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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zustandsüberwachung eines Hubwagens eines Staplerfahrzeugs. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, um solch ein Verfahren auszuführen, und auf ein Staplerfahrzeug mit solch einer Steuereinrichtung.
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Stand der Technik
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Staplerfahrzeuge weisen ein Hubgerüst mit einem daran verstellbaren Hubwagen auf. An dem Hubwagen können Gabelzinken eingehängt werden, die mit einem Sicherungselement an dem Hubwagen arretierbar sind.
DE 10 2017 124 850 A1 bezieht sich auf solch ein Staplerfahrzeug, das eine Gabelzinkenkamera aufweist.
JP 2006- 225 091 A A bezieht sich auf einen Gabelstapler, der einen Hubwagen je nach Zustand des Fahrzeugs mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten verstellen kann. Die
DE 10 2019 202 067 A1 bezieht sich auf eine Zustandserfassungsvorrichtung mit einer Bilderfassungseinrichtung, die an einem Fahrzeug angeordnet ist. Die
US 2020 / 0 377 351 A1 bezieht sich auf eine fahrzeugmontierte Einrichtung mit einer Analyseeinheit und einer Steuereinheit.
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Darstellung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zustandsüberwachung eines Hubwagens eines Staplerfahrzeugs. Bei dem Staplerfahrzeug kann es sich um einen autonom fahrenden Stapler handeln, bei dem kein Fahrer zur Bedienung des Staplers erforderlich ist. Ebenfalls kann es sich um einen automatisiert fahrenden Stapler handeln, bei dem ein Fahrer entweder auf dem Stapler selbst oder an einem entfernten Ort, beispielsweise in einer Leitzentrale, zur Bedienung des Staplers vorgesehen ist. Auch kann es sich um einen Stapler handeln, bei dem ein Fahrer in einer Fahrerkabine des Staplers zur bestimmungsgemäßen Bedienung erforderlich ist. Bei dem Stapler kann es sich um ein Flurförderfahrzeug, beispielsweise um einen Gabelstapler, handeln. Der Stapler kann ein Hubgerüst und einen eigenen Antrieb aufweisen, um Stapel zu bilden oder Lagerregale zu bedienen. An dem Hubgerüst des Staplers kann ein Hubwagen vorgesehen sein, an dem mindestens eine, beispielsweise zwei, Gabelzinken befestigbar sind. Der Hubwagen kann entlang des Hubgerüsts mittels eines Antriebs, beispielsweise eines hydraulischen Antriebs, eines elektrischen Antriebs oder einer Kombination davon, verstellt werden. Der Stapler kann auch als Sondervariante ausgebildet sein, beispielsweise als Geländestapler, Schubmaststapler, Schmalgangstapler, Vier- und Mehrwegestapler oder Seitenstapler.
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Das Verfahren umfasst das kontaktlose Erfassen des Hubwagens mit einer Erfassungseinrichtung. Die Erfassungseinrichtung kann den Hubwagen optisch, kapazitiv, induktiv, mittels elektromagnetischer Wellen oder durch eine Kombination dieser erfassen. Die Erfassungseinrichtung ist derart an dem Staplerfahrzeug angeordnet, dass der Hubwagen in zumindest einer, beispielsweise in allen, seiner bestimmungsgemäßen Positionen an dem Hubgerüst in dem Erfassungsbereich der Erfassungseinrichtung liegt. Die Erfassungseinrichtung kann eine oder mehrere Sub-Einrichtungen, beispielsweise eine oder mehrere Sensorgruppen oder einen oder mehrere einzelne Sensoren, aufweisen. Die Erfassungseinrichtung kann eine Kameraeinrichtung, beispielsweise eine oder mehrere Kameras, ein Radar, einen Lidar oder eine Kombination dieser aufweisen. Im Rahmen einer Ausführungsform weist das Staplerfahrzeug eine einzelne Kamera auf, welche die Erfassungseinrichtung ausbildet. Mit der Erfassungseinrichtung kann ein Abschnitt des Hubwagens, beispielsweise auch ein Abschnitt eines an dem Hubwagen vorgesehenen Anbauteils, erfasst werden. Ebenso kann mit der Erfassungseinrichtung der gesamte Hubwagen, beispielsweise samt aller seiner Anbauteile, vollständig erfasst werden.
