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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Kontrolle eines mit einem Fahrzeug verbundenen Arbeitsgeräts, wobei das Arbeitsgerät wenigstens ein im Bodeneingriff befindliches Werkzeug aufweist, ein Aktor zur Kontrolle der seitlichen Position des Arbeitsgeräts angeordnet ist und eine Gerätesteuereinheit programmiert ist, den Aktor basierend auf einem ersten Signal, das eine Differenz zwischen einer erfassten, seitlichen Position des Arbeitsgeräts und einer gewünschten seitlichen Position des Arbeitsgeräts darstellt, und einem zweiten Signal hinsichtlich der Vortriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs anzusteuern, wobei die Gerätesteuereinheit derart programmiert ist, den Aktor derart zu kontrollieren, dass eine Verstellung des Aktors nur durchgeführt wird, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine erste Schwellengeschwindigkeit überschreitet, sowie auf eine Kombination aus einem Fahrzeug, einem Arbeitsgerät und einem derartigen System.
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Eine Anzahl landwirtschaftlicher Vorgänge erfordert, dass ein Arbeitsgerät entlang eines gewünschten Weges geführt wird, sodass die vom Arbeitsgerät ausführte Operation an einem gewünschten Ort vorgenommen wird. Ein derartiger Ort kann eine Stelle sein, wo ein Saatgutteilchen zu säen ist (mit einer Einzelkorn- oder Drillmaschine) oder wo eine auf einem Feld wachsende Pflanze zu düngen ist (mit einem Düngerstreuer oder einer Feldspritze) oder wo Unkraut zu hacken ist (mit einem Kultivator) oder gespritzt werden soll (mit einer Feldspritze). Üblicherweise werden derartige Arbeitsgeräte mit einem Fahrzeug über das Feld bewegt. Das Fahrzeug und/oder das Arbeitsgerät kann mit einem Ortsbestimmungssystem, wie einem Empfänger für ein globales Navigationssatellitensystem (GNSS) oder einer Kamera mit einem Bildverarbeitungssystem ausgestattet sein, welches Merkmale auf einem Feld erkennt, insbesondere Pflanzenreihen.
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Für Anwendungen, bei denen eine relativ hohe Genauigkeit erforderlich ist, wie beispielsweise zum Hacken zur Entfernung von Unkraut von einem Feld, ohne die Pflanzen zu beschädigen, wurde es vorgeschlagen, das Fahrzeug auf einem gewünschten Weg (basierend auf einer Kamera oder einem GNSS-Empfänger) zu lenken und einen zur seitlichen Verstellung des Geräts vorgesehenen Aktor gegenüber dem Fahrzeug (ebenfalls basierend auf einer Kamera oder einem GNSS-Empfänger) zu kontrollieren, um das Arbeitsgerät auf dem gewünschten Weg zu halten (
EP 2283719 A2 ,
US 2013/0110358 A1 ,
DE 1020015009889 A1 ) und somit mögliche Lenkfehler des Fahrzeugs zu kompensieren.
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Der Aktor kontrolliert somit die seitliche Position des Arbeitsgeräts und seiner im Bodeneingriff befindlicher Werkzeuge. Ein mögliches Problem liegt darin, dass die Werkzeuge beschädigt werden können, falls die Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs klein ist und der Aktor, beispielsweise wegen einer großen Abweichung der aktuellen Position des Geräts von seiner Sollposition, mit einer relativ hohen Geschwindigkeit betätigt wird, um die seitliche Abweichung möglichst schnell zu überwinden, sodass große Seitenkräfte auf das Werkzeug einwirken.
DE 102016212201 A1 beschreibt, dass das Arbeitsgerät nur dann seitlich verstellt wird, wenn eine minimale Vorwärtsgeschwindigkeit erreicht wurde. Hier handelt es sich um eine digitale (ein/aus) Lösung, und hat somit den Nachteil, dass bei relativ kleinen Geschwindigkeiten eine seitliche Bewegung des Arbeitsgerät überhaupt nicht möglich ist, was zu möglichen großen Abweichung zwischen der gewünschten seitlichen Position des Arbeitsgeräts und der aktuellen Position des Arbeitsgeräts führt, die Beschädigungen an den Pflanzen auf dem vom Arbeitsgerät bearbeiteten Feld zur Folge haben kann.
