DE19820143C1 - Entleervorrichtung für Müllbehälter mit einer Lageerkennungs- und Steuereinrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Entleervorrichtung beschrieben, die eine automatische Erkennung und Erfassung der Müllbehälter ermöglicht, ohne daß die Müllbehälter (5) mit Markierungen oder dergleichen versehen werden müssen. Die Entleervorrichtung weist eine Lageerkennungs- und Steuereinrichtung auf, die an der Behälteraufnahmeeinrichtung (4) mindestens einen mechanischen Sensor (10a, b) und mindestens drei Optosensoren (11a, b, 12a, b) aufweist. Mindestens ein Optosensor (12a, b) ist für die Entfernungsbestimmung und mindestens zwei Optosensoren (11a, b) für die Seitenausrichtung der Behälteraufnahme (4) angeordnet und ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entleervorrichtung für Müllbehälter mit einer Behälteraufnahmeeinrichtung und einer Lageerkennungs- und Steuereinrichtung.

Üblicherweise werden Müllbehälter von den Müllwerkern an die Entleervorrichtung herangebracht und nach dem Entleervorgang wieder an ihren Platz zurückgestellt. Um die Personalkosten zu reduzieren, wurden Entleervorrichtungen entwickelt, die entweder vom Fahrer des Müllwagens an die am Straßenrand abgestellten Müllbehälter herangeführt werden oder die in der Lage sind, sich automatisch auf den zu entleerenden Müllbehälter zuzubewegen. Hierfür sind entsprechende Lageerkennungs- und Steuereinrichtungen notwendig, die die Position des zu entleerenden Müllbehälters erkennen und anhand der ermittelten Daten die Entleervorrichtung bzw. die Behälteraufnahmeeinrichtung entsprechend steuern.

Aus der EP 0 388 618 A2 ist ein Videosystem bekannt, mit dem die Position des zu entleerenden Müllbehälters festgestellt und die Entleervorrichtung gesteuert wird. Hierzu ist es erforderlich, daß die Müllbehälter mit reflektierenden Marken ausgestattet sind, an denen sich das Videosystem orientieren kann. Die Verarbeitung der erfaßten Marken erfolgt mittels komplizierter Bildauswerteverfahren. Ein Rechner steuert aufgrund der über die Videokamera erhaltenen Daten die Steuerhydraulik der Aufnahmeeinheit, so daß ein automatisches Ankuppeln, Kippen und Absetzen des Behälters erfolgt.

Ein Nachteil dieses Systems ist die zusätzliche Anbringung der reflektierenden Marken, die nicht beliebig am Müllbehälter angebracht werden können, sondern bei der Anbringung als Meßpunkt eine bestimmte Genauigkeit erfordern, die im Millimeterbereich liegt. Wenn eine der reflektierenden Marken beschädigt oder verloren geht, ist der Müllbehälter möglicherweise nicht mehr von dem Videosystem zu erkennen und kann nicht mehr in den angestrebten automatischen Ablauf zum Entleeren der Müllbehälter eingebunden werden.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß aus Sicherheitsgründen ein zusätzliches Radargerät erforderlich ist, das aufgrund einer Sicherheitslogik die Bewegung der Entleereinrichtung stoppt, wenn zusätzliche Bewegungen im Überwachungsfeld erkannt werden.

Die EP 0 647 574 B1 beschreibt ebenfalls ein Videosystem, das mit mehreren Kameras die Position der zu entleerenden Müllbehälter ermittelt. Das aufgenommene Bild wird auf einem im Fahrerhaus befindlichen Monitor dargestellt, auf dessen berührungsempfindlichen Bildschirmen das Bedienungspersonal den jeweiligen Behälter auswählen kann. Auch dieses System erfordert Markierungen auf den Müllbehältern.

In dem deutschen Gebrauchsmuster G 92 16 131.6 wird eine Anordnung zum Identifizieren von zu entleerenden Müllbehältern beschrieben. Die Mülltonnen sind mit Etiketten versehen, die von einer am Müllfahrzeug angebrachten Kamera gelesen werden.