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Ferner umfasst das Verfahren das Feststellen, dass der mit der Erfassungseinrichtung erfasste Hubwagen einen nicht ordnungsgemäßen Zustand aufweist. Bei dem nicht ordnungsgemäßen Zustand kann es sich um einen beschädigten Zustand des Hubwagens handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem nicht ordnungsgemäßen Zustand um einen Zustand handeln, bei dem an dem Hubwagen bestimmte Elemente vorgesehen oder gerade nicht vorgesehen sind. Bei dem nicht ordnungsgemäßen Zustand handelt es sich um einen Zustand, der im bestimmungsgemäßen Betrieb des Staplerfahrzeugs nicht vorliegen sollte. Bei dem nicht ordnungsgemäßen Zustand kann ein Betrieb des Staplers unmöglich sein. Ebenso kann bei dem nicht ordnungsgemäßen Zustand ein Betrieb des Staplers eine Gefährdung für den Stapler selbst oder die Staplerumgebung darstellen. Ferner kann bei dem nicht ordnungsgemäßen Zustand ein Betrieb des Staplers zu einer erhöhten Abnutzung des Staplers führen. Alternativ oder zusätzlich kann bei dem nicht ordnungsgemäßen Zustand ein Betrieb des Staplers zu einer Verschlechterung der Effektivität oder Qualität der durch den Stapler auszuführenden Vorgänge führen. Auch eine Kombination der zuvor genannten Fälle ist möglich.
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Darüber hinaus umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung das Ausgeben einer Warnung zur Kommunikation des nicht ordnungsgemäßen Zustands des Hubwagens des Staplerfahrzeugs. Wird in dem vorherigen Schritt also festgestellt, dass der mit der Erfassungseinrichtung erfasste Hubwagen einen nicht ordnungsgemäßen Zustand aufweist, so wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Warnung zur Kommunikation dieses Zustands ausgegeben. Die Warnung kann optisch, akustisch oder durch eine Kombination dieser ausgegeben werden. Beispielsweise kann die Warnung auf einer Anzeigevorrichtung ausgegeben werden, die im Fahrerhaus des Staplers angeordnet sein kann. Ebenso kann die Warnung mittels eines Lautsprechers, beispielsweise durch einen schrillen Warnton, an den Fahrzeugführer ausgegeben werden. Im Rahmen einer Ausführungsform wird die Warnung an eine zentrale Leitstelle, die räumlich getrennt vom Staplerfahrzeug vorgesehen ist, ausgegeben. Auch in dieser Leitstelle kann die Warnung optisch oder akustisch gemäß den obigen Ausführungen ausgegeben werden. Die Warnung kann an die zentrale Leitstelle mittels des Internets und/oder eines lokalen Netzwerks übermittelt werden. Hierfür kann das Staplerfahrzeug eine Sendeeinrichtung aufweisen, mittels welcher die Warnung an die Leitstelle übersandt werden kann. Im Rahmen einer Ausführungsform wird die Warnung an die Fahrzeugumgebung, beispielsweise an ein benachbartes Staplerfahrzeug und/oder an eine Person in der unmittelbaren Fahrzeugumgebung, ausgegeben. Die Warnung kann an eine Person ausgegeben werden, die dazu befähigt ist, den ordnungsgemäßen Zustand des Hubwagens des Staplerfahrzeugs wiederherzustellen. Im Rahmen einer Ausführungsform wird die Warnung an eine Fahrzeugsteuerung des Staplers ausgegeben, welche daraufhin den Staplerbetrieb einschränkt oder vollständig unterbindet. So kann durch das Staplerfahrzeug integriert sichergestellt werden, dass beim Vorliegen eines nicht ordnungsgemä-ßen Zustands des Hubwagens keine Gefahr für und von dem Stapler ausgeht.
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Die vorliegende Erfindung erhöht die Betriebssicherheit von Staplerfahrzeugen. So kann mittels der vorliegenden Erfindung ein nicht ordnungsgemäßer Zustand des Hubwagens erkannt werden. Dies ist insbesondere bei autonom fahrenden Staplerfahrzeugen vorteilhaft, bei denen kein Fahrer zur Überwachung des Hubwagens vorhanden ist.
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Im Rahmen einer Ausführungsform wird beim Feststellen, ob der Hubwagen einen nicht ordnungsgemäßen Zustand aufweist, ermittelt, ob sich ein fremder Gegenstand auf dem Hubwagen des Staplers befindet. Bei dem fremden Gegenstand kann es sich beispielsweise um ein auf dem Hubwagen abgelegtes Werkzeug, einen Gegenstand, der aus einer transportierten Palette herausgefallen ist, oder einen sonstigen Gegenstand handeln. Der Gegenstand kann eine Gefahr für den Stapler sowie die Fahrzeugumgebung darstellen, wenn dieser nicht entfernt wird. Ebenso kann es sich bei dem Gegenstand um eine Verschmutzung des Hubwagens handeln, die beispielsweise ein bestimmungsgemäßes Einhängen von Gabelzinken in den Hubwagen nicht mehr ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich kann im Rahmen dieser Ausführungsform festgestellt werden, ob der Hubwagen eine Beschädigung, beispielsweise einen Riss oder eine gelockerte/verlorene Schraube, aufweist.
