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EP3938222A1 - Detection system and method for ascertaining an articulation angle between two sub-vehicles of a vehicle combination, and vehicle combination - Google Patents

Detection system and method for ascertaining an articulation angle between two sub-vehicles of a vehicle combination, and vehicle combination

Info

Publication number
EP3938222A1
EP3938222A1 EP20712853.9A EP20712853A EP3938222A1 EP 3938222 A1 EP3938222 A1 EP 3938222A1 EP 20712853 A EP20712853 A EP 20712853A EP 3938222 A1 EP3938222 A1 EP 3938222A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
sub
angle
detection
detection system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20712853.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tobias KLINGER
Ralph-Carsten Lülfing
Tobias Werle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF CV Systems Europe BV
Original Assignee
ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF CV Systems Hannover GmbH filed Critical ZF CV Systems Hannover GmbH
Publication of EP3938222A1 publication Critical patent/EP3938222A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60D—VEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/58—Auxiliary devices
    • B60D1/62—Auxiliary devices involving supply lines, electric circuits, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60D—VEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/24—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices characterised by arrangements for particular functions
    • B60D1/30—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices characterised by arrangements for particular functions for sway control, e.g. stabilising or anti-fishtail devices; Sway alarm means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids

Definitions

  • the invention relates to a detection system and a method for determining a kink angle between two sub-vehicles of a vehicle combination which are movably connected to one another.
  • the invention further relates to a vehicle combination consisting of at least two part vehicles together with the detection system according to the invention, in particular for carrying out the method according to the invention.
  • a kink angle between the individual sub-vehicles is known. Based on this articulation angle, for example, automated maneuvering of the vehicle combination can take place in depots. Furthermore, an automatic coupling and docking of the trailer to the towing vehicle can take place with the aid of the articulation angle and an estimate of the position or orientation of the trailer.
  • a virtual top view of the vehicle combination can be created within the scope of driver assistance as a function of the determined articulation angle, which can be used in particular in an all-round view of the vehicle combination.
  • the kink angle is determined, for example, by odometry, ie an estimate of the position of the first sub-vehicle relative to the second sub-vehicle as a function of the detected driving dynamics of the vehicle combination, e.g. steering angle, path, etc.
  • odometry ie an estimate of the position of the first sub-vehicle relative to the second sub-vehicle as a function of the detected driving dynamics of the vehicle combination, e.g. steering angle, path, etc.
  • odometry cannot determine a sufficiently precise kink angle without having to resort to additional sensors.
  • the trailer can be detected using a detection device and tracked using special algorithms, with contour detection or edge detection taking place, with the aid of which, for example, the front of the trailer can be tracked over time.
  • contour detection or edge detection it can be concluded how the trailer is moving relative to the towing vehicle, from which the articulation angle can be estimated directly.
  • a detection system is described, for example, in EP 3 180 769 A1.
  • DE 10 2008 029 612 A1 also describes a detection system in which an angle between a wheel of the trailer and the camera system is determined and the articulation angle is deduced from the vehicle dimensions.
  • DE10 201 1 104 256 A1 image features are evaluated and, in the case of drawbar trailers, determined from them for a kink angle.
  • the object of the invention is therefore to provide a detection system and a method with which a kink angle can be determined precisely and easily almost independently of the ambient conditions. Another task is to specify a vehicle combination with such a detection system.
  • a detection system for determining an articulation angle between a sub-vehicle and an articulated other sub-vehicle of a vehicle combination that is articulated therewith, which has a projection device that is designed to map a given pattern onto a sub-area on the other sub-vehicle to create a Sample image on the other part of the vehicle, the sample image being able to be extracted from detection signals by a processing unit and the processing unit being able to determine the articulation angle based on the extracted sample image.
  • the sample image is recorded by a detection device of the detection system.
  • the detection device is arranged on one of the sub-vehicles of the vehicle combination and a detection area of the detection device is at least partially aligned with the sub-area of the other sub-vehicle articulated to one part of the vehicle, so that detection signals are generated and output by the detection device that characterize the sub-area including the sample image on the other sub-vehicle.
  • a processing unit of the detection system is also designed to record the detection signals and to determine the articulation angle between the two sub-vehicles on the basis of the detection signals from the extracted model image. Extracting the sample image is to be understood here as meaning that the processing unit analyzes the detection signals and filters the sample image out of the captured environment. This can take place by means of a pattern recognition which, for example, also has the predefined pattern.
  • Sub-vehicles are understood to be a towing vehicle or a trailer, for example a semi-trailer, drawbar trailer, etc., whereby the articulation angle between the towing vehicle and the trailer or between two trailers can be determined with the detection system depending on the orientation of the detection device and the projection device.
  • the components of the detection system can either be located on only one of the sub-vehicles, for example on the towing vehicle or on one of the trailers, or distributed over several sub-vehicles.
  • the pattern is then projected onto the corresponding other sub-vehicle and recorded by the detection device.
  • the pattern can be freely selected, as can the arrangement of the acquisition system. Accordingly, only one area (partial area) on the respective partial vehicle is necessary to generate the sample image, for example on a front of the trailer, to which the detection device is also to be aligned. This can be determined during the assembly of the components of the acquisition system, and subsequent adjustment is also easily possible. It is not necessary to process the sub-area or to apply markers to the respective sub-vehicle, since the projection can preferably take place independently of the surface of the sub-area.
  • the position of the pattern or the shape of the pattern can, if necessary, also be easily adapted to the existing surface.
  • the ambient lighting also has little influence on the imaging and detection of the pattern image, it also being possible to select a position for the projection that is only slightly influenced by the ambient lighting.
  • the processing unit is designed to determine geometric information from the extracted pattern image and to deduce the articulation angle between one sub-vehicle and the other sub-vehicle as a function of the geometric information. Accordingly, it is advantageously assumed that the pattern image also changes when the kink angle changes in accordance with simple geometric rules, since a projection plane in which the pattern is imaged on the partial area shifts or pivots relative to the projection device. These changes in the pattern image can be recorded and conclusions can be drawn about the bending angle in a simple manner.
  • the processing unit is designed to determine a line angle and / or a line spacing between horizontally extending lines and / or vertically extending lines of the pattern image, the geometric information being a geometric shape of the pattern image characterize and the geometric shape of the pattern image changes depending on the kink angle.
  • the line angle or a line spacing can be determined from the pattern image as geometric information which characterizes the pattern image itself and from which the kink angle follows.
  • the pattern image can therefore be designed very simply, for example as a kind of grid of horizontally and vertically extending lines that cross at a right angle in a certain initial state, for example when driving straight ahead.
  • the initial state can be a driving state in which the articulation angle is known, so that a known articulation angle can be assigned to a specific pattern image or a line angle or a line spacing. Since the line spacing or the line angle of vertically or horizontally running lines can be determined very well and they also change depending on the kink angle in a known geometric dependency, this geometric information is a very ge precise and easily understandable indicator from which an unknown kink angle can be derived easily and reliably. In principle, however, patterns with curved lines or diagonal lines or other geometrical shapes are also possible, from which geometrical information can be derived that characterize the respective geometrical shape and that also change comprehensibly depending on the kink angle.
