DE10261788B3

DE10261788B3 - Mobile tillage device

Info

Publication number: DE10261788B3
Application number: DE2002161788
Authority: DE
Inventors: Markus Dünne; Harald Mayer; Hendrik Dr. Rust; Gottfried Benzler
Original assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Current assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: AU2003292142A1; WO2004059409A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mobiles, selbstfahrendes und selbstlenkendes Bodenbearbeitungsgerät mit einer Antriebseinheit, einer Bodenbearbeitungseinheit und einer Steuereinheit, die mit der Antriebseinheit verbunden ist und der mindestens ein Positionssensor zugeordnet ist zur Bestimmung der Position des Bodenbearbeitungsgerätes. Um das Bodenbearbeitungsgerät derart weiterzubilden, daß es eine verbesserte Positionsbestimmung ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Positionssensor als mit der Bodenfläche zusammenwirkender optischer Sensor ausgestaltet ist mit einem ortsauflösenden strahlungsempfindlichen Element, dem eine Abbildungsoptik zur Abbildung eines Ausschnitts der Bodenfläche auf das strahlungsempfindliche Element sowie eine Auswerteelektronik zugeordnet sind, wobei mittels der Auswerteelektronik aus zeitlich aufeinander folgenden Abbildungen der Bodenfläche die Fahrtrichtung und der zurückgelegte Fahrweg des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmbar sind.The invention relates to a mobile, self-propelled and self-steering tillage device with a drive unit, a tillage unit and a control unit which is connected to the drive unit and which is assigned at least one position sensor for determining the position of the tillage device. In order to further develop the soil tillage implement in such a way that an improved position determination is possible, it is proposed according to the invention that the position sensor is designed as an optical sensor interacting with the base surface with a spatially resolving radiation-sensitive element, to which an imaging optics for imaging a section of the base surface onto the radiation-sensitive element and one Evaluation electronics are assigned, with the evaluation electronics being able to determine the direction of travel and the distance traveled by the soil tillage implement from successive images of the floor area.

Description

Die Erfindung betrifft ein mobiles Bodenbearbeitungsgerät zur Bearbeitung einer Bodenfläche, das selbstfahrend und selbstlenkend ausgestaltet ist und eine Antriebseinheit, eine Bodenbearbeitungseinheit sowie eine Steuereinheit umfaßt, wobei die Steuereinheit zum Steuern der Fahrtrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes mit der Antriebseinheit verbunden ist und der Steuereinheit mindestens ein Positionssensor zugeordnet ist zur Bestimmung der Position des Bodenbearbeitungsgerätes.The invention relates to a mobile Harrow for processing a floor surface, the is designed to be self-propelled and self-steering and a drive unit, comprises a tillage unit and a control unit, wherein the control unit for controlling the direction of travel of the tillage implement the drive unit is connected and the control unit at least a position sensor is assigned to determine the position of the Tillage equipment.

Mit Hilfe derartiger Bodenbearbeitungsgeräte kann ohne Einsatz einer Bedienungsperson eine Bodenfläche bearbeitet, insbesondere gereinigt werden. Das Bodenbearbeitungsgerät wird hierbei entlang der zu bearbeitenden Bodenfläche verfahren. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, daß der Steuereinheit ein Fahrtrichtungsverlauf vorgebbar ist, entlang dessen sich das Bodenbearbeitungsgerät bewegt. Zur Bestimmung seiner aktuellen Position weist das Bodenbearbeitungsgerät einen Positionssensor auf. Hierbei ist aus der US 5 613 261 A ein Bodenbearbeitungsgerät bekannt mit Rotationssensoren, die mit zwei Antriebsrädern der Antriebseinheit des Bodenbearbeitungsgerätes gekoppelt sind. Die Rotation der Antriebsräder kann erfaßt und daraus die aktuelle Position des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmt werden.With the aid of such soil cultivation devices, a floor surface can be worked, in particular cleaned, without the use of an operator. The soil tillage implement is moved along the soil surface to be worked. For this purpose, it can be provided, for example, that the control unit can be given a course of travel direction along which the tillage implement moves. The soil tillage implement has a position sensor to determine its current position. Here is from the US 5 613 261 A a tillage device known with rotation sensors which are coupled to two drive wheels of the drive unit of the tillage device. The rotation of the drive wheels can be detected and the current position of the soil tillage implement can be determined therefrom.