Die DE 39 09 762 A1 betrifft ein System zur Bestimmung der Lage eines Objektes im Raum mit Hilfe eines videooptischen Sensors. Hierbei ist es ebenfalls erforderlich, daß die Mülltonnen mit Markierungen versehen sind, insbesondere mit retrorefiektierenden Marken. Die Anzahl und die geometrische Anordnung der Marken zueinander werden bei der Auswertung des Bildes berücksichtigt. Zweckmäßigerweise werden insgesamt fünf Marken auf dem Objekt angebracht, wobei die Anordnung der Marken die erreichbare Genauigkeit der Positionsbestimmung des Objektes bestimmt.

In der DE 43 43 811 C1 wird ein Verfahren zur vollautomatischen Entleerung von Müllgroßbehältern beschrieben. Hierzu ist die Hydrauliksteuerung mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung gekoppelt, die mit Schaltelementen an der durch die Hubkippvorrichtung betätigte Kammgreifeinrichtung für Müllgroßbehälter und mit einem Auslöseschalter und mit Lage- und Näherungssensoren an einer Greifeinrichtung für einen Rollcontainer verbunden ist. Je nach Art der zu entleerenden Behälter sind die betreffenden Schaltelemente und Näherungssensoren aktiviert. Für Großbehälter sind drei Schaltelemente vorgesehen, wobei zwei Schaltelemente im oberen Bereich der Kammgreifeinrichtung und die dritte Schalteinrichtung im unteren Bereich der Kammgreifeinrichtung fluchtend zur Mittelachse des zu befestigenden Behälters angeordnet sind. Die Kontrolle des korrekten Sitz eines Rollcontainers erfolgt durch die in den Klauen befindlichen Auslöseschalter in Verbindung mit Lage- und Näherungssensoren auf der Innenseite der Greifarme.

Aufgabe der Erfindung ist daher eine Entleervorrichtung, die eine automatische Erkennung und Erfassung der Müllbehälter ermöglicht, ohne daß die Müllbehälter mit Markierungen oder dergleichen versehen werden müssen.

Diese Aufgabe wird mit einer Entleervorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Lageerkennungs- und Steuereinrichtung an der Behälteraufnahmeeinrichtung mindestens einen mechanischen Sensor und mindestens drei Optosensoren aufweist, wovon mindestens ein Optosensor für die Entfernungsbestimmung und mindestens zwei Optosensoren für die Seitenausrichtung der Behälteraufnahmeeinrichtung angeordnet und ausgebildet sind.

Die Einzelsignale der Sensoren, die jeweils ja/nein-Signale sind, werden in einem Rechner ausgewertet, wobei unter Berücksichtigung der Schaltstellung der Sensoren, der Funktion und deren Anordnung die Position der zu entleerenden Müllbehälter bestimmt wird. Anhand dieser Daten kann dann wiederum die Behälteraufnahmeeinrichtung gesteuert und gezielt an den zu entleerenden Müllbehälter herangeführt werden.

Da die Sensoren sich lediglich an der Behälterwand orientieren müssen, sind keine zusätzlichen Markierungen am Behälter sowie keine komplizierte Bildauswertung wie bei Videoaufnahmen erforderlich.

Mechanische und optische Sensoren wirken in gegenseitiger Abhängigkeit bei der Ansteuerung der Behälteraufnahmeeinrichtung zusammen. Die Kombination von mechanischen und Optosensoren bieten den Vorteil, daß unterschiedliche Funktionen vereint werden können.

Mindestens ein optischer Sensor übernimmt die Funktion der Abstandsbestimmung von Behälteraufnahmeeinrichtung zum Müllbehälter. Vorteilhafterweise sind zwei Optosensoren für diese Funktion vorgesehen, die auf unterschiedliche Erkennungstiefen eingestellt sind, wodurch störende Einflüsse durch fehlende Kontraste ausgeschaltet werden. Wenn zwei Optosensoren für die Entfernungsbestimmung vorgesehen sind, so werden diese vorzugsweise unmittelbar nebeneinander angeordnet.

