DE102014202181A1

DE102014202181A1 - Einrichtung und Verfahren zur Erkennung und Charakterisierung von Wendemanövern eines Arbeitsfahrzeugs

Info

Publication number: DE102014202181A1
Application number: DE102014202181.2A
Authority: DE
Inventors: Valentin Gresch; Nikolaus Ruf
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV; Deere and Co
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV; Deere and Co
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2015-08-06

Abstract

Eine Einrichtung (124) zur Analyse und/oder Dokumentation des Betriebs eines Arbeitsfahrzeugs (10) umfasst einen Prozessor (128), der an einem internen Bus (103, 104) des Arbeitsfahrzeugs (10) angeschlossen ist, über den im Betrieb zwischen Kontrolleinheiten (70, 64, 46) des Arbeitsfahrzeugs (10) Steuerbefehle zur Kontrolle von Aktoren und Daten hinsichtlich des Betriebszustands von Betriebselementen des Arbeitsfahrzeugs (10) sowie Positionsdaten übertragbar sind. Der Prozessor (128) erkennt anhand des Datenverkehrs über den Bus (103, 104) die Art eines vom Arbeitsfahrzeug (10) durchgeführten Wendemanövers und/oder eines Arbeitsmusters der Bearbeitung eines Feldes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Analyse und/oder Dokumentation des Betriebs eines Arbeitsfahrzeugs.
Technologischer Hintergrund
Landwirtschaftliche Arbeitsfahrzeuge werden, insofern sie nicht vollautomatisch kontrolliert werden, durch Bediener gelenkt. Bei der Feldarbeit sind neben den auf geraden oder gekrümmten Linien verlaufenden Überfahrten über ein Feld, bei denen eine Feldbearbeitung erfolgt, wie Säen, Düngen, Spritzen oder Ernten, auch Wendemanöver durchzuführen, um das Arbeitsfahrzeug im Vorgewende zu drehen und eine weitere Anschlussfahrt zu einer vorhergehenden Überfahrt über das Feld durchzuführen. Je nach Art des Arbeitsfahrzeugs und des vom Arbeitsfahrzeug über das Feld bewegten Geräts sowie der Arbeitsbreite sind unterschiedliche Wendemanöver zweckmäßig, wie eine U- oder halbkreisförmige Wende um 180°, eine bei größeren Arbeitsbreiten zweckmäßige Wende mit einem längeren Abschnitt quer zur Feldbearbeitungsrichtung, eine Wende entlang einer glühlampenförmigen Linie, eine Wende in Form der oberen drei Viertel einer 8, eine Wende in der Form eines Fischschwanzes oder eines Y, wobei bei den zwei letztgenannten Wenden ein Rückwärtsfahren des Arbeitsfahrzeugs enthalten ist. Weiterhin kann die Anschlussfahrt gegenüber der vorigen Fahrt um mehr als die Arbeitsbreite versetzt sein, wenn die zeitlich unmittelbar aufeinander folgenden Überfahrten nicht direkt benachbart sind, sondern die dazwischen verbleibenden Bereiche erst später abgearbeitet werden (so genanntes skip and fill), wobei die zunächst ausgelassene Fläche der Arbeitsbreite oder einem ganzzahligen Vielfachen davon entsprechen kann. Diese unterschiedlichen Arbeitsmuster beeinflussen auch das Lenkmanöver im Vorgewende.
Die Arbeitsfahrzeuge werden durch Bediener mit sehr unterschiedlichen Fähigkeiten bedient. Neben ausgebildeten Fachkräften kommen demnach auch Aushilfskräfte zum Einsatz, insbesondere in Stoßzeiten. Da die Wendemanöver einen in der Regel unproduktiven Beitrag zur Feldarbeit liefern, ist es wünschenswert, zu erkennen und zu dokumentieren, welche Art von Wendevorgängen ein Bediener ausführt und mit welchen Geschwindigkeiten und Lenkmanövern er sie durchführt. Diese Daten können im Anschluss dazu genutzt werden, die Arbeitsweise des Bedieners zu prüfen, um ihn ggf. zu schulen oder die ihm vorgegebene Art der Wendevorgänge zu ändern oder die Lage der Feldgrenzen oder Vorgewende zu modifizieren. Auch können sie von Lohnunternehmen für Abrechnungszwecke verwendet werden.
Im Stand der Technik nach DE 102 50 694 B3 wird ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug beschrieben, bei dem Daten zur Fahrstrecke, Fahrweise und Arbeitsweise einschließlich der Geschwindigkeits- und Fahrtrichtungsänderungen und des kompletten Wendevorgangs des landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs sowie dessen angekoppelter Last oder Anbaugeräts zeit-, weg-, positions- und/oder ereignisrelevant gespeichert und ausgewertet werden. Hierzu werden der zurückgelegte Weg, die Betätigung der Lenkung, die Geschwindigkeit und deren Änderungen, die Drehzahl einer Zapfwelle, die Stellung eines Hubwerks und die Arbeitsweise des Anbaugeräts dokumentiert. Auf diese Weise werden sich wiederholende Fahrmanagements automatisch am Feldende erkannt und können angezeigt und wiederholt ausgeführt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, zwei aufgezeichnete Wendevorgänge zu einem einzigen, optimierten Wendevorgang zu optimieren. Es wird demnach zunächst ein Wendevorgang manuell durch den Bediener durchgeführt und zugehörige Daten abgespeichert, um sie später zwecks automatischer Durchführung des gelernten Wendevorgangs selbsttätig abrufen und entsprechenden Aktoren zuführen zu können. Es wird somit zwar anhand der sensierten Daten erkannt, ob überhaupt ein Wendevorgang stattfindet, eine Erkennung der Art des Wendevorgangs ist jedoch nicht vorgesehen.
Aufgabe
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, eine Einrichtung und Verfahren zur Erkennung und Charakterisierung von Manövern eines Arbeitsfahrzeugs bereitzustellen, das und die eine selbsttätige Erkennung der Art eines Wendevorgangs und/oder eines verwendeten Arbeitsmusters ermöglicht.
Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert.
Eine Einrichtung zur Analyse und/oder Dokumentation des Betriebs eines Arbeitsfahrzeugs ist mit einem Prozessor ausgestattet, der mit einem Speicher verbunden und an einem internen Bus des Arbeitsfahrzeugs angeschlossen ist, über den im Betrieb zwischen Kontrolleinheiten des Arbeitsfahrzeugs Steuerbefehle zur Kontrolle von Aktoren und Daten hinsichtlich des Betriebszustands von Betriebselementen des Arbeitsfahrzeugs sowie Positionsdaten übertragbar sind, wobei der Prozessor programmiert ist, anhand des Datenverkehrs über den Bus die Art eines vom Arbeitsfahrzeug durchgeführten Wendemanövers und/oder eines Arbeitsmusters der Bearbeitung eines Feldes zu erkennen und im Speicher abzuspeichern.
Auf diese Weise wird der Datenverkehr über den Bus des Arbeitsfahrzeugs analysiert, um die Art eines vom Arbeitsfahrzeug durchgeführten Wendemanövers und/oder eines Arbeitsmusters der Bearbeitung eines Feldes zu erkennen. Diese Information kann für beliebige Aufgaben verwendet werden, nämlich insbesondere zur Überprüfung der Arbeitsweise des Bedieners, um ihn ggf. zu schulen oder die ihm vorgegebene Art der Wendevorgänge zu ändern oder die Lage der Feldgrenzen oder Vorgewende zu modifizieren oder für Abrechnungszwecke bei Lohnunternehmen.