Die Ermittelung der Position des Bodenbearbeitungsgerätes durch Erfassung der Rotation der Antriebsräder kann allerdings zu Ungenauigkeiten führen, da die Antriebsräder einen Schlupf aufweisen können, so daß zwar eine Rotation der Räder auftrifft, nicht jedoch eine der Rotation entsprechende Positionsänderung des Bodenbearbeitungsgerätes.Determining the position of the Cultivator by detecting the rotation of the drive wheels can lead to inaccuracies, however the drive wheels can have a slip, so that a rotation of the wheels occurs, but not a change in position corresponding to the rotation of the tillage implement.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein mobiles Bodenbearbeitungsgerät der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß es eine verbesserte Positionsbestimmung ermöglicht.Object of the present invention is a mobile tillage device of the type mentioned to develop such that it enables an improved position determination.

Diese Aufgabe wird bei einem mobilen Bodenbearbeitungsgerät der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Positionssensor als mit der Bodenfläche zusammenwirkender optischer Sensor ausgestaltet ist mit einem ortsauflösenden strahlungsempfindlichen Element, dem eine Abbildungsoptik zur Abbildung eines Ausschnitts der Bodenfläche auf das strahlungsempfindliche Element sowie eine Auswerteelektronik zugeordnet sind, wobei mittels der Auswerteelektronik aus zeitlich aufeinander folgenden Abbildungen der Bodenfläche die Fahrtrichtung und der zurückgelegte Fahrweg des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmbar sind.This task is done with a mobile Harrow of the generic type according to the invention solved, that the Position sensor as an optical interacting with the floor surface Sensor is designed with a spatially resolving radiation-sensitive Element that has an imaging optics for imaging a section the floor area on the radiation-sensitive element and evaluation electronics are assigned, with the evaluation electronics from time successive images of the floor area the direction of travel and the covered Track of the tillage implement are determinable.

Mittels der Abbildungsoptik läßt sich ein Ausschnitt der Bodenfläche auf das strahlungsempfindliche Element abbilden, und eine Änderung der Abbildung aufgrund einer Relativbewegung zwischen Bodenbearbeitungsgerät und Bodenfläche wird von der Auswerteelektronik erkannt, wobei durch Auswertung der in kurzen zeitlichen Abständen erfaßten Bilder der Bodenfläche die Fahrtrichtung, der seit dem Start des Bodenbearbeitungsgerätes zurückgelegte Fahrweg (Wegstrecke) und vorzugsweise auch die Geschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes ermittelt werden können. Die Auswerteelektronik kann hierbei auf vom strahlungsempfindlichen Element bereitgestellte Bilddaten zugreifen und diese auswerten. Der optische Sensor wirkt mit der Bodenfläche zusammen, so daß eine Änderung der Position des Bodenbearbeitungsgerätes bezüglich der Bodenfläche erfaßt wird. Es kann daher die Position des Bodenbearbeitungsgerätes genau bestimmt werden. Dem Fachmann sind derartige Sensoren auch unter der Bezeichnung "optischer Korrelationssensor" bekannt. Gegenüber den häufig verwendeten Sensoren, die eine Rotation der Antriebsräder erfassen, hat der optische Sensor den besonderen Vorteil, daß er nicht nur einen Längsschlupf der Räder, sondern auch einen Querschlupf, d.h. einen seitlichen Versatz, aufnehmen kann. Dies ist insbesondere bei der Bearbeitung von hochflorigen Teppichen von Bedeutung.By means of the imaging optics a section of the floor area map to the radiation sensitive element, and a change the image is due to a relative movement between the tillage implement and the floor surface recognized by the evaluation electronics, whereby by evaluating the in short intervals detected Images of the floor area the direction of travel, the distance traveled since the start of the tillage implement (Distance) and preferably also the speed of the tillage device can be. The evaluation electronics can be radiation sensitive Access the element provided image data and evaluate it. The optical sensor cooperates with the floor surface, so that a change the position of the tillage device with respect to the floor area is detected. It can therefore accurately determine the position of the tillage implement be determined. Such sensors are also known to those skilled in the art under the Description "optical Correlation sensor "known. Across from that often used sensors that detect a rotation of the drive wheels, the optical sensor has the particular advantage that it does not just a longitudinal slip the wheels, but also a cross slip, i.e. a lateral offset can. This is especially true when processing deep-pile Carpets of importance.