  • the processing unit is designed to determine a line angle change and / or a line distance change from the determined line angle and / or the determined line spacing, starting from an initial state with a known kink angle, for example when driving straight ahead and from this to infer the currently existing articulation angle via a change in articulation angle.
  • a geometric change in the pattern image can be detected in a simple and reliable manner.
  • the change in the bending angle can then advantageously be deduced from the geometric change, since these two changes are always related to one another.
  • the basis for this is formed by simple geometric considerations with knowledge of the vehicle dimensions, in particular the position of the sub-area or the projection plane relative to the pivot point between the sub-vehicles.
  • the processing unit is designed to compare the extracted pattern image with stored reference patterns, with each stored reference pattern for the respective vehicle combination or for the respective partial vehicle Is assigned articulation angle, and in the event of a match with a reference pattern to infer the respective associated articulation angle.
  • the articulation angle can also be determined by a simple actual / target comparison of patterns, with the reference pattern for this purpose having to be determined in advance for the respective vehicle combination or the respective sub-vehicle.
  • the detection system is arranged on a towing vehicle and / or on at least one trailer as part of the vehicle combination to determine the articulation angle between the towing vehicle and the articulated trailer or between two articulated trailers of the vehicle.
  • Team it can preferably be provided that the projection device is arranged on the towing vehicle or the at least one trailer as the one sub-vehicle and the sub-area and the projection plane are on the trailer or the towing vehicle as another sub-vehicle.
  • the pattern image can be which are mapped onto the towing vehicle or on one of the trailers and the projection device can be arranged on the corresponding other sub-vehicle so that a change in the position of the projection plane relative to the projection device results when the articulation angle changes.
  • the recording system can thus be used very flexibly and variably and can be easily retrofitted.
  • the projection device can project the predefined pattern in the visible or non-visible spectrum onto the partial area.
  • the pattern image can be formed on the sub-vehicle by targeted selection of the radiation, the detection device then being designed accordingly to detect this radiation.
  • Infrared radiation for example, can be selected as radiation in the non-visible spectrum, which has the advantage that projection and detection can also take place almost independently of the ambient conditions.
  • a projection and detection is possible even when the surface is soiled and almost independently of the surface properties of the sub-area.
  • the sub-area on the other sub-vehicle is free of the means used to determine the articulation angle without the predefined pattern being mapped by the projection device. Accordingly, no patterns, barcodes or the like that are applied to the partial area, for example printed or otherwise attached, are provided as such means, which are recorded by the detection device and from which a kink angle can be determined in the processing device.
  • the determination of the articulation angle with the detection system according to the invention is therefore advantageously based only on the analysis and processing of the pattern projected by the projection device.
  • the vehicle combination according to the invention has, in the manner described, a detection system according to the invention, which is particularly designed to carry out the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a plan view of a vehicle combination made up of two sub-vehicles movably connected to one another;
  • Fig. 2 is a perspective view of a section of the driving tool combination according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a flow chart of the method according to the invention.
  • a multi-part vehicle combination 1 is shown from a Switzerlandfahr tool Z as the first sub-vehicle 2.1 and a towed trailer A (Sat telauflieger) as the second sub-vehicle 2.2, the vehicle combination 1 is exemplified as a tractor-trailer.
  • the described invention can also be provided on a vehicle combination 1 with a drawbar trailer or a central axle trailer as a towed trailer A (not shown).
  • the trailer A is hinged to the towing vehicle Z via a king pin 3 as shown in FIG. 1, so that the trailer A can rotate about an axis D of rotation through the king pin 3 relative to the towing vehicle Z, for example when cornering.
  • a certain articulation angle K is established between the towing vehicle Z and the trailer A.
  • the vehicle combination 1 has a detection system 4, the detection system 4 according to this exemplary embodiment having a projection device 5, a detection device 6 and a processing unit 7.
  • the projection unit 5 is designed to project or map a predetermined pattern M onto a sub-area 8a of a front surface 8 of the trailer A and thus to generate a pattern image MA in a certain projection plane 8b on the trailer A.
  • the projection plane 8b is determined by the spatial position of the front surface 8 of the trailer A be.
  • the projection device 5 is firmly connected to the towing vehicle Z and is oriented in the direction of the trailer A, the front surface 8 of which points towards the towing vehicle Z accordingly.
  • the detection device 6 is also arranged on the towing vehicle Z, with a detection area 6a of the detection device 6 being aligned with the front surface 8 of the trailer A and at least with the partial area 8a. The detection device 6 can thus detect at least the pattern image MA shown on the front surface 8 of the trailer A in the projection plane 8b.
  • the detection device 6 is designed for this purpose, for example, as an image-recording sensor, in particular a camera, with which the pattern image MA on the front surface 8 of the trailer A can be recorded.
  • the detection device 6 generates detection signals S as a function of a captured environment U, in particular the captured pattern image MA, and outputs these to the processing unit 7.
  • the processing unit 7 is designed to process the detected surroundings U on the basis of the sensor signals S. Since the detection area 6a of the detection device 6 is also aligned with the sub-area 8a, the processing unit 7 can extract the pattern image MA from the sensor signals S and analyze it.
  • the projection device 5 can be designed to map the predetermined pattern M in the visible spectrum onto the sub-area 8a in the projection plane 8b or else in the non-visible spectrum, for example in the infrared range.
  • the projection device 5 is designed, for example, as a laser for the visible spectrum and as a light-emitting diode for the non-visible spectrum, in particular in the infrared range.
  • the detection device 6 is matched in a corresponding manner to the type of radiation used by the projection device 5, so that the pattern image MA can be captured.
  • An image in the non-visible spectrum has the advantage that the front surface 8 of the trailer A can be optically designed almost as desired, since the detection device 6 does not “perceive” this during the processing and analysis of the pattern image MA.
  • the extracted pattern image MA is different when driving straight ahead FG of the vehicle combination 1 from the extracted pattern image MA when cornering FK at a certain bending angle K, since the projection plane 8b on the front surface 8 of the trailer A when twisted of the trailer A with respect to the towing vehicle Z relative to the projection device 5 is displaced or pivoted. Accordingly, there are also changes in the projected or extracted pattern image MA, which are dependent on the existing articulation angle K between the train vehicle Z and the trailer A.
  • horizontally running lines LH in the pattern image MA which run parallel to one another when driving straight ahead FG (see FIG. 3a), are tilted against one another at a certain line angle LW when cornering FK (see FIG. 3b), so that they no longer run parallel to one another.
  • vertically running lines LV of the pattern image MA which run parallel to one another when driving straight ahead FG, approach one another when cornering FK, so that a line spacing LA between the vertically running lines LV changes as a function of the kink angle K. With vertical lines (not shown), these effects combine accordingly.
  • a calibration should be carried out beforehand or it should be ensured that the image plane of the pattern image MA is parallel to the front surface 8 of the trailer A and the specified pattern M is formed with the specified line spacings LA and line angles LW.
  • the bending angle K can then be determined at any point in time from the changed line spacings LA or line angles LW via the geometric considerations.
  • conclusions can be drawn as to the unknown articulation angle K or a change in articulation angle dK. This follows directly from a geometric model that is stored in the processing unit 7 in a corresponding manner.
  • the derivation of the bending angle change dK is possible in a simple manner, since the position of the projection plane 8b on the front surface 8 relative to the detection device 6 and the projection device 5 for the first time point t1 is exactly known. This follows from the knowledge of the articulation angle K and the vehicle dimensions for this first point in time t1.