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Für Zwecke einer automatischen Lenkung ist die Reaktion auf eine Abweichung von einem gewünschten Weg üblicherweise umgekehrt proportional zur Vorwärtsgeschwindigkeit, d.h. je schneller das Fahrzeug fährt, umso kleiner ist die Lenkreaktion (s.
EP 3170380 A1 oder
US 5857539 A ). Das bedeutet, bei Anwendung auf die Steuerung der seitlichen Position des Arbeitsgeräts, die Lenkreaktion mit steigender Geschwindigkeit kleiner würde, was das beschriebene Problem nicht löst. Die vorliegende Offenbarung ist bestrebt, diese Nachteile zu vermeiden.
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden in den Ansprüchen dargelegt.
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Es wird ein System zur Kontrolle eines mit einem Fahrzeug verbundenen Arbeitsgeräts vorgeschlagen, wobei das Arbeitsgerät wenigstens ein im Bodeneingriff befindliches Werkzeug aufweist, ein Aktor zur Kontrolle der seitlichen Position des Arbeitsgeräts angeordnet ist und eine Gerätesteuereinheit programmiert ist, den Aktor basierend auf einem ersten Signal, das eine Differenz zwischen einer erfassten, seitlichen Position des Arbeitsgeräts und einer gewünschten seitlichen Position des Arbeitsgeräts darstellt, und einem zweiten Signal hinsichtlich der Vortriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs anzusteuern.
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Die Gerätesteuereinheit ist derart programmiert, den Aktor derart zu kontrollieren, dass eine Verstellung des Aktors nur durchgeführt wird, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine erste Schwellengeschwindigkeit überschreitet und nach Überschreiten der ersten Schwellengeschwindigkeit die Verstellgeschwindigkeit des Aktors auf eine von der Fahrgeschwindigkeit abhängige, maximale Verstellgeschwindigkeit zu begrenzen, die in mehr als einem Schritt mit der Fahrgeschwindigkeit ansteigt.
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Die Gerätesteuereinheit kann derart programmiert sein, dass die dass die maximale Verstellgeschwindigkeit des Aktors monoton mit der Fahrgeschwindigkeit ansteigt, und insbesondere kann die maximale Verstellgeschwindigkeit des Aktors schrittweise, linear, progressive oder degressiv mit der Fahrgeschwindigkeit ansteigen. Jegliche Abhängigkeit zwischen der maximalen Verstellgeschwindigkeit und der Fahrgeschwindigkeit wäre denkbar, wie eine quadratische oder exponentielle oder treppenartige (mit wenigstens zwei Stufen) Relation.
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Die Gerätesteuereinheit kann derart programmiert sein, dass die maximale Verstellgeschwindigkeit des Aktors konstant an einer oberen Grenze bleibt, sobald die Fahrgeschwindigkeit eine zweite Schwellengeschwindigkeit erreicht hat.
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Der Aktor kann ein hydraulischer Zylinder sein und die Gerätesteuereinheit eingerichtet sein, ein Proportionalventil anzusteuern. Die Gerätesteuereinheit kann mit einer Fahrzeugsteuereinheit verbunden sein, welche das Proportionalventil kontrolliert.
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Die erwähnten und andere Merkmale werden durch die folgende Beschreibung und beigefügten Zeichnungen erkennbar, in denen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf ein landwirtschaftliches Fahrzeug mit einem Arbeitsgerät mit im Bodeneingriff befindlichen Werkzeugen und einem System zur Steuerung der seitlichen Position des Arbeitsgeräts während eines Bearbeitungsvorgangs auf einem Feld ist;
- 2 eine schematische Darstellung des Systems zur Kontrolle der seitlichen Position des Arbeitsgeräts ist;
- 3 ein Flussdiagramm hinsichtlich des Betriebs der elektronischen Arbeitsgerätsteuereinheit ist und
- 4 ein Graph ist, der die maximale Verstellgeschwindigkeit des die seitliche Position des Arbeitsgeräts verstellenden Aktors abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs darstellt.
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Gleiche Bezugszeichen werden verwendet, um in den Figuren durchgängig gleiche Elemente zu kennzeichnen. Wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung ist anhand der 1 bis 4 verständlich.