Der optische Sensor umfaßt ein strahlungsempfindliches Element, vorzugsweise ein Element, das Infrarotstrahlung oder sichtbares Licht detektiert. Hierbei kann dem optischen Sensor eine Strahlungsquelle, beispielsweise eine Infrarotstrahlungsquelle oder ein Leuchtelement, welches sichtbare Lichtstrahlung emittiert, zugeordnet sein. Günstig ist es hierbei, wenn die Strahlungsquelle den vom optischen Sensor erfaßten Bereich der Bodenfläche homogen ausleuchtet.The optical sensor includes a radiation sensitive Element, preferably an element that is infrared or visible Light detected. A radiation source, for example an infrared radiation source or a lighting element, which emits visible light radiation. Is cheap it occurs when the radiation source covers the area detected by the optical sensor the floor area homogeneously illuminated.

Der Positionssensor ist vorzugsweise an einem Fahrwerk des Bodenbearbeitungsgerätes gehalten. Er kann im Abstand zur Bodenfläche angeordnet sein oder auch an der Bodenfläche entlang führbar sein, beispielsweise mittels Rollen an der Bodenfläche entlang gleiten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wirkt der Positionssensor berührungslos mit der Bodenfläche zusammen und ist im Abstand zu dieser gehalten.The position sensor is preferred held on a chassis of the soil tillage implement. He can be in the distance to the floor area be arranged or can also be guided along the bottom surface, for example, sliding along the floor surface by means of rollers. At a preferred embodiment the position sensor works without contact with the floor area together and is kept at a distance from this.

Vorzugsweise ist ein Ausschnitt der Bodenfläche auch bei einer Änderung des Abstandes zwischen dem Bodenbearbeitungsgerät und der Bodenfläche innerhalb eines vorgegebenen Arbeitsbereiches mittels der Abbildungsoptik auf das strahlungsempfindliche Element mit praktisch konstantem Abbildungsmaßstab abbildbar. Eine derartige Ausgestaltung der Abbildungsoptik hat den Vorteil, daß eine Änderung des Abstandes zwischen dem Bodenbearbeitungsgerät und der zu bearbeitenden Bodenfläche, soweit der Abstand innerhalb des Arbeitsbereiches liegt, keine wesentliche Änderung des Abbildungsmaßstabes der Abbildungsoptik zur Folge hat. Unter Abbildungsmaßstab wird hierbei der Vergrößerungs- oder Verkleinerungsfaktor der Abbildungsoptik verstanden. Ein gleichbleibender Abbildungsmaßstab unabhängig vom Abstand zwischen Bodenbearbeitungsgerät und Bodenfläche stellt sicher, daß mittels des Positionssensors lediglich Bewegungsänderungen detektiert werden, die senkrecht zur optischen Achse der Abbildungsoptik auftreten, d. h. Bewegungsänderungen parallel zur Bodenfläche. Positionsfehler werden dadurch vermieden. Durch eine innerhalb des Arbeitsbereiches abstandsinvariante Abbildung kann insbesondere sichergestellt werden, daß Abstandsvariationen, die aufgrund der Beschaffenheit der Bodenfläche auftreten, keine Positionsfehler zur Folge haben. Derartige Abstandsvariationen können beispielsweise bei gefliester Bodenfläche im Bereich von Fugen auftreten.A section of the floor surface can preferably be imaged on the radiation-sensitive element with a practically constant imaging scale even when the distance between the soil tillage implement and the floor surface changes within a predetermined working range by means of the imaging optics. Such an embodiment of the imaging optics has the advantage that a change in the distance between the soil cultivation device and the soil surface to be worked, insofar as the distance lies within the working area, does not change the image significantly of the imaging optics. The image scale is understood to mean the enlargement or reduction factor of the imaging optics. A constant imaging scale, regardless of the distance between the tillage implement and the floor surface, ensures that the position sensor only detects movement changes that occur perpendicular to the optical axis of the imaging optics, ie movement changes parallel to the floor surface. This avoids position errors. By means of a mapping that is invariant within the working area, it can in particular be ensured that distance variations that occur due to the nature of the floor surface do not result in position errors. Such spacing variations can occur, for example, in the area of joints in the case of tiled floor surfaces.