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Das Feststellen des nicht ordnungsgemäßen Zustands umfasst das Ermitteln, ob eine Gabelzinke an dem Hubwagen angeordnet ist. Im Rahmen von Staplerfahrzeugen, bei denen die Gabelzinken in den Hubwagen eingehängt und von diesem entfernt werden können, kann so sichergestellt werden, dass eine Gabelzinke vorgesehen ist und ein Betrieb des Staplers demnach möglich ist. Gerade bei autonom fahrenden Staplern kann dies vorteilhaft sein, da kein Fahrer zur Überprüfung der Gabelzinken vorhanden ist. Im Rahmen dieser Ausführungsform kann es ferner vorgesehen sein, dass nicht nur das Vorhandensein einer Gabelzinke ermittelt wird, sondern auch ermittelt wird, ob die Gabelzinke ordnungsgemäß ausgerichtet ist, beispielsweise senkrecht zum Hubwagen. Im Rahmen einer Ausführungsform kann ferner ermittelt werden, ob die Gabelzinke an der richtigen Position am Hubwagen angeordnet ist.
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Im Rahmen einer Ausführungsform kann ferner ermittelt werden, ob zwei Gabelzinken an dem Hubwagen angeordnet sind. Ist dies der Fall, kann ermittelt werden, ob die zwei Gabelzinken symmetrisch zur Hubwagenmitte, beispielsweise zur Mittelachse des Hubwagens, ausgerichtet sind. So kann sichergestellt werden, dass der Hubwagen beim Heben einer Last symmetrisch belastet wird, um so auf das Staplerfahrzeug aufgebrachte Kippmomente zu verhindern. Die Mittelachse des Hubwagens kann mit der Mittelachse des Staplerfahrzeugs zusammenfallen oder parallel zu dieser vorgesehen sein.
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Das Feststellen des nicht ordnungsgemäßen Zustands umfasst ferner das Ermitteln, ob eine Gabelzinke gesichert ist. Gabelzinken können in den Hubwagen eingehängt und durch separate Sicherungselemente an diesem arretiert werden. Nur im arretierten Zustand ist dabei ein sicherer und ordnungsgemäßer Betrieb möglich. Im Rahmen dieser Ausführungsform kann ermittelt werden, ob ein Sicherungselement an der Gabelzinke vorhanden ist. Ferner kann ermittelt werden, ob sich das Sicherungselement in einem arretierten Zustand befindet. Im Rahmen dieser Ausführungsform kann ermittelt werden, ob alle Gabelzinken ein Sicherungselement aufweisen und sich dieses jeweils im arretierten Zustand befindet. Im Rahmen dieser Ausführungsform kann sichergestellt werden, dass Gabelzinken an dem Hubwagen ordnungsgemäß gesichert sind, um so einen sicheren Betrieb des Staplerfahrzeugs zu gewährleisten. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn die Sicherungselemente von den Gabelzinken losgelöste Elemente sind, die beim Einhängen der Gabelzinken nicht zwangsläufig montiert werden müssen. In solch einem Fall kann es nämlich vorkommen, dass die Montage des Sicherungselements vergessen wird. Gerade bei autonomen Staplerfahrzeugen kann dies zu Gefahren führen, da kein Fahrer vorhanden ist, der während des Betriebs feststellen kann, dass die Sicherungselemente nicht montiert sind.
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Im Rahmen einer Ausführungsform kann das Feststellen des nicht ordnungsgemäßen Zustands das Verstellen des Hubwagens in eine andere Position, eine Positionsänderung des Staplers oder eine Kombination dieser umfassen. Anschließend kann der Hubwagen erneut mit der Erfassungseinrichtung erfasst werden. Ferner kann anschließend erneut festgestellt werden, ob der mit der Erfassungseinrichtung erfasste Hubwagen einen nicht ordnungsgemäßen Zustand aufweist. Durch das Durchführen dieser Feststellung an unterschiedlichen Positionen des Hubwagens kann die Genauigkeit des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung signifikant erhöht werden. Entsprechendes gilt für die Positionsänderung des Staplers. So können durch die mehrfache Messung an verschiedenen Orten/Positionen Umgebungseinflüsse und sonstige Störgrößen effektiv herausgefiltert werden. Die vorliegende Ausführungsform erlaubt demnach eine Zustandsüberwachung eines Hubwagens eines Staplerfahrzeugs mit besonders hoher Genauigkeit.
