aus einer Seilwinde für ein Fahrzeug zu bestimmen. Die Vorrichtung 230 entspricht oder ähnelt hierbei der Vorrichtung aus 2.
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Die Vorrichtung 230 weist ein Aufnahmeelement 332 mit einer Durchgangsöffnung 334 und zumindest eine Erfassungseinrichtung 336, 338 auf. Das Aufnahmeelement 332 ist ausgebildet, um das Seil der Seilwinde aufzunehmen. Dabei ist das Seil entlang einer Führungsachse der Durchgangsöffnung 334 durch die Durchgangsöffnung 334 hindurch führbar. Die Führungsachse repräsentiert hierbei eine relativ zu einer Zeichnungsebene von 3 orthogonale Achse. Ferner ist das Aufnahmeelement 332 in der Vorrichtung 230 entlang mindestens einer Bewegungsachse 301, 302 quer zu der Führungsachse verschiebbar angeordnet. Die zumindest eine Erfassungseinrichtung 336, 338 ist ausgebildet, um ein Erfassungssignal oder mehrere Erfassungssignale bereitzustellen. Ein solches Erfassungssignal repräsentiert dabei eine zum Ermitteln des Austrittswinkels des Seils verwendbare Position des Aufnahmeelements 332 entlang der mindestens einen Bewegungsachse 301, 302.
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Um eine Verschiebbarkeit des Aufnahmeelements 332 entlang der mindestens einen Bewegungsachse 301, 302 zu ermöglichen, weist die Vorrichtung 230 gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine Schlitten-Schienen-Einheit 340 und eine Führungseinheit 350 auf. Die Führungseinheit 350 ist beispielsweise in Gestalt zweier Führungsschienen ausgeführt. Die Führungseinheit 350 ist ausgebildet, um die Schlitten-Schienen-Einheit 340 entlang einer ersten Bewegungsachse 301 zu führen. Die erste Bewegungsachse 301 repräsentiert hierbei eine x-Achse in der Zeichnungsebene von 3.
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Die Schlitten-Schienen-Einheit 340 weist den Schlitten 242 und die Schienen 244 auf, die auch in 2 gezeigt sind. An dem Schlitten 242 ist das Aufnahmeelement 332 angeordnet bzw. befestigt. Die Schienen 244 sind ausgebildet, um den Schlitten 242 entlang einer zweiten Bewegungsachse 302 zu führen. Die zweite Bewegungsachse 302 erstreckt sich quer, hierbei insbesondere normal, zu der ersten Bewegungsachse 301. Somit repräsentiert die zweite Bewegungsachse eine y-Achse in der Zeichnungsebene von 3. Die Schlitten-Schienen-Einheit 340 repräsentiert somit einen weiteren Schlitten, der entlang der Führungseinheit 350 und der ersten Bewegungsachse 301 führbar ist. Daher ist das Aufnahmeelement 332 mittels der Schlitten-Schienen-Einheit 340 und der Führungseinheit 350 entlang zweier Bewegungsachsen 301 und 302 quer zu der Führungsachse der Durchgangsöffnung 334 verschiebbar angeordnet.
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Ferner weist die Vorrichtung 230 gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine erste Erfassungseinrichtung 336 und eine zweite Erfassungseinrichtung 338 auf. Die erste Erfassungseinrichtung 336 ist ausgebildet, um eine Position des Aufnahmeelements 332 entlang der ersten Bewegungsachse 301 zu erfassen. Hierbei ist die erste Erfassungseinrichtung 336 bezüglich der Führungseinheit 350 ortsfest angeordnet. Die zweite Erfassungseinrichtung 338 ist ausgebildet, um eine Position des Aufnahmeelements 332 entlang der zweiten Bewegungsachse 302 zu erfassen. Dabei ist die zweite Erfassungseinrichtung 338 bezüglich der Schienen 244 der Schlitten-Schienen-Einheit 340 ortsfest angeordnet.