Der Prozessor kann insbesondere zwischen zwei oder mehreren der folgenden Arten von Wendemanövern unterscheiden: halbkreisförmige Wende um 180°, die ggf. durch gerade (nicht zur Feldbearbeitungsrichtung parallele und insbesondere dazu orthogonale oder einen von 0° abweichenden Winkel mit der Feldbearbeitungsrichtung einschließende) Strecken zur Erzielung eines größeren Versatzes beim Wenden verlängert sein kann, Wende entlang einer glühlampenförmigen Linie, Wende in Form der oberen drei Viertel einer 8, eines Fischschwanzes oder eines Y, wobei bei den zwei letztgenannten Wenden ein Rückwärtsfahren des Arbeitsfahrzeugs enthalten ist.
Der Prozessor kann zwischen folgenden Arten von Arbeitsmustern der Bearbeitung des Feldes unterscheiden: zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgendes Abarbeiten benachbarter Bereiche des Feldes und zeitlich unmittelbar aufeinander folgendes Abarbeiten nicht direkt benachbarter Bereiche mit späterem Abarbeiten dazwischen verbleibender Bereiche (so genanntes skip and fill), wobei die zunächst verbleibende Fläche der Arbeitsbreite oder einem ganzzahligen Vielfachen davon entsprechen kann.
Der Prozessor kann die Art des Wendemanövers und/oder des Arbeitsmusters anhand von Daten hinsichtlich folgender Parameter evaluieren: Abfolge der Lenkbewegung, Fahrtrichtung, überkreuzende Wege und Länge der Wege.
Der Prozessor erkennt vorzugsweise den Betriebszustand des Arbeitsfahrzeugs selbsttätig. Hierzu wird auf die ältere Anmeldung DE 10 2013 221 757 A1 verwiesen, deren Inhalt vollumfänglich mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird.
Ausführungsbeispiel
In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei die Bezugszeichen nicht zu einer einschränkenden Auslegung der Patentansprüche herangezogen werden dürfen. Es zeigt:
1 eine seitliche Ansicht eines Arbeitsfahrzeugs in Form eines landwirtschaftlichen Schleppers,
2 ein Schema des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs sowie der an dessen Arbeitsfahrzeugbus angeschlossener Komponenten einschließlich einer Einrichtung zur Erkennung und Dokumentation des Betriebs des Arbeitsfahrzeugs,
3 ein Flussdiagramm, nach dem die Einrichtung zur Erkennung und Dokumentation des Betriebs des Arbeitsfahrzeugs im Betrieb vorgeht,
4 ein Flussdiagramm, nach dem die Einrichtung bei der Erkennung der jeweiligen Betriebsart vorgeht, und
5 ein Flussdiagramm, nach dem die Einrichtung bei der Erkennung der jeweiligen Art des Wendemanövers vorgeht,
6 eine halbkreisförmige Wende,
7 eine Wende mit einem längeren Abschnitt quer zur Feldbearbeitungsrichtung,
8 eine Wende entlang einer glühlampenförmigen Linie,
9 eine Wende in Form eines Y,
10 eine Wende in Form eines Fischschwanzes,
11 eine Wende in Form der oberen drei Viertel einer 8,
12 ein Arbeitsschema, bei dem nachfolgend bearbeitete Bereiche des Feldes nicht unmittelbar aneinander angrenzen,
13 ein weiteres Arbeitsschema, bei dem nachfolgend bearbeitete Bereiche des Feldes nicht unmittelbar aneinander angrenzen.
Arbeitsfahrzeug
In der 1 ist ein Arbeitsfahrzeug 10 in Form eines landwirtschaftlichen Schleppers dargestellt, der sich auf einem Rahmen 12 aufbaut und durch vordere, lenkbare Räder 14 und antreibbare, rückwärtige Räder 16 auf dem Boden abstützt. Der Bedienerarbeitsplatz befindet sich in einer Kabine 18.
Am rückwärtigen Ende des Rahmens 12 ist eine hintere Dreipunktkupplung 20 angeordnet, die sich aus zwei nebeneinander angeordneten, unteren Lenkern 22 und einem oberen Lenker 24 zusammensetzt. Die unteren Lenker 22 sind durch Aktoren 26 in Form von Hydraulikzylindern höhenverstellbar. Der obere Lenker 24 ist durch einen Aktor 28 in Form eines Hydraulikzylinders längenveränderbar. Durch Verstellung der Aktoren 26 können die rückwärtigen Enden der unteren Lenker 22 in eine Position verbracht werden, in der sie mit einem beliebigen Gerät (nicht gezeigt) gekoppelt werden können. Am rückwärtigen Ende der unteren Lenker 22 sind in an sich bekannter Weise Koppelpunkte 30 in Form von sich nach oben erstreckenden Fanghaken (oder beliebiger anderer Koppelpunkte, z. B. Koppelaugen, wie sie in der DIN ISO 730-1 Landmaschinen und Traktoren – Heck-Dreipunktanbau – Teil 1: Kategorien 1, 2, 3 und 4 beschrieben werden) angeordnet, während am rückwärtigen Ende des oberen Lenkers 24 ein ebenfalls konventioneller Oberlenker-Koppelpunkt 32 vorgesehen ist. An der Rückseite des Rahmens 12 ist weiterhin ein Zapfwellenanschluss 34 zum Antrieb beweglicher Elemente des an der Dreipunktkupplung 20 angebrachten oder an einer festen oder gegenüber dem Rahmen 12 positionsverstellbaren Anhängekupplung 72 mit einer Deichsel angehängten Geräts angebracht.
Am vorderen Ende des Rahmens 12 ist eine vordere Dreipunktkupplung 36 angeordnet, die zwei untere Lenker 40 umfasst, die jeweils mittels eines Aktors 42 höhenverstellbar sind. Außerdem umfasst die vordere Dreipunktkupplung 36 einen oberen Lenker 38, der hier als nicht-längenverstellbar dargestellt ist. Die Lenker 38, 40 sind mit einem Gerät 44 beliebiger Art verbunden. Eine Steuereinheit 46 ist elektrisch mit einer Ventileinheit 48 verbunden, die wiederum u.a. die Aktoren 26, 28, 42 hydraulisch kontrolliert.
Der Bedienerarbeitsplatz in der Kabine 18 umfasst einen Sitz 50, ein Lenkrad 52, ein Gaspedal 54 und andere Pedale für Bremse und Kupplung (nicht gezeigt) und einige im Griffbereich des sich am Bedienerarbeitsplatz befindlichen Bedieners angeordnete Eingabeelemente (vgl. 2) zur Vorgabe auswählbarer Funktionen des Arbeitsfahrzeugs 10. Zu letzteren zählt eine Auswahleinrichtung 56 für die Übersetzungsstufe eines Zapfwellengetriebes 58, ein Eingabeelement 60 zur Vorgabe der Höhe der Dreipunktkupplung 20 und/oder 36, ein Zapfwellenschalter 62 und ein virtuelles Terminal 64 eines nach ISO 11783 arbeitenden Bussystems mit einer Tastatur 66 und einer Anzeigeeinrichtung 68. Die Auswahleinrichtung 56 und/oder der Zapfwellenschalter 62 könnten auch als Menüpunkte auf dem Terminal 64 realisiert werden. Anstelle des Terminals 64 können auch beliebige andere Eingabe- und Anzeigeeinrichtungen verwendet werden. Das Gaspedal 54 ist mit einem Sensor versehen, der einer Bedienerschnittstellenlogik 70 elektrische Signale übermittelt, die Informationen über die jeweilige Stellung des Gaspedals 54 enthalten.
