Die Erfindung betrifft ein Erfassungssystem sowie ein Verfahren zum Ermit teln eines Knickwinkels zwischen zwei Teilfahrzeugen eines Fahrzeug- Gespanns, die beweglich miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug-Gespann, bestehend aus mindestens zwei Teilfahr zeugen samt des erfindungsgemäßen Erfassungssystems, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In einem Fahrzeug-Gespann aus einem Zugfahrzeug als erstes Teilfahrzeug und einem Anhänger als zweites Teilfahrzeug, beispielsweise einem Auflie ger oder einem Deichselanhänger, ist es von besonderer Bedeutung, dass ein Knickwinkel zwischen den einzelnen Teilfahrzeugen bekannt ist. Basie rend auf diesem Knickwinkel kann beispielsweise ein automatisiertes Ma növrieren des Fahrzeug-Gespanns auf Betriebshöfen stattfinden. Weiterhin kann mithilfe des Knickwinkels sowie einer Schätzung der Position bzw. der Orientierung des Anhängers ein automatisches Ankuppeln und Andocken des Anhängers an das Zugfahrzeug erfolgen. Außerdem kann im Rahmen einer Fahrerassistenz in Abhängigkeit des ermittelten Knickwinkels eine vir tuelle Draufsicht des Fahrzeug-Gespanns erstellt werden, die insbesondere in einer Rundumansicht des Fahrzeug-Gespanns eingesetzt werden kann.

Die Ermittlung des Knickwinkels erfolgt dabei beispielsweise durch Odomet- rie, d. h. eine Abschätzung der Position des ersten Teilfahrzeuges zum zweiten Teilfahrzeug in Abhängigkeit der erfassten Fahrdynamik des Fahr zeug-Gespanns, z.B. Lenkwinkel, Weg, etc.. Eine solche Abschätzung ist in bisherigen Systemen allerdings nur bei einer Vorwärtsfahrt mit großer Ge nauigkeit möglich. Bei einer Rückwärtsfahrt hingegen, beispielsweise beim Rangieren, lässt sich durch die Odometrie jedoch kein ausreichend genauer Knickwinkel ermitteln, ohne dass dabei auf weitere Sensoren zurückgegrif fen werden muss.

Weiterhin sind Methoden zur Winkelbestimmung bekannt, die auf Kame rasysteme als Detektionseinrichtungen zurückgreifen, wobei ein Erfas sungsbereich der Kamerasysteme auf das nachfolgende Teilfahrzeug bzw. den Anhänger ausgerichtet ist und auf dem Anhänger in diesem Erfas sungsbereich eine Messmarke montiert ist. Diese Messmarke kann von dem Kamerasystem erfasst werden und aus dem aufgenommenen Messmarken- Abbild auf den Winkel geschlossen werden. In DE 10 2014 21 1 106 A1 ist dazu ein Linsenfeld als Messmarke vorgesehen, aus deren Messmarken- Abbild je nach Winkel ein bestimmter Grauton extrahiert werden kann. In DE 10 2016 121 514 A1 ist beschrieben, ein Zielobjekt als Muster auf einer Zugstange des Anhängers anzuordnen, wobei das Zielobjekt von einem Kamerasystem aufgenommen wird. In Abhängigkeit des aufgenommenen Zielobjektes wird dann der Knickwinkel ermittelt. US 2018/0040129 A1 be schreibt weiterhin einen Barcode auf der Vorderfläche des Anhängers.

In weiteren bekannten Verfahren kann der Anhänger über eine Detektions einrichtung erfasst und über spezielle Algorithmen verfolgt werden, wobei beispielsweise eine Konturerkennung oder Kantenerkennung stattfindet, mithilfe derer beispielsweise die Vorderseite des Anhängers zeitlich verfolgt werden kann. In Abhängigkeit dieser Konturerkennung bzw. Kantenerken nung kann darauf geschlossen werden, wie sich der Anhänger relativ zum Zugfahrzeug bewegt, woraus unmittelbar der Knickwinkel abgeschätzt wer den kann. Ein derartiges Erfassungssystem ist beispielsweise in EP 3 180 769 A1 beschrieben. In DE 10 2008 029 612 A1 ist weiterhin ein Erfas sungssystem beschrieben, bei dem ein Winkel zwischen einem Rad des Anhängers und dem Kamerasystem ermittelt und über die Fahrzeugabmes sungen auf den Knickwinkel geschlossen wird. Auch in DE10 201 1 104 256 A1 werden Bildmerkmale ausgewertet und daraus bei Deichselanhängern auf einen Knickwinkel ermittelt.

Nachteilig bei derartigen Erfassungssystemen ist, dass zum sicheren Er kennen der Kanten bzw. Konturen des Anhängers oder der Bildmarken sehr gute Beleuchtungsverhältnisse vorliegen müssen und zudem auch eine tex- tur- und kontrastreiche Vorderseite des Anhängers nötig ist, um die Umge bung um das Fahrzeug-Gespann von der Vorderseite des Anhängers abzu grenzen und damit eine zuverlässige Kontur- bzw. Kantenerkennung zu er möglichen.