  • the model image MA recorded at the first point in time t1 with the respective line spacings LA and / or line angles LW can then be assigned to this driving state.
  • the known vehicle dimensions and the then recorded pattern image MA or the then existing line spacings LA and / or line angles LW can result in the unknown articulation angle K or the articulation angle change dK simple geometric Considerations that are taken into account in the geometric model are closed.
  • the first point in time t1 does not necessarily have to be present when FG is traveling straight ahead. Rather, any point in time at which a kink angle K is known or an association between the pattern image MA and kink angle K can take place is possible.
  • the determination of the bending angle change dK or the unknown bending angle K then always takes place in the incremental determination starting from the pattern image MA assigned to this initial state or the associated line spacings LA and / or line angles LW.
  • reference patterns MR may be stored in the processing unit 7 for each bending angle K and for the pattern image MA to be compared with these reference patterns MR at an unknown bending angle K. If they match a reference pattern MR, the correspondingly assigned kink angle K can be given out.
  • the reference patterns MR are then to be precisely determined or calibrated in advance for the respective vehicle combination 1 in order to be able to access them during operation.
  • the analysis of the pattern image MA using the geometric model or the reference pattern MR is to be adapted accordingly when using a drawbar trailer or a central axle trailer, the position of the projection plane 8b on the respective trailer A from the vehicle dimensions for the respective articulation angle K being known for this or can be estimated.
  • the projection device 5 can also be omitted. Accordingly, the predetermined pattern M is not projected onto the front of the surface 8 of the trailer A in the partial area 8a. Rather will the predetermined pattern M is applied directly to the front surface 8 of the trailer A in any manner in the partial area 8a.
  • the applied pattern M is then virtually identical to the pattern image MA and is output to the processing unit 7 via the detection signals S when the detection area 6a of the detection device 6 is aligned accordingly.
  • the line spacings LA or the line angles LW between the lines LH, LV of the pattern M or the pattern image MA change, so that the changes in the pattern image MA to the kink angle K can be concluded. This is also done in this exemplary embodiment by a geometric model stored on the processing unit 7 or by a comparison with reference patterns MR.
  • the advantage of the embodiments with the projection device 5 is, however, that they can be easily retrofitted, since the trailer A itself can remain unchanged and only the corresponding components 5, 6, 7 of the detection system 4 on the towing vehicle Z have to be retrofitted. In this way, even when the trailer A is exchanged, the articulation angle can still be determined without the respective trailer A having to be retrofitted or converted accordingly.
  • the definition of the partial area 8a into which the pattern image MA is projected can be adapted for each trailer A in a simple and targeted manner to the setting of the detection area 6a and vice versa by the projection device 5 or the detection device 6 be mounted accordingly. As a result, regardless of the selected trailer A, it can be ensured that the sample image MA can actually be projected and recorded.
  • the pattern image MA can be changed simply by exchanging the predefined pattern M, with an adaptation of the geometric model to this newly predefined pattern M not being required if the vehicle dimensions do not change.
  • the geometric the change in the pattern image MA as a function of the kink angle K remains the same.
  • the upper surface quality of the front surface 8 of the trailer A can be made almost as desired. Even in the case of contamination, a projection with subsequent detection can still take place, so that the articulation angle K can be determined almost independently of ambient conditions.
  • both the projection device 5 and the detection device 6 and the processing unit 7 on the towing vehicle Z are arranged.
  • the method for determining the articulation angle K can be carried out, for example, as follows: An initialization takes place in an initial step StO, for example when the vehicle combination 1 is started or when it is determined that a trailer A is attached. As a result, the predefined pattern M is projected by the projection device 5 in the visible or non-visible spectrum OS, ON in the sub-area 8a onto the front surface 8 of the trailer A or the corresponding sub-vehicle 2.i.
  • a line spacing change dLA and / or a line angle change dLW is determined from the pattern image MA (incremental approach), which results from the pivoting projection plane 8b compared to the initial state in the first step St1 when the trailer A relative to the towing vehicle Z or the sub-vehicles 2.i rotate against each other about the axis of rotation D.
  • this line spacing change dLA and / or line angle change dLW is used to deduce the currently available, as yet unknown kink angle K or a kink angle change dK based on the known kink angle K in the first step St1 .
  • the pattern image MA determined in the second step St2 can be compared with stored reference patterns MR and at Correspondence with a reference pattern MR of the respectively assigned kink angle K are output.
  • the pattern image MA determined in the second step St2 can also be used to determine the bending angle K directly via the line spacing LA and / or the line angle LW using the geometric considerations (absolute approach).
  • Steps St2 and St3 take place continuously in previously defined time steps when the vehicle combination 1 is traveling.
  • the determined articulation angle K can then be output to other vehicle systems for further use.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Image Processing (AREA)

Abstract

The invention relates to a detection system (4) for ascertaining an articulation angle (K) between two sub-vehicles (2.i, i=1,2,...N, Z, A), which are connected together in an articulated manner, of a vehicle combination, comprising: - a detection device (6), wherein the detection device (6) is arranged on one of the sub-vehicles (2.i; Z) of the vehicle combination, and a detection region (6a) of the detection device (6) is oriented towards a sub-region (8a) of another sub-vehicle (2.i; A) connected to the sub-vehicle (2.i; Z) in an articulated manner such that detection signals can be generated and output by the detection device (6), said detection signals characterizing the sub-region (8a) on the other sub-vehicle (2.i; A), and - a processing unit (7) which is designed to receive the detection signals and ascertain the articulation angle between the two sub-vehicles (2.i; Z, A) using the detection signals. According to the invention, the detection system (4) has a projection device (5) which is designed to image a specified pattern (M) on the sub-region (8a) on the other sub-vehicle (2.i; A) in order to generate a pattern image (MA) on the other sub-vehicle (2.i; A). The pattern image (MA) can be extracted from the detection signals (S) by the processing unit (7), and the processing unit (7) is designed to ascertain the articulation angle (K) using the extracted pattern image (MA).

Description

Erfassungssystem und Verfahren zum Ermitteln eines Knickwinkels zwi schen zwei Teilfahrzeugen eines Fahrzeug-Gespanns sowie Fahrzeug- Gespann Acquisition system and method for determining a kink angle between two sub-vehicles of a vehicle combination and vehicle combination
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. The invention relates to a detection system and a method for determining a kink angle between two sub-vehicles of a vehicle combination which are movably connected to one another. The invention further relates to a vehicle combination consisting of at least two part vehicles together with the detection system according to the invention, in particular for carrying out the method according to the invention.
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. In a vehicle combination consisting of a towing vehicle as the first sub-vehicle and a trailer as the second sub-vehicle, for example a semitrailer or a drawbar trailer, it is of particular importance that a kink angle between the individual sub-vehicles is known. Based on this articulation angle, for example, automated maneuvering of the vehicle combination can take place in depots. Furthermore, an automatic coupling and docking of the trailer to the towing vehicle can take place with the aid of the articulation angle and an estimate of the position or orientation of the trailer. In addition, a virtual top view of the vehicle combination can be created within the scope of driver assistance as a function of the determined articulation angle, which can be used in particular in an all-round view of the vehicle combination.