Vorzugsweise erstreckt sich der Arbeitsbereich, d. h. der Bereich, innerhalb dessen eine abstandsinvariante Abbildung mittels der Abbildungsoptik erzielbar ist, über mindestens 10 mm. Besonders günstig ist es, daß sich der Arbeitsbereich über mindestens etwa 20 mm erstreckt.The working area preferably extends d. H. the area within which a distance invariant figure can be achieved by means of the imaging optics, over at least 10 mm. Especially Cheap is it that the work area over at least extends about 20 mm.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß ein Ausschnitt der Bodenfläche mittels der Abbildungsoptik ab einem Mindestabstand von ca. 5 mm bis etwa 10 mm zwischen Bodenbearbeitungsgerät und Bodenfläche bis zu einem Maximalabstand von etwa 25 mm bis ca. 30 mm auf das lichtempfindliche Element mit praktisch konstantem Abbildungsmaßstab abbildbar ist.In a preferred embodiment it is envisaged that a Section of the floor area by means of the imaging optics from a minimum distance of approx. 5 mm up to about 10 mm between tillage implement and floor surface up to to a maximum distance of about 25 mm to about 30 mm on the photosensitive Element can be mapped with a practically constant image scale.

Bei einer derartigen Ausgestaltung erstreckt sich der Arbeitsbereich über ca. 15 bis etwa 25 mm, wobei der Abstand zur Bodenfläche ab einem Mindestabstand von etwa 5 mm detektierbar ist bis zu einem maximalem Abstand von ca. 30 mm. Innerhalb dieses Arbeitsbereiches tritt praktisch kein Positionsfehler aufgrund von Änderungen des Abbildungsmaßstabes auf.With such a configuration the working area extends over approx. 15 to approx. 25 mm, whereby the distance to the floor surface is detectable from a minimum distance of about 5 mm up to one maximum distance of approx. 30 mm. Within this work area there is practically no position error due to changes of the image scale on.

Der Abbildungsmaßstab weist vorzugsweise einen Wert von etwa 3 bis ca. 10 auf, wobei sich ein Wert von ca. 5 als besonders günstig erwiesen hat. Ein Abbildungsmaßstab 5 bedeutet, daß ein quadratischer Ausschnitt der Bodenfläche mit einer Seitenlänge von 5 mm derart auf das strahlungsempfindliche Element abgebildet wird, daß man auf dem strahlungsempfindlichen Element ein verkleinertes quadratisches Bild der Bodenfläche mit einer Seitenlänge von 1 mm erhält.The image scale preferably has one Value of about 3 to about 10, with a value of about 5 as very cheap has proven. A picture scale 5 means that a square section of the floor surface with a side length of 5 mm is imaged onto the radiation-sensitive element in this way, that he a reduced square on the radiation-sensitive element Image of the floor area with a side length of 1 mm.

