Titel

Verfahren und System zur Identifikation von Schüttgut

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifikation von Schüttgut, wie es beispielsweise dazu dient, ein Schüttgut während der Handhabung zu erkennen, damit sichergestellt ist, dass das richtige Schüttgut verarbeitet wird.

Insbesondere dient das Verfahren der Identifikation des Schüttguts bei der Handhabung durch autonom arbeitende Vorrichtungen, beispielsweise im Bereich eines Baustofflagers o.ä. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine Auswerteeinrichtung.

Stand der Technik

Ein Verfahren zur Identifikation von Schüttgut mit den Merkmalen des

Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der DE 195 11 901 A1 bekannt. Das bekannte Verfahren zeichnet sich durch optoelektronische Abtastmittel aus, die dazu dienen, erste Daten eines Schüttguts zu generieren, wobei durch die optoelektronische Abtastmittel es ermöglicht wird, das Schüttgut nach Farbe und/oder Form zu identifizieren. Damit lassen sich beispielsweise

Schüttgutteilchen aus einem Förderstrom ausscheiden, welche nicht zur Weiterverarbeitung vorgesehen sind. Das bekannte Verfahren nutzt somit lediglich eine einzige Datenquelle in Form der optoelektronischen Abtastmittel, deren Bilder mittels einer Auswerteeinrichtung in geeigneter Art und Weise zur Identifikation des Schüttguts ausgewertet werden.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Identifikation von Schüttgut mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es eine besonders sichere und genaue Erkennung des Schüttguts ermöglicht. Eine derartige genaue bzw. sichere Identifikation von Schüttgut ist beispielsweise bei einer vollautomatischen Handhabung des Schüttguts mittels einer autonom arbeitenden Arbeitsmaschine erforderlich, um die Handhabung von falschen Schüttgütern zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, zusätzlich zu ersten Daten, die an sich geeignet sind, ein Schüttgut zu identifizieren, zusätzlich zweite Daten zur Identifikation des Schüttguts zu verwenden und einer (gemeinsamen)

Auswerteeinrichtung zur Identifikation des Schüttguts zuzuführen. Wesentlich dabei ist, dass diese zweiten Daten unabhängig von den ersten Daten generiert werden und insbesondere von einer gegenüber den ersten Daten anderen Datenquelle stammen. Durch einen Vergleich der ersten und zweiten Daten mittels der Auswerteeinrichtung kann ermittelt werden, ob beide Daten das Schüttgut als das gleiche Schüttgut identifizieren. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass es sich bei dem mittels der beiden Daten identifizierten Schüttgut um das tatsächliche Schüttgut handelt. Sollten sich demgegenüber Diskrepanzen bzw. Unterschiede zwischen den ersten Daten und den zweiten Daten ergeben, aus denen die Auswerteeinrichtung auf unterschiedliche

Schüttgüter schließt, so wird beispielsweise ein Verfahren zur Handhabung des Schüttguts gestoppt bzw. es wird solange mit der Handhabung gewartet, bis verifiziert ist, um welches Schüttgut es sich handelt. Das erfindungsgemäße Verfahren findet dabei bevorzugt bei (voll-) automatisierten

Handhabungsvorgängen von Schüttgut mittels autonom betriebener

Arbeitsmaschinen, beispielsweise Förderfahrzeugen wie Baggern usw.

Verwendung.

Hierbei kann die bildaufnehmende Einrichtung eine Kamera umfassen, die ausgebildet ist, das Schüttgut, optisch zu erfassen, insbesondere Bilddaten des Schüttguts zu generieren. Die ersten Daten des Schüttguts sind bevorzugt Bilddaten des Schüttguts. Die zweiten Daten des Schüttguts können Bilddaten des Schüttguts umfassen. Hierbei können die zweiten Daten des Schüttguts mittels einer von der bildaufnehmenden Einrichtung zur optischen Erfassung des Schüttguts und Generierung der ersten Daten verschiedenen bildaufnehmenden Einrichtung zur optischen Erfassung des Schüttguts generiert werden.