Die 2 zeigt schematisch die Antriebsanordnung des Arbeitsfahrzeugs 10 zum Antrieb der Hinterräder 16 und des Zapfwellenanschlusses 34, der zum Antrieb antreibbarer Elemente eines ggf. angebrachten Geräts dient. Die Kurbelwelle eines Antriebsmotors 74, in der Regel ein Dieselmotor, treibt eine Welle 76, die über ein Zahnrad 78 zum Antrieb der Hinterräder 16 und vorzugsweise auch der Vorderräder 14 und ggf. anderer antreibbarer Einrichtungen des Arbeitsfahrzeugs 10, wie eines Kompressors einer Klimaanlage und eines Stromgenerators 130 dient. Die Hinterräder 16 und ggf. Vorderräder 14 werden vom Zahnrad 78 her über eine Kupplung 80 und ein Fahrgetriebe mit stufenlos oder in Stufen wählbarer, in den einzelnen Übersetzungsstufen konstanter Übersetzung und ein Differenzialgetriebe 83 angetrieben. Bei anderen Ausführungsformen können auch zwei oder mehr Antriebsmotoren 74 vorgesehen sein, z.B. bei Traktoren höherer Leistung oder Erntemaschinen.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Fahrgetriebe ein Lastschaltgetriebe 84, welches Planetenradsätze mit Kupplungen und Bremsen enthält, die eine Umschaltung der Gänge unter Last ermöglichen, und ein nachgeschaltetes Synchronschaltgetriebe 82. Das Lastschaltgetriebe 84 und das Synchronschaltgetriebe 82 sind mit jeweils einem Aktor 86 bzw. 88 zur Auswahl der Übersetzungsstufe ausgeschaltet. In den Antriebsstrang zwischen dem Lastschaltgetriebe 84 und das Synchronschaltgetriebe 82 ist weiterhin die Kupplung 80 eingefügt, die durch einen Kupplungsaktor 90 zwischen einer Schließ- und Öffnungsposition bewegbar ist.
Die Welle 76 ist auch mit einer hydraulisch betätigbaren Kupplung 92 verbunden, die ausgangsseitig mit einer Eingangswelle 94 des Zapfwellengetriebes 58 verbunden ist. Die Kupplung 92 wird mittels eines Ventilzusammenbaus 96 betätigt, der auch mit einer auf der Eingangswelle 94 angeordneten Bremse 98 verbunden ist. Das Zapfwellengetriebe 58 weist drei unterschiedliche, auswählbare Übersetzungsstufen auf und umfasst daher drei kämmende Zahnradpaare. Die Übersetzungsstufe wird mittels eines elektrohydraulisch (oder elektrisch) fremdkraftbetätigten Aktors 100 ausgewählt, der beispielsweise mittels verschiebbarer Kopplungsglieder festlegt, welches der drei auf einer Abtriebswelle 102 des Zapfwellengetriebes 58 angeordneten Zahnräder in drehmomentschlüssiger Verbindung mit der Abtriebswelle 102 steht. Die Abtriebswelle 102 ist mit dem Zapfwellenanschluss 34 verbunden.
Die elektronische Steuereinheit 46 ist mit den Ventilzusammenbauten 48 und 96 und mit dem Aktor 116 verbunden. Über einen internen Bus 104 des Arbeitsfahrzeug 10 (z. B. CAN-Bus) ist sie außerdem mit der Bedienerschnittstellenlogik 70 verbunden, die ihrerseits mit der Auswahleinrichtung 56, dem Sensor des Gaspedals 54, der Eingabeeinrichtung 60 und dem Zapfwellenschalter 62 verbunden ist. Über den internen Bus 104 ist die Steuereinheit 46 außerdem mit den Aktoren 86 und 88 und dem Kupplungsaktor 90 der Kupplung 80 verbunden. Die Auswahleinrichtung 56 umfasst vier Drucktasten, von denen jeweils eine einer anderen Übersetzungsstufen und der Neutralstellung des Zapfwellengetriebes 58 zugeordnet ist.
Das Arbeitsfahrzeug 10 verfügt zudem über einen zweiten Bus 103, der vorzugsweise unter der Norm ISO 11783 arbeitet. An dem zweiten Bus 103 sind das virtuelle Terminal 64 und eine Lenkkontrolleinheit 114 angeschlossen, sowie (wie mit dem Bezugszeichen 107 angedeutet), optional anschließbare elektronische Kontrolleinheiten (nicht gezeigt) des Geräts. Eine an beiden Bussen 103, 104 angeschlossene Kommunikationseinheit 105 ermöglicht eine Datenübertragung zwischen den Bussen 103, 104, sodass z.B. das virtuelle Terminal 64 mit der Steuereinheit 46 bidirektional kommunizieren kann. Auch kann die Lenkkontrolleinheit 114 über den zweiten Bus 103, die Kommunikationseinheit 105 und den internen Bus 104 mit einer Lenksteuereinheit 118 kommunizieren.
Verbringt der Bediener den Zapfwellenschalter 62 in die Betriebsposition, übermittelt die Bedienerschnittstellenlogik 70 eine entsprechende Information über den Bus 104 an die Steuereinheit 46, die ihrerseits den Ventilzusammenbau 96 veranlasst, die Bremse 98 zu lösen und die Kupplung 92 zu schließen. Verbringt der Bediener den Zapfwellenschalter 62 in die Außerbetriebsposition, übermittelt die Bedienerschnittstellenlogik 70 analog eine entsprechende Information über den Bus 104 an die Steuereinheit 46, die ihrerseits den Ventilzusammenbau 96 veranlasst, die Kupplung 92 zu öffnen und die Bremse 98 zu aktivieren.
Die Steuereinheit 46 ist weiterhin über den internen Bus 104 mit einer Motorsteuerung 106 verbunden, die wiederum eine Einspritzanlage 108 des Antriebsmotors 74 steuert und der von einem Drehzahlsensor 110 eine Information über die jeweilige Drehzahl der Welle 76 zugeführt wird.
Zur automatischen Lenkung des Arbeitsfahrzeugs 10 ist es mit einer Empfangsantenne 112 zum Empfang der Signale von Satelliten eines Positionsbestimmungssystems (z.B. GPS, Glonass und/oder Galileo) ausgestattet. Die Empfangsantenne 112 ist mit der Lenkkontrolleinheit 114 verbunden, die anhand der mit der Signale von der Empfangsantenne 112 evaluierten Position des Arbeitsfahrzeugs 10 und eines abgespeicherten Wegeplans, der durch eine Planungssoftware oder erst bei der Arbeit durch Befahren eines ersten Weges festgelegt werden kann, zu dem dann nachfolgend seitlich parallel versetzte Spuren abgefahren werden, Lenksignale über den Bus 103, die Kommunikationseinheit 105 und den Bus 104 an die Lenksteuereinheit 118 abgibt, die einen Lenkaktor 116 kontrolliert, der den Lenkwinkel der Vorderräder 14 vorgibt. Ein mit dem Bus 104 verbundener Lenkwinkelsensor 115 erfasst den Lenkwinkel der Vorderräder 14, der als Rückkopplungswert an die Lenksteuereinheit 118 gelangt.
Schließlich ist das Arbeitsfahrzeug 10 mit einer durch den Bediener steuerbaren Ventileinrichtung 120 ausgestattet, die mit Hydraulikanschlüssen 122 verbunden ist, an denen hydraulische Elemente (z.B. Hydraulikzylinder zum Verklappen eines Mähgeräts in die Transportstellung) des mit dem Arbeitsfahrzeug 10 verbundenen Gerät angeschlossen werden können. Die Ansteuerung der Ventileinrichtung 120 erfolgt über das Terminal 64, die Busse 103 und 104 und die Steuereinheit 46, oder separate Eingabeelemente (nicht gezeigt), welche die Ventileinrichtung 120 über die Bedienerschnittstellenlogik 70, die Busse 103 und 104 und die Steuereinheit 46 kontrollieren kann.