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. The kink angle is determined, for example, by odometry, ie an estimate of the position of the first sub-vehicle relative to the second sub-vehicle as a function of the detected driving dynamics of the vehicle combination, e.g. steering angle, path, etc. However, such an assessment is in previous systems only possible with a forward drive with great accuracy. When reversing, however, for example when Maneuvering, however, odometry cannot determine a sufficiently precise kink angle without having to resort to additional sensors.
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. Furthermore, methods for determining the angle are known that use camera systems as detection devices, with a detection area of the camera systems being oriented towards the following sub-vehicle or the trailer and a measurement mark being mounted on the trailer in this detection area. This measuring mark can be detected by the camera system and the angle can be deduced from the recorded measuring mark image. In DE 10 2014 21 1 106 A1, a lens field is provided as a measurement mark for this purpose, from whose measurement mark image a specific shade of gray can be extracted depending on the angle. DE 10 2016 121 514 A1 describes arranging a target object as a pattern on a pull rod of the trailer, the target object being recorded by a camera system. The bending angle is then determined as a function of the recorded target object. US 2018/0040129 A1 also describes a barcode on the front surface of the trailer.
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. In other known methods, the trailer can be detected using a detection device and tracked using special algorithms, with contour detection or edge detection taking place, with the aid of which, for example, the front of the trailer can be tracked over time. Depending on this contour detection or edge detection, it can be concluded how the trailer is moving relative to the towing vehicle, from which the articulation angle can be estimated directly. Such a detection system is described, for example, in EP 3 180 769 A1. DE 10 2008 029 612 A1 also describes a detection system in which an angle between a wheel of the trailer and the camera system is determined and the articulation angle is deduced from the vehicle dimensions. Also in DE10 201 1 104 256 A1 image features are evaluated and, in the case of drawbar trailers, determined from them for a kink angle.
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. The disadvantage of such detection systems is that for reliable detection of the edges or contours of the trailer or the image marks, very good lighting conditions must be present and, in addition, a textured and high-contrast front of the trailer is necessary in order to be able to see the surroundings around the vehicle. Separate the team from the front of the trailer and thus enable reliable contour or edge detection.
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. The object of the invention is therefore to provide a detection system and a method with which a kink angle can be determined precisely and easily almost independently of the ambient conditions. Another task is to specify a vehicle combination with such a detection system.
Diese Aufgabe wird durch ein Erfassungssystem gemäß Anspruch 1 sowie einem Verfahren und einem Fahrzeug-Gespann gemäß den weiteren unab hängigen Ansprüchen gelöst. This object is achieved by a detection system according to claim 1 as well as a method and a vehicle combination according to the further independent claims.
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. According to the invention, a detection system is therefore provided for determining an articulation angle between a sub-vehicle and an articulated other sub-vehicle of a vehicle combination that is articulated therewith, which has a projection device that is designed to map a given pattern onto a sub-area on the other sub-vehicle to create a Sample image on the other part of the vehicle, the sample image being able to be extracted from detection signals by a processing unit and the processing unit being able to determine the articulation angle based on the extracted sample image. The sample image is recorded by a detection device of the detection system. men, wherein the detection device is arranged on one of the sub-vehicles of the vehicle combination and a detection area of the detection device is at least partially aligned with the sub-area of the other sub-vehicle articulated to one part of the vehicle, so that detection signals are generated and output by the detection device that characterize the sub-area including the sample image on the other sub-vehicle. A processing unit of the detection system is also designed to record the detection signals and to determine the articulation angle between the two sub-vehicles on the basis of the detection signals from the extracted model image. Extracting the sample image is to be understood here as meaning that the processing unit analyzes the detection signals and filters the sample image out of the captured environment. This can take place by means of a pattern recognition which, for example, also has the predefined pattern.
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. Sub-vehicles are understood to be a towing vehicle or a trailer, for example a semi-trailer, drawbar trailer, etc., whereby the articulation angle between the towing vehicle and the trailer or between two trailers can be determined with the detection system depending on the orientation of the detection device and the projection device. The components of the detection system can either be located on only one of the sub-vehicles, for example on the towing vehicle or on one of the trailers, or distributed over several sub-vehicles. The pattern is then projected onto the corresponding other sub-vehicle and recorded by the detection device.
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. This already has the advantage that the detection system can be flexibly or variably adapted to the respective vehicle combination. The pattern can be freely selected, as can the arrangement of the acquisition system. Accordingly, only one area (partial area) on the respective partial vehicle is necessary to generate the sample image, for example on a front of the trailer, to which the detection device is also to be aligned. This can be determined during the assembly of the components of the acquisition system, and subsequent adjustment is also easily possible. It is not necessary to process the sub-area or to apply markers to the respective sub-vehicle, since the projection can preferably take place independently of the surface of the sub-area. The position of the pattern or the shape of the pattern can, if necessary, also be easily adapted to the existing surface. The ambient lighting also has little influence on the imaging and detection of the pattern image, it also being possible to select a position for the projection that is only slightly influenced by the ambient lighting.
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. It is preferably provided that the processing unit is designed to determine geometric information from the extracted pattern image and to deduce the articulation angle between one sub-vehicle and the other sub-vehicle as a function of the geometric information. Accordingly, it is advantageously assumed that the pattern image also changes when the kink angle changes in accordance with simple geometric rules, since a projection plane in which the pattern is imaged on the partial area shifts or pivots relative to the projection device. These changes in the pattern image can be recorded and conclusions can be drawn about the bending angle in a simple manner.
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. It is preferably also provided that the processing unit is designed to determine a line angle and / or a line spacing between horizontally extending lines and / or vertically extending lines of the pattern image, the geometric information being a geometric shape of the pattern image characterize and the geometric shape of the pattern image changes depending on the kink angle. Accordingly, the line angle or a line spacing can be determined from the pattern image as geometric information which characterizes the pattern image itself and from which the kink angle follows. The pattern image can therefore be designed very simply, for example as a kind of grid of horizontally and vertically extending lines that cross at a right angle in a certain initial state, for example when driving straight ahead.
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. The initial state can be a driving state in which the articulation angle is known, so that a known articulation angle can be assigned to a specific pattern image or a line angle or a line spacing. Since the line spacing or the line angle of vertically or horizontally running lines can be determined very well and they also change depending on the kink angle in a known geometric dependency, this geometric information is a very ge precise and easily understandable indicator from which an unknown kink angle can be derived easily and reliably. In principle, however, patterns with curved lines or diagonal lines or other geometrical shapes are also possible, from which geometrical information can be derived that characterize the respective geometrical shape and that also change comprehensibly depending on the kink angle.
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. Preferably, it is also provided that the processing unit is designed to determine a line angle change and / or a line distance change from the determined line angle and / or the determined line spacing, starting from an initial state with a known kink angle, for example when driving straight ahead and from this to infer the currently existing articulation angle via a change in articulation angle. Accordingly, a geometric change in the pattern image can be detected in a simple and reliable manner. The change in the bending angle can then advantageously be deduced from the geometric change, since these two changes are always related to one another. The basis for this is formed by simple geometric considerations with knowledge of the vehicle dimensions, in particular the position of the sub-area or the projection plane relative to the pivot point between the sub-vehicles.