Zur Erzielung einer innerhalb eines Arbeitsbereiches abstandsinvarianten Abbildung kann vorgesehen sein, daß der optische Sensor beweglich am Bodenbearbeitungsgerät gehalten ist und in gleichbleibendem Abstand zur Bodenfläche positionierbar ist. Hierzu kann dem optischen Sensor ein berührungsbehafteter oder berührungsloser Abstandssensor zugeordnet sein und bei sich ändernden Abständen zwischen Bodenbearbeitungsgerät und Bodenfläche kann der optische Sensor zum Ausgleich der Abstandsänderungen nachführbar sein. In einer konstruktiv besonders einfachen Ausführungsform kann der optische Sensor unmittelbar an der Bodenfläche entlang gleitbar ausgestaltet sein, beispielsweise mittels Gleitrollen, wobei der optische Sensor mittels eines Federelementes in Richtung der Bodenfläche elastisch vorgespannt ist. Ändert sich der Abstand zwischen Bodenbearbeitungsgerät und Bodenfläche, so kann diese Abstandsänderung durch die federelastische Lagerung des optischen Sensors ausgeglichen werden.To achieve one within one Working area with distance invariant mapping can be provided that the Optical sensor held movably on the tillage implement is and can be positioned at a constant distance from the floor surface. For this can make the optical sensor a touch-sensitive or non-contact Distance sensor can be assigned and with changing distances between Soil cultivation equipment and floor area the optical sensor can compensate for the changes in distance trackable his. In a structurally particularly simple embodiment the optical sensor can be directly along the bottom surface be designed to be slidable, for example by means of sliding rollers, wherein the optical sensor by means of a spring element in the direction the floor area is elastically biased. change the distance between the tillage implement and the floor surface, so can change this by the spring-elastic bearing of the optical sensor compensated become.

Zur Erzielung einer abstandsinvarianten Abbildung kann auch vorgesehen sein, daß die Abbildungsoptik nach Art einer Autofokuseinheit ausgestaltet ist, beispielsweise bezogen auf das strahlungsempfindliche Element beweglich gehalten ist, so daß die Abbildungsoptik, beispielsweise eine Abbildungslinse, mechanisch entsprechend dem auftretenden Abstand nachführbar ist.To achieve a distance invariant Illustration can also be provided that the imaging optics after Type of an autofocus unit is configured, for example related is kept movable on the radiation-sensitive element, so that the Imaging optics, for example an imaging lens, mechanically is trackable according to the distance occurring.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Abbildungsoptik eine Linse aufweist, in deren der Bodenfläche abgewandter Brennebene eine Blende angeordnet ist. Eine derartige Ausgestaltung der Abbildungsoptik bildet ein einfaches telezentrisches System, mit dessen Hilfe sichergestellt werden kann, daß eine Abstandsänderung zwischen der Bodenfläche und der Linse innerhalb eines vorgebbaren Bereiches praktisch keine Änderung des Abbildungsmaßstabes zur Folge hat. Der Arbeitsbereich kann hierbei umso größer gewählt werden, je kleiner der Durchmesser der Blende ist. Der Blendendurchmesser bestimmt also die Tiefenschärfe der Abbildungsoptik. Allerdings wird auch die Strahlungsempfindlichkeit der Abbildungsoptik durch den Blendendurchmesser beeinflußt, die Strahlungsempfindlichkeit ist umso geringer, je geringer der Blendendurchmesser ist. Ein Blendendurchmesser von maximal etwa 1 mm, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 mm hat sich als günstig erwiesen.In a preferred embodiment it is envisaged that the Imaging optics has a lens, in which the bottom surface facing away Focal plane an aperture is arranged. Such a configuration the imaging optics form a simple telecentric system, with the help of which it can be ensured that a change in distance between the floor area and the lens practically no change within a predeterminable range of the image scale has the consequence. The work area can be chosen the larger the smaller the diameter of the aperture. The aperture diameter determines the depth of field the imaging optics. However, radiation sensitivity also the imaging optics influenced by the aperture diameter, the The lower the aperture diameter, the lower the sensitivity to radiation is. An aperture diameter of at most about 1 mm, preferably 0.3 to 0.7 mm has proven to be cheap proved.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Abbildungsoptik zwei Linsen aufweist, in deren gemeinsamer Brennebene eine Blende angeordnet ist. Eine derartige Ausgestaltung der Abbildunsgoptik hat nicht nur den Vorteil einer innerhalb des Arbeitsbereiches abstandsinvarianten Abbildung, sondern sie ermöglicht es, die auf das strahlungsempfindliche Element auftreffende Strahlung, insbesondere Lichtstrahlung, im wesentlichen senkrecht zur strahlungsempfindlichen Oberfläche des strahlungsempfindlichen Elementes auszurichten. Dadurch kann die Empfindlichkeit des Positionssensors, insbesondere dessen Ortsauflösung, verbessert werden.It is particularly advantageous if the imaging optics has two lenses in their common focal plane an aperture is arranged. Such a design of the imaging optics not only has the advantage of a distance invariant within the working area Illustration, but it enables it, the radiation striking the radiation-sensitive element, in particular light radiation, essentially perpendicular to the radiation-sensitive surface align the radiation-sensitive element. This can the sensitivity of the position sensor, in particular its spatial resolution, is improved become.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn zumindest eine Linse der Abbildungsoptik eine asphärische Oberfläche aufweist.It has proven to be particularly favorable if at least one lens of the imaging optics has an aspherical surface.