Einrichtung zur Dokumentation des Betriebs des Arbeitsfahrzeugs
Die vorhergehende Beschreibung erläutert ein typisches Arbeitsfahrzeug 10 für landwirtschaftliche Aufgaben. An das Arbeitsfahrzeug 10 kann ein beliebiges Gerät angebracht werden, das durch das Arbeitsfahrzeug 10 über ein Feld oder eine Straße bewegt werden kann, um eine spezielle Aufgabe durchzuführen. Beispiele für Geräte sind Bodenbearbeitungsgeräte, Sämaschinen, Ballenpressen, Mähgeräte, Frontlader, Transportanhänger etc. Der Betrieb des Arbeitsfahrzeugs 10 soll zu Dokumentations- und/oder Abrechnungszwecken selbsttätig erkannt und aufgezeichnet werden, wozu eine entsprechende Einrichtung 124 vorgesehen ist. Diese Einrichtung 124 zur Erkennung und Dokumentation des Betriebs des Arbeitsfahrzeugs 10 hat die Aufgabe, zu erkennen und zu dokumentieren, welche Tätigkeit das Arbeitsfahrzeug 10 jeweils durchführt. Insbesondere soll die Art eines Wendemanövers und/oder eines Arbeitsmusters auf dem Feld erfasst werden. Die jeweiligen Ergebnisse werden in einem Speicher 126 abgespeichert, dessen Inhalt zur weiteren Auswertung auf einen Bürocomputer übertragen werden kann.
Die Einrichtung 124 eignet sich nicht nur für Schlepper, wie hier dargestellt, sondern für beliebige landwirtschaftliche Fahrzeuge, wie selbstfahrende Erntemaschinen (z.B. Mähdrescher und Feldhäcksler) oder selbstfahrende Feldspritzen oder selbstfahrende Sämaschinen.
Die Einrichtung 124 zur Erkennung und Dokumentation des Betriebs des Arbeitsfahrzeugs 10 soll einerseits unabhängig vom jeweils angebrachten Gerät arbeiten und andererseits auch möglichst unabhängig von der jeweiligen Ausführung (d.h. Baureihe, Modell, Ausstattung etc.) des Arbeitsfahrzeugs 10 sein, damit sie nicht jeweils spezifisch für das jeweilige Arbeitsfahrzeug programmiert werden muss. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Einrichtung 124 am internen Bus 104 angeschlossen, dessen Verkehr sie mithört. Anhand über den Bus 104 übersandter Meldungen (Kommandos an Aktoren und Rückmeldungen von Sensoren sowie von Steuereinheiten berechnete Daten von Elementen des Arbeitsfahrzeugs 10, z.B. Drehzahl und Drehmoment des Antriebsmotors 74) erkennt sie den Betriebszustand des Arbeitsfahrzeugs 10. Die Einrichtung 124 ist auch an den zweiten Bus 103 angeschlossen, um auch dort übertragene Daten mithören zu können. Bei dieser Einrichtung 124 kann es sich hardwaremäßig um ein beliebig geartetes Gerät handeln, z.B. um einen Bordcomputer des Arbeitsfahrzeugs 10 oder um einen separaten Computer, der als Laptop, Tablet oder Smartphone ausgeführt sein kann. Sie kann sich an Bord des Arbeitsgeräts befinden oder an einer beliebigen anderen Stelle, wobei ihr die auszuwertenden Daten in Echtzeit oder in abgespeicherter Form zur nachträglichen Auswertung zugeführt werden können, sei es drahtlos oder über einen Speicherträger.
Dabei geht die mit einem Prozessor 128 und dem Speicher 126 ausgestattete Einrichtung 124 nach dem in der 3 gezeigten Flussdiagramm vor.
Nach dem Start (Schritt 300) wird im Schritt 302 ein Entscheidungsbaum mittels einer Spezifikation initialisiert, welche in einer Konfigurationsdatei in dem Speicher 126 dauerhaft, aber änderbar abgelegt ist. Diese Konfigurationsdatei kann bei Bedarf verändert werden (vgl. unten Schritt 330). Wird der Entscheidungsbaum mit einer zuvor bereits benutzten Konfigurationsdatei geladen, werden zusätzliche, zuvor in den Speicher 126 geschriebene Parameter initialisiert.
Nach der Initialisierung des Schritts 302 werden im Schritt 304 die Nachrichten vom CAN-Bus 104 gelesen. Diese Daten werden im Schritt 306 in einen Puffer (Teilbereich des Speichers 126) geschrieben und zu einem Datensegment hinzugefügt. Im Schritt 308 werden zusätzliche Parameter aus den eingelesenen Daten berechnet, insbesondere werden virtuelle Kanäle und andere Statistiken berechnet. Dieser Prozess wird wiederholt und läuft solange ab, bis ein neues Segment gebildet wird (Schritt 310 mit Rücksprung auf Schritt 304 und bei neuem Segment Übergang auf Schritt 312). Die Bildung von Segmenten ist an die Änderung wichtiger Parameter gekoppelt. Damit wird sichergestellt, dass sie Daten in den Segmenten relativ homogen sind, was für die weitere Berechnung essenziell ist. Wichtige, die Segmentierung bestimmende Parameter sind dabei zum Beispiel die Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeuges, die Deaktivierung oder Aktivierung des automatischen Lenksystems 112–118 über das Terminal 64 oder eine Deaktivierung des Lenksystems 112–118 durch eine manuelle Betätigung des Lenkrads 52, das Ein- und Ausschalten der Zapfwelle (Zapfwellenschalter 62), die Positionsänderung der Aktoren 26, 28, 42 der Dreipunktkupplung 20, 36 (Eingabeelement 60) und/oder das Betätigen der steuerbaren Ventileinrichtung 120 (über das Terminal 64 oder eine andere Bedienerschnittstelle).
Wird ein neues Segment begonnen, so wird im Schritt 312 das soeben aufgezeichnete Segment erstellt und zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt. Es wird eine Beschreibung des Segments in Form eines „Fingerprints“ erstellt. Ein solcher Fingerprint enthält statistische Informationen über das Segment (so zum Beispiel durchschnittliche Motorleistung, mittlere Fahrtrichtung). Des Weiteren darin enthalten sind Informationen über die jüngste Vergangenheit (wie Anteil Zapfwellenbetrieb in verschiedenen zuvor klassifizierten Arbeitszuständen, Anheben des Heckkrafthebers während Wendevorgängen), wobei der Betrachtungszeitraum spezifizierbar ist (zum Beispiel die letzten fünf Minuten) und auch Daten aus zuvor bereits klassifizierten Segmenten verwendet werden. Weiter werden verschiedene zur Zustandsklassifizierung relevante Muster wie das Fahren in parallelen Linien (über Kompassrichtung, mit der Empfangsantenne 112 erfasst), Wendevorgänge (über den Lenkwinkeleinschlag, mittels des Lenkwinkelsensors 115 erfasst) und zyklische Leistungsabfragen (über die von der Motorsteuerung 106 bereitgestellte Antriebsleistung des Antriebsmotors 74) erkannt. Aus der parallelen Linienerkennung wird zudem eine Arbeitsbreitenabschätzung gemacht. Diese Berechnungen werden in den Schritten 314, 332 in einem Kurzzeitspeicher, der ebenfalls ein Bereich im Speicher 126 ist, zwischengespeichert, der (Schritt 316) im Schritt 302 mit initialisiert wurde. Die Parameter des aktuellen Segments werden in binäre Indikatoren (engl. flags) umgewandelt. So wird zum Beispiel aus ein sich leicht variierenden Geschwindigkeitssignal ein Indikator „schnell“ oder „nicht schnell“.
Entscheidungsbaum zur Zustandsklassifizierung
Der Entscheidungsbaum wird im Schritt 302 durch den Prozessor 128 der Einrichtung 124 anhand der Konfigurationsdatei erstellt. Auf diese Weise kann der Entscheidungsbaum an die aktuelle Konfiguration (d.h. Ausstattung mit Sensoren und/oder verstellbaren Aktoren) des Arbeitsfahrzeugs 10 angepasst werden. Beispielsweise erübrigen sich Schritte zur Überprüfung der Position eines Frontkrafthebers, wenn ein solcher nicht vorhanden ist.