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Erfassungssystem und ein Verfahren anzugeben, mit denen ein Knickwinkel nahezu unabhängig von den Umge bungsverhältnissen präzise und einfach ermittelt werden kann. Aufgabe ist weiterhin, ein Fahrzeug-Gespann mit einem derartigen Erfassungssystem anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Erfassungssystem gemäß Anspruch 1 sowie einem Verfahren und einem Fahrzeug-Gespann gemäß den weiteren unab hängigen Ansprüchen gelöst.

Erfindungsgemäß ist demnach ein Erfassungssystem zum Ermitteln eines Knickwinkels zwischen einem Teilfahrzeug und einem gelenkig damit ver bundenen anderen Teilfahrzeug eines Fahrzeug-Gespanns vorgesehen, das eine Projektionseinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, ein vorgegebe nes Muster auf einen Teilbereich auf dem anderen Teilfahrzeug abzubilden zum Erstellen eines Muster-Abbildes auf dem anderen Teilfahrzeug, wobei das Muster-Abbild von einer Verarbeitungseinheit aus Detektionssignalen extrahiert werden kann und die Verarbeitungseinheit anhand des extrahier ten Muster-Abbildes den Knickwinkel ermitteln kann. Das Muster-Abbild wird dabei von einer Detektionseinrichtung des Erfassungssystems aufgenom- men, wobei die Detektionseinrichtung an einem der Teilfahrzeuge des Fahr zeug-Gespanns angeordnet ist und ein Erfassungsbereich der Detektions einrichtung zumindest teilweise auf den Teilbereich des mit dem einen Teil fahrzeug gelenkig verbundenen anderen Teilfahrzeuges ausgerichtet ist, so dass von der Detektionseinrichtung Detektionssignale erzeugt und ausge geben werden können, die den Teilbereich samt Muster-Abbild auf dem an deren Teilfahrzeug charakterisieren. Eine Verarbeitungseinheit des Erfas sungssystems ist weiterhin ausgebildet, die Detektionssignale aufzunehmen und anhand der Detektionssignale aus dem extrahierten Muster-Abbild den Knickwinkel zwischen beiden Teilfahrzeugen zu ermitteln. Unter extrahieren des Muster-Abbildes ist hierbei zu verstehen, dass die Verarbeitungseinheit die Detektionssignale analysiert und aus der erfassten Umgebung das Mus ter-Abbild herausfiltert. Dies kann durch eine Mustererkennung erfolgen, der beispielsweise auch das vorgegebene Muster vorliegt.

Als Teilfahrzeuge werden hierbei ein Zugfahrzeug oder ein Anhänger, bei spielsweise Sattelauflieger, Deichselanhänger, etc. verstanden, wobei mit dem Erfassungssystem je nach Ausrichtung der Detektionseinrichtung und der Projektionseinrichtung der Knickwinkel zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger oder auch zwischen zwei Anhängern ermittelt werden kann. Die Komponenten des Erfassungssystems können sich dabei entweder nur an einem der Teilfahrzeuge, beispielsweise an dem Zugfahrzeug oder an einem der Anhänger befinden oder verteilt auf mehrere Teilfahrzeuge. Das Muster wird dann auf das entsprechend andere Teilfahrzeug projiziert und über die Detektionseinrichtung aufgenommen.

Dadurch wird bereits der Vorteil erreicht, dass das Erfassungssystem flexi bel bzw. variabel an das jeweilige Fahrzeug-Gespann angepasst werden kann. Das Muster ist dabei frei wählbar ebenso wie die Anordnung des Er fassungssystems. Zum Erzeugen des Muster-Abbildes ist demnach lediglich eine Fläche (Teilbereich) am jeweiligen Teilfahrzeug nötig, beispielsweise auf einer Vorderseite des Anhängers, auf die auch die Detektionseinrichtung auszurichten ist. Dies kann bei der Montage der Komponenten des Erfas sungssystems festgelegt werden, wobei auch eine nachträgliche Justierung einfach möglich ist. Eine Bearbeitung des Teilbereiches oder ein Aufbringen von Markern auf dem jeweiligen Teilfahrzeug ist dabei nicht nötig, da die Projektion vorzugsweise unabhängig von der Oberfläche des Teilbereiches stattfinden kann. Die Lage des Musters oder auch die Form des Musters können nötigenfalls auch in einfacher Weise an die vorhandene Oberfläche angepasst werden. Auch die Umgebungsbeleuchtung hat nur wenig Einfluss auf das Abbilden und Detektieren des Muster-Abbildes, wobei auch eine Position für die Projektion gewählt werden kann, die nur wenig von der Um gebungsbeleuchtung beeinflusst wird.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit ausgebildet ist, geometrische Informationen aus dem extrahierten Muster-Abbild zu ermit teln und in Abhängigkeit der geometrischen Informationen auf den Knick winkel zwischen dem einen Teilfahrzeug und dem anderen Teilfahrzeug zu schließen. Demnach wird vorteilhafterweise angenommen, dass sich das Muster-Abbild bei Veränderung des Knickwinkels gemäß einfacher geomet rischer Regeln ebenfalls verändert, da sich eine Projektionsebene, in der das Muster auf dem Teilbereich abgebildet wird, relativ zur Projektionsrein richtung verschiebt bzw. verschwenkt. Diese Veränderungen im Muster- Abbild können erfasst und daraus in einfacher Weise auf den Knickwinkel geschlossen werden.

Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit aus gebildet ist, einen Linienwinkel und/oder einen Linienabstand zwischen hori zontal verlaufenden Linien und/oder vertikal verlaufenden Linien des Mus ter-Abbildes zu ermitteln, wobei die geometrischen Informationen eine geo metrische Form des Muster-Abbildes charakterisieren und sich die geomet rische Form des Muster-Abbildes in Abhängigkeit des Knickwinkels ändert. Demnach können der Linienwinkel oder ein Linienabstand als geometrische Informationen aus dem Muster-Abbild ermittelt werden, die das Muster- Abbild selbst charakterisieren und aus denen der Knickwinkel folgt. Das Muster-Abbild kann demnach sehr einfach gestaltet sein, beispielsweise als eine Art Gitter aus horizontal und vertikal verlaufenden Linien, die sich in ei nem bestimmten Ausgangszustand, beispielsweise bei einer Geradeaus fahrt, in einem rechten Winkel kreuzen.

Der Ausgangszustand kann dabei ein Fahrzustand sein, bei dem der Knick winkel bekannt ist, so dass einem bestimmten Muster-Abbild bzw. einem Li nienwinkel bzw. einem Linienabstand ein bekannter Knickwinkel zugeordnet werden kann. Da die Linienabstände bzw. die Linienwinkel von vertikal bzw. horizontal verlaufenden Linien sehr gut ermittelbar sind und sich diese in Abhängigkeit des Knickwinkels auch in einer bekannten geometrischen Ab hängigkeit verändern, sind diese geometrischen Informationen ein sehr ge nauer und auch gut erfassbarer Indikator, aus dem ein unbekannter Knick winkel einfach und zuverlässig hergeleitet werden kann. Es sind aber grundsätzlich auch Muster mit geschwungenen Linien oder diagonal verlau fende Linien oder anderen geometrischen Formen möglich, aus denen sich geometrische Informationen herleiten lassen, die die jeweilige geometrische Form charakterisieren und die sich in Abhängigkeit des Knickwinkels auch nachvollziehbar verändern.

Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit aus gebildet ist, aus dem ermittelten Linienwinkel und/oder dem ermittelten Li nienabstand eine Linienwinkel-Änderung und/oder eine Linienabstands- Änderung ausgehend von einem Ausgangszustand mit bekanntem Knick winkel, beispielsweise bei einer Geradeausfahrt, zu ermitteln und daraus über eine Knickwinkel-Änderung auf den aktuell vorliegenden Knickwinkel zu schließen. Demnach kann in einfacher und zuverlässiger Weise eine geometrische Veränderung des Muster-Abbildes erfasst werden. Aus der geometrischen Veränderung lässt sich dann vorteilhafterweise auf die Veränderung des Knickwinkels schließen, da diese beiden Veränderungen immer miteinander Zusammenhängen. Die Grundlage dafür bilden einfache geometrische Be trachtungen in Kenntnis der Fahrzeugabmessungen, insbesondere der Lage des Teilbereiches bzw. der Projektionsebene relativ zu dem Drehpunkt zwi schen den Teilfahrzeugen.

Gemäß einer ergänzenden (redundanten) oder alternativen Ausführung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit ausgebildet ist, das extrahierte Muster-Abbild mit gespeicherten Referenz-Mustern zu vergleichen, wobei jedem gespeicherten Referenz-Muster für das jeweilige Fahrzeug-Gespann bzw. für das jeweilige Teilfahrzeug ein Knickwinkel zugeordnet ist, und bei einer Übereinstimmung mit einem Referenzmuster auf den jeweils zugeord neten Knickwinkel zu schließen. Demnach kann der Knickwinkel auch durch einen einfachen Ist-Soll-Vergleich von Mustern ermittelt werden, wobei die Referenzmuster dazu für das jeweilige Fahrzeug-Gespann bzw. das jeweili ge Teilfahrzeug vorab zu ermitteln sind.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Erfassungssystem an einem Zug fahrzeug und/oder an mindestens einem Anhänger als Teilfahrzeuge des Fahrzeug-Gespanns angeordnet ist zum Ermitteln des Knickwinkels zwi schen dem Zugfahrzeug und dem damit gelenkig verbundenen Anhänger oder zwischen zwei gelenkig miteinander verbundenen Anhängern des Fahrzeug-Gespanns. Dazu kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Projektionseinrichtung an dem Zugfahrzeug oder dem mindestens einen Anhänger jeweils als das eine Teilfahrzeug angeordnet ist und der Teilbe reich und die Projektionsebene auf dem Anhänger oder dem Zugfahrzeug als anderes Teilfahrzeug liegen. Demnach kann das Muster-Abbild entwe- der auf das Zugfahrzeug oder auf einem der Anhänger abgebildet werden und die Projektionseinrichtung an dem entsprechend anderen Teilfahrzeug angeordnet sein, so dass sich bei einer Veränderung des Knickwinkels eine Veränderung der relativen Lage der Projektionsebene zu der Projektionsein richtung ergibt. Das Erfassungssystem ist damit sehr flexibel und variabel einsetzbar und einfach nachrüstbar.

Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Projektionseinrichtung das vorgegebene Muster im sichtbaren oder nicht-sichtbaren Spektrum auf den Teilbereich projizieren kann. Demnach kann das Muster-Abbild je nach An wendung durch gezielte Auswahl der Strahlung auf das Teilfahrzeug abge bildet werden, wobei die Detektionseinrichtung dann entsprechend ausge bildet ist, diese Strahlung zu detektieren. Als Strahlung im nicht-sichtbaren Spektrum kann beispielsweise Infrarot-Strahlung gewählt werden, was den Vorteil hat, dass eine Projektion und Detektion auch nahezu unabhängig von den Umgebungsbedingungen erfolgen kann. Zudem ist eine Projektion und Detektion auch bei verschmutzter Oberfläche und nahezu unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit des Teilbereiches möglich.

Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass der Teilbereich auf dem ande ren Teilfahrzeug ohne ein Abbilden des vorgegebenen Musters durch die Projektionseinrichtung frei ist von zum Ermitteln des Knickwinkels dienen den Mitteln. Demnach sind als derartige Mittel beispielsweise keine auf dem Teilbereich aufgebrachten, beispielsweise aufgedruckten oder anderweitig befestigten, Muster, Barcodes, oder dergleichen vorgesehen, die von der Detektionseinrichtung aufgenommen und aus denen in der Verarbeitungs einrichtung ein Knickwinkel ermittelt werden kann. Vorteilhafterweise basiert die Ermittlung des Knickwinkels mit dem erfindungsgemäßen Erfassungs system also lediglich auf der Analyse und der Verarbeitung des durch die Projektionseinrichtung projizierten Musters. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln eines Knickwin kels zwischen einem Teilfahrzeug eines Fahrzeug-Gespanns, das gelenkig mit einem anderen Teilfahrzeug des Fahrzeug-Gespanns verbunden ist, sind mindestens die folgenden Schritte vorgesehen:

- Projizieren eines vorgegebenen Musters auf einen Teilbereich des ande ren Teilfahrzeuges zum Erstellen eines Muster-Abbildes auf dem anderen Teilfahrzeug;

- Erfassen des Muster-Abbildes und Erzeugen und Ausgeben von Detekti onssignalen, die den Teilbereich auf dem anderen Teilfahrzeug charakteri sieren;

- Aufnehmen und Verarbeiten der Detektionssignale derartig, dass aus den Detektionssignalen das Muster-Abbild extrahiert wird und anhand des extra hierten Muster-Abbildes der Knickwinkel ermittelt wird.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug-Gespann weist in beschriebener Weise ein erfindungsgemäßes Erfassungssystem auf, das insbesondere ausgebil det ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug-Gespann aus zwei beweglich miteinander verbundenen Teilfahrzeugen;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnittes des Fahr zeug-Gespanns gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3a, 3b beispielhaftes Muster-Abbilder in unterschiedlichen Fahrsituati onen; und

Fig. 4 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gemäß Figur 1 ist ein mehrteiliges Fahrzeug-Gespann 1 aus einem Zugfahr zeug Z als erstes Teilfahrzeug 2.1 und einem gezogenen Anhänger A (Sat telauflieger) als zweites Teilfahrzeug 2.2 dargestellt, wobei das Fahrzeug- Gespann 1 beispielhaft als ein Sattelzug ausgebildet ist. Grundsätzlich kann die beschriebene Erfindung jedoch auch an einem Fahrzeug-Gespann 1 mit einem Deichselanhänger oder einem Zentralachsanhänger als gezogener Anhänger A vorgesehen sein (nicht dargestellt). Das Fahrzeug-Gespann 1 kann auch mehr als zwei gelenkig miteinander verbundene Teilfahrzeuge 2.i, mit i = 1 , 2, ... N aufweisen (Megaliner, Lang-LKW).