Als strahlungsempfindliches Element kommt bei einer vorteilhaften Ausführungsform ein strahlungsempfindliches Flächenelement zum Einsatz, besonders bevorzugt ein mikroelektronisches Halbleiterelement, beispielsweise ein CMOS-Detektor, ein PSD-Element (d.h, ein sogenannter „Position Sensitive Detector"), eine Diodenzeile oder ein sogenanntes CCD-Element, das auch unter der Bezeichnung "Charge Coupled Device" bekannt ist. Insbesondere derartige PSD- und CCD-Elemente ermöglichen eine sehr empfindliche lageabhängige Detektion der auftretenden Strahlung, um dadurch die Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung und auch die zurückgelegte Fahrstrecke des Bodenbearbeitungsgerätes zu bestimmen.In an advantageous embodiment, a radiation-sensitive surface element is used as the radiation-sensitive element, particularly preferably a microelectronic semiconductor element, for example a CMOS detector, a PSD element (ie a so-called “position sensitive detector”), a diode row or a so-called CCD element, which is also known under the name “Charge Coupled Device”. Such PSD and CCD elements in particular enable a very sensitive one position-dependent detection of the radiation occurring, in order to determine the speed and direction of travel and also the distance traveled by the soil tillage implement.

Von besonderem Vorteil ist es hierbei, wenn die Auswerteelektronik und das strahlungsempfindliche Element als kombiniertes, insbesondere einteiliges mikroelektronisches Bauelement ausgestaltet sind. Die Auswerteelektronik kann als anwenderspezifischer mikkoelektronischer Schaltkreis ausgestaltet sein, in den ein PSD- oder CCD-Element integriert ist. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung des lichtempfindlichen Elementes mit Auswerteelektronik.It is particularly advantageous here if the evaluation electronics and the radiation-sensitive element as a combined, in particular one-piece, microelectronic component are designed. The evaluation electronics can be customized be designed micro-electronic circuit in which a PSD or CCD element is integrated. This enables inexpensive manufacture of the photosensitive element with evaluation electronics.