Diese Indikatoren werden nun dazu benutzt, um mittels des in Schritt 302 initialisierten Entscheidungsbaumes eine Aussage über den Arbeitszustand der Kombination aus dem Arbeitsfahrzeug 10 und dem ggf. damit gekoppelten Gerät zu treffen. Zuerst wird zwischen Straßentransport und Feldarbeit unterschieden. Im unteren, zweiten Teil des Entscheidungsbaumes wird dann zwischen leichter und schwerer Feldarbeit unterschieden. Zusätzliche Indikatoren werden in einem weiteren Schritt dazu benutzt, die Zustandsklassierung in Zustände „Leerlauf, „Transport“, „Wendemanöver“, „stationäre Arbeit“, „Feldarbeit“ und „schwere Feldarbeit“ zu vollziehen.
Hierzu wird auf die 4 verwiesen. Nach Aufruf des Entscheidungsbaumes (der hier als binärer Baum dargestellt ist, der ggf. aber auch in einer oder mehreren Entscheidungen drei oder mehr Alternativen umfassen kann) mit dem Schritt 314 wird im Schritt 400 zuerst abgefragt, ob das automatische Lenksystem 112–118 eingeschaltet ist. Ist das der Fall, geht der Prozess auf den Schritt 422 über, d.h. es ist erkannt worden, dass sich das Arbeitsfahrzeug im Arbeitsbetrieb befindet, es muss aber noch herausgefunden werden, welche Art von Arbeitsbetrieb vorliegt.
Ist im Schritt 400 das automatische Lenksystem 112–118 nicht eingeschaltet, folgt der Schritt 402, in dem abgefragt wird, ob eine schnelle Fahrt vorliegt, d.h. die mit einem mit dem Erdboden zusammenwirkenden Radarsensor 134 erfasste Geschwindigkeit größer als ein Schwellenwert von z.B. 15 km/h liegt. Ist das der Fall, folgt der Schritt 404, in dem als Ergebnis der Zustand „Transport“ ausgegeben wird.
Anderenfalls folgt der Schritt 406, in dem abgefragt wird, ob eine Parallelfahrt (zu zuvor durchgeführten Fahrten) durchgeführt wird, sei sie durch das automatische Lenksystem 112–118 oder durch manuelles Lenken des Bedieners erzielt. Es wird hier (über den zweiten Bus 103 oder den internen Bus 104) auf die Signale der Empfangsantenne 112 zurückgegriffen, nicht (obwohl auch dies möglich wäre) auf automatisch generierte Lenksignale, um auch manuelles Parallelfahren erkennen zu können. Ist das Ergebnis des Schritts 406 positiv, folgt der Schritt 422, anderenfalls der Schritt 408.
Dort wird abgefragt, ob die Zapfwelle 102 eingeschaltet ist und zuvor nicht beim Transport eingeschaltet war. Für die zweitgenannte Information wird auf den in vorherigen Durchläufen des Schritts 332 beaufschlagten Kurzzeitspeicher zurückgegriffen, in dem zuvor Informationen abgelegt wurden, ob bei vorherigen Segmenten, denen der Zustand „Transport“ zugeordnet wurde, die Zapfwelle 102 eingeschaltet war oder nicht. Der Schritt 408 ermöglicht somit eine korrekte Erkennung von Zuständen für Geräte, bei denen trotz eines Transportvorganges die Zapfwelle 102 im Betrieb ist. Ist das Ergebnis des Schritts 408 positiv, folgt der Schritt 422, anderenfalls der Schritt 410.
Im Schritt 410 wird abgefragt, ob sich eine Dreipunktkupplung 20, 36 in der Arbeitsposition befindet und diese sich zuvor nicht beim Transport in der Arbeitsposition befand. Auch hier wird auf den in vorherigen Durchläufen des Schritts 332 beaufschlagten Kurzzeitspeicher zurückgegriffen, in dem zuvor Informationen abgelegt wurden, ob bei vorherigen Segmenten, denen der Zustand „Transport“ zugeordnet wurde, die Dreipunktkupplung 20 und/oder 36 in der Arbeitsposition war. Analog zu Schritt 408 ermöglicht es der Schritt 410, Zustände korrekt zu erkennen, bei denen trotz eines Transportvorgangs die Dreipunktkupplung 20, 36 in Arbeitsposition war. Ist das Ergebnis des Schritts 410 positiv, folgt der Schritt 422, sonst der Schritt 412.
Im Schritt 412 wird abgefragt, ob das aktuelle Segment eine vorbestimmte Länge (von z.B. 1 min) hat, was darauf hindeutet, dass ein kontinuierlicher Betrieb stattfindet, und die Zapfwelle 102 abgeschaltet ist und die Zapfwelle zuvor bei der Arbeit verwendet wurde. Für die letztgenannte Entscheidung wird (analog zu den Schritten 408 und 410) auf den im Schritt 332 beaufschlagten Kurzzeitspeicher zurückgegriffen, in dem abgespeichert wurde, ob bei vorherigen Segmenten, denen der Zustand „Feldarbeit“ zugeordnet wurde, die Zapfwelle 102 eingeschaltet war. Ist das Ergebnis des Schritts 412 positiv, folgt der Schritt 404, anderenfalls der Schritt 414.
Im Schritt 414 wird abgefragt, ob das aktuelle Segment eine vorbestimmte Länge (von z.B. 1 min) hat, was darauf hindeutet, dass ein kontinuierlicher Betrieb stattfindet, und die Dreipunktkupplung 20, 36 sich nicht in der Arbeitsposition befindet und die Dreipunktkupplung 20, 36 zuvor bei der Arbeit in der Arbeitsposition war. Für die letztgenannte Entscheidung wird (analog zu den Schritten 408, 410 und 412) auf den im Schritt 332 beaufschlagten Kurzzeitspeicher zurückgegriffen, in dem abgespeichert wurde, ob bei vorherigen Segmenten, denen der Zustand „Feldarbeit“ zugeordnet wurde, die Dreipunktkupplung in Arbeitsposition war. Ist das Ergebnis des Schritts 414 positiv, folgt der Schritt 404, anderenfalls der Schritt 416.
Im Schritt 416 wird abgefragt, ob der Zustand wenigstens einer Ventileinrichtung 120 auf Feldarbeit hindeutet, d.h. irgendwelche Aktoren des Geräts im Sinne einer auf Feldarbeit hindeutenden Aktion betätigt wurden, z.B. Zylinder ausgefahren wurden, um Bearbeitungselemente in Wirkstellung zu bringen. Ist das der Fall, folgt Schritt 422, anderenfalls der Schritt 418.
Im Schritt 418 wird abgefragt, ob der Zustand wenigstens einer Ventileinrichtung 120 darauf hindeutet, dass ein Gerät in eine Transportstellung verbracht wurde, z.B. Zylinder eingefahren wurden, um Bearbeitungselemente in eine Transportstellung anzuheben. Ist das der Fall, folgt der Schritt 404, anderenfalls der Schritt 420.
Im Schritt 420 wird abgefragt, ob dem vorigen Segment der Zustand „Feldarbeit“ zugeordnet wurde, wozu wiederum auf den Kurzzeitspeicher (im Schritt 332 beaufschlagt) zurückgegriffen wird. Ist das nicht der Fall, folgt der Schritt 404, anderenfalls der Schritt 422.
