Stereoskopische Ladeflächenerkennung und Füllstandsmessung am Beispiel von Häckselgut

Graefe, Fabian

Für die Automatisierung des Überladeprozesses zweier in Bewegung befindlicher Fahrzeuge sind zwei Informationen wichtig. Einerseits muss die relative Position der Fahrzeuge zueinander bekannt sein. Andererseits ist es wichtig, den Beladungspunkt auf der Ladefläche des Transportfahrzeuges zu kennen. Im Allgemeinen muss bei der Verladung von Schüttgütern der Beladungspunkt während der Beladung variiert werden, um eine optimale Ausnutzung des Laderaumes zu erreichen. Es ist sinnvoll, die Stellen, an denen eine vollständige Ausfüllung des Laderaumes noch nicht erreicht wurde, verstärkt zu befüllen. Eine Voraussetzung für eine so geregelte Befüllung ist die Erfassung der Verteilung des Ladegutes im Laderaum. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein neuartiges Messsystem zur passiv-optischen und berührungslosen Erfassung des momentanen Füllstandes eines landwirtschaftlichen Transportmittels vorgestellt. Auf Basis eines dreidimensional rekonstruierten Modells der Schüttgutoberfläche sowie des oberen Randes des Laderaumes wird der Beladungszustand des Transportmittels bemessen. Besonderes Augenmerk lag darauf, das Messsystem robust gegen die vielseitigen Störeinflüsse, welche die Anwendung im Ernteeinsatz mit sich bringen, zu entwickeln. Dies betrifft unter anderem den Einsatz dieses bildverarbeitenden Systems unter natürlichen, variierenden Lichtverhältnissen sowie die Problematik, dass sich das Messsystem und Messobjekt während der Messung relativ zu einander bewegen. Durch die gezielte Anwendung von Standardmethoden der Bildverarbeitung wie dem stereoskopischen dreidimensionalen Sehen aber auch durch den Einsatz neuentwickelter Bildauswertungsalgorithmen wird ein als „anwendungsnah“ zu bezeichnendes Bildverarbeitungssystem vorgestellt. Es wird gezeigt, dass es möglich ist, mit diesem Messsystem die lokale Füllhöhe des Ladegutes unter den für die Anwendung üblichen Randbedingungen mit einer Genauigkeit von +/- 50 mm zu messen.

For automation of a continuous overloading process between two vehicles in motion, two parameters are essential. On the one hand the relative position between the vehicles has to be known. On the other hand the loading point within the load space of the transport car has to be determined. In general while overloading bulk goods the loading point has to be moved to achieve an optimal utilization of the transport capacity. It is obvious, that those regions within the transport space which have not been loaded completely are to be filled more intense. This so called controlled loading requires the recognition of the fillings distribution across the space of the transport unit’s load area. In this article the Institut für Regelungstechnik at the Technische Universität in Braunschweig introduces the system FILLED. FILLED is designed for stereoscopic loadspace recognition and fill level detection of chaffed bulk freight such as chaffed corn or grass. Using a three dimensional model of the cargo’s surface and the upper edge of the freight space the loading capacity is determined. Special attention was paid to the measurement system to ensure it was sturdy enough to perform under the most adverse harvesting conditions. Especially the naturally variating illumination have been taken into account for the image processing system that is used. Moreover the object to be measured and the measurement system itself move relatively during measurement process. Integrating standard image processing methods, such as stereoscopic three dimensional vision, with the newly developed picture interpretation algorithm, a new application of a image processing system is introduced. It is shown using this measuring system under common limiting conditions, that it is possible to measure filling heights of loaded goods to an accuracy of +/- 50mm.

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Graefe, Fabian: Stereoskopische Ladeflächenerkennung und Füllstandsmessung am Beispiel von Häckselgut. 2007.

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