Der Anhänger A ist gemäß Figur 1 über einen Königszapfen 3 gelenkig mit dem Zugfahrzeug Z verbunden, wodurch sich der Anhänger A beispielsweise bei einer Kurvenfahrt um eine durch den Königszapfen 3 verlaufende Dreh achse D gegenüber dem Zugfahrzeug Z drehen kann. Dadurch stellt sich ein bestimmter Knickwinkel K zwischen dem Zugfahrzeug Z und dem Anhänger A ein. Zum Ermitteln dieses Knickwinkels K weist das Fahrzeug-Gespann 1 ein Erfassungssystem 4 auf, wobei das Erfassungssystem 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Projektionseinrichtung 5, eine Detektionseinrich tung 6 und eine Verarbeitungseinheit 7 aufweist.

Die Projektionseinheit 5 ist dabei ausgebildet, ein vorgegebenes Muster M auf einen Teilbereich 8a einer Vorderfläche 8 des Anhängers A zu projizieren bzw. abzubilden und damit ein Muster-Abbild MA in einer bestimmten Projek tionsebene 8b am Anhänger A zu erzeugen. Die Projektionsebene 8b wird dabei durch die räumliche Lage der Vorderfläche 8 des Anhängers A be stimmt. Die Projektionseinrichtung 5 ist in dieser Ausführung fest mit dem Zugfahrzeug Z verbunden und in Richtung des Anhängers A ausgerichtet, dessen Vorderfläche 8 entsprechend zum Zugfahrzeug Z zeigt. Die Detektionseinrichtung 6 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls am Zugfahrzeug Z angeordnet, wobei ein Erfassungsbereich 6a der Detekti onseinrichtung 6 auf die Vorderfläche 8 des Anhängers A und dabei zumin dest auf den Teilbereich 8a ausgerichtet ist. Die Detektionseinrichtung 6 kann damit zumindest das auf der Vorderfläche 8 des Anhängers A in der Projektionsebene 8b abgebildete Muster-Abbild MA erfassen.

Die Detektionseinrichtung 6 ist dazu beispielsweise als ein bildaufnehmender Sensor, insbesondere eine Kamera ausgebildet, mit denen das Muster- Abbild MA auf der Vorderfläche 8 des Anhängers A erfasst werden kann. Die Detektionseinrichtung 6 erzeugt dazu in Abhängigkeit einer erfassten Umge bung U, insbesondere dem erfassten Muster-Abbild MA, Detektionssignale S und gibt diese an die Verarbeitungseinheit 7 aus. Die Verarbeitungseinheit 7 ist ausgebildet, anhand der Sensorsignale S die erfasste Umgebung U zu verarbeiten. Da der Erfassungsbereich 6a der Detektionseinrichtung 6 auch auf den Teilbereich 8a ausgerichtet ist, kann die Verarbeitungseinheit 7 aus den Sensorsignalen S das Muster-Abbild MA extrahieren und analysieren.

Die Projektionseinrichtung 5 kann ausgebildet sein, das vorgegebene Muster M im sichtbaren Spektrum auf den Teilbereich 8a in der Projektionsebene 8b abzubilden oder aber auch im nicht-sichtbaren Spektrum, beispielsweise im Infrarotbereich. Die Projektionseinrichtung 5 ist dazu beispielsweise als Laser für das sichtbare Spektrum und als Leuchtdiode für das nicht-sichtbare Spektrum, insbesondere im Infrarot-Bereich ausgeführt. Die Detektionsein richtung 6 ist in entsprechender Weise auf die Art der verwendeten Strahlung der Projektionseinrichtung 5 abgestimmt, so dass das Muster-Abbild MA er fasst werden kann. Eine Abbildung im nicht-sichtbaren Spektrum hat den Vorteil, dass die Vorderfläche 8 des Anhängers A optisch nahezu beliebig gestaltet werden kann, da die Detektionseinrichtung 6 dies bei der Verarbei tung und Analyse des Muster-Abbildes MA nicht„wahrnimmt“. Das extrahierte Muster-Abbild MA wird sich bei einer Geradeausfahrt FG des Fahrzeug-Gespanns 1 von dem extrahierten Muster-Abbild MA bei einer Kurvenfahrt FK unter einem bestimmten Knickwinkel K unterschieden, da sich die Projektionsebene 8b auf der Vorderfläche 8 des Anhängers A bei einer Verdrehung des Anhängers A gegenüber dem Zugfahrzeug Z relativ zu der Projektionseinrichtung 5 verschiebt bzw. verschwenkt. Demnach ergeben sich auch Veränderungen in dem projizierten bzw. extrahierten Muster-Abbild MA, die abhängig von dem vorliegenden Knickwinkel K zwischen dem Zug fahrzeug Z und dem Anhänger A sind.