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. According to a supplementary (redundant) or alternative embodiment, it is provided that the processing unit is designed to compare the extracted pattern image with stored reference patterns, with each stored reference pattern for the respective vehicle combination or for the respective partial vehicle Is assigned articulation angle, and in the event of a match with a reference pattern to infer the respective associated articulation angle. Accordingly, the articulation angle can also be determined by a simple actual / target comparison of patterns, with the reference pattern for this purpose having to be determined in advance for the respective vehicle combination or the respective sub-vehicle.
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. It is preferably provided that the detection system is arranged on a towing vehicle and / or on at least one trailer as part of the vehicle combination to determine the articulation angle between the towing vehicle and the articulated trailer or between two articulated trailers of the vehicle. Team. For this purpose, it can preferably be provided that the projection device is arranged on the towing vehicle or the at least one trailer as the one sub-vehicle and the sub-area and the projection plane are on the trailer or the towing vehicle as another sub-vehicle. Accordingly, the pattern image can be which are mapped onto the towing vehicle or on one of the trailers and the projection device can be arranged on the corresponding other sub-vehicle so that a change in the position of the projection plane relative to the projection device results when the articulation angle changes. The recording system can thus be used very flexibly and variably and can be easily retrofitted.
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. It is preferably also provided that the projection device can project the predefined pattern in the visible or non-visible spectrum onto the partial area. Accordingly, depending on the application, the pattern image can be formed on the sub-vehicle by targeted selection of the radiation, the detection device then being designed accordingly to detect this radiation. Infrared radiation, for example, can be selected as radiation in the non-visible spectrum, which has the advantage that projection and detection can also take place almost independently of the ambient conditions. In addition, a projection and detection is possible even when the surface is soiled and almost independently of the surface properties of the sub-area.
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: It is preferably also provided that the sub-area on the other sub-vehicle is free of the means used to determine the articulation angle without the predefined pattern being mapped by the projection device. Accordingly, no patterns, barcodes or the like that are applied to the partial area, for example printed or otherwise attached, are provided as such means, which are recorded by the detection device and from which a kink angle can be determined in the processing device. The determination of the articulation angle with the detection system according to the invention is therefore advantageously based only on the analysis and processing of the pattern projected by the projection device. According to the method according to the invention for determining a Knickwin angle between a partial vehicle of a vehicle combination that is articulated to another partial vehicle of the vehicle combination, at least the following steps are provided:
- Projizieren eines vorgegebenen Musters auf einen Teilbereich des ande ren Teilfahrzeuges zum Erstellen eines Muster-Abbildes auf dem anderen Teilfahrzeug; - Projecting a given pattern onto a sub-area of the other part of the vehicle to create a pattern image on the other part of the vehicle;
- Erfassen des Muster-Abbildes und Erzeugen und Ausgeben von Detekti onssignalen, die den Teilbereich auf dem anderen Teilfahrzeug charakteri sieren; - Detecting the pattern image and generating and outputting Detekti onssignalen that characterize the sub-area on the other sub-vehicle;
- 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. Recording and processing of the detection signals in such a way that the pattern image is extracted from the detection signals and the articulation angle is determined on the basis of the extracted pattern image.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug-Gespann weist in beschriebener Weise ein erfindungsgemäßes Erfassungssystem auf, das insbesondere ausgebil det ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. The vehicle combination according to the invention has, in the manner described, a detection system according to the invention, which is particularly designed to carry out the method according to the invention.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to figures. Show it:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug-Gespann aus zwei beweglich miteinander verbundenen Teilfahrzeugen; 1 shows a plan view of a vehicle combination made up of two sub-vehicles movably connected to one another;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnittes des Fahr zeug-Gespanns gemäß Fig. 1 ; Fig. 2 is a perspective view of a section of the driving tool combination according to FIG. 1;
Fig. 3a, 3b beispielhaftes Muster-Abbilder in unterschiedlichen Fahrsituati onen; und 3a, 3b exemplary pattern images in different Fahrsituati onen; and
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). 4 shows a flow chart of the method according to the invention. According to Figure 1, a multi-part vehicle combination 1 is shown from a Zugfahr tool Z as the first sub-vehicle 2.1 and a towed trailer A (Sat telauflieger) as the second sub-vehicle 2.2, the vehicle combination 1 is exemplified as a tractor-trailer. In principle, however, the described invention can also be provided on a vehicle combination 1 with a drawbar trailer or a central axle trailer as a towed trailer A (not shown). The vehicle combination 1 can also have more than two articulated interconnected sub-vehicles 2.i, with i = 1, 2, ... N (megaliner, long truck).
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. The trailer A is hinged to the towing vehicle Z via a king pin 3 as shown in FIG. 1, so that the trailer A can rotate about an axis D of rotation through the king pin 3 relative to the towing vehicle Z, for example when cornering. As a result, a certain articulation angle K is established between the towing vehicle Z and the trailer A. To determine this articulation angle K, the vehicle combination 1 has a detection system 4, the detection system 4 according to this exemplary embodiment having a projection device 5, a detection device 6 and a processing unit 7.
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. The projection unit 5 is designed to project or map a predetermined pattern M onto a sub-area 8a of a front surface 8 of the trailer A and thus to generate a pattern image MA in a certain projection plane 8b on the trailer A. The projection plane 8b is determined by the spatial position of the front surface 8 of the trailer A be. In this embodiment, the projection device 5 is firmly connected to the towing vehicle Z and is oriented in the direction of the trailer A, the front surface 8 of which points towards the towing vehicle Z accordingly. According to this exemplary embodiment, the detection device 6 is also arranged on the towing vehicle Z, with a detection area 6a of the detection device 6 being aligned with the front surface 8 of the trailer A and at least with the partial area 8a. The detection device 6 can thus detect at least the pattern image MA shown on the front surface 8 of the trailer A in the projection plane 8b.
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. The detection device 6 is designed for this purpose, for example, as an image-recording sensor, in particular a camera, with which the pattern image MA on the front surface 8 of the trailer A can be recorded. For this purpose, the detection device 6 generates detection signals S as a function of a captured environment U, in particular the captured pattern image MA, and outputs these to the processing unit 7. The processing unit 7 is designed to process the detected surroundings U on the basis of the sensor signals S. Since the detection area 6a of the detection device 6 is also aligned with the sub-area 8a, the processing unit 7 can extract the pattern image MA from the sensor signals S and analyze it.
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. The projection device 5 can be designed to map the predetermined pattern M in the visible spectrum onto the sub-area 8a in the projection plane 8b or else in the non-visible spectrum, for example in the infrared range. For this purpose, the projection device 5 is designed, for example, as a laser for the visible spectrum and as a light-emitting diode for the non-visible spectrum, in particular in the infrared range. The detection device 6 is matched in a corresponding manner to the type of radiation used by the projection device 5, so that the pattern image MA can be captured. An image in the non-visible spectrum has the advantage that the front surface 8 of the trailer A can be optically designed almost as desired, since the detection device 6 does not “perceive” this during the processing and analysis of the pattern image MA. The extracted pattern image MA is different when driving straight ahead FG of the vehicle combination 1 from the extracted pattern image MA when cornering FK at a certain bending angle K, since the projection plane 8b on the front surface 8 of the trailer A when twisted of the trailer A with respect to the towing vehicle Z relative to the projection device 5 is displaced or pivoted. Accordingly, there are also changes in the projected or extracted pattern image MA, which are dependent on the existing articulation angle K between the train vehicle Z and the trailer A.
