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Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch.
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Aus dem Stand der Technik, etwa aus der Druckschrift
AU 2 008 200 953 A1 , sind landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen, an deren Aufbau eine Kamera fixiert ist. Mittels der Kamera lassen sich Objekte im Feld, die nicht überfahren werden dürfen, beispielsweise Tiere, identifizieren. Die Kamera ist horizontal nach vorne gerichtet. Dies hat zur Folge, dass die Pflanzen auf dem Feld die zu erkennenden Objekte verdecken können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erkennung von Objekten im Fahrweg einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, beispielsweise einen Ackerschlepper oder Mähdrescher, eine Fixiervorrichtung und einen Sensor. Der Sensor dient der Erfassung des Umfelds der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine. Er ist geeignet, Objekte, insbesondere Menschen und Tiere, im Umfeld der Arbeitsmaschine zu erfassen. Es handelt sich bevorzugt um einen optischen Sensor bzw. eine Kamera, beispielsweise eine Infrarotkamera, einen Ultraschallsensor, einen Radarsensor, oder einen Laserscanner bzw. Lidarsensor.
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Der Sensor ist mittels der Fixiervorrichtung an der Arbeitsmaschine fixiert, sodass durch die Fixiervorrichtung die räumliche Position des Sensors relativ zu der Arbeitsmaschine festgelegt wird. Vorzugsweise ist der Sensor ausschließlich mittels der Fixiervorrichtung an der Arbeitsmaschine fixiert. Dies bedeutet, dass es neben der Fixiervorrichtung kein weiteres Mittel gibt, mit dem der Sensor fixiert ist.
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Erfindungsgemäß ist der Sensor mindestens teilweise vor der Arbeitsmaschine angeordnet. Mindestens ein Teil des Sensors befindet sich also vor der Arbeitsmaschine. Bei dem mindestens einen Teil des Sensors handelt es sich vorzugsweise um einen Messgrößen-Aufnehmer bzw. eine Linse. Vorzugsweise ist der Sensor vollständig vor der Arbeitsmaschine angeordnet.
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Die Anordnung des Sensors vor der Arbeitsmaschine ist gleichbedeutend damit, dass sich der mindestens eine Teil des Sensors bzw. der gesamte Sensor und die Arbeitsmaschine auf unterschiedlichen Seiten einer in vor der Arbeitsmaschine angeordneten, vertikal ausgerichteten, quer bzw. orthogonal zu einer Längsachse der Arbeitsmaschine verlaufenden Ebene befinden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung des Sensors verbessert dessen Aufnahmeperspektive. Bereiche des Felds, die bei einer herkömmlichen Anordnung eines Sensors direkt an der Arbeitsmaschine von Pflanzen verdeckt würden, werden durch die erfindungsgemäße Anordnung einsehbar.
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Die Anordnung weist bevorzugt Mittel zum Übertragen von Sensordaten von dem Sensor zu der Arbeitsmaschine auf, etwa Kabel oder Mittel zur drahtlosen Datenübertragung. Ein Bild des Sensors kann dem Fahrer der Arbeitsmaschine auf einem Motor angezeigt werden. Dies ermöglicht es dem Fahrer, Objekte zu erkennen, die in seinem eigenen Sichtfeld von Pflanzen verdeckt werden. Auch ist es möglich, die Sensordaten automatisiert auszuwerten. In diesem Fall weist die Arbeitsmaschine eine Auswerteinheit auf, an welche die Sensordaten übertragen werden. Die Auswerteinheit ist ausgebildet, Objekte im Fahrweg der Arbeitsmaschine, die nicht überfahren werden dürfen, beispielsweise Lebewesen und/oder Hindernisse, anhand der Sensordaten zu erkennen. Dies lässt sich etwa durch Auswertung der Sensordaten mittels künstlicher Intelligenz realisieren. Erkennt die Auswerteinheit ein Objekt, wird eine Notbremsung der Arbeitsmaschine eingeleitet. Somit ist die Anordnung auch bei autonom fahrenden Arbeitsmaschinen einsetzbar.
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Der Sensor bzw. sein Erfassungsbereich ist einer bevorzugten Weiterbildung auf den Untergrund gerichtet. Der Sensor ist also so ausgerichtet, dass er den Untergrund erfasst. Dies bedeutet, dass mindestens ein Teil des Untergrunds im Erfassungsbereich des Sensors liegt. Der erfasste Teil des Untergrunds befindet sich vorzugsweise vor bzw. im Fahrweg der Arbeitsmaschine.
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Bei dem Untergrund handelt es sich um den Boden, auf dem die Arbeitsmaschine fährt. Typischerweise bildet ein Acker, ein Feld oder eine Wiese den Untergrund. Die Weiterbildung ermöglicht eine gezieltere Erfassung der zu erfassenden Objekte, da nicht auf dem Untergrund befindliche Objekte aus dem Erfassungsbereich des Sensors ausgeblendet werden.
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Vorzugsweise ist der Sensor so ausgerichtet, dass der Untergrund unterhalb des Sensors erfasst wird. Insbesondere wird ein Punkt, in dem eine durch den Sensor verlaufende Senkrechte den Untergrund schneidet, von dem Sensor erfasst. Eine optische Achse des Sensors verläuft bevorzugt mindestens teilweise vertikal, d.h. nicht vollständig horizontal. Bevorzugt ist die optische Achse des Sensors um einen Winkel von mindestens 10°, 25°, 35° oder 40° gegenüber einer horizontalen Ebene geneigt. Auch kann die optische Achse des Sensors vollständig vertikal, d.h. um einen Winkel von 45° gegenüber einer horizontalen Ebene geneigt, verlaufen.