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1 zeigt eine Draufsicht auf ein Feld 10, auf dem in landwirtschaftliches Fahrzeug 12, das ein selbstfahrendes Fahrzeug und ein damit verbundenes Arbeitsgerät 14 umfasst, einen Arbeitsvorgang durchführt. Auf dem Feld 10 wurden während eines vorhergehenden Arbeitsschrittes Pflanzen 16 gesät oder gepflanzt. Die Pflanzen 16 sind in einem rechteckigen Muster, wie gezeigt, angebaut, oder in einem beliebigen anderen Muster, z.B. in einem hexagonalen oder Diamant-Muster, oder bedecken das Feld ohne regelmäßiges Muster, wie wenn sie mit einer Drillmaschine gesät worden sind. Die Pflanzen können auf jegliche sinnvolle Weise gesät oder gepflanzt worden sein, wie basierend auf einem Empfänger für ein Positionierungssystem (GNSS, z.B. GPS) oder unter Verwendung lokaler Sensoren auf dem Sä- oder Pflanzfahrzeug.
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Das Fahrzeug 12 ist ein Traktor 18 mit einem Fahrgestell 20 oder Rahmen, das oder der auf im Bodeneingriff befindlichen Mitteln in der Form lenkbarer Vorderräder 26 und angetriebener Hinterräder 28 auf dem Erdboden abgestützt ist. Das Fahrzeug 12 umfasst zudem eine Bedienerkabine 24 und einen Motor 61 zum Antreiben der Hinterräder 28 und optional der Vorderräder 26 und einer Zapfwelle (nicht gezeigt).
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Das Arbeitsgerät 14 umfasst einen Querträger 36, welcher eine Anzahl an Reiheneinheiten 22 abstützt, die seitlich nebeneinander über die Länge des Querträgers 36 verteilt sind. Die Reiheneinheiten 22 umfassen im Bodeneingriff befindliche Werkzeuge 88 (z.B. Hacken oder Gänsefußschare) zum Entfernen von Unkraut vom Boden des Feldes zwischen den Reihen der Pflanzen 16. In der gezeigten Ausführungsform ist zwischen jeder Reihe der Pflanzen 16, in der Vorwärtsrichtung V des Fahrzeugs 12 (die sich in der 1 nach links erstreckt), eine einzige Reiheneinheit 22 mit einem im Bodeneingriff befindlichen Werkzeug 88 bereitgestellt; es wäre jedoch möglich, eine Reiheneinheit 22 nur zwischen zwei benachbarten Reihen vorzusehen und den Raum zwischen den nächsten zwei Reihen ohne Reiheneinheit 22 zu lassen, oder jeder Pflanzenreihe zwei Reiheneinheiten 22 zuzuordnen, die von beiden Seiten mit der Pflanzenreihe zusammenwirken. Bei anderen Ausführungsformen können die Reiheneinheiten 22 Säeinheiten zur Ablage von Saatgut oder Pflanzen im Boden in einem gewünschten Muster sein, die mit Furchenöffnern (nicht gezeigt) als im Bodeneingriff befindlichen Werkzeugen 88 ausgestattet sind.
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An der Rückseite des Fahrgestells
20 ist eine Dreipunktkupplung
46 mit Unterlenkern
32 und einem Oberlenker
30 befestigt. Die Lenker
30,
32 sind mit ihren rückwärtigen Enden an einem quer verlaufenden Trägerbalken
35 befestigt, der seinerseits durch sich längs erstreckende Träger
34 am Querträger
36 des Arbeitsgeräts
14 angebracht ist. Die Lenker
30 und
32 sind jeweils um vertikale Achsen schwenkbar am Fahrgestell
20 und am Trägerbalken
35 angebracht. Ein Aktor
38 in der Form eines hydraulischen Zylinders ist mit seinem ersten Ende am Fahrgestell
20 und mit seinem zweiten Ende an einem der Unterlenker
32 angelenkt und kann somit den Trägerbalken
35 und somit das gesamte Arbeitsgerät
14 parallelogrammartig in seitlicher Richtung, d.h. horizontal und quer zur Vorwärtsrichtung V, bewegen. Der Aktor
38 wird durch einen Ventilblock
50 kontrolliert, der mit einer elektronischen Fahrzeugsteuereinheit
52 verbunden ist. Die elektronische Fahrzeugsteuereinheit
52 ist eingerichtet, über ein Bussystem
56 (das vorzugweise nach der Norm ISO 11783 arbeitet Kontrollsignale zu erhalten, welches Kontrollanweisungen von einer elektronischen Gerätesteuereinheit
54 an die Fahrzeugsteuereinheit
52 übersendet. Die Gerätesteuereinheit
54 kann somit die seitliche Position des Arbeitsgeräts
14 kontrollieren, wie im Detail in der
DE 102016212201 A1 beschrieben wird, deren Inhalt durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird, wie auch mit Bezug auf die
2 näher erläutert wird. Ein Sensor
86 erfasst den Winkel eines der Unterlenker
32 gegenüber dem Fahrgestell
20 um die vertikale Achse und stellt somit ein Signal hinsichtlich der seitlichen Position des Arbeitsgeräts
14 gegenüber dem Fahrgestell
20 bereit. Es sei angemerkt, dass der Sensor
86 in das Gehäuse des Aktors
38 integriert werden könnte (s.