So werden beispielsweise horizontal verlaufende Linien LH in dem Muster- Abbild MA, die bei einer Geradeausfahrt FG parallel zueinander verlaufen (s. Fig. 3a), bei einer Kurvenfahrt FK gegeneinander in einem bestimmten Li nienwinkel LW verkippt (s. Fig. 3b), so dass diese nicht mehr parallel zuei nander verlaufen. Weiterhin werden sich vertikal verlaufende Linien LV des Muster-Abbildes MA, die bei einer Geradeausfahrt FG parallel zueinander verlaufen, bei einer Kurvenfahrt FK aneinander annähern, so dass sich ein Linienabstand LA zwischen den vertikal verlaufenden Linien LV in Abhängig keit des Knickwinkels K verändert. Bei vertikal verlaufenden Linien (nicht dargestellt) kombinieren sich diese Effekte entsprechend.

Somit können aus Linienabständen LA und/oder aus Linienwinkeln LW zwi schen den jeweiligen Linien LH, LV des Muster-Abbilds MA Rückschlüsse darauf gezogen werden, welcher Knickwinkel K aktuell zwischen dem Anhä nger A und dem Zugfahrzeug Z vorliegt. Die Fierleitung des Knickwinkels K kann beispielsweise unabhängig zu jedem Zeitpunkt (absolut), oder durch eine zeitliche bzw. inkrementeile Betrachtung der Linienabstände LA und/oder der Linienwinkel LW erfolgen, indem eine Linienabstands-Änderung dLA und/oder eine Linienwinkel-Änderung dLW ermittelt werden. Bei der absoluten Ermittlung ist vorab vorzugsweise eine Kalibrierung durch zuführen bzw. sicherzustellen, dass die Bildebene des Muster-Abbildes MA parallel zur Vorderfläche 8 des Anhängers A liegt und das vorgegebene Mus ter M mit den vorgegebenen Linienabständen LA und Linienwinkeln LW ab gebildet wird. Der Knickwinkel K kann dann zu einem beliebigen Zeitpunkt aus den veränderten Linienabständen LA bzw. Linienwinkeln LW über die geometrischen Betrachtungen ermittelt werden.

Beim inkrementeilen Ansatz können der Linienabstand LA und/oder der Li nienwinkel LW zu einem ersten Zeitpunkt t1 , an dem der Knickwinkel K be kannt ist, beispielsweise bei einer vorab festgestellten Geradeausfahrt FG (K=0°), und darauffolgend zu einem zweiten Zeitpunkt t2 mit unbekanntem Knickwinkel K ermittelt werden. Aus der daraus folgenden Linienabstands- Änderung dLA und/oder der Linienwinkel-Änderung dLW kann dann auf den unbekannten Knickwinkel K bzw. eine Knickwinkel-Änderung dK geschlossen werden. Dies folgt unmittelbar aus einem geometrischen Modell, das in der Verarbeitungseinheit 7 in entsprechender weise hinterlegt ist.

Die Herleitung der Knickwinkel-Änderung dK ist in einfacher Weise möglich, da die Lage der Projektionsebene 8b auf der Vorderfläche 8 relativ zur De tektionseinrichtung 6 und zur Projektionseinrichtung 5 für den ersten Zeit punkt t1 exakt bekannt ist. Dies folgt aus der Kenntnis des Knickwinkels K und der Fahrzeugabmessungen für diesen ersten Zeitpunkt t1. Das zum ers ten Zeitpunkt t1 aufgenommene Muster-Abbild MA mit den jeweiligen Linien abständen LA und/oder Linienwinkeln LW kann dann diesem Fahrzustand zugeordnet werden. Bei einer Veränderung des Knickwinkels K während ei ner Kurvenfahrt FK kann mit den bekannten Fahrzeugabmessungen und dem dann aufgenommenen Muster-Abbild MA bzw. den dann vorliegenden Linienabständen LA und/oder Linienwinkeln LW auf den unbekannten Knick winkel K bzw. die Knickwinkel-Änderung dK durch einfache geometrische Betrachtungen, die im geometrischen Modell berücksichtigt werden, ge schlossen werden.

Der erste Zeitpunkt t1 muss hierbei nicht zwangsläufig bei einer Geradeaus fahrt FG vorliegen. Vielmehr ist jeder Zeitpunkt möglich, zu dem ein Knick winkel K bekannt ist bzw. eine Zuordnung zwischen Muster-Abbild MA und Knickwinkel K erfolgen kann. Die Ermittlung der Knickwinkel-Änderung dK bzw. des unbekannten Knickwinkels K findet dann bei der inkrementeilen Bestimmung immer ausgehend von dem diesem Ausgangszustand zugeord neten Muster-Abbild MA bzw. der zugehörigen Linienabstände LA und/oder Linienwinkel LW statt.

Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, dass für jeden Knickwinkel K Referenzmuster MR in der Verarbeitungseinheit 7 abgespeichert sind und das Muster-Abbild MA bei einem unbekannten Knickwinkel K mit diesen Re ferenzmustern MR verglichen wird. Bei Übereinstimmung mit einem Refe renzmuster MR kann der entsprechend zugeordnete Knickwinkel K ausge geben werden. Die Referenzmuster MR sind dann für das jeweilige Fahr zeug-Gespann 1 vorab exakt zu ermitteln bzw. zu kalibrieren, um auf diese im Betrieb zurückgreifen zu können.