Der bisher beschriebene Teil des Entscheidungsbaums kann zwischen den Zuständen „Transport“ und „Arbeit“ unterscheiden, die Art der Arbeit jedoch noch nicht identifizieren. Der Schritt 422 führt somit, wie oben angemerkt, zu einem zweiten Entscheidungsbaum, in dem die Art der Arbeit genauer identifiziert wird. In einem ersten Schritt 428 wird abgefragt, ob ein Wendevorgang stattfindet, wozu auf den Lenkwinkelsensor 115 und/oder die Signale der Empfangsantenne 112 zurückgegriffen werden kann. Ist das Ergebnis des Schritts 428 positiv, folgt der Schritt 426, in dem als Ergebnis der Zustand „leichte Feldarbeit“ ausgegeben wird (denn beim Wenden wird üblicherweise keine schwere Feldarbeit, wie Bodenbearbeitung, durchgeführt), anderenfalls der Schritt 430.
Im Schritt 430 wird abgefragt, ob die Dreipunktkupplung 20, 36 bei vorherigen Segmenten, denen der Zustand „Arbeit“ zugeordnet war (hierzu wird, wie bei Schritt 420 oben beschrieben, auf den Kurzzeitspeicher zurückgegriffen) in Arbeitsposition war und ob die Dreipunktkupplung bei vorherigen Segmenten, denen der Zustand „Wenden“ zugeordnet war (hierzu wird, wie bei Schritt 420 oben beschrieben, auf den Kurzzeitspeicher zurückgegriffen) nicht in Arbeitsposition war. Ist das der Fall, folgt der Schritt 432, anderenfalls der Schritt 436.
Im Schritt 432 wird untersucht, ob die Dreipunktkupplung 20, 36 in Arbeitsstellung ist. Ist das der Fall, folgt der Schritt 434, in dem als Ergebnis der Zustand „schwere Feldarbeit“ ausgegeben wird, anderenfalls der Schritt 426.
Im Schritt 436 wird abgefragt, ob die Zapfwelle 102 bei vorherigen Segmenten, denen der Zustand „Arbeit“ zugeordnet war (hierzu wird, wie bei Schritt 420 oben beschrieben, auf den Kurzzeitspeicher zurückgegriffen) eingeschaltet war und ob die Zapfwelle 102 bei vorherigen Segmenten, denen der Zustand „Wenden“ zugeordnet war (hierzu wird, wie bei Schritt 420 oben beschrieben, auf den Kurzzeitspeicher zurückgegriffen) nicht eingeschaltet war. Ist das der Fall, folgt der Schritt 438, anderenfalls der Schritt 440.
Im Schritt 438 wird untersucht, ob die Zapfwelle 102 eingeschaltet ist. Ist das der Fall, folgt der Schritt 434, in dem als Ergebnis der Zustand „schwere Feldarbeit“ ausgegeben wird, anderenfalls der Schritt 426.
Im Schritt 440 wird abgefragt, ob mindestens eine Ventileinrichtung 120 auf Bodenbearbeitung hindeuten kann (vgl. Schritt 416). Ist das der Fall, folgt der Schritt 442, anderenfalls der Schritt 444.
Im Schritt 442 wird abgefragt, ob mindestens eine Ventileinrichtung 120 auf Bodenbearbeitung hindeutet (vgl. Schritt 416). Ist das der Fall, folgt der Schritt 434, anderenfalls der Schritt 426.
Im Schritt 444 wird abgefragt, ob die Leistung des Antriebsmotors 74 beim Wenden reduziert ist (d.h. es wird wieder der Kurzzeitspeicher abgefragt, welche Leistung beim vorigen Segment vorlag). Ist das der Fall, folgt der Schritt 446, anderenfalls der Schritt 426.
Im Schritt 446 wird abgefragt, ob eine hohe Leistung des Antriebsmotors 74 (über einer Schwelle von z.B. 50 % seiner Nennleistung) vorliegt. Ist das der Fall, folgt der Schritt 434, anderenfalls der Schritt 426.
Der Prozessor 128 ist demnach programmiert, bei der Erkennung des den jeweiligen Segmenten zuzuordnenden Betriebszustands auf zeitlich vorhergehenden Segmenten zugeordneten Betriebszustände und aus den zugehörigen, über den Bus 104 übertragenen Daten abgeleitete Informationen (insbesondere die jeweiligen Zustände der Elemente des Arbeitsfahrzeugs, wie z.B. den Zustand der Dreipunktkupplung 20, 36 und der Zapfwelle 102) zurückzugreifen, vgl. die Schritte 408 bis 414, 420, 430, 432, 426 und 444, und diese bei der Erkennung des Betriebszustands zu berücksichtigen.
Bestimmung der Art des Wendemanövers und/oder des Arbeitsmusters
Das Ergebnis der 4 ist einer von drei möglichen Zuständen (Transport – Schritt 404, leichte Feldarbeit – Schritt 426 und schwere Feldarbeit – Schritt 434). Die anderen erwähnten Zustände Wendemanöver, stationäre Arbeit und Leerlauf werden im Schritt 314 anhand des Lenkwinkels (Wendemanöver) bzw. daran erkannt, dass sich als Ergebnis der 4 keine Feldarbeit ergibt und das Arbeitsfahrzeug sich nicht bewegt (Leerlauf), oder daran erkannt, dass sich als Ergebnis der 4 Feldarbeit ergibt und das Arbeitsfahrzeug sich nicht bewegt (stationäre Arbeit).
Falls sich somit der Betriebszustand „Wendemanöver“ ergibt, wird ein weiterer Entscheidungsbaum aufgerufen, der in der 5 gezeigt ist. Dieser Entscheidungsbaum dient dazu, die Art des jeweils verwendeten Wendemanövers zu erkennen. In einem ersten Schritt 500 wird abgefragt, ob während des Wendemanövers rückwärts gefahren wurde, wozu auf Signale der Empfangsantenne 112 und/oder einen Sensor eines der Getriebe 82, 84 zurückgegriffen werden kann. Ist das der Fall, folgt der Schritt 502, in dem abgefragt wird, ob sich die vom Arbeitsfahrzeug beim Wendemanöver zurückgelegten Wege überkreuzen, wozu auf die Signale der Empfangsantenne 112 zurückgegriffen wird und vorzugsweise die einzelnen Positionssignale derart ausgedünnt werden, dass ein Stillstand des Arbeitsfahrzeugs 10 und ein damit einhergehendes Rauschen der Positionssignale nicht als Wegüberkreuzung interpretiert werden. Ist das Ergebnis des Schritts 502 negativ, folgt der Schritt 504, in dem das Ergebnis einer Y-förmigen Wende (vgl. 9) ausgegeben wird. Anderenfalls folgt der Schritt 506, in dem das Ergebnis eines Wendemanövers in Form eines Fischschwanzes (vgl. 10) ausgegeben wird. Ist das Ergebnis des Schritts 500 negativ, folgt der Schritt 508, in dem (analog zum Schritt 502) abgefragt wird, ob sich die vom Arbeitsfahrzeug beim Wendemanöver zurückgelegten Wege überkreuzen. Ist das der Fall, folgt der Schritt 510, in dem das Ergebnis einer Wende in Form der oberen drei Viertel einer 8 (vgl. 11) ausgegeben wird. Anderenfalls folgt der Schritt 512, in dem abgefragt wird, ob während des Wendemanövers nach links und nach rechts gesteuert wurde, wozu auf den Lenkwinkelsensor 115 zurückgegriffen wird. Ist das nicht der Fall, folgt der Schritt 514, in dem abgefragt wird, ob der beim Wendevorgang zurückgelegte Weg größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Der zurückgelegte Weg kann durch zeitliche Integration der Geschwindigkeit oder durch Summierung von erfassten Wegstrecken evaluiert werden. Ist das Ergebnis des Schritts 514 negativ, folgt der Schritt 516, in dem das Ergebnis eines normalen Wendevorgangs um 180° ausgegeben wird (vgl. 6). Anderenfalls folgt der Schritt 518, in dem das Ergebnis eines verlängerten, normalen Wendevorgangs ausgegeben wird (vgl. 7), d.h. eine gegenüber der 6 (aufgrund der relativ großen Arbeitsbreite des Geräts) mit einer größeren quer zur Bearbeitungsrichtung auf dem Feld verlaufenden Wegstrecke umfasst, die quer zur Bearbeitungsrichtung verlaufen kann oder (je nach Form des Felds) einen beliebigen, von 0° unterschiedlichen Winkel damit einschließen kann. Ist das Ergebnis des Schritts 512 hingegen positiv, folgt der Schritt 520, in dem das Ergebnis eines glühlampenförmigen Wendevorgangs (vgl. 8) ausgegeben wird.