EP 1210854 A1 ). Bei einer anderen Ausführungsform könnten Aktoren
38 zwischen dem Fahrgestell
20 und jedem Unterlenker
32 verwendet werden, mit integrierten oder getrennten Sensoren
86, wobei die Aktoren
38 einfach oder doppelt wirkend sind.
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Bei einer anderen möglichen Ausführungsform kann das Arbeitsgerät
14 durch einen so genannten Seitenverschieberahmen mit dem Fahrzeug
12 verbunden sein, der einen Aktor zur seitlichen Positionskontrolle des Arbeitsgeräts
14 verwendet, wie z.B. in
EP 2283719 A2 und
US 2013/0110358 A1 beschrieben, deren Inhalt durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird. Es wäre auch möglich, das Arbeitsgerät
14 auf Rädern abzustützen und es durch eine Deichsel mit einer Kupplung des Fahrzeugs
12 zu verbinden und durch einen Aktor
38 aktiv den Winkel der Deichsel und/oder den Lenkwinkel der Räder des Arbeitsgeräts
14 zu kontrollieren (s.
US 2013/0186657 A1 , durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen.
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Somit wird die seitliche Position des Arbeitsgeräts 14 durch die Gerätesteuereinheit 54 kontrolliert, unter Verwendung des Aktors 38. Da das Arbeitsgerät 14 immer in einer seitlichen Position über das Feld 10 bewegt werden sollte, an der die Reiheneinheiten 22 mit den im Bodeneingriff befindlichen Werkzeugen 88 an ihren geeigneten Positionen zwischen den Reihen der Pflanzen 16 angeordnet sind, um den gewünschten landwirtschaftlichen Arbeitsvorgang durchzuführen und Schäden an den Pflanzen zu vermeiden (oder in einer beliebigen, sinnvollen gewünschten Position zur Durchführung eines landwirtschaftlichen Arbeitsvorgangs, wie Säen, Pflanzen, Ernähren, oder Ernten der Pflanzen 16 oder Teilen davon), wird das Arbeitsgerät 14 durch die Gerätesteuereinheit 54 selbsttätig entlang der Reihen der Pflanzen 16 geführt, basierend auf Signalen einer ersten Kamera 60 mit einem Bildverarbeitungssystem 62, einer optionalen zweiten Kamera 60' mit einem Bildverarbeitungssystem 62' und einem optionalen Empfänger 58 zum Empfang eines Satelliten-basierten Positionsbestimmungssystems, wie GPS, Glonass, oder Galileo. Der Empfänger 58 ist am Querträger 36 des Arbeitsgeräts 12 oder an einer anderen, geeigneten Stelle dort befestigt. Die Bildverarbeitungssysteme 62, 62' könnten auch in die Gerätesteuereinheit 54 integriert werden. Bei einer anderen Ausführungsform könnte die Gerätesteuereinheit 54 auch in die Fahrzeugsteuereinheit 52 integriert werden, oder sie kann den Aktor 38 direkt (nicht über die Fahrzeugsteuereinheit 52) ansteuern.
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Die Kameras 60, 60' sind am Querträger 36 des Arbeitsgeräts 14 befestigt und blicken auf das Feld 10 vor dem Arbeitsgerät 14. Die Bildverarbeitungssysteme 62, 62' extrahieren aus den Bildern die relative Position der Reihen der Pflanzen 16 gegenüber der Kamera 60, 60' und vergleichen diese Position mit einer im Vorab abgespeicherten oder programmierten, gewünschten Sollposition der Pflanzen 16 gegenüber der Kamera 60, 60' oder umgekehrt. Somit wird der Gerätesteuereinheit 54 ein erstes Signal bereitgestellt, das eine mögliche Abweichung zwischen der aktuellen seitlichen Position und der gewünschten seitlichen Position des Arbeitsgeräts 14 anzeigt. Die Signale der Bildverarbeitungssysteme 62, 62' können durch Signale des Empfängers 58 verbessert oder (insbesondere, wenn die Reiheneinheiten 22 Säeinheiten mit Furchenöffnern mit im Bodeneingriff befindlichen Werkzeugen 88 sind) ersetzt werden, unter Verwendung einer im Vorab abgespeicherten Karte mit der aktuellen oder gewünschten Position der Pflanzen 16 (oder von deren Reihen) als Referenz. Das Fusionieren der Signale der Bildverarbeitungssysteme 62, 62' und des Empfängers 58 kann auf der relativen Qualität der Signale basieren.