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Zudem weist die Vorrichtung 230 gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel elastische Mittel 360 auf. Die elastischen Mittel 360 sind beispielsweise als Zugfedern oder Druckfedern ausgeführt. Dabei weist die Vorrichtung 230 beispielhaft sowohl elastische Mittel 360 zum Vorspannen der Schlitten-Schienen-Einheit 340 bezüglich der Führungseinheit 350 in einer Mittenposition entlang der ersten Bewegungsachse 301 als auch elastische Mittel 360 zum Vorspannen des Schlittens 242 bezüglich der Schienen 244 in einer Mittenposition entlang der zweiten Bewegungsachse 302 auf.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel und wie in 2 gezeigt sind die Schienen 244 gekrümmt ausgeformt. Dabei sind die Schienen 244 genauer gesagt in einer zu der ersten Bewegungsachse 301 orthogonalen Ebene gekrümmt ausgeformt. Zusätzlich oder alternativ kann die Führungseinheit 350 in einer zu der zweiten Bewegungsachse 302 orthogonalen Ebene gekrümmt ausgeformt sein.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die zumindest eine Erfassungseinrichtung 336, 338 zumindest einen Sensor, hier beispielhaft einen Magnetsensor auf. Dabei ist das Aufnahmeelement 332 als Geber, hier beispielhaft aus einem magnetisch bzw. mittels Magnetsensoren detektierbaren Material ausgeformt. Alternativ sind der Schlitten 242 und/oder die Schienen 244 als Geber und hier somit beispielhaft aus dem magnetisch bzw. mittels Magnetsensoren detektierbaren Material ausgeformt.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel nochmals zusammenfassend und mit anderen Worten kurz erläutert. Dabei wird das Seil bzw. Rettungsseil, wie es in 1 gezeigt ist, durch das Aufnahmeelement 332 geführt, das auf dem Schlitten 242 montiert ist. Das Aufnahmeelement 332 lässt sich mittels des Führungselements 350 entlang der ersten Bewegungsachse 301 und mittels der Schienen 244 entlang der zweiten Bewegungsachse 302 bewegen. Damit kann das Rettungsseil innerhalb eines Bewegungsbereichs der Vorrichtung 230 ausgelenkt werden und der Auslenkungswinkel bzw. Austrittswinkel □, gezeigt in 2, kann indirekt über die X-Position und Y-Position der Schlitten-Schienen-Einheit 340 bzw. Position des Aufnahmeelements 332 entlang der Bewegungsachse 301 und 302 gemessen und berechnet werden. Zur Verbesserung der Messung wird das Aufnahmeelement 332 gemäß einem Ausführungsbeispiel durch einen bestimmten Biegeradius der Schienen 244 und gegebenenfalls der Führungseinheit 350 in den Nullpunkt zurückgefahren. Dies wird durch die elastischen Mittel 360 an dem Schlitten 242 und gegebenenfalls an den Schienen 244 verstärkt. Die Position des Aufnahmeelements 332 wird bezüglich der Bewegungsachse 301 und 302 beispielsweise magnetisch erfasst und in den entsprechenden Austrittswinkel □ umgerechnet. Daraus kann als Ausgangssignal eine entsprechende Positions- und Winkelangabe hergeleitet und beispielsweise an einen Fahrer bzw. Piloten des Fahrzeugs 100 übermittelt werden.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 400 ist ausführbar, um einen Austrittswinkel eines Seils aus einer Seilwinde für ein Fahrzeug zu bestimmen. Dabei ist das Verfahren 400 unter Verwendung bzw. in Verbindung mit der Seilwinde und/oder der Vorrichtung aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren oder einer ähnlichen Seilwinde bzw. Vorrichtung ausführbar.
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In einem Schritt 410 des Einlesens wird bei dem Verfahren 400 das Erfassungssignal Erfassungssignals von einer Schnittstelle zu der zumindest einen Erfassungseinrichtung eingelesen. Nachfolgend wird in einem Schritt 420 des Ermittelns unter Verwendung des Erfassungssignals und einer Ermittlungsvorschrift der Austrittswinkel ermittelt. Nachfolgend zu dem Schritt 420 des Ermittelns wird in einem Schritt 430 des Bereitstellens ein den ermittelten Austrittswinkel repräsentierendes Ausgangssignal zur Ausgabe an eine Fahrzeugschnittstelle bereitgestellt.
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Insbesondere ist das Verfahren 400 mittels einer Ermittlungseinrichtung der Vorrichtung ausführbar, wobei die Ermittlungseinrichtung ausgebildet ist, um den Austrittswinkel unter Verwendung des Erfassungssignals und einer Ermittlungsvorschrift zu ermitteln.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