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Die Fixiervorrichtung erstreckt sich vorzugsweise in Längsrichtung der Arbeitsmaschine. Ihre Längsachse verläuft vorzugsweise in einer vertikal ausgerichteten, längs der Arbeitsmaschine verlaufenden Ebene. In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Fixiervorrichtung als Stange ausgestaltet. Dabei ist der Sensor in einem ersten axialen Ende der Stange fixiert. Die Stange wiederum ist mit ihrem zweiten axialen Ende in der Arbeitsmaschine fixiert. Als Material für die Fixiervorrichtung, insbesondere für die weiterbildungsgemäß als Stange ausgestaltete Fixiervorrichtung eignet sich etwa faserverstärkter Kunststoff. Eine als Stange ausgestaltete Fixiervorrichtung lässt sich besonders einfach und kostengünstig realisieren.
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Damit die Arbeitsmaschine rechtzeitig zum Stehen kommt, wenn ein Objekt von dem Sensor erfasst wurde, muss ein Abstand zwischen dem Sensor und der Arbeitsmaschine in geeigneter Relation zum Bremsweg der Arbeitsmaschine stehen. Bei dem Abstand zwischen dem Sensor und der Arbeitsmaschine handelt es sich um den Abstand eines beliebigen Referenzpunkts des Sensors zu einem beliebigen Referenzpunkt der Arbeitsmaschine. Anzustreben ist ein Abstand, der größer ist als der Bremsweg. In Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit der jeweiligen Arbeitsmaschine und der zu erwartenden Beschaffenheit des Untergrunds beträgt die Entfernung des Sensors von der Arbeitsmaschine beispielsweise 10 m, 15 m, 20 m oder 30 m. Eine entsprechende Länge muss die Fixiervorrichtung haben.
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Bevorzugt ist der Abstand des Sensors von der Arbeitsmaschine veränderbar weitergebildet. Dies bedeutet, dass die Fixiervorrichtung weitergebildet ist, den Abstand des Sensors von der Arbeitsmaschine zu verändern. Erreichen lässt sich dies etwa durch eine Fixiervorrichtung mit veränderbarer Länge. Durch die Veränderbarkeit lässt sich der Abstand an den jeweils zu erwartenden Bremsweg der Arbeitsmaschine anpassen. Fährt die Arbeitsmaschine schneller und vergrößert sich infolgedessen der zu erwartende Bremsweg, wird der Abstand des Sensors von der Arbeitsmaschine entsprechend vergrößert. Bei sich verringernder Geschwindigkeit kann der Abstand verringert werden. Auch die Beschaffenheit des Untergrunds hat Einfluss auf den Bremsweg. Daher wird der Abstand des Sensors von der Arbeitsmaschine bevorzugt auch in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Untergrunds verändert.
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Um zu verhindern, dass der Sensor mit einem Hindernis kollidiert oder über die Grenzen der von der Arbeitsmaschine bearbeiteten Fläche hinausragt, ist die Anordnung vorzugsweise ausgebildet, Hindernisse im Fahrweg der Arbeitsmaschine oder Begrenzungen der bearbeiteten Fläche zu erkennen. Reicht der Erfassungsbereich des oben beschriebenen Sensors dazu nicht aus, kann an der Arbeitsmaschine oder der Fixiervorrichtung ein weiterer, entsprechend ausgerichteter Sensor angebracht werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb der oben beschriebenen Anordnung sieht vor, dass der Abstand des Sensors von der Arbeitsmaschine so gewählt wird, dass er größer ist als der Bremsweg der Arbeitsmaschine. Dem geht bevorzugt ein weiterer Verfahrensschritt voraus, in welchem der Bremsweg der Arbeitsmaschine ermittelt wird. In die Ermittlung des Bremswegs gehen bevorzugt die Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine und der Reibwert zwischen den Reifen der Arbeitsmaschine und dem Untergrund ein.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:
- 1 eine Erntemaschine vor einem Hindernis.
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Die in 1 dargestellte Erntemaschine 101 befährt ein Feld 103, um das dort wachsende Getreide 105 zu ernten. Auf dem Feld 103 hält sich ein Tier 107 auf. Dieses wird durch das Getreide 105 verdeckt, sodass es für den Fahrer der Erntemaschine 103 nicht sichtbar ist.
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An der Erntemaschine 101 ist eine in Fahrtrichtung nach vorne gerichtete Lanze 109 fixiert. Die Lanze 109 trägt an ihrer Spitze eine Kamera 111. Diese ist auf den Boden gerichtet und erfasst das Feld 103 unterhalb der Kamera 111. Somit wird auch das Tier 107 von der Kamera 111 erfasst. Dadurch ist der Fahrer der Erntemaschine 101 in der Lage, das Tier 107 in dem Bild der Kamera 111 rechtzeitig zu erkennen und eine Bremsung einzuleiten.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Erntemaschine
- 103
- Feld
- 105
- Getreide
- 107
- Tier
- 109
- Lanze
- 111
- Kamera
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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