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Demnach kontrolliert die Gerätesteuereinheit
54 den Aktor
38, um das Arbeitsgerät
14 mit seinen Reiheneinheiten
22 basierend auf dem ersten Signal entlang eines gewünschten Wegs zu führen. Bei der gezeigten Ausführungsform wird dieser gewünschte Weg durch die Position der Pflanzen
16 auf dem Feld vorgegeben und der Aktor
38 wird durch die Gerätesteuereinheit
54 (unter Verwendung geeigneter Software) basierend auf den Signalen der Kamera
60 und optional 60' derart gelenkt, dass die Reiheneinheiten
22 sich zwischen den Pflanzen
16 (entsprechend der von den Kameras
60,
60' detektierten Position der Pflanzen
16) bewegen. Der gewünschte Weg kann alternativ oder zusätzlich in einem Speicher der Gerätesteuereinheit
54 im Vorab abgespeichert sein und der Aktor
38 basierend auf dem gewünschten Weg kontrolliert werden. Beide Optionen und ihre Kombination sind im Wesentlichen in der
US 2002/0193928 A1 beschrieben, deren Inhalt durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird. Eine Ausführungsform einer seitlichen Führung des Arbeitsgeräts
14 basierend auf Kameras
60,
60' und einem Empfänger
58 wird zudem detaillierter in
EP 2910098 A1 beschrieben, deren Inhalt durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird.
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Die Vorderräder
26 des Fahrzeugs
12 können manuell durch einen Bediener des Fahrzeugs
12 in einer konventionellen Weise gelenkt werden, oder die Fahrzeugsteuereinheit
52 kontrolliert einen Lenkaktor
64, der den Lenkwinkel der Vorderräder
26 basierend auf Signalen eines Positionsbestimmungssystems mit einem Empfänger
48 zum Empfang von Signalen eines Satelliten-basierten Positionsbestimmungssystems, wie GPS, Glonass, oder Galileo, unter Verwendung einer im Vorab abgespeicherten Karte, die Daten hinsichtlich der Orte der Pflanzen
16 oder eines Wegs (Fahrgasse) zur Überfahrung des Felds als Referenz verwendet. Der Empfänger
48, der optional ein Trägheitsnavigationssystem, wie in
EP 1475609 A2 beschrieben, umfassen kann, ist auf dem Dach der Kabine
24 befestigt. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrzeug
12 basierend auf einer Kamera (nicht gezeigt) gelenkt werden, die am Fahrzeug
12 befestigt und mit einem Bildverarbeitungssystem verbunden ist, das die Reihen der Pflanzen
16 vor dem Fahrzeug
12 erfasst. Es sei auch angemerkt, dass im Falle eines auf Raupenlaufwerken basierenden Fahrzeugs
12 dessen Lenkwinkel durch Geschwindigkeitsdifferenzen der Raupenlaufwerke auf beiden Seiten des Fahrzeugs
12 beeinflusst werden könnte, und dass im Falle einer Knicklenkung ein Aktor den Lenkwinkel des Fahrzeugs
12 durch ein Drehen des vorderen und rückwärtigen Teils des Fahrzeugs
12 um eine vertikale Verbindungsachse kontrollieren würde.