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Im Rahmen einer Ausführungsform erfolgt das Feststellen des nicht ordnungsgemäßen Zustands auf Basis der mit der Erfassungseinrichtung erfassten Daten mittels einer analytischen Bildverarbeitung. Die analytische Bildbearbeitung kann auf unterschiedliche Modelle des Staplers, beispielsweise auf ein Modell des Hubwagens und ein Modell eines Sicherungselement, gestützt sein. Ferner kann das Verfahren im Rahmen dieser analytischen Bildverarbeitung auf hinterlegte Soll-Dimensionen in 3D, beispielsweise Soll-Größen und Soll-Abstände, zurückgreifen und diese aus der bekannten geometrischen Beziehung zwischen Erfassungseinrichtung und Hubwagen in Soll-Beziehungen in den erfassten Bilddaten umrechnen. Die analytische Bildverarbeitung hat den Vorteil, dass umgehend Ergebnisse mit einer sehr guten Genauigkeit erzielt werden können.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Feststellen des nicht ordnungsgemäßen Zustands auch mit einer auf künstlicher Intelligenz (KI) basierten Bildverarbeitung erfolgen. Die künstliche Intelligenz kann mittels Daten aus einer Vielzahl von Staplerfahrzeugen, beispielsweise aus einer gesamten Flotte, trainiert werden. Die künstliche Intelligenz kann, beispielsweise mittels eines Classifiers, trainiert werden, um verschiedene Elemente in den Daten zu finden. Beispiele dieser Elemente sind der Hubwagen, eine oder mehrere Gabelzinken, ein oder mehrere Sicherungselemente, Risse oder sonstige Beschädigungen an dem Hubwagen, Müll oder fremde Gegenstände auf dem Hubwagen oder auch der Typ des Hubwagens. Mittels der künstlichen Intelligenz können besonders hohe Genauigkeiten in der Feststellung eines nicht ordnungsgemäßen Zustands des Hubwagens erzielt werden.
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Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Steuereinrichtung mit einer Eingabeschnittstelle zum Einlesen von Daten einer Erfassungseinrichtung gemäß der obigen Ausführungsformen. Die Steuereinrichtung weist eine Rechnereinrichtung auf, die eine oder mehrere Mikrocontroller aufweisen kann. Die Rechnereinrichtung ist eingerichtet, also spezifisch hergerichtet, beispielsweise programmiert, um das Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen auszuführen. Das Verfahren wird durch die Rechnereinrichtung dabei auf Basis der durch die Eingabeschnittstelle eingelesenen Daten der Erfassungseinrichtung ausgeführt. Ferner umfasst die Steuereinrichtung eine Ausgabeschnittstelle zum Ausgeben von Daten, die eine Warnung indizieren. Über die Ausgabeschnittstelle können beispielsweise Daten an die Fahrzeugsteuerung ausgegeben werden, die gemäß obigen Ausführungen in die Fahrdynamik eingreifen kann. Ebenso können über die Ausgabeschnittstelle Daten an einen Warngeber ausgegeben werden, wie oben beschrieben. Im Rahmen einer Ausführungsform werden über die Ausgabeschnittstelle Daten in einer Car2X-Kommunikation, beispielsweise Car2Car-Kommunikation, bereitgestellt, um eine Warnung gemäß obigen Ausführungsformen an die Fahrzeugumgebung auszugeben. Bei den Schnittstellen der vorliegenden Erfindung kann es sich um eine Hardware- und/oder Software-Schnittstelle handeln, die als Eingabe- und/oder Ausgabeschnittstelle ausgebildet sein kann.
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Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Staplerfahrzeug mit einem Hubgerüst, an dem ein Hubwagen zum Tragen von mindestens einer Gabelzinke verstellbar vorgesehen ist. Das Staplerfahrzeug weist ferner eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Zustands des Hubwagens auf. Die Erfassungseinrichtung kann an dem Chassis des Staplerfahrzeugs, an dem Hubgerüst oder an beiden vorgesehen sein. Ferner umfasst das Staplerfahrzeug eine Steuereinrichtung gemäß der obigen Ausführungsform. Hinsichtlich des Verständnisses der einzelnen Merkmale wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Im Rahmen einer Ausführungsform sind die ordnungsgemäß am Hubwagen angebrachten Gabelzinken und die Erfassungseinrichtung jeweils mittig zum Hubwagen ausgerichtet, beispielsweise symmetrisch zu einer Mittelachse des Hubwagens. Die Mittelachse des Hubwagens kann sich mit der Mittelachse des Staplers decken. Diese Ausführungsform führt zu dem Vorteil, dass eine Erfassungseinrichtung, beispielsweise Kamera, verwendet werden kann, die nicht extrinsisch und intrinsisch kalibriert werden braucht. So kann auch ohne diese Kalibrierung eine analytische Bildverarbeitung durchgeführt werden, da im ordnungsgemäßen Zustand beide Gabelzinken und beide Sicherungselemente die gleiche Größe in den erfassten Daten aufweisen müssen, um symmetrisch zur Mittelachse des Hubwagens angeordnet zu sein. Im Rahmen dieser Ausführungsform kann demnach ein besonders einfaches und kosteneffizientes System zum Überwachen eines Zustands des Hubwagens des Staplerfahrzeugs bereitgestellt werden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen Gabelstapler gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt einen nicht ordnungsgemäßen Zustand des Gabelstaplers aus 1.
- 3 zeigt Gabelzinken des Gabelstaplers aus 1.