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. For example, horizontally running lines LH in the pattern image MA, which run parallel to one another when driving straight ahead FG (see FIG. 3a), are tilted against one another at a certain line angle LW when cornering FK (see FIG. 3b), so that they no longer run parallel to one another. Furthermore, vertically running lines LV of the pattern image MA, which run parallel to one another when driving straight ahead FG, approach one another when cornering FK, so that a line spacing LA between the vertically running lines LV changes as a function of the kink angle K. With vertical lines (not shown), these effects combine accordingly.
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. Thus, conclusions can be drawn from the line spacings LA and / or from line angles LW between the respective lines LH, LV of the pattern image MA as to which kink angle K is currently present between the trailer A and the towing vehicle Z. The deflection of the kink angle K can, for example, take place independently at any point in time (absolute) or by a temporal or incremental consideration of the line spacing LA and / or the line angle LW by determining a line spacing change dLA and / or a line angle change dLW . In the absolute determination, a calibration should be carried out beforehand or it should be ensured that the image plane of the pattern image MA is parallel to the front surface 8 of the trailer A and the specified pattern M is formed with the specified line spacings LA and line angles LW. The bending angle K can then be determined at any point in time from the changed line spacings LA or line angles LW via the geometric considerations.
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. In the incremental approach, the line spacing LA and / or the line angle LW can be set at a first point in time t1 at which the articulation angle K is known, for example when driving straight ahead FG (K = 0 °), and then at a second point in time t2 can be determined with an unknown kink angle K. From the resulting line spacing change dLA and / or the line angle change dLW, conclusions can be drawn as to the unknown articulation angle K or a change in articulation angle dK. This follows directly from a geometric model that is stored in the processing unit 7 in a corresponding manner.
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. The derivation of the bending angle change dK is possible in a simple manner, since the position of the projection plane 8b on the front surface 8 relative to the detection device 6 and the projection device 5 for the first time point t1 is exactly known. This follows from the knowledge of the articulation angle K and the vehicle dimensions for this first point in time t1. The model image MA recorded at the first point in time t1 with the respective line spacings LA and / or line angles LW can then be assigned to this driving state. If the articulation angle K changes during cornering FK, the known vehicle dimensions and the then recorded pattern image MA or the then existing line spacings LA and / or line angles LW can result in the unknown articulation angle K or the articulation angle change dK simple geometric Considerations that are taken into account in the geometric model are closed.
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. The first point in time t1 does not necessarily have to be present when FG is traveling straight ahead. Rather, any point in time at which a kink angle K is known or an association between the pattern image MA and kink angle K can take place is possible. The determination of the bending angle change dK or the unknown bending angle K then always takes place in the incremental determination starting from the pattern image MA assigned to this initial state or the associated line spacings LA and / or line angles LW.
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. As an alternative or in addition, it is also possible for reference patterns MR to be stored in the processing unit 7 for each bending angle K and for the pattern image MA to be compared with these reference patterns MR at an unknown bending angle K. If they match a reference pattern MR, the correspondingly assigned kink angle K can be given out. The reference patterns MR are then to be precisely determined or calibrated in advance for the respective vehicle combination 1 in order to be able to access them during operation.
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. The analysis of the pattern image MA using the geometric model or the reference pattern MR is to be adapted accordingly when using a drawbar trailer or a central axle trailer, the position of the projection plane 8b on the respective trailer A from the vehicle dimensions for the respective articulation angle K being known for this or can be estimated.
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. According to a variant not claimed, the projection device 5 can also be omitted. Accordingly, the predetermined pattern M is not projected onto the front of the surface 8 of the trailer A in the partial area 8a. Rather will the predetermined pattern M is applied directly to the front surface 8 of the trailer A in any manner in the partial area 8a. The applied pattern M is then virtually identical to the pattern image MA and is output to the processing unit 7 via the detection signals S when the detection area 6a of the detection device 6 is aligned accordingly. In this case too, depending on the specified pattern M, the line spacings LA or the line angles LW between the lines LH, LV of the pattern M or the pattern image MA change, so that the changes in the pattern image MA to the kink angle K can be concluded. This is also done in this exemplary embodiment by a geometric model stored on the processing unit 7 or by a comparison with reference patterns 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. The advantage of the embodiments with the projection device 5 is, however, that they can be easily retrofitted, since the trailer A itself can remain unchanged and only the corresponding components 5, 6, 7 of the detection system 4 on the towing vehicle Z have to be retrofitted. In this way, even when the trailer A is exchanged, the articulation angle can still be determined without the respective trailer A having to be retrofitted or converted accordingly. The definition of the partial area 8a into which the pattern image MA is projected can be adapted for each trailer A in a simple and targeted manner to the setting of the detection area 6a and vice versa by the projection device 5 or the detection device 6 be mounted accordingly. As a result, regardless of the selected trailer A, it can be ensured that the sample image MA can actually be projected and recorded.
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. In addition, the pattern image MA can be changed simply by exchanging the predefined pattern M, with an adaptation of the geometric model to this newly predefined pattern M not being required if the vehicle dimensions do not change. The geometric However, the change in the pattern image MA as a function of the kink angle K remains the same.
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. Furthermore, in a projection of the predetermined pattern M, the upper surface quality of the front surface 8 of the trailer A can be made almost as desired. Even in the case of contamination, a projection with subsequent detection can still take place, so that the articulation angle K can be determined almost independently of ambient conditions.
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. According to FIG. 2, both the projection device 5 and the detection device 6 and the processing unit 7 on the towing vehicle Z are arranged. In principle, however, it is also possible for some of these components 5, 6, 7 or all of the components to be arranged on the trailer A and then aligned with the towing vehicle Z.
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. Furthermore, such a detection system 4 can be used in a vehicle combination 1 made up of more than two sub-vehicles 2.i, with i = 1, 2, ... N; N> 2, (long truck, megaliner) can also be arranged between two trailers A in order to determine the articulation angle K between two trailers A. The described system of determining the articulation angle K can be transferred in an identical manner to this situation, with the projection device 5 and the detection device 6 then preferably being arranged on the same trailer A or sub-vehicle 2.m, with m> 1, and on each are aligned with adjacent sub-vehicle 2.n, with n> 2 and m = / n, in order to be able to project the model image MA onto it and then to be able to capture and analyze it.
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. According to the invention, the method for determining the articulation angle K can be carried out, for example, as follows: An initialization takes place in an initial step StO, for example when the vehicle combination 1 is started or when it is determined that a trailer A is attached. As a result, the predefined pattern M is projected by the projection device 5 in the visible or non-visible spectrum OS, ON in the sub-area 8a onto the front surface 8 of the trailer A or the corresponding sub-vehicle 2.i.
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. In a first step St1, the line spacing LA and / or the line angle LW between the lines LH, LV from the line spacing LA and / or the line angle LW between the lines LH, LV are at a first point in time t1 at a known articulation angle K, for example at a straight ahead driving FG (K = 0 °) previously detected by the detection device 6 pattern image MA determined.