Mindestens zwei Optosensoren übernehmen die Funktion der Seitenausrichtung, wobei der horizontale Abstand der Optosensoren entweder geringer ist als die Breite der zu entleerenden Behälter oder größer als die Breite der zu entleerenden Behälter ist. Anhand des horizontalen Verfahrweges der Behälteraufnahmeeinrichtung kann der Rechner die seitliche Ausrichtung bestimmen und entsprechend der Größe und der Art des Behälters die optimale Aufnahmestellung zum Erfassen und Aufnehmen des Behälters ermitteln. Anhand dieser Daten wird die Behälteraufnahmeeinrichtung in die entsprechende Position gebracht.

Jeder Behältergröße kann somit über den Verfahrweg zwischen der von den Opto-Sensoren erfaßten Strecke eine bestimmte Aufnahmestellung zugeordnet werden. Das muß nicht immer das Mittel des Verfahrweges sein, sondern je nach Behälter der zugeordnete Aufnahmepunkt. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn Behälter entleert werden sollen, die nicht nur über die gesamte Breite der Aufnahme aufgenommen werden, oder wenn es sich um solche Behälter handelt, die mit ihren unter dem Aufnahmerand angeordneten Verstärkungsrippen nicht in das System der übrigen Behälter passen.

Vorzugsweise sind die Optosensoren in einem Dreieck angeordnet, wobei der oder die Optosensoren für die Abstandsbestimmung in einem Eckpunkt angeordnet sind, der vorteilhafterweise mittig zwischen den beiden Optosensoren für die Seitenausrichtung liegt.

Der mechanische Sensor hat die Aufgabe, die unmittelbare Annäherung der Behälteraufnahmeeinrichtung an den Müllbehälter zu erkennen und dient somit zur Feinabstimmung bezüglich des Abstandes.

Der mechanische Sensor dient auch gleichzeitig als Sicherheitsschalter, nämlich dann, wenn die Sensoren einmal ausfallen sollten oder ein Behälter oder eine Person, die sich im Arbeitsbereich befindet, nicht erkannt wird. Die Betätigung des mechanischen Sensors durch einen Gegenstand stoppt die Bewegung der Entleereinrichtung.

Der mechanische Sensor ist vorzugsweise ein mechanischer Schalter.

Der mechanische Schalter kann vorteilhafterweise in einem Zahn der Behälteraufnahmeeinrichtung angeordnet sein. Diese Ausführungsform wird dann bevorzugt, wenn die Behälteraufnahmeeinrichtung über einen Aufnahmekamm verfügt.

Der mechanische Schalter weist vorzugsweise einen schwenkbar angeordneten, gegenüber der Behälteraufnahmeeinrichtung vorstehenden Hebel auf.

Der mechanische Schalter kann einen sich über die Breite der Aufnahmeeinrichtung erstreckenden Bügel aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können zwei mechanische Sensoren in horizontaler Richtung beabstandet zueinander angeordnet sein. Durch die Anordnung von zwei nebeneinander positionierten mechanischen Sensoren besteht die Möglichkeit zu erkennen, ob die Behälteraufnahmeeinrichtung parallel zur Behälterwand des zu entleerenden Müllbehälters ausgerichtet ist.

Eine beispielhafte Ausführungsform wird anhand eines Seitenladers erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Entleervorrichtung,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Behälteraufnahme und

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines mechanischen Sensors in Seitenansicht.

In der Fig. 1 ist ein Seitenlader ohne Fahrzeug in ausgefahrener Stellung dargestellt. Der Seitenlader ist an einem Rahmen 1 am Fahrzeug (nicht dargestellt) befestigt. Die Entleervorrichtung 3 weist einen Ausleger 2 auf, der teleskopierbar und horizontal verfahrbar ist. Am freien Ende des Auslegers 2 ist u. a. die Behälteraufnahme 4 angeordnet, die in vertikaler Richtung verfahrbar ist.