Zusammengefasst schlägt es daher die Lehre der Erfindung vor, dass zusätzlich zweite Daten zur Identifikation des Schüttguts an die Auswerteeinrichtung als Eingangsgröße zugeführt werden, wobei die zweiten Daten Lokalisierungsdaten eines Orts einer Handhabung des Schüttguts und/oder Daten einer

Logistikdatenbank sind, und dass durch einen Abgleich der Ergebnisse anhand der ersten Daten und der zweiten Daten durch die Auswerteeinrichtung auf das Schüttgut geschlossen wird. Die zweiten Daten des Schüttguts können zusätzliche Daten des Schüttguts sein, die mittels eines mobilen und/oder stationären Sensorsystems erfasst werden. Die Lokalisierungsdaten können können Positionsdaten des Schüttguts auf einem Betriebsgelände oder einer Baustelle umfassen. Die Daten der Logistikdatenbank können ebenfalls

Positionsdaten des Schüttguts auf einem Betriebsgelände oder einer Baustelle umfassen. Alternativ oder zusätzlich können die Daten der Logistikdatenbank auch Informationen über eine Menge, eine Art der Aufschüttung und/oder Stoffeigenschaften des Schüttguts bzw. umfassen. Denkbar ist, dass die zweite Daten Daten für mehrere, bevorzugt alle, Schüttgüter auf einem Betriebsgelände oder einer Baustelle umfassen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur

Identifikation von Schüttgut sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bevorzugt ist es, wenn das Verfahren einen Schritt des Ausgebens eines Signals basierend auf dem identifizierten Schüttgut aufweist, um eine Information zu dem identifizierten Schüttgut anzuzeigen und/oder ein Warnung an einen Bediener einer Arbeitsmaschine abzugeben und/oder eine Arbeitsmaschine zu steuern.

Die Information zu dem identifizierten Schüttgut kann die Art oder Klasse des Schüttguts sein. Die Warnung kann eine optische, akustische und/oder haptische Warnung, insbesondere mittels einer Warneinheit einer Arbeitsmaschine, sein. Das Steuern der Arbeitsmaschine kann ein Steuern eines Manipulationselements bzw. eines Arbeitsarms der Arbeitsmaschine umfassen. Denkbar ist, dass das Steuern eines Förderns des Schüttguts, bspw. ein Unterbrechen oder

Durchführen des Förderns, umfasst.

Besonders bevorzugt ist es, wenn es sich bei den ersten Daten um Daten handelt, die eine Stoffeigenschaft des Schüttguts betreffen. Derartige erste Daten können beispielsweise mittels einer bildaufnehmenden Einrichtung bzw. einer Kamera erfasst werden. Bei der Stoffeigenschaft kann es sich beispielsweise um die Textur, Farbe, Porosität, Feuchte, Absorptionsfähigkeit oder die

Reflexionsfähigkeit des Schüttguts handeln. Dabei können die ersten Daten insbesondere, je nach Art der Stoffeigenschaft, in vorteilhafter Art und Weise mittels einer Video- und/oder LI DAR- und/oder ToF- und/oder Infrarot- und/oder Thermokamera erfasst werden. Denkbar ist auch, dass die ersten Daten mittels eines Feuchtigkeitssensors, eines Absorptionssensors und/oder eines

Reflexionssensors erfasst werden.

Auch ist es bekannt, dass beispielsweise in Abhängigkeit der Körnung bzw. der Partikelgröße des Schüttguts dieses beim Bilden von Schüttguthaufen unterschiedliche Winkel am Schüttguthaufen ausbildet. Daher sieht es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass die ersten Daten eine äußere Form einer Ansammlung des Schüttguts, insbesondere einen Schüttwinkel eines Schüttguthaufens, sind. Insbesondere im Zusammenhang mit bildaufnehmenden Einrichtungen können dabei

beispielsweise auch senkrecht stehende Begrenzungen des Schüttguts, wie Wände oder Ähnliches erfasst werden, die bei der Auswertung der ersten Daten entsprechend berücksichtigt werden.

Je nach Art der ersten Daten kann es vorteilhaft sein, diese während einer Handhabung, insbesondere einer Förderung des Schüttguts, zu erfassen.