- 4 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Zustandsüberwachung eines Hubwagens des Gabelstaplers aus 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt ein Staplerfahrzeug 1, das im vorliegenden Fall als Gabelstapler ausgebildet ist. Der Gabelstapler 1 umfasst einen Fahrzeugrahmen 2, an dem auf der rechten und linken Seite jeweils zwei Räder 3 gelagert sind. Ferner ist auf dem Fahrzeugrahmen 2 ein Führerstand 4 angeordnet. In einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei dem Gabelstapler um einen autonom fahrenden Gabelstapler, der kein Führerstand 4 aufweist. Am vorderen Ende des Staplers 1 ist ein Hubgerüst 5 vorgesehen, das über einen Neigezylinder 6 um eine horizontal angeordnete Achse geneigt werden kann. Das Hubgerüst 5 weist einen Hubrahmen 7 auf, entlang dem ein Hubwagen 8 im Wesentlichen vertikal verstellbar vorgesehen ist. Die Verstellung des Hubwagens 8 erfolgt über einen Hubzylinder 9, der mittels einer Hubkette 10 über eine Umlenkrolle 11 mit dem Hubwagen 8 verbunden ist.
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Der Hubwagen 8 ist im Detail in 2 gezeigt. An dem Hubwagen 8 können Gabelzinken 12 eingehängt und arretiert werden. Wie in 2 gezeigt, weist der Hubwagen 8 hierfür an seiner Oberseite eine Einhängschiene 13 auf, die sich in der vorliegenden Ausführungsform vom rechten bis zum linken Ende des Hubwagens 8 erstreckt. An unterschiedlichen Orten der Einhängschiene 13 sind Arretierungskerben 14 vorgesehen. Im Rahmen dieser Ausführungsform ist sowohl auf der rechten Seite des Hubwagens 8 als auch auf der linken Seite des Hubwagens 8 ein bestimmtes Muster von Arretierungskerben 14 in der Einhängschiene 13 vorgesehen, welches symmetrisch zur Mitte des Hubwagens 8 ausgebildet ist.
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Wie aus 3 ersichtlich, können in die Einhängschiene 13 des Hubwagens 8 Gabelzinken 12 eingehängt werden. Hierfür weisen die Gabelzinken 12 jeweils eine Rille 15 auf, in welche die Einhängschiene 13 des Hubwagens 8 einführbar ist. Sowohl auf der rechten Seite als auch auf der linken Seite des Hubwagens 8 kann eine Gabelzinke 12 mittels der Einhängschiene 13 an dem Hubwagen 8 angebracht werden. Die Gabelzinken 12 weisen jeweils ein Sicherungselement 16 auf, über welches die Gabelzinke 12 an dem Hubwagen 8 arretiert beziehungsweise gesichert werden kann. Das Sicherungselement 16 der Gabelzinke 12 ist dabei in der vorliegenden Ausführungsform jeweils als Federstift ausgebildet, der bei eingehängter Gabelzinke 12 in die Einhängschiene 13 über eine Federkraft in eine Arretierungsnut 14 vorgespannt wird. Durch Aufbringen einer Zugkraft auf das Sicherungselement 16 kann der Federstift entgegen der Federkraft aus der Arretierungsnut 14 herausgezogen werden, um so die Gabelzinke 12 von dem Hubwagen 8 abzunehmen.
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Ferner weist der Gabelstapler 1 eine Erfassungseinrichtung 17 auf, die in der vorliegenden Ausführungsform als Kamera ausgebildet ist. Die Erfassungseinrichtung 17 ist vorliegend am vorderen Ende des Gabelstaplers 1 angeordnet und so ausgebildet, dass der Hubwagen 8 in ihrem Erfassungsbereich in all seinen bestimmungsgemäßen Betriebszuständen liegt. Genauer gesagt umfasst der Erfassungsbereich der Kamera 17 sowohl den tiefsten als auch den höchsten Punkt des Hubwagens 8 entlang des Hubrahmens 7. Die Erfassungseinrichtung 17 ist über eine Datenleitung 20 mit einer Eingabeschnittstelle 18 einer Steuereinrichtung 21 elektrisch verbunden. Die Steuereinrichtung 21 weist ferner eine Ausgabeschnittstelle 19 auf, über welche Warndaten, beispielsweise ein Warnsignal, an eine nicht gezeigte Anzeigevorrichtung im Führerhaus 4 des Gabelstaplers 1 ausgegeben werden kann. Handelt es sich bei dem Gabelstapler 1 um einen autonom fahrenden Gabelstapler, kann über die Ausgabeschnittstelle 19 ein Warnsignal an eine zentrale Leitstelle einer Gabelstaplerflotte ausgegeben werden. Der Gabelstapler 1 weist einen Warngeber 22 auf, an welchen die Warndaten über die Ausgabeschnittstelle 19 der Steuereinrichtung 21 ausgegeben werden. Weiter kann das Ausgeben von Warndaten auch einen Eingriff in die Fahrdynamik umfassen. Hierunter ist zu verstehen, dass die Ausgabe der Warndaten dezentral (zum Beispiel in einem Steuergerät für autonome Fahrfunktionen) eine Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit des Gabelstaplers 1 oder eine Reduzierung einer maximal zugelassenen Fahrgeschwindigkeit zur Folge hat. Auch die autonome Navigation zu einem sicheren bzw. zugelassenen Ort kann hierunter zu verstehen sein. Die zuvor genannten Maßnahme können anstatt dezentral auch durch die Steuereinrichtung 21 selbst ausgeführt werden. Die Steuereinrichtung 21 weist ferner eine nicht gezeigte Rechnereinrichtung auf, die als Mikroprozessor ausgebildet und eingerichtet ist, um das im Folgenden unter Bezugnahme auf 4 beschriebene Verfahren auszuführen.