Die Form der beim Wendevorgang zurückgelegten Kurven muss nicht genau den in den 6 bis 11 gezeigten Wendevorgängen entsprechen, sondern kann davon abweichen, z.B. wenn das Feld nicht rechteckig oder quadratisch ist, sondern beispielsweise trapezförmig ist, sodass die Kurven gegenüber den 6 bis 11 mehr oder weniger verzerrt oder verschoben sein können. Beispielsweise kann die Glühlampenkurve der 8 in derartigen Fällen auf einer Seite verzerrt sein.
Somit evaluiert und registriert der Prozessor 128 im Schritt 314 für jedes als „Wendevorgang“ klassifiziertes Segment, welche Art von Wendevorgang durchgeführt wurde. Es können auch andere als die in den 6 bis 11 gezeigten Wendevorgänge oder nur eine Teilanzahl davon erkannt werden. Die Art des Wendevorgangs kann weiterhin auch zur Identifizierung der Art eines Geräts dienen, denn bei bestimmten Geräten sind bestimmte Arten von Wendevorgängen besonders sinnvoll.
Weiterhin evaluiert der Prozessor 128 im Schritt 314 das jeweilige Arbeitsmusters der Bearbeitung des Feldes. Dabei wird zwischen einer ersten Art des Arbeitsmusters, wie sie in den 6 bis 8 dargestellt ist und in der nachfolgend bearbeitete Bereiche des Feldes unmittelbar aneinander angrenzen, und einer zweiten Art des Arbeitsmusters unterschieden, bei der diese Bereiche nicht unmittelbar aneinander angrenzen, sondern zunächst ein nicht bearbeiteter Bereich verbleibt, der später abgearbeitet wird, wobei dieser zunächst nicht bearbeitete Bereich der Arbeitsbreite entsprechen kann (12) oder einem ganzzahligen Vielfachen, wie dem zwei, drei, vierfachen (13) oder einer anderen Zahl. Der Prozessor 128 kann anhand der Positionssignale der Empfangsantenne 112 und der daraus abgeleiteten Fahrspuren erkennen, welches der möglichen Arbeitsmuster ausgewählt wurde. Das jeweilige Arbeitsmuster wird für jedes Segment mit abgespeichert. Anhand des Arbeitsmusters und der Lage der Fahrspuren auf dem Feld kann auch die Arbeitsbreite des Geräts bestimmt werden, was ansonsten bei den Arbeitsmustern nach 12 oder 13 nur schwer möglich ist.
Falls sich mehrere, zeitlich unmittelbar aufeinander folgende Segmente auf ein einziges Wendemanöver beziehen, werden diese zweckmäßigerweise zu einem einzigen Segment verschmolzen.
Es werden so lange Daten segmentiert und klassifiziert bis (Schritt 316) der Puffer einen vorher spezifizierten Arbeitszeitraum abdeckt. Danach werden die sich im Puffer befindlichen Daten zur Verarbeitung in der Energieflussanalyse freigegeben (Schritt 320) und der Puffer neu gefüllt (Schritte 318 und 304).
Nach alledem beschreibt die vorliegende Erfindung eine Vorgehensweise zur Dokumentation des Betriebs einer Kombination aus einem Arbeitsfahrzeug 10 und einem beliebigen, damit koppelbaren Gerät. Zunächst wird anhand der über den Bus 104 übertragenen Befehle, Betriebsdaten und Sensorrückmeldungen die jeweilige Betriebsart und bei einem Wendevorgang die Art des Wendevorgangs sowie die Art des Arbeitsmusters bestimmt. Bei einer nachfolgenden Auswertung können die Parameter des Wendevorgangs (nicht nur die Art, sondern auch die zurückgelegten Entfernungen, Kraftstoffverbrauch, benötigte Zeit) evaluiert werden, um dem Bediener oder einer anderen Person die Effizienz des Bedieners anzuzeigen. Diese Daten können auch genutzt werden, andere Arten von Wendevorgängen vorzugeben oder die Lage des Vorgewendes zu modifizieren.
Die Lenkung des Arbeitsfahrzeugs 10 kann bei der eigentlichen Bearbeitung des Feldes durch die Lenksteuereinheit 118 erfolgen, die das Arbeitsfahrzeug 10 entlang paralleler, gerader oder gekrümmter Linien lenkt. Der Wendevorgang erfolgt bei der hier beschriebenen Ausführungsform hingegen manuell durch den Bediener des Arbeitsfahrzeugs 10, was (gegenüber einer automatischen Lenkung im Vorgewende) einerseits die Programmierung der Lenksteuereinheit 118 vereinfacht, andererseits auch komplexere Wendemanöver, wie in den 9 bis 11 gezeigt, ermöglicht, die ggf. auch abhängig von der Größe des verfügbaren Vorgewendes durch den Bediener ausgewählt und ausgeführt werden können.
Die erkannte Betriebsart kann, wie bereits erwähnt, zusätzlich zur internen Nutzung auf dem Arbeitsfahrzeug 10 über eine Kommunikationsschnittstelle 136 (die, anders als in der 2 gezeigt, statt am zweiten Bus 103 direkt an der Einrichtung 124 angeschlossen werden kann) an eine beabstandete Stelle gesendet werden, z.B. an einen Computer in einem Büro eines Lohnunternehmers, in dem auch Betriebsdaten von anderen Arbeitsfahrzeugen empfangen werden, die auf demselben oder einem anderen Feld arbeiten. Dort kann demnach beispielsweise die Zusammenarbeit aus einer Kombination aus einem Mähdrescher und einem Traktor oder einer Bodenbearbeitungs- und einer Sämaschine überwacht werden, wobei eine Segmentierung in Logikeinheiten erfolgen kann. Durch diese Maßnahmen lassen sich beispielsweise Leerlaufzeiten besser interpretieren. Auch können Feldeigenschaften und Bodeneigenschaften von einer vorwegfahrenden Maschine an eine nachfolgende Maschine gesandt werden, um deren Betrieb zu optimieren.
Bezugszeichenliste
Schritte der Fig. 3

300: Start
302: Initialisieren des Entscheidungsbaums und des Kurzzeitspeichers
304: Nachrichten vom CAN Bus lesen
306: Nachrichten in Puffer schreiben
308: zusätzliche Daten berechnen
310: Start eines neuen Segments?
312: Erzeuge Segment (Start, Ende, Flagzustand, Speicherstatistik)
314: Kurzzeitspeicher aktualisieren und Arbeitszustand evaluieren
316: Puffer gefüllt oder Messung beendet?
318: Messung beendet?
320: Energieflussanalyse
322: Ergebnisse der Energieflussanalyse an Segmente anhängen
324: alten Puffer löschen
326: Segmente abspeichern
328: Ende
330: Konfigurationsdatei und Parameter abspeichern
332: Kurzzeitspeicher beaufschlagen

400: automatisches Lenksystem eingeschaltet?
402: schnelle Fahrt?
404: Ergebnis: Transport.
406: Parallelfahrt?