In der Fig. 2 ist die Vorderansicht der Behälteraufnahme 4 vergrößert dargestellt. An dem Aufnahmerahmen ist im unteren Bereich eine Widerlagerplatte 7 und im oberen Bereich ein Aufnahmekamm 9 mit insgesamt vier Aufnahmezähnen 17a bis d angeordnet. Diese Aufnahmezähne 17a bis d untergreifen den Rand 6 des Müllbehälters 5. Der Aufnahmekamm 9 ist im unteren Bereich der Aufnahmestellung um eine vertikale Achse frei schwenkbar, so daß eine Schrägstellung der Behälter 5 ausgeglichen werden kann. Nach dem Aufnehmen des Behälters 5, der mit seinem Behälterrand 6 erfaßt wird, wird während des weiteren Anhebens das Schwenklager arretiert, so daß der Behälter die gewünschte Entleerungsstellung einnimmt.

In die beiden mittleren Aufnahmezähne 17b und 17c sind zwei mechanische Sensoren 10a und 10b integriert, die im Zusammenhang mit der Fig. 3 näher erläutert werden. Im oberen Bereich an dem Aufnahmerahmen 8 sind zwei Optosensoren 11a, 11b angeordnet, die für die Seitenausrichtung der Behälteraufnahme 4 verantwortlich sind. Im unteren Bereich des Aufnahmerahmens 8 sind zwei Optosensoren 12a und 12b angeordnet, die für die Abstandsbestimmung vorgesehen sind. Die Optosensoren 11a, 11b und 12a, 12b bilden im wesentlichen ein Dreieck, wobei die beiden Optosensoren 12a, 12b in etwa mittig zwischen den Optosensoren 11a und 11b angeordnet sind.

Der mechanische Sensor 10a, b ist in der Fig. 3 vergrößert dargestellt. Es handelt sich hier um einen mechanischen Schalter, der einen gegenüber dem Aufnahmekamm 9 vorstehenden Hebel 13 aufweist, der um eine horizontale Achse 18 schwenkbar gelagert ist. Mit dem Hebel 13 ist eine Feder 14 verbunden, die den Hebel 13 im ausgeschwenkten Zustand hält. Ferner ist am Hebel 13 eine Schaltfahne 15 befestigt, die mit dem auf der Rückseite des Aufnahmekamms 9 angeordneten Näherungsschalter 16 zusammenwirkt. Wenn der Müllbehälter an den Hebel 13 stößt, wird dieser eingeschwenkt und die Schaltfahne 15 vor den Näherungsschalter 16 bewegt, der ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung abgibt.

Die Arbeitsweise wird nachfolgend beschrieben:

Der Seitenlader wird in bekannter Weise aus dem Führerhaus des Müllsammelfahrzeuges bedient. Die Auslösung des Entleervorganges erfolgt über Joystick, Taster oder auch Bildschirmverarbeitung, wie z. B. einer Steuerung mittels eines berührungsempfindlichen Bildschirms (touch screen). Die erforderlichen Arbeits- und Beobachtungsmittel sind im Führerhaus angeordnet. Dies gilt auch für Bildschirme zur Überwachung des Arbeitsraumes und ähnliche Einrichtungen.

Der Seitenlader wird manuell ausgefahren, bis die an der Behälteraufnahmeeinrichtung 4 angeordneten Optosensoren 12a, b den Behälter erkennen. Die beiden Optosensoren 12a und 12b sind auf unterschiedliche Erkennungsentfernungen eingestellt, was den Vorteil hat, daß der Optosensor 12a nach dem Erkennen des Behälters die Handsteuerung unterbricht oder ein Signal abgibt, daß die Erkennung erfolgt ist. Die Bedienungsperson gibt daraufhin das Startsignal an die elektronische Steuerung. Der weitere Ablauf wird damit automatisch gesteuert. Sobald der Optosensor 12b den Behälter 5 erkennt, wird die Geschwindigkeit der Annäherungsbewegung verlangsamt, bis einer der mechanischen Sensoren 10a, 10b den Behälter 5 erreicht und über die in der Fig. 3 dargestellte Schaltfahne 15 im Zusammenwirken mit dem Näherungsschalter 16 die Vorwärtsbewegung stoppt. Dieser Schaltvorgang gibt gleichzeitig einen Befehl an die elektronische Hauptsteuerung, den Ausleger 2 wieder ein wenig zurückzufahren, um den mechanischen Schalter 10a und/oder 10b wieder freizugeben. Dadurch wird erreicht, daß während der nachfolgenden Seitenbewegung der Behälteraufnahmeeinrichtung 4 der Aufnahmekamm 9 nicht am Behälter 5 reibt. Die beiden Schalter 10a und 10b sind elektrisch in Reihe geschaltet, so daß bereits bei Betätigung eines der beiden Schalter ein entsprechendes Signal abgegeben wird.