Beispielsweise lässt sich anhand des Fließverhaltens des Schüttguts bei seiner Förderung auch ohne Schüttguthaufen auf eine Körnung des Schüttguts oder Ähnliches in besonders einfache Art und Weise schließen.

Alternativ hierzu ist es auch denkbar, dass die ersten Daten während des ruhenden Schüttguts erfasst werden bzw. wenn sich das Schüttgut in Ruhe befindet. Gedacht ist hierbei insbesondere an die bereits erwähnten Winkel bei einem Schüttguthaufen, der sich in charakteristischer Art und Weise bei einem aufgeschütteten Schüttgut einstellt.

Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die zweiten Daten durch eine bildaufnehmende Einrichtung im

Zusammenhang mit bzw. unter Verwendung einer digitalen Karte generiert werden. Die digitalisierte Karte enthält dann beispielsweise als ortsfest erkannte beziehungsweise identifizierte Objekte, wie Mauern, Wege usw., sodass diese Objekte als Schüttgut ausgeschlossen werden. Weiterhin enthält die digitale Karte beispielsweise bereits lokalisierte bzw. identifizierte Orte für bestimmte Schüttgüter, sodass anhand der erfassten Position der aktuellen Handhabung mittels der digitalisierten Karte auf das entsprechende Schüttgut geschlossen werden kann.

Um zu verhindern, dass ggf. Schüttgüter bei der Erfassung der ersten Daten mittels einer bildaufnehmenden Einrichtung oder Ähnliches erfasst werden, die augenblicklich nicht gehandhabt werden, ist es weiterhin in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass die ersten Daten durch eine an einer Arbeitsmaschine oder Ähnliches zur Handhabung des Schüttguts angeordneten bzw. befestigten Einrichtung erfasst werden. Gemeint ist hierbei insbesondere, dass die Einrichtung bzw. bildaufnehmende Kamera so an der Arbeitsmaschine o.ä. befestigt bzw. ausgerichtet ist, dass unmittelbar der Bereich von der Einrichtung erfasst wird, der mittels der Arbeitsmaschine eine

Handhabung des Schüttguts ermöglicht. Beispielsweise kann an einem Bagger die bildaufnehmende Einrichtung auf den Bereich der Baggerschaufel ausgerichtet sein. Somit werden Schüttgüter, die außerhalb der Baggerschaufel liegen, beispielsweise ein Schüttguthaufen, der neben dem aktuell von der Arbeitsmaschine bzw. dem Bagger bearbeitenden Schüttguthaufen liegt, nicht erfasst.

Ein bevorzugter Anwendungsfall des soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Steuerung einer, insbesondere autonom arbeitenden, bevorzugt mobilen, Arbeitsmaschine o.ä. zur Handhabung des Schüttguts gesehen. In diesem Fall ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren ohne menschliche Eingriffe bzw. eine entsprechende Vorgabe des Schüttguts das Schüttgut (vollautomatisch) beispielsweise zu fördern.

Weiterhin umfasst die Erfindung auch eine Auswerteeinrichtung und ein System zum Durchführen des soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das System zeichnet sich durch die Auswerteeinrichtung aus, die dazu ausgebildet ist, einen Vergleich der ersten Daten und der zweiten Daten des Schüttguts durchzuführen und anhand des Ergebnisses des Vergleichs auf das Schüttgut zu schließen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung ein System zur Identifikation von

Schüttgut im Bereich eines Bauhofes o.ä. mit seinen wesentlichen Elementen,

Fig. 2 einen Teilbereich einer Arbeitsmaschine mit an der Arbeitsmaschine

befestigter bildaufnehmender Einrichtung in vereinfachter Darstellung und

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens zur Identifikation eines Schüttguts mit seinen wesentlichen Schritten.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern versehen.

Weiterhin sind die Figuren teilweise stark vereinfacht dargestellt und dienen lediglich der Erläuterung.