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. Subsequently, in a second step St2 at a second point in time t2 with an as yet unknown kink angle K, e.g. During a cornering FK, the model image MA is recorded again via the detection device 6. In a third step St3, a line spacing change dLA and / or a line angle change dLW is determined from the pattern image MA (incremental approach), which results from the pivoting projection plane 8b compared to the initial state in the first step St1 when the trailer A relative to the towing vehicle Z or the sub-vehicles 2.i rotate against each other about the axis of rotation D. In a fourth step St4, this line spacing change dLA and / or line angle change dLW is used to deduce the currently available, as yet unknown kink angle K or a kink angle change dK based on the known kink angle K in the first step St1 .
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. Alternatively or in addition, the pattern image MA determined in the second step St2 can be compared with stored reference patterns MR and at Correspondence with a reference pattern MR of the respectively assigned kink angle K are output.
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). As an alternative or in addition, if the image plane was previously calibrated, the pattern image MA determined in the second step St2 can also be used to determine the bending angle K directly via the line spacing LA and / or the line angle LW using the geometric considerations (absolute approach).
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. Steps St2 and St3 take place continuously in previously defined time steps when the vehicle combination 1 is traveling. The determined articulation angle K can then be output to other vehicle systems for further use.
Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung) List of reference symbols (part of the description)
1 Fahrzeug-Gespann 1 vehicle combination
2.i i. Teilfahrzeug, mit i = 1 , 2, ... N 2.i i. Part vehicle, with i = 1, 2, ... N
3 Königszapfen 3 king pins
4 Erfassungssystem 4 registration system
5 Projektionseinrichtung 5 projection device
6 Detektionseinrichtung 6 detection device
6a Erfassungsbereich der Detektionseinrichtung 6 6a detection area of the detection device 6
7 Verarbeitungseinheit 7 processing unit
8 Vorderfläche des Anhängers A 8 Front surface of the trailer A
8a Teilbereich der Vorderfläche 8 8a Part of the front surface 8
8b Projektionsebene auf der Vorderfläche 8 8b projection plane on the front surface 8
A Anhänger A trailer
D Drehachse D axis of rotation
dK Knickwinkel-Änderung dK change in articulation angle
dLA Linienabstands-Änderung dLA line spacing change
dLW Linienwinkel-Änderung dLW line angle change
FG Geradeausfahrt FG straight ahead
FK Kurvenfahrt FK cornering
K Knickwinkel K articulation angle
LA Linienabstand LA line spacing
LH horizontal verlaufende Linie LH horizontal line
LV vertikal verlaufende Linie LV vertical line
LW Linienwinkel LW line angle
M vorgegebenes Muster M default pattern
MA Muster-Abbild/projiziertes Muster MA pattern image / projected pattern
MR Referenz-Muster (für bestimmten Knickwinkel) MR reference pattern (for a specific bending angle)
N Anzahl an Teilfahrzeugen 2. i N number of sub-vehicles 2. i
ON nicht-sichtbares Spektrum OS sichtbares Spektrum ON invisible spectrum OS visible spectrum
S Detektionssignal S detection signal
t1 erster Zeitpunkt t1 first point in time
t2 zweiter Zeitpunkt t2 second point in time
Z Zugfahrzeug Z towing vehicle
StO, St1 , St2, St3, St4 Schritte des Verfahrens StO, St1, St2, St3, St4 Steps of the procedure

Claims

Patentansprüche Claims
1. Erfassungssystem (4) zum Ermitteln eines Knickwinkels (K) zwischen zwei gelenkig miteinander verbundenen Teilfahrzeugen (2.i, i=1 ,2,...N,1. Acquisition system (4) for determining an articulation angle (K) between two articulated sub-vehicles (2.i, i = 1, 2, ... N,
Z, A) eines Fahrzeug-Gespanns (1 ), mit Z, A) of a vehicle combination (1), with
- einer Detektionseinrichtung (6) zum Erfassen einer Umgebung (U), wo bei die Detektionseinrichtung (6) an einem der Teilfahrzeuge (2.i; Z) des Fahrzeug-Gespanns (1 ) angeordnet ist und ein Erfassungsbereich (6a) der Detektionseinrichtung (6) auf einen Teilbereich (8a) eines mit dem einen Teilfahrzeug (2.i; Z) gelenkig verbundenen anderen Teilfahrzeuges (2.i; A) ausgerichtet ist, so dass von der Detektionseinrichtung (6) Detek tionssignale (S) erzeugt und ausgegeben werden können, die den Teil bereich (8a) auf dem anderen Teilfahrzeug (2.i; A) charakterisieren, und - A detection device (6) for detecting an environment (U), where the detection device (6) is arranged on one of the sub-vehicles (2.i; Z) of the vehicle combination (1) and a detection area (6a) of the detection device ( 6) is aligned with a sub-area (8a) of another sub-vehicle (2.i; A) articulated to one sub-vehicle (2.i; Z), so that detection signals (S) are generated and output by the detection device (6) that characterize the sub-area (8a) on the other sub-vehicle (2.i; A), and
- eine Verarbeitungseinheit (7), die ausgebildet ist, die Detektionssignale (S) aufzunehmen und anhand der Detektionssignale (S) den Knickwinkel (K) zwischen beiden Teilfahrzeugen (2.i; Z, A) zu ermitteln, - A processing unit (7) which is designed to receive the detection signals (S) and to determine the articulation angle (K) between the two sub-vehicles (2.i; Z, A) on the basis of the detection signals (S),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Erfassungssystem (4) eine Projektionseinrichtung (5) aufweist, die ausgebildet ist, ein vorgegebenes Muster (M) auf den Teilbereich (8a) auf dem anderen Teilfahrzeug (2.i; A) abzubilden zum Erstellen eines Muster-Abbildes (MA) auf dem anderen Teilfahrzeug (2.i; A), wobei das Muster-Abbild (MA) von der Verarbeitungseinheit (7) aus den Detekti onssignalen (S) extrahiert werden kann und die Verarbeitungseinheit (7) ausgebildet ist, anhand des extrahierten Muster-Abbildes (MA) den Knickwinkel (K) zu ermitteln. the detection system (4) has a projection device (5) which is designed to map a predetermined pattern (M) onto the partial area (8a) on the other partial vehicle (2.i; A) in order to create a pattern image (MA) the other sub-vehicle (2.i; A), wherein the sample image (MA) can be extracted from the detection signals (S) by the processing unit (7) and the processing unit (7) is designed based on the extracted sample image (MA) to determine the kink angle (K).
2. Erfassungssystem (4) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (7) ausgebildet ist, geometrische Informationen (LW, LA) aus dem extrahierten Muster-Abbild (MA) zu ermitteln und in Abhängigkeit der geometrischen Informationen (LW, LA) auf den Knick- Winkel (K) zwischen dem einen Teilfahrzeug (2.i; Z) und dem anderen Teilfahrzeug (2.i; A) zu schließen, wobei die geometrischen Informatio nen (LW, LA) eine geometrische Form (LH, LV) des Muster-Abbildes (MA) charakterisieren und sich die geometrische Form (LH, LV) des Muster-Abbildes (MA) in Abhängigkeit des Knickwinkels (K) ändert. 2. detection system (4) according to claim 1, characterized in that the processing unit (7) is designed to determine geometric information (LW, LA) from the extracted pattern image (MA) and depending on the geometric information (LW, LA ) on the kink Angle (K) between the one part vehicle (2.i; Z) and the other part vehicle (2.i; A) to close, whereby the geometric information (LW, LA) a geometric shape (LH, LV) of the sample Characterize the image (MA) and the geometric shape (LH, LV) of the pattern image (MA) changes depending on the kink angle (K).