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In einem ersten Schritt I wird geprüft, ob sich der Gabelstapler 1 in einem Zustand befindet, bei dem der Zustand des Hubwagens 8 überwacht werden soll. Im Rahmen des Schritts I wird in der vorliegenden Ausführungsform geprüft, ob sich der Gabelstapler 1 im Startmodus befindet, also gerade in Betrieb gesetzt wurde. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Überwachen des Zustands des Hubwagens 8 wird also ausgeführt, bevor der Stapler 1 bestimmungsgemäß verwendet wird. Ferner wird im Rahmen von Schritt I überprüft, ob das Laden einer Last, beispielsweise einer Palette, unmittelbar bevorsteht oder gerade abgeschlossen wurde. Das Verfahren zum Überwachen des Zustands des Hubwagens 8 wird also auch direkt vor oder direkt nach dem Laden einer Last durch den Stapler 1 ausgeführt. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform kann der Zustand des Hubwagens 8 in Schritt I auch kontinuierlich während des Betriebs überwacht werden. Dabei kann das Verfahren zum Überwachen ausgesetzt werden, wenn der Hubwagen 8 durch eine Last verdeckt wird und demnach durch die Kamera 17 nicht mehr bestimmungsgemäß erfasst werden kann. Kommt die Prüfung in Schritt I zu dem Ergebnis, dass der Zustand des Hubwagens 8 zu überwachen ist, fährt das Verfahren fort mit Schritt II.
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Im Rahmen eines zweiten Schritts II wird der Hubwagen 8 mittels der Kamera 17 kontaktlos erfasst. Die durch die Kamera 17 erfassten Bilddaten werden über die Datenleitung 20 der Steuereinrichtung 21 zugeführt und durch diese über die Eingabeschnittstelle 18 eingelesen. Im Rahmen einer anderen Ausführungsform sind eine Vielzahl von Kameras vorgesehen, die gemeinsam die Erfassungseinrichtung ausbilden. Im Rahmen dieser Ausführungsform werden die durch die Vielzahl von Kameras erfassten Bilddaten durch die Steuereinrichtung 21 über die Eingangsschnittstelle 18 eingelesen.
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Die Rechnereinrichtung (nicht gezeigt) der Steuereinrichtung 21 ermittelt nun in einem dritten Schritt III auf Basis der über die Eingangsschnittstelle 18 eingelesenen Bilddaten, ob der Hubwagen 8 einen nicht ordnungsgemäßen Zustand aufweist. Hierfür wird zunächst in einem Schritt III.1 eine Erkennung durchgeführt, ob sich auf dem Hubwagen 8 ein fremder Gegenstand 23, beispielsweise ein Werkzeug oder ein aus einer transportierten Palette gefallener Gegenstand, befindet. Der fremde Gegenstand 23 kann sich unmittelbar auf dem Hubwagen 8 oder aber auch im Bereich der Gabelzinken 12 befinden. Bei dem fremden Gegenstand 23 handelt es sich vorliegend um einen Gegenstand, der durch bei Gabelstaplern 1 häufig vorgesehene „Safety-Curtains“ oder horizontal ausgerichteten „Safety-Sensoren“ nicht erfasst wird. Im Rahmen des Schritts III. 1 wird ferner erkannt, ob der Hubwagen 8 Risse oder andere Beschädigungen aufweist. Ebenso wird erkannt, ob der Hubwagen 8 eine Verschmutzung aufweist, beispielsweise derart stark verschmutzt ist, dass ein ordnungsgemäßer Betrieb des Staplers 1 nicht mehr möglich ist.
