Assistenzsystem für einen teilautomatisierten Ladeprozess bei Forwardern

Die komplexe Bedienung eines Forwarders in der forstlichen Arbeitsumgebung stellt hohe Anforderungen an den Maschinenbediener. Vor allem ungeübte Bediener können diese während ihrer Lernphase nicht erfüllen und weisen dadurch eine sehr geringe Produktivität im Betrieb der Maschine auf.

In der vorliegenden Arbeit wird daher zur Unterstützung dieser Bediener ein Assistenzsystem für einen teilautomatisierten Ladeprozess entwickelt, da dieser durch den größten Zeitanteil und Komplexitätsgrad der Arbeitstätigkeit ein hohes Potential zur Effizienzsteigerung aufweist. Hierzu werden mittels Methoden aus dem Bereich des Maschinellen Sehens die zu ladenden Stämme erkannt und anschließend die Stammposition als Input für die Automatisierung bestimmt. ... mehrMit Hilfe der entwickelten Kranspitzensteuerung führt das Assistenzsystem die Bewegung des Krans zum Stamm hin aus und greift diesen automatisch. Dabei wird ein Hydrauliksystem mit einem hydraulischen Transformator berücksichtigt, durch welches eine Energieregeneration möglich ist. Für die Gewichtsbestimmung zur Produktivitätsberechnung bei realen Arbeitsbedingungen wurde eine datenbasierte Kranwaage entwickelt.

Die Funktionalität des Assistenzsystems wird mit einer Demonstratormaschine verifiziert und die Effizienz durch reproduzierbare Referenzzyklen evaluiert. Für ungeübte Bediener steigt die Produktivität um bis zu 67 %, während zeitgleich der Energiebedarf um bis zu 29 % reduziert wird.

The complex operation of a forwarder in the forestry work environment places high demands on the machine operator. In particular, inexperienced operators are unable to meet these requirements during their learning phase, resulting in very low productivity during operation.

In this thesis, an assistance system for an automated loading process is developed to support the operator, since this process has a high potential for increasing efficiency due to the largest time share and complexity of the work activity. For this purpose, machine vision methods are used to recognize the logs to be loaded and then determine the log position as a input for automation. ... mehrWith the help of the developed boom tip control, the assistance system carries out the movement of the crane to the log and grips it automatically. A hydraulic system with a hydraulic transformer is taken into account, through which energy regeneration is possible. A data-based crane scale was developed to determine the weight for productivity calculation in real working conditions.

The functionality of the assistance system is verified with a demonstrator and the efficiency was evaluated by reproducible reference cycles. For untrained operators, productivity increases up to 67 %, while at the same time energy consumption is reduced by up to 29.8 %.