Die Analyse des Muster-Abbildes MA über das geometrische Modell oder das Referenzmuster MR ist bei einer Verwendung eines Deichselanhängers oder eines Zentralachsanhängers entsprechend anzupassen, wobei auch dafür die Lage der Projektionsebene 8b auf dem jeweiligen Anhänger A aus den Fahrzeugabmessungen für die jeweiligen Knickwinkel K bekannt ist bzw. abgeschätzt werden kann.

Gemäß einer nicht beanspruchten Variante kann die Projektionseinrichtung 5 auch entfallen. Demnach wird das vorgegebene Muster M nicht auf die Vor derfläche 8 des Anhängers A in den Teilbereich 8a projiziert. Vielmehr wird das vorgegebene Muster M in beliebiger Weise in dem Teilbereich 8a auf die Vorderfläche 8 des Anhängers A direkt aufgebracht. Das aufgebrachte Mus ter M ist dann quasi identisch mit dem Muster-Abbild MA und wird bei ent sprechender Ausrichtung des Erfassungsbereiches 6a der Detektionseinrich tung 6 über die Detektionssignale S an die Verarbeitungseinheit 7 ausgege ben. Auch in diesem Fall ändern sich je nach vorgegebenem Muster M die Linienabstände LA bzw. die Linienwinkel LW zwischen den Linien LH, LV des Musters M bzw. des Muster-Abbildes MA, so dass aus den Veränderungen des Muster-Abbildes MA auf den Knickwinkel K zurückgeschlossen werden kann. Auch dies erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel durch ein auf der Ver arbeitungseinheit 7 hinterlegtes geometrisches Modell oder aber durch einen Vergleich mit Referenzmustern MR.

Der Vorteil der Ausführungsformen mit der Projektionseinrichtung 5 ist je doch, dass eine einfache Nachrüstbarkeit gegeben ist, da der Anhänger A selbst unverändert bleiben kann und lediglich die entsprechenden Kompo nenten 5, 6, 7 des Erfassungssystems 4 am Zugfahrzeug Z nachzurüsten sind. Dadurch kann auch bei einem Austausch des Anhängers A weiterhin eine Knickwinkelbestimmung erfolgen, ohne dass der jeweilige Anhänger A entsprechend nachzurüsten oder umzurüsten ist. Die Festlegung des Teilbe reiches 8a, in den das Muster-Abbild MA projiziert wird, kann für jeden Anhä nger A in einfacher und gezielter Weise an die Einstellung des Erfassungsbe reiches 6a und umgedreht angepasst werden, indem die Projektionseinrich tung 5 bzw. die Detektionseinrichtung 6 entsprechend montiert werden. Da mit kann unabhängig vom gewählten Anhänger A gewährleistet werden, dass das Muster-Abbild MA auch tatsächlich projiziert und erfasst werden kann.

Zudem kann eine einfache Änderung des Muster-Abbildes MA durch Aus tausch des vorgegebenen Musters M erfolgen, wobei eine Anpassung des geometrischen Modells an dieses neu vorgegebene Muster M entfallen kann, wenn sich die Fahrzeugabmessungen nicht verändern. Die geometrische Veränderung des Muster-Abbildes MA in Abhängigkeit des Knickwinkels K bleibt allerdings gleich.

Weiterhin kann bei einer Projektion des vorgegebenen Musters M die Ober flächenbeschaffenheit der Vorderfläche 8 des Anhängers A nahezu beliebig ausgeführt sein. Selbst bei einer Verschmutzung kann eine Projektion mit anschließender Detektierung noch erfolgen, wodurch eine Ermittlung des Knickwinkels K nahezu unabhängig von Umgebungsbedingungen erfolgen kann.

Gemäß Figur 2 sind sowohl die Projektionseinrichtung 5 als auch die Detek tionseinrichtung 6 und die Verarbeitungseinheit 7 am Zugfahrzeug Z ange ordnet. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass einzelne dieser Kom ponenten 5, 6, 7 oder alle Komponenten am Anhänger A angeordnet sind und dann auf das Zugfahrzeug Z ausgerichtet sind.

Weiterhin kann ein derartiges Erfassungssystem 4 bei einem Fahrzeug- Gespann 1 aus mehr als zwei Teilfahrzeugen 2.i, mit i = 1 , 2, ... N; N >2, (Lang-LKW, Megaliner) auch zwischen zwei Anhängern A angeordnet sein, um den Knickwinkel K zwischen zwei Anhängern A zu bestimmen. Die be schriebene Systematik der Ermittlung des Knickwinkels K ist in identischer Weise auf diese Situation übertragbar, wobei die Projektionseinrichtung 5 und die Detektionseinrichtung 6 dann vorzugsweise am selben Anhänger A bzw. Teilfahrzeug 2.m, mit m>1 , angeordnet sind und auf das jeweils an grenzende Teilfahrzeug 2.n, mit n>2 und m=/n, ausgerichtet sind, um das Muster-Abbild MA darauf zu projizieren und anschließend erfassen und ana lysieren zu können.