Zusätzlich zu dem mindestens einen optischen Sensor kann beim erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerät bei einer vorteilhaften Ausführungsform noch zumindest ein weiterer Positionsbestimmungssensor zum Einsatz kommen, beispielsweise Sensoren, mit deren Hilfe – wie eingangs erwähnt – die Rotation der Antriebsräder erfaßbar ist. Mittels des optischen Sensors kann dann eine Kalibrierung der restlichen Positionsbestimmungssensoren durchgeführt werden. Unter Zuhilfenahme des optischen Sensors kann die Bodenfläche erkannt werden. Diese Untergrunderkennung ermöglicht dann eine Kalibrierung. So kann beispielsweise untergrundabhängig ein Korrekturwert, beispielsweise der Schlupf der Antriebsräder, in einem Speicherglied der Steuereinheit hinterlegt werden, und je nach momentanem Untergrund, der vom optischen Sensor erfaßt wird, kann dann der jeweils maßgebliche Korrekturwert für die restlichen Positionsbestimmungssensoren abgerufen und zur Kalibrierung herangezogen werden. Es kann auch vorgesehen sein, daß aufgrund des vom optischen Sensor erkannten momentanen Untergrundes anhand einer vorgegebenen Berechnungsvorschrift ein untergrundabhängiger Korrekturwert berechenbar ist, der zur Kalibrierung der weiteren Sensoren herangezogen wird. Zum Beispiel kann untergrundabhängig der jeweilige Schlupf der Antriebsräder berücksichtigt werden bei der Bestimmung der Position aus der erfaßten Rotation der Antriebsräder.In addition to the at least one Optical sensor can in the soil cultivation device according to the invention at a advantageous embodiment at least one further position determination sensor is used come, for example sensors, with the help - as at the beginning mentioned - the rotation the drive wheels ascertainable is. The optical sensor can then be used to calibrate the remaining positioning sensors are performed. With the aid of the bottom surface of the optical sensor can be recognized. This background detection then enables a calibration. For example, depending on the underground Correction value, for example the slip of the drive wheels, in a memory element of the control unit are stored, and each according to the current surface, which is detected by the optical sensor, can then be the relevant one Correction value for the remaining positioning sensors are called up and calibrated be used. It can also be provided that based on the current subsurface recognized by the optical sensor a predefined calculation rule a background-dependent correction value can be calculated, which is used to calibrate the other sensors becomes. For example, depending on the surface, the respective slip the drive wheels considered are used in determining the position from the detected rotation the drive wheels.

Eine besonders genaue Positionsbestimmung kann dadurch erzielt werden, daß zusätzlich zum optischen Sensor mindestens ein weiterer Sensor zum Einsatz kommt, wobei die Sensorsignale miteinander kombiniert werden, beispielsweise mittels eines Kalmanfilters, um durch eine derartige Sensorfusion, selbst ohne Durchführung einer Kalibrierung, ein sehr genaues Meßergebnis zu erzielen.A particularly precise position determination can be achieved in that in addition to optical sensor at least one additional sensor is used, the sensor signals being combined with one another, for example by means of a Kalman filter in order to pass through such a sensor fusion, even without performing a calibration to achieve a very accurate measurement result.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen mobilen Bodenbearbeitungsgerätes ist mittels des optischen Sensors ein Überschreiten eines vorgegebenen Abstandes zwischen dem Bodenbearbeitungsgerät und der Bodenfläche erkennbar. Dadurch kann mittels des optischen Sensors nicht nur die Position des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmt werden, sondern es kann auch eine abfallende Stufe der Bodenfläche erkannt werden, d. h. der optische Sensor bildet zusätzlich zu seiner positionsbestimmenden Eigenschaft auch einen Abstandssensor, mit dessen Hilfe ein steiler Abfall der Bodenfläche oder auch eine Treppenstufe zuverlässig erkannt werden kann. Wird ein Überschreiten des vorgegebenen Abstandes mittels des optischen Sensors erkannt, so kann das Bodenbearbeitungsgerät zur Vermeidung eines Absturzes eine Fahrtrichtungsänderung durchführen, zum Beispiel eine Fahrtrichtungsumkehr mit anschließender Drehung des Bodenbearbeitungsgerätes um einen vorgegebenen Winkel, beispielsweise 90°.In a particularly preferred embodiment of the mobile according to the invention Cultivator is exceeded by means of the optical sensor Distance between the soil tillage implement and the floor surface can be seen. As a result, not only the position can be determined by means of the optical sensor of the tillage implement can be determined, but there can also be a falling level of floor area recognized, d. H. the optical sensor additionally forms its position-determining property also a distance sensor, with the help of a steep drop in the floor area or a step reliable can be recognized. Will exceed the predetermined distance is recognized by the optical sensor, so the tillage implement a change of direction to avoid a crash carry out, for example a reversal of the direction of travel followed by a turn of the tillage implement by a predetermined angle, for example 90 °.