In der Fig. 1 ist ein Areal 100 in Form eines Baustofflagers, eines Bauhofs o.ä. stark vereinfacht dargestellt. Im Bereich des Areals 100 sind beispielhaft fünf unterschiedliche Schüttgüter A bis E in Form von (unterschiedlich großen bzw. geformten) Schüttguthaufen 1 bis 5 gelagert. Die Schüttgüter A bis E

unterscheiden sich wenigstens in einer stoffspezifischen Eigenschaft

voneinander. Beispielhaft, und nicht einschränkend, wird unter einer

stoffspezifischen Eigenschaft die Textur, Farbe, Porosität, Feuchte,

Absorptionsfähigkeit oder Reflexionsfähigkeit des Schüttguts A bis E verstanden.

Auf dem Areal 100 befindet sich weiterhin ein Fahrweg 101 , der dazu ausgebildet ist, dass darauf eine Vorrichtung 10 in Form einer Arbeitsmaschine 12 bewegt werden kann. Bei der Arbeitsmaschine 12 handelt es sich im dargestellten Beispiel um einen autonom fahrenden Bagger 14 oder Ähnliches, dessen Aufgabe es ist, eine bestimmte bzw. definierte Menge eines bestimmten

Schüttguts A bis E von dem Schüttguthaufen 1 bis 5 zu entnehmen und von dem Schüttguthaufen 1 bis 5 an ein am Rande des Areals 100 bereitgestelltes Förderfahrzeug 16 abzugeben. Der Bagger 14 weist beispielhaft einen mehrgelenkig ausgebildeten Baggerarm 18 mit einem am Ende des Baggerarms 18 angeordneten Manipulationselement 20 zur Handhabung des Schüttguts A bis E in Form einer Baggerschaufel 22 auf. Weiterhin ist am Baggerarm 18 eine bildaufnehmende Einrichtung 25 zur Erfassung und Generierung erster Daten X des Schüttguts A bis E angeordnet. Bei der bildaufnehmenden Einrichtung 25 kann es sich beispielhaft, und nicht einschränkend, um eine Video- und/oder LIDAR- und/oder ToF- und/oder Infrarot- und/oder Thermokamera handeln. Im Falle einer Videokamera als bildaufnehmende Einrichtung 25 ist es mittels der Einrichtung 25 auch möglich, einen Schüttwinkel a des Schüttguts A bis E gegenüber der Horizontalen eines Schüttguthaufens 1 bis 5 zu erfassen, wie dies anhand der Fig. 2 beispielhaft anhand des im Wesentlichen kegelförmig aufgeschütteten Schüttguthaufens 2 dargestellt ist.

Weiterhin befinden sich im Bereich des Areals 100 mehrere Kameras 36, 38, die dazu ausgebildet sind, den Bereich des Areals 100 möglichst vollflächig erfassen zu können. Hierzu sind die Kameras 36, 38 beispielsweise beweglich bzw.

schwenkbar angeordnet. Mittels der Kameras 36, 38 kann somit auch der Bagger 14 bzw. der Bereich des Schüttguthaufens 1 bis 5 detektiert bzw. erfasst werden, der gerade von dem Bagger 14 bearbeitet wird.

Die von den Kameras 36, 38 erzeugten zweiten Daten Y werden ebenso wie die ersten Daten X der bildaufnehmenden Einrichtung 25 einer (gemeinsamen) Auswerteeinrichtung 40 als Eingangsgröße zugeführt. Die Auswerteeinrichtung 40 ist Bestandteil eines Systems 1000 zur Identifikation des Schüttguts A bis E. Die Auswerteeinrichtung 40 ist darüber hinaus vorzugsweise bidirektional mit einer Logistikdatenbank 50 verbunden. In der Logistikdatenbank 50 sind für die jeweiligen Schüttgüter A bis E bzw. deren Schüttguthaufen 1 bis 5 und deren jeweilige Lokalisation auf dem Areal 100 abgespeichert. Ebenso umfasst das System 1000 eine mit der Auswerteeinrichtung 40 bidirektional verbundene Datenbank 60 mit einer digitalen Karte 62. Die digitale Karte 62, die anhand der laufenden Handhabung der Schüttgüter A bis E laufend aktualisiert wird, dient der Erkennung bzw. Lokalisation der Schüttguthaufen 1 bis 5 bzw. der

Schüttgüter A bis E im Zusammenhang mit den Daten Y der Kameras 36, 38.