Erfindungsgemäß kann das Verfahren zum Ermitteln des Knickwinkels K bei spielsweise wie folgt durchgeführt werden: In einem anfänglichen Schritt StO findet eine Initialisierung statt, beispiels weise mit dem Starten des Fahrzeug-Gespanns 1 oder bei Feststellung, dass ein Anhänger A angehängt ist. Infolge dessen wird das vorgegebene Muster M von der Projektionseinrichtung 5 im sichtbaren oder nicht-sichtbaren Spektrum OS, ON in den Teilbereich 8a auf die Vorderfläche 8 des Anhä ngers A oder des entsprechenden Teilfahrzeuges 2.i projiziert.

In einem ersten Schritt St1 werden zu einem ersten Zeitpunkt t1 bei bekann tem Knickwinkel K, beispielsweise bei einer vorab festgestellten Geradeaus fahrt FG (K=0°), der Linienabstand LA und/oder der Linienwinkel LW zwi schen den Linien LH, LV aus dem vorab über die Detektionseinrichtung 6 erfassten Muster-Abbild MA ermittelt.

Darauffolgend wird in einem zweiten Schritt St2 zu einem zweiten Zeitpunkt t2 bei noch unbekanntem Knickwinkel K z.B. während einer Kurvenfahrt FK das Muster-Abbild MA erneut über die Detektionseinrichtung 6 erfasst. In einem dritten Schritt St3 wird aus dem Muster-Abbild MA eine Linienab- stands-Änderung dLA und/oder eine Linienwinkel-Änderung dLW ermittelt (inkrementeller Ansatz), die sich aufgrund der verschwenkenden Projekti onsebene 8b gegenüber dem Ausgangszustand im ersten Schritt St1 erge ben, wenn sich der Anhänger A gegenüber dem Zugfahrzeug Z bzw. die Teil fahrzeuge 2.i gegeneinander um die Drehachse D verdrehen. In einem vier ten Schritt St4 wird aus dieser Linienabstands-Änderung dLA und/oder Li nienwinkel-Änderung dLW über ein geometrisches Modell auf den aktuell vorliegenden noch unbekannten Knickwinkel K bzw. eine Knickwinkel- Änderung dK ausgehend vom bekannten Knickwinkel K im ersten Schritt St1 geschlossen.

Alternativ oder ergänzend kann das im zweiten Schritt St2 ermittelte Muster- Abbild MA mit hinterlegten Referenz-Mustern MR verglichen werden und bei Übereinstimmung mit einem Referenz-Muster MR der jeweils zugeordnete Knickwinkel K ausgegeben werden.

Alternativ oder ergänzend kann aus dem im zweiten Schritt St2 ermittelten Muster-Abbild MA bei vorheriger Kalibrierung der Bildebene auch unmittelbar über den Linienabstand LA und/oder den Linienwinkel LW der Knickwinkel K über die geometrischen Betrachtungen ermittelt werden (absoluter Ansatz).

Die Schritte St2 und St3 erfolgen dabei bei einer Fahrt des Fahrzeug- Gespanns 1 fortlaufend in vorab festgelegten Zeitschritten. Der ermittelte Knickwinkel K kann dann an weitere Fahrzeugsysteme zur Weiterverwen dung ausgegeben werden.

Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)

1 Fahrzeug-Gespann

2.i i. Teilfahrzeug, mit i = 1 , 2, ... N

3 Königszapfen

4 Erfassungssystem

5 Projektionseinrichtung

6 Detektionseinrichtung

6a Erfassungsbereich der Detektionseinrichtung 6

7 Verarbeitungseinheit

8 Vorderfläche des Anhängers A

8a Teilbereich der Vorderfläche 8

8b Projektionsebene auf der Vorderfläche 8

A Anhänger

D Drehachse

dK Knickwinkel-Änderung

dLA Linienabstands-Änderung

dLW Linienwinkel-Änderung

FG Geradeausfahrt

FK Kurvenfahrt

K Knickwinkel

LA Linienabstand

LH horizontal verlaufende Linie

LV vertikal verlaufende Linie

LW Linienwinkel

M vorgegebenes Muster

MA Muster-Abbild/projiziertes Muster

MR Referenz-Muster (für bestimmten Knickwinkel)

N Anzahl an Teilfahrzeugen 2. i

ON nicht-sichtbares Spektrum OS sichtbares Spektrum

S Detektionssignal

t1 erster Zeitpunkt

t2 zweiter Zeitpunkt

Z Zugfahrzeug

StO, St1 , St2, St3, St4 Schritte des Verfahrens