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In einem Schritt III.2.1 wird auf Basis der über die Eingangsschnittstelle 18 eingelesenen Bilddaten der Kamera 17 erkannt, ob beide Gabelzinken, also eine Gabelzinke 12 am rechten Ende des Hubwagens 8 sowie eine Gabelzinke 12 am linken Ende des Hubwagens 8, vorgesehen sind. Wird in Schritt III.2.1 ermittelt, dass beide Gabelzinken 12 an dem Hubwagen 8 vorgesehen sind, wird in einem Folgeschritt III.2.2 ermittelt, ob die beiden Gabelzinken 12 symmetrisch zur Mitte des Hubwagens 8 angeordnet sind. Die Mitte des Hubwagens 8 fluchtet in der vorliegenden Ausführungsform mit der Mitte des Staplers 1. In einem Folgeschritt III.2.3 wird ermittelt, ob beide Gabelzinken mit den Sicherungselementen 16 gesichert sind. Im Rahmen dieses Schritts wird zunächst überprüft, ob jede Gabelzinke 12 ein Sicherungselement 16 aufweist. Anschließend wird überprüft, ob sich die Sicherungselemente 16 in ihrer arretierten Position befinden, also in die Arretierungsnut 14 der Einhängschiene 13 des Hubwagens 8 eingerastet sind, wie oben beschrieben.
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Die zuvor beschriebenen Schritte III.1 sowie III.2.1 bis III.2.3 werden im Rahmen der vorliegenden Ausführungsform auf Basis einer analytischen Bildverarbeitung ausgeführt. Hierfür sind in der Rechnereinrichtung der Steuereinrichtung 21 zumindest ein Modell des Hubwagens 8, beispielsweise ohne Gabelzinken, sowie ein Modell der Sicherungselemente 16 hinterlegt. Ferner ist ein Soll-Abstand der Gabelzinken 12 zur Fahrzeugachse oder zur Außenkante des Hubwagens 8 hinterlegt. Auch die Breite der Gabelzinken 12 und alternativ oder zusätzlich der Soll-Abstand der Gabelzinken 12 zueinander ist in der Steuereinrichtung 21 hinterlegt. Auch weitere Parametrisierungen, beispielsweise weitere Modelle sowie weitere Soll-Maße oder Abstände von Komponenten, können in der Steuereinrichtung 21 hinterlegt sein.
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Die Gabelzinken 12 können durch die Steuereinrichtung 21 mittels Bildreduktion, Farbreduktion und Thresholding sowie auf Basis einer Kantenextraktion in den Bilddaten erkannt werden. Die Kanten werden entsprechend des hinterlegten Modells beziehungsweise der hinterlegten Modelle zusammengesetzt, wobei hierbei die Lage der Kamera 17 zum Hubwagen 8 berücksichtigt wird. Die Prüfung auf das Vorhandensein der Sicherungselemente 16 kann mittels einer Suche nach Kreisen im Bild erfolgen, da die Sicherungselemente 16 in der vorliegenden Ausführungsform kreisförmig ausgebildet sind, wie in 3 ersichtlich. Da ein Modell des Sicherungselements 16 in der Steuereinrichtung 21 hinterlegt und folglich die reale Größe des Sicherungselements 16 bekannt ist (beispielsweise 3 cm Durchmesser), wird durch die Rechnereinrichtung aufgrund der bekannten relativen Lage zwischen Kamera 17 und Hubwagen 18 eine Soll-Abmessung des Sicherungselements 16 in den Bilddaten errechnet. Anschließend sucht die Rechnereinrichtung in den Bilddaten nach Kreisen mit dieser Soll-Abmessung.
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Ferner kann die Rechnereinrichtung die Position der Elemente in 3D zur akkurateren Prüfung der Einhaltung der Parametrisierung schätzen.
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Die Rechnereinrichtung der Steuereinrichtung 21 ist ferner eingerichtet, um aus den Bilddaten zu erkennen, ob die Sicherungselemente 16 eingerastet sind. So ist die Kamera 17 extrinsisch und intrinsisch kalibriert. Ferner ist die Lage des Hubwagens 8 relativ zur Kamera 17 bekannt. Aus einer genauen Spezifizierung der Modelle des Hubwagens 8 und der Sicherungselemente 16 kann die Rechnereinrichtung der Steuereinrichtung 21 nun einen Soll-Abstand zwischen dem Sicherungselement 16 im arretierten Zustand und der Oberseite des Hubwagens 8 in den Bilddaten berechnen. Neben einer Soll-Größe der Sicherungselemente 16 kann die Rechnereinrichtung demnach auch eine Soll-Position berechnen. Die berechnete Soll-Größe/der berechnete Soll-Abstand werden mit einer tatsächlich im Bild gefundenen Größe/Position verglichen. Wird durch die Rechnereinrichtung festgestellt, dass die Elemente zu groß/zu hoch sind, wird daraus geschlussfolgert, dass die Sicherungselemente 16 nicht eingerastet sind.