3. Erfassungssystem (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (7) ausgebildet ist, einen Linienwinkel (LW) und/oder einen Linienabstand (LA) zwischen horizontal verlaufenden Li nien (LH) und/oder vertikal verlaufenden Linien (LV) des Muster-Abbildes (MA) zu ermitteln. 3. Detection system (4) according to claim 2, characterized in that the processing unit (7) is designed, a line angle (LW) and / or a line spacing (LA) between horizontally extending lines (LH) and / or vertically extending lines ( LV) of the sample image (MA).
4. Erfassungssystem (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (7) ausgebildet ist, aus dem ermittelten Linien winkel (LW) und/oder dem ermittelten Linienabstand (LA) eine Linien winkel-Änderung (dLW) und/oder eine Linienabstands-Änderung (dLA) ausgehend von einem Ausgangszustand (FG) mit bekanntem Knickwin kel (K) zu ermitteln und daraus über eine Knickwinkel-Änderung (dK) auf den aktuell vorliegenden Knickwinkel (K) zu schließen. 4. detection system (4) according to claim 3, characterized in that the processing unit (7) is designed, from the determined line angle (LW) and / or the determined line spacing (LA) a line angle change (dLW) and / or to determine a line spacing change (dLA) starting from an initial state (FG) with a known kink angle (K) and to deduce from this a kink angle change (dK) on the currently existing kink angle (K).
5. Erfassungssystem (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (7) ausgebildet ist, das extrahierte Muster-Abbild (MA) mit gespeicherten Referenz- Mustern (MR) zu vergleichen, wobei jedem gespeicherten Referenz- Muster (MR) ein Knickwinkel (K) zugeordnet ist, und bei einer Überein stimmung mit einem Referenzmuster (MR) auf den jeweils zugeordneten Knickwinkel (K) zu schließen. 5. Detection system (4) according to one of the preceding claims, characterized in that the processing unit (7) is designed to compare the extracted pattern image (MA) with stored reference patterns (MR), with each stored reference pattern ( MR) is assigned a kink angle (K), and in the event of a match with a reference pattern (MR) to infer the respectively assigned kink angle (K).
6. Erfassungssystem (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. detection system (4) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem (4) an einem Zug fahrzeug (Z) und/oder an mindestens einem Anhänger (A) als Teilfahr- zeuge (2.i) des Fahrzeug-Gespanns (1 ) angeordnet ist zum Ermitteln des Knickwinkels (K) zwischen dem Zugfahrzeug (Z) und dem damit ge lenkig verbundenen Anhänger (A) oder zwischen zwei gelenkig mitei nander verbundenen Anhängern (A) des Fahrzeug-Gespanns (1 ). characterized in that the detection system (4) on a towing vehicle (Z) and / or on at least one trailer (A) as part of the tools (2.i) of the vehicle combination (1) is arranged to determine the articulation angle (K) between the towing vehicle (Z) and the articulated trailer (A) or between two articulated trailers (A) of the Vehicle combination (1).
7. Erfassungssystem (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinrichtung (5) an dem Zugfahrzeug (Z) oder dem mindes tens einen Anhänger (A) als das eine Teilfahrzeug (2.i) angeordnet ist und der Teilbereich (8a) und die Projektionsebene (8b) auf dem Anhä nger (A) oder dem Zugfahrzeug (Z) als anderes Teilfahrzeug (2.i) liegen. 7. detection system (4) according to claim 6, characterized in that the projection device (5) on the towing vehicle (Z) or the at least one trailer (A) is arranged as the one part vehicle (2.i) and the part (8a ) and the projection plane (8b) are on the trailer (A) or the towing vehicle (Z) as another part of the vehicle (2.i).
8. Erfassungssystem (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinrichtung (5) das vorge gebene Muster (M) im sichtbaren Spektrum (OS) oder nicht-sichtbaren Spektrum (ON) auf den Teilbereich (8a) projizieren kann. 8. detection system (4) according to any one of the preceding claims, characterized in that the projection device (5) can project the predetermined pattern (M) in the visible spectrum (OS) or non-visible spectrum (ON) onto the sub-area (8a) .
9. Erfassungssystem (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilbereich (8a) auf dem anderen Teilfahrzeug (2.i; A) ohne ein Abbilden des vorgegebenen Musters (M) durch die Projektionseinrichtung (5) frei ist von zum Ermitteln des Knick winkels (K) dienenden Mitteln. 9. Detection system (4) according to one of the preceding claims, characterized in that the sub-area (8a) on the other sub-vehicle (2.i; A) is free from without the predefined pattern (M) being mapped by the projection device (5) to determine the kink angle (K) serving means.
10. Verfahren zum Ermitteln eines Knickwinkels (K) zwischen einem Teil fahrzeug (2.i, i=1 ,2,...N, Z) eines Fahrzeug-Gespanns (1 ), das gelenkig mit einem anderen Teilfahrzeug (2.i, A) des Fahrzeug-Gespanns (1 ) ver bunden ist, insbesondere mit einem Erfassungssystem (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens den folgenden Schrit ten: 10. Method for determining an articulation angle (K) between a part of the vehicle (2.i, i = 1, 2, ... N, Z) of a vehicle combination (1) that is articulated with another part of the vehicle (2.i , A) of the vehicle combination (1) is connected, in particular with a detection system (4) according to one of the preceding claims, with at least the following steps:
- Projizieren eines vorgegebenen Musters (M) auf einen Teilbereich (8a) des anderen Teilfahrzeuges (2.i; A) zum Erstellen eines Muster-Abbildes (MA) auf dem anderen Teilfahrzeug (2.i; A) (StO); - Erfassen des Muster-Abbildes (MA) und Erzeugen und Ausgeben von Detektionssignalen (S), die den Teilbereich (8a) auf dem anderen Teil fahrzeug (2.i; A) charakterisieren (St1 , St2); - Projecting a predetermined pattern (M) onto a sub-area (8a) of the other sub-vehicle (2.i; A) to create a pattern image (MA) on the other sub-vehicle (2.i; A) (StO); - Detecting the pattern image (MA) and generating and outputting detection signals (S) which characterize the sub-area (8a) on the other part of the vehicle (2.i; A) (St1, St2);
- Aufnehmen und Verarbeiten der Detektionssignale (S) derartig, dass aus den Detektionssignalen (S) das Muster-Abbild (MA) extrahiert wird und anhand des extrahierten Muster-Abbildes (MA) der Knickwinkel (K) ermittelt wird (St2, St3). - Recording and processing of the detection signals (S) in such a way that the pattern image (MA) is extracted from the detection signals (S) and the kink angle (K) is determined (St2, St3) based on the extracted pattern image (MA).
11. Fahrzeug-Gespann (1 ) mit einem Erfassungssystem (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, insbesondere ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 10. 11. Vehicle combination (1) with a detection system (4) according to one of claims 1 to 9, in particular designed to carry out a method according to claim 10.
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