Die Auswerteeinrichtung 40 umfasst weiterhin eine Datenbank 70 und/oder einen Algorithmus 72. Im Falle einer Datenbank 70 sind für die jeweiligen Schüttgüter A bis E Datensätze abgespeichert, die es ermöglichen, anhand eines Vergleichs mit den ersten Daten X und der zweiten Daten Y jeweils auf das Schüttgut A bis E zu schließen. Im Falle eines Algorithmus 72 ist dieser dazu geeignet, anhand der (Bild-) Daten X sowie der Daten Y ebenfalls auf das entsprechende Schüttgut A bis E zu schließen.

Die Auswerteeinrichtung 40 fusioniert bzw. vergleicht nun die Ergebnisse der Identifikation der Schüttgüter A bis E auf Grundlage der ersten und der zweiten Daten X und Y. Ergibt der Vergleich der Daten X und Y durch die

Auswerteeinrichtung 40, dass jeweils das gleiche Schüttgut A bis E identifiziert wurde, so wird davon ausgegangen, dass es sich dabei tatsächlich um das entsprechende Schüttgut A bis E handelt. Führt dagegen ein Vergleich der Daten X und Y durch die Auswerteeinrichtung 40 zu unterschiedlichen Schüttgütern A bis E bzw. ergeben die ersten Daten X ein anderes Schüttgut A bis E als die zweiten Daten Y, so kann beispielsweise der (automatische) Betrieb des Baggers 14 solange eingestellt werden, bis zum Beispiel durch eine manuelle Eingabe eines Bedieners das entsprechende Schüttgut A bis E verifiziert wurde.

Anhand der Fig. 3 wird nunmehr (stark vereinfacht) das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt erläutert: In einem ersten Schritt 201 werden von der bildaufnehmenden Einrichtung 25 erste Daten X erfasst und der

Auswerteeinrichtung 40 als Eingangsgröße zugeführt. Zeitgleich oder vorher oder nachher werden mittels der Kameras 36, 38 die zweiten Daten Y in einem Schritt 202 ermittelt und ebenfalls der Auswerteeinrichtung 40 als Eingangsgröße zugeführt. In einem dritten Schritt 203 werden nun mittels der

Auswerteeinrichtung 40 aufgrund der Daten X, Y das Schüttgut A bis E aufgrund der bildaufnehmenden Einrichtung bzw. der Kamera 36, 38 ermittelt. Dies erfolgt bei den Daten X anhand der Datenbank 70 bzw. mittels des Algorithmus 72.

Bzgl. der Daten Y erfolgt dies mittels der Logistikdatendank 50 und/oder der Datenbank 60 bzw. der digitalen Karte 62. In einem vierten Schritt 204 werden mittels der Auswerteeinrichtung 40 die im Schritt 203 ermittelten Schüttgüter A bis E miteinander verglichen. Ergibt dabei der Vergleich, dass es sich um dasselbe Schüttgut A bis E handelt, so wird in einem Schritt 205 die aktuelle Handhabung durch den Bagger 14 fortgesetzt. Ergibt hingegen der Vergleich der beiden Schüttgüter A bis E ein unterschiedliches Schüttgut A bis E, so wird in einem Schritt 206 beispielsweise der Betrieb des Baggers 14 gestoppt. Das soweit beschriebene Verfahren bzw. System 1000 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es insbesondere denkbar, weitere Daten zu generieren und der Auswerteeinrichtung 40 als Eingangsgröße zuzuführen. So ist es

beispielsweise auch denkbar, an dem Bagger 14 nicht nur eine bildaufnehmende

Einrichtung 25, sonderen mehrere, unterschiedliche Stoffeigenschaften des Schüttguts A bis E detektierende Einrichtungen 25 vorzusehen, um die

Erkennungswahrscheinlichkeit des Schüttguts A bis E weiter zu verbessern. Weiterhin wird erläutert, dass das soweit beschriebene System 1000 bzw. das soweit beschriebene Verfahren als selbstlernendes System ausgebildet ist, d.h. die jeweiligen Daten X und Y beispielsweise bisher vorhandene Daten X und Y überschreiben können.