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In einem Folgeschritt III.3 wird der Hubwagen 8 samt der Gabelzinken 12 mittels des Hubzylinders 9 in eine andere vertikale Position am Hubrahmen 7 verstellt. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Hubwagen 8 hierzu an eine Position gefahren, bei welcher die Sicherungselemente 16 so nah wie möglich an der Kamera 17 sind, um dadurch in den Bilddaten maximal groß zu sein. Ferner wird der Hubwagen 8 an eine Position gefahren, bei welcher der Ausrichtungswinkel zur Kamera optimal ist. In all diesen unterschiedlichen Lagen des Hubwagens 8 an dem Hubrahmen 7 werden die zuvor beschriebenen Schritte II, III.1 und III.2.1 bis III.2.3 erneut ausgeführt. Ebenso wird der gesamte Gabelstapler 1 in Schritt III.3 an eine andere Position bewegt, um Falschdetektionen, beispielsweise aufgrund von Verschmutzungen am Boden, zu vermeiden. An der neuen Position werden auch hier die Schritte II, III.1 und III.2.1 bis III.2.3 erneut ausgeführt. Hierbei werden Bereiche im Bild, die sich bewegen, ignoriert beziehungsweise ausmarkiert und nur Bereiche, die sich nicht ändern, für die weitere Analyse, beispielsweise das Matching mit dem Modell, berücksichtigt.
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Mittels der in Verfahrensschritt 111.3 durchgeführten Positionsänderungen von Hubwagen 8 beziehungsweise Fahrzeug 1 wird eine höhere Genauigkeit des Verfahrens zum Überwachen des Zustands des Hubwagens 8 ermöglicht. Lediglich wenn ein nicht ordnungsgemäßer Zustand des Hubwagens 8 in einer Vielzahl von den unterschiedlichen Positionen des Hubwagens 8 beziehungsweise des Fahrzeugs 1 festgestellt wird, wird daraus in Schritt III geschlussfolgert, dass der Hubwagen 8 einen nicht ordnungsgemä-ßen Zustand aufweist.
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In einem Folgeschritt IV wird dann über die Ausgabeschnittstelle 19 eine Warnung zur Kommunikation des nicht ordnungsgemäßen Zustands des Hubwagens 8 des Gabelstaplers 1 ausgegeben. Hierfür können über die Ausgabeschnittstelle 19 von der Rechnereinrichtung der Steuereinrichtung 21 Daten ausgegeben werden, welche diese Warnung kommunizieren. Die Daten können über eine Datenleitung an den Warngeber 22 übermittelt werden.
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Alternativ oder zusätzlich zu der oben beschriebenen Ausgestaltung auf Basis einer analytischen Bildbearbeitung können Schritte III.1 sowie III.2.1 bis III.2.3 zum Ermitteln, ob der Hubwagen 8 einen nicht ordnungsgemäßen Zustand aufweist, auch mittels künstlicher Intelligenz erfolgen. Bildbasierte Klassifikatoren werden trainiert, um einzelne Elemente im Bild zu finden oder direkt den Zustand zu erkennen, ob der Hubwagen 8 ordnungsgemäß oder nicht ordnungsgemäß ist, ohne weitere Details im Bild zu identifizieren. Hierfür werden einzelne Bilder der Kamera 17 gelabelt, um in der Rechnereinrichtung zu hinterlegen, dass ein Aufsatz, eine Gabelzinke und/oder ein Sicherungselement ordnungsgemäß oder nicht ordnungsgemäß ist. Ebenso wird gelabelt, ob Elemente fehlen, verschmutzt oder beschädigt sind und/oder fremde Körper auf dem Hubwagen 8 angeordnet sind. Daneben kann auch ein Labelling hinsichtlich des Typs des Hubwagens 8 erfolgen. Die Bilder der Kamera 17 können bei unterschiedlichen Szenarien, beispielsweise unterschiedlichen Lichtverhältnissen und unterschiedlichen Untergründen, gelabelt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gabelstapler
- 2
- Fahrzeugrahmen
- 3
- Räder
- 4
- Fahrerstand
- 5
- Hubgerüst
- 6
- Neigungszylinder
- 7
- Hubrahmen
- 8
- Hubwagen
- 9
- Hubzylinder
- 10
- Hubkette
- 11
- Umlenkrolle
- 12
- Gabelzinke
- 13
- Einhängschiene
- 14
- Arretierungsnut
- 15
- Rille
- 16
- Sicherungselement
- 17
- Erfassungseinrichtung
- 18, 19
- Schnittstelle
- 20
- Datenleitung
- 21
- Steuereinrichtung
- 22
- Warngeber
- 23
- fremder Gegenstand
- I
- Prüfen Fahrzeugzustand
- II
- Erfassen Hubwagen
- III
- Feststellen nicht ordnungsgemäßer Zustand
- III.1
- Ermitteln, ob fremder Gegenstand
- III.2.1
- Ermitteln, ob Gabelzinke vorhanden
- III.2.2
- Ermitteln, ob Gabelzinken symmetrisch
- III.2.3
- Ermitteln, ob Gabelzinke gesichert
- 111.3
- Verstellen Hubwagen/Positionsänderung Fahrzeug
- IV
- Ausgeben Warnung