Bezüglich der beiden Optosensoren 11a und 11b ist in diesem Zustand mindestens einer der beiden Sensoren geschaltet. Der Optosensor 12a ist wirkungslos geschaltet, seitdem der Sensor 12b die Überwachung ausführt. Zwischen den Optosensoren 11a und 11b wird nun durch Seitwärtsbewegung der Standort des Behälters 5 festgestellt. Wenn z. B. der Optosensor 11a nicht bedämpft wäre, wird der Ausleger 2 der Behälteraufnahmeeinrichtung 4 in Richtung des Optosensors 11b verfahren, bis dieser nicht mehr bedämpft ist. Die elektronische Steuerung ermittelt den Verfahrweg x über den Radius und den Winkel der zurückgelegten Strecke und stellt die Behälteraufnahmeein­ richtung 4 auf eine vorprogrammierte Stelle so ein, daß die Aufnahme des Behälters 5 zur Entleerung automatisch ablaufen kann.

Der Abstand der beiden Optosensoren 11a und 11b voneinander ist im gezeigten Beispiel kleiner als der kleinste entleerbare Behälter. Danach ist der Algorithmus der Berechnung der Aufnahmeposition ausgerichtet. Mit der Anordnung der Optosensoren 11a und 11b ist damit zugleich die kleinste Behältergröße zwischen den beiden Sensoren bestimmt.

Eine andere Anordnung kann vorsehen, den Abstand der Optosensoren 11a und 11b größer als die größte entleerbare Behältergröße zu bestimmen. Der Algorithmus zur Einstellung der Aufnahmestellung ist hieran anzupassen.

Bezugszeichenliste

1

Rahmen

2

Ausleger

3

Entleervorrichtung

4

Behälteraufnahmeeinrichtung

5

Müllbehälter

6

Rand des Müllbehälters

7

Widerlagerplatte

8

Aufnahmerahmen

9

Aufnahmekamm

10

a, bmechanischer Sensor

11

a, bOptosensor für Seitenausrichtung

12

a, bOptosensor für Entfernungsbestimmung

13

Hebel

14

Feder

15

Schaltfahne

16

Näherungsschalter

17

a bis dZahn

18

Achse

Claims (8)

1. Entleervorrichtung für Müllbehälter mit einer Behälteraufnahmeeinrichtung in einer Lageerkennungs- und Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageerkennungs- und Steuereinrichtung an der Behälteraufnahmeeinrichtung (4) mindestens einen mechanischen Sensor (10a, b) und mindestens drei Optosensoren (11a, b, 12a, b) aufweist, wovon mindestens ein Optosensor (12a, b) für die Entfernungsbestimmung und mindestens zwei Optosensoren (11a, b) für die Seitenausrichtung der Behälteraufnahme (4) angeordnet und ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Sensor (10a, b) ein mechanischer Schalter ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Schalter in einem Zahn (17a bis d) der Behälteraufnahmeeinrichtung (4) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Schalter einen schwenkbar angeordneten, gegenüber der Behälteraufnahmeeinrichtung (4) vorstehenden Hebel (13) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mechanische Sensoren (10a, b) in horizontaler Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Optosensoren (11a, b) für die Seitenausrichtung einen horizontalen Abstand aufweisen, der geringer ist als die Breite des zu entleerenden Behälters (15).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Optosensoren (11a, b) für die Seitenausrichtung einen horizontalen Abstand aufweisen, der größer ist als die Breite des zu entleerenden Behälters (5).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Optosensoren (12a, b) für die Entfernungsbestimmung vorgesehen sind.