408: Zapfwelle ein und Zapfwelle zuvor nicht beim Transport eingeschaltet?
410: Dreipunktkupplung in Arbeitsposition und Dreipunktkupplung zuvor nicht beim Transport in Arbeitsposition?
412: Segment größerer Länge und Zapfwelle aus und Zapfwelle zuvor bei Arbeit verwendet?
414: Segment größerer Länge und Dreipunktkupplung nicht in Arbeitsposition und Dreipunktkupplung zuvor bei Arbeit verwendet?
416: deutet mindestens eine Ventileinrichtung 120 auf Arbeit hin?
418: deutet mindestens eine Ventileinrichtung 120 auf Transport hin?
420: vorheriges Segment = Arbeit?
422: Arbeitsbetrieb: zweiter Entscheidungsbaum
426: Ergebnis: leichte Feldarbeit.
428: Wenden?
430: Dreipunktkupplung zuvor bei Arbeit in Arbeitsstellung und nicht zuvor beim Wenden in Arbeitsstellung?
432: Dreipunktkupplung in Arbeitsstellung?
434: Ergebnis: schwere Feldarbeit.
436: vorherige Benutzung der Zapfwelle bei Arbeit und keine vorherige Benutzung der Zapfwelle beim Wenden?
438: Zapfwelle ein?
440: kann mindestens eine Ventileinrichtung 120 auf Bodenbearbeitung hindeuten?
442: mindestens eine Ventileinrichtung 120 deutet auf Bodenbearbeitung hin?
444: Leistung zuvor beim Wenden vermindert?
446: hohe Leistung?

500: Rückwärtsfahren?
502: sich kreuzende Wege?
504: Y-Wende
506: Fischschwanz
508: sich kreuzende Wege?
510: Form der oberen ¾ einer 8
512: gemischtes Lenken nach links und rechts?
514: größere Länge?
516: einfache Wende
518: verlängerte einfache Wende
520: Glühlampenkurve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10250694 B3 [0004]
DE 102013221757 A1 [0012]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN ISO 730-1 [0028]
ISO 11783 [0030]
Norm ISO 11783 [0035]

Claims

Einrichtung (124) zur Analyse und/oder Dokumentation des Betriebs eines Arbeitsfahrzeugs (10), mit einem Prozessor (128), der mit einem Speicher (126) verbunden und an einem internen Bus (103, 104) des Arbeitsfahrzeugs (10) angeschlossen ist, über den im Betrieb zwischen Kontrolleinheiten (70, 64, 46) des Arbeitsfahrzeugs (10) Steuerbefehle zur Kontrolle von Aktoren und Daten hinsichtlich des Betriebszustands von Betriebselementen des Arbeitsfahrzeugs (10) sowie Positionsdaten übertragbar sind, wobei der Prozessor (128) programmiert ist, anhand des Datenverkehrs über den Bus (103, 104) die Art eines vom Arbeitsfahrzeug (10) durchgeführten Wendemanövers und/oder eines Arbeitsmusters der Bearbeitung eines Feldes zu erkennen und im Speicher (126) abzuspeichern.
Einrichtung (124) nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (128) programmiert ist, zwischen zwei oder mehreren der folgenden Arten von Wendemanövern zu unterscheiden: halbkreisförmige Drehung um 180°, Wende mit einem längeren, nicht zur Feldbearbeitungsrichtung parallelen Abschnitt, Wende entlang einer glühlampenförmigen Linie, Wende in Form der oberen drei Viertel einer 8, Wende in Form eines Fischschwanzes oder Wende in Form eines Y, wobei bei den zwei letztgenannten Drehungen ein Rückwärtsfahren des Arbeitsfahrzeugs enthalten ist.
Einrichtung (124) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Prozessor (128) programmiert ist, zwischen folgenden Arten von Arbeitsmustern der Bearbeitung des Feldes zu unterscheiden: zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgendes Abarbeiten benachbarter Bereiche des Feldes und zeitlich unmittelbar aufeinander folgendes Abarbeiten nicht direkt benachbarter Bereiche mit späterem Abarbeiten dazwischen verbleibender Bereiche (so genanntes skip and fill), wobei die zunächst verbleibende Fläche der Arbeitsbreite oder einem ganzzahligen Vielfachen davon entsprechen kann.
Einrichtung (124) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (128) programmiert ist, die Art des Wendemanövers und/oder des Arbeitsmusters anhand von Daten hinsichtlich folgender Parameter zu evaluieren: Abfolge der Lenkbewegung, Fahrtrichtung, überkreuzende Wege und Länge der Wege.
Einrichtung (124) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Prozessor (128) programmiert ist, anhand des Datenverkehrs über den Bus (103, 104) einen jeweiligen Betriebszustand des Arbeitsfahrzeugs (10) zu erkennen und den erkannten Betriebszustand sowie die Art eines ggf. erkannten Wendemanövers und/oder Arbeitsmusters segmentweise im Speicher (126) abzuspeichern, wobei die einzelnen Segmente jeweils einen zumindest etwa konstanten Betriebszustand repräsentieren.
Einrichtung (124) nach Anspruch 5, wobei der Prozessor (128) programmiert ist, bei der Erkennung des den jeweiligen Segmenten zuzuordnenden Betriebszustands auf zeitlich vorhergehenden Segmenten zugeordneten Betriebszustände und aus den den zeitlich vorhergehenden Segmenten zugehörigen Daten abgeleitete Informationen zurückzugreifen und diese bei der Erkennung des Betriebszustands zu berücksichtigen.
Einrichtung (124) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der Prozessor (128) programmiert ist, einen oder mehreren folgender Betriebszustände zu erkennen: Transportfahrt, leichte Feldarbeit, schwere Feldarbeit, stationäre Arbeit, Wendemanöver und Leerlauf.
Einrichtung (124) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Prozessor (128) über den Bus (103, 104) mit Signalen hinsichtlich des Soll- bzw. Ist-Zustands eines oder mehrerer der folgenden Elemente beaufschlagbar ist: Zustand einer Zapfwelle (102), Position einer Dreipunktkupplung (20, 36), Fahrgeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs (10), Betriebsart einer selbsttätigen Lenkung (112–118), manuell oder selbsttätig gesteuerter Parallelfahrbetrieb zu einer vorigen Spur, Lenkwinkel lenkbarer Räder (14), Betriebsdaten eines Antriebsmotors (74) sowie einer durch eine selbsttätige Steuerung und/oder durch den Bediener steuerbaren Ventileinrichtung (120) zur hydraulischen Beaufschlagung eines Geräts.
Einrichtung (124) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (128) betreibbar ist, den Betriebszustand des Arbeitsfahrzeugs (10) und/oder die Art eines Wendemanövers und/oder Arbeitsmusters anhand eines insbesondere binären Entscheidungsbaums zu evaluieren, der vorzugsweise durch den Prozessor (128) anhand einer Konfigurationsdatei erstellbar ist.
Verfahren zur Analyse und/oder Dokumentation des Betriebs eines Arbeitsfahrzeugs (10), mit einem Prozessor (128), der mit einem Speicher (126) verbunden und an einem internen Bus (103, 104) des Arbeitsfahrzeugs (10) angeschlossen ist, über den im Betrieb zwischen Kontrolleinheiten (70, 64, 46) des Arbeitsfahrzeugs (10) Steuerbefehle zur Kontrolle von Aktoren und Daten hinsichtlich des Betriebszustands von Betriebselementen des Arbeitsfahrzeugs (10) sowie Positionsdaten übertragbar sind, wobei der Prozessor (128) anhand des Datenverkehrs über den Bus (103, 104) die Art eines vom Arbeitsfahrzeug (10) durchgeführten Wendemanövers und/oder eines Arbeitsmusters der Bearbeitung eines Feldes erkennt und im Speicher (126) abspeichert.