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Während der Arbeit auf dem Feld 10 bewegen sich das Arbeitsgerät 14 mit den Reiheneinheiten 22 und somit auch die im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge 88 in einer seitlichen Richtung, da Fälle auftreten können, in denen das Fahrzeug 12 nicht auf einem geraden Weg gelenkt wird, wie er der 1 gezeigt wird, sondern entlang einer Kurve fährt. Das kann der Fall sein, wenn das Feld 10 gekrümmte Umrisse hat (und somit der Sollweg des Fahrzeugs 12, sei es von Hand oder selbsttätig gelenkt, Kurven umfasst) oder falls das Fahrzeug aufgrund äußerer Einflüsse, wie einem Seitenhang oder Wind oder Ablenkung des Bedieners im Falle manueller Lenkung von seinem gewünschten Weg abweicht. Die im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge 88 bewegen sich somit gelegentlich innerhalb des Bodens nicht nur in der Vorwärtsrichtung V, sondern auch in seitlicher Richtung. Das ist kein Problem, wenn das Fahrzeug 12 mit einer hinreichend hohen Geschwindigkeit fährt, es wirken jedoch beträchtliche Seitenkräfte auf die im Bodeneingriff befindlichen Werkzeug 88 ein, wenn die Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 12 relativ niedrig ist. Diese Kräfte können die im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge beschädigen (verformen) oder sogar zerstören. Um das Risiko einer Verformung oder Zerstörung der im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge 88 zu vermindern, ist das System zur Kontrolle der seitlichen Position des Arbeitsgeräts 14 wie in der 2 dargestellt aufgebaut und arbeitet nach dem Flussdiagramm der 3.
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Es wird nun auf die 3 verwiesen. Nach dem Start im Schritt 300 empfängt die Gerätekontrolleinheit 54 im Schritt 302 Signale von den Bildverarbeitungssystemen 62, 62' und vom Empfänger 58 und (optional) vom Sensor 86. Die Gerätesteuereinheit 54 ist programmiert, im Schritt 302 ein erstes Signal zu berechnen, das die Differenz zwischen der erfassten seitlichen Position des Arbeitsgeräts (14 (basierend auf Signalen von den Bildverarbeitungssystemen 62, 62' und vom Empfänger 58) und der beabsichtigten, gewünschten seitlichen Position des Arbeitsgeräts 14 (durch die abgespeicherte Karte für die Pflanzenpositionen und/oder eine beabsichtigte Position der Reihen der Pflanzen 16 in den Bildern der Kameras 60, 60' repräsentiert) darstellt. Die Gerätesteuereinheit 54 ist auch programmiert, im Schritt 304 in Kontrollsignal zu berechnen, das zur Ansteuerung des Aktors 38 (über den Bus 56, die Fahrzeugsteuereinheit 52 und den Ventilblock 50) geeignet ist, um das diese Differenz anzeigende, erste Signal zu minimieren, wie an sich im Stand der Technik bekannt. Die Signale des Sensors 86 können optional als Rückkopplung für die Gerätesteuereinheit 54 dienen.
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Die Gerätesteuereinheit 54 empfängt zudem ein zweites Signal hinsichtlich der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 12 und somit des damit verbundenen Arbeitsgeräts 14 von einem Geschwindigkeitssensor 90. Dieser Geschwindigkeitssensor 90 kann mit einem der Räder 26, 28 des Fahrzeugs 12 zusammenwirken oder mit einem im Bodeneingriff befindlichen Rad des Arbeitsgeräts 14 oder ein mit dem Boden zusammenwirkender Radarsensor sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorwärtsfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 12 durch einen oder beide der Empfänger 48, 58 der Gerätesteuereinheit 54 übermittelt werden. Das zweite Signal kann von der Fahrzeugsteuereinheit 53 über den Bus 56 an die Gerätesteuereinheit 54 übermittelt werden.
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Wie in der 2 gezeigt, umfasst der Ventilblock 50 ein Proportionalventil 92, das durch Elektromagnete (Spulen) 94 betätigt wird, welche durch die Fahrzeugsteuereinheit 52 kontrolliert werden. Das Proportionalventil 92 ist hydraulisch mit einer Pumpe 96 verbunden, die hydraulisches Fluid aus einem Tank 98 entnimmt und mit den Kammern des Aktors 38 über lösbare Verbinder 100 verbunden ist, die an der Rückseite des Fahrzeugs 12 bereitgestellt sind.