Günstig ist es, wenn mittels der Auswerteelektronik die Schärfe der Abbildung des Ausschnitts der Bodenfläche auswertbar ist. Vorzugsweise ist mittels der Auswerteelektronik aufgrund der Schärfe der Abbildung ein Überschreiten des vorgegebenen Abstandes erkennbar. Die Auswerteelektronik nimmt hierbei eine Schärfenanalyse des von der Abbildungsoptik auf das strahlungsempfindliche Element abgebildeten Bildes vor. Stellt sich eine vorgegebene Unschärfe ein, so wird dies von der Auswerteelektronik als Überschreiten des vorgegebenen maximal zulässigen Abstandes interpretiert, so daß diese anschließend der Steuereinheit ein entsprechendes Absturz-Warnsignal zur Verfügung stellt zur Veranlassung einer Fahrtrichtungsänderung des Bodenbearbeitungsgerätes.Cheap it is when the sharpness of the Illustration of the section of the floor area is evaluable. Preferably is due to the sharpness of the evaluation electronics Figure a passing the given distance recognizable. The evaluation electronics takes this a focus analysis that of the imaging optics on the radiation-sensitive element Picture before. If a predetermined blurring occurs, this will be done by the Evaluation electronics as exceeding the specified maximum permissible Distance interpreted so that this subsequently provides the control unit with a corresponding crash warning signal to initiate a change in the direction of travel of the tillage implement.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist mittels des optischen Sensors die Beschaffenheit der Bodenfläche, beispielsweise deren Bearbeitungszustand, insbesondere deren Verschmutzungsgrad, erfaßbar. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Auswerteelektronik anhand der vom strahlungsempfindlichen Sensor bereitgestellten Bilddaten die Anzahl der jeweils auf der Abbildung eines Ausschnitts der Bodenfläche erkennbaren Bildpunkte (Pixel) bestimmt oder auch den maximalen Pixelwert (Farbwert) oder den durchschnittlichen Pixelwert aller Bildpunkte. Auch ein Signal, das der Zeitspanne proportional ist, innerhalb derer jeweils ein Ausschnitt der Bodenfläche vom Sensor erfaßt wird, nämlich die sogenannte „shutter time", kann zur Erzielung von Informationen über die Bodenflächenbeschaffenheit herangezogen werden, und/oder es kann der jeweils bereitgestellte Signalpegel ausgewertet werden. Die Steuerung der Fahrtrichtung und/oder der Fahrgeschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes und/oder die Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit kann dann anhand der ermittelten Bodenbeschaffenheit erfolgen. Dies ermöglicht insbesondere das Erkennen unterschiedlich beschaffener Bodenflächensegmente – beispielsweise Segmente mit Parkett oder mit Teppichen –, die dann segmentweise bearbeitet werden können, d. h. einzelne Bodenflächensegmente sind nacheinander bearbeitbar. Die Auswertung der Bilddaten ermöglicht auch eine Selbstkalibrierung des optischen Sensors. Hierzu können in Abhängigkeit von der aufgrund der Bilddaten gewonnenen Bodenbeschaffenheit Korrekturwerte zur Kalibrierung des Sensors in einem Speicherglied hinterlegt werden oder aufgrund einer hinterlegten Rechenvorschrift können Korrekturwerte berechnet werden. Dadurch kann einem von der Bodenbeschaffenheit abhängigen Positionsfehler entgegengewirkt werden, beispielsweise Positionsfehler, die sich bei Einsatz des Bodenbearbeitungsgerätes abwechselnd auf Hartflächen, z.B. Parkett, und Teppichböden einstellen könnten.In a particularly preferred embodiment, the nature of the floor surface, for example its processing state, in particular its degree of soiling, can be detected by means of the optical sensor. For this purpose, it can be provided, for example, that the evaluation electronics determine, based on the image data provided by the radiation-sensitive sensor, the number of image points (pixels) recognizable on the image of a section of the floor area or also the maximum pixel value (color value) or the average pixel value of all image points. A