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Während des Betriebs berechnet die Gerätesteuereinheit 54 somit das erste Signal hinsichtlich der Abweichung des Arbeitsgeräts 14 und seiner im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge 88 von der beabsichtigten, seitlichen Position im Schritt 302. Basierend auf dem ersten Signal wird im Schritt 304 ein Kontrollsignal S1, S2 zur Absendung an die Elektromagneten 94 des Ventilblocks 50 berechnet, um das Arbeitsgerät 14 zurück an seine beabsichtigte Position zu verbringen, falls eine seitliche Abweichung des Arbeitsgeräts 14 detektiert werden sollte. Dieses Kontrollsignal repräsentiert einen bestimmten hydraulischen Fluss hydraulischen Fluids in den Aktor 38 und daraus hinaus und somit eine bestimmte seitliche Geschwindigkeit des Arbeitsgeräts 14 und seiner im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge 88. Die Gerätesteuereinheit 54 verwendet eine im Vorab abgespeicherte Tabelle, Formel oder Datenbank, in welcher die maximale Geschwindigkeit abgespeichert ist, abhängig von der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit V(Fahrzeug).
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Eine mögliche Beziehung zwischen dem maximalen Signal und dem Fahrgeschwindigkeitssignal ist in der 4 gezeigt. Ausgehend vom Stillstand bleibt das maximale Signal null bi seine erste Schwellengeschwindigkeit V1 erreicht ist und steigt danach monoton an, bi seine zweite Schwellengeschwindigkeit V2 erreicht ist. Für höhere Geschwindigkeiten wird das maximale Signal kontant an einer oberen Grenze gehalten. Bei einer möglichen Ausführungsform kann V1 gleich 0.5 km/h und V2 5 km/h sein. Diese Werte für V1 und V2 (und auch die obere Grenze und somit die Neigung der Kurve zwischen V1 und V2) hängen von physischen Eigenschaften des Arbeitsgeräts 14 und der im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge 88 ab und können vordefiniert und in der Gerätesteuereinheit 54 abgespeichert oder (teilweise oder ganz) durch einen Bediener des Fahrzeugs 12 mittels einer Bedienerschnittstelle eingegeben werden, das am Bus 56 oder an der Fahrzeugsteuereinheit 52 angeschlossen ist.
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Somit vergleicht die Gerätesteuereinheit 54 im Schritt 306 die im Schritt 304 ursprünglich berechneten Kontrollsignale S1, S2 mit dem von der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit abhängigen Maximalwert, wie er in der 4 gezeigt wird. Falls das ursprüngliche Kontrollsignal S1, S2 nicht größer als der von der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit abhängige Maximalwert ist, wird der Schritt 310 ausgeführt, in dem das ursprüngliche Kontrollsignal S1, S2 an den Aktor 38 gesandt wird, und anderenfalls wird der Schritt 308 ausgeführt, in dem der von der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit abhängige Maximalwert an den Aktor 38 gesandt wird. Nach den Schritten 308 und 310 folgt wieder der Schritt 302.
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Nach alledem wird die seitliche Verstellgeschwindigkeit der im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge 88 des Arbeitsgeräts 14 auf einen von der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit abhängigen Maximalwert begrenzt, der (zwischen der ersten und zweiten Schwellengeschwindigkeit V1, V2) mit der Vortriebsgeschwindigkeit ansteigt, was mögliche Schäden an den Werkzeugen 88 in den Fällen vermeidet, in denen das Fahrzeug 12 relativ langsam fährt, jedoch schon bei relativ niedrigen Vorwärtsgeschwindigkeiten eine bestimmte seitliche Bewegung erlaubt. Die Beziehung zwischen der maximalen Verstellgeschwindigkeit des Aktors 38 und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 12 kann monoton ansteigen, insbesondere linear wie in 4 gezeigt, könnte aber auch eine beliebige andere Form haben, die zwischen V1 und V2 in mehr als einem Schritt ansteigt, wie quadratisch oder in Stufen oder exponentiell. Der Anstieg der maximalen Verstellgeschwindigkeit abhängig von der Vortriebsgeschwindigkeit kann progressive (d.h. die Steigung der Kurve der 4 mit der Fahrgeschwindigkeit ansteigen, wie es im Fall einer quadratischen oder exponentiellen Kurve der Fall ist) oder degressiv (d.h. die Steigung mit der Fahrgeschwindigkeit absinken) oder linear sein, wie in der 4 gezeigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2283719 A2 [0003, 0018]
- US 2013/0110358 A1 [0003, 0018]
- DE 1020015009889 A1 [0003]
- DE 102016212201 A1 [0004, 0017]
- EP 3170380 A1 [0005]
- US 5857539 A [0005]
- EP 1210854 A1 [0017]
- US 2013/0186657 A1 [0018]
- US 2002/0193928 A1 [0021]
- EP 2910098 A1 [0021]
- EP 1475609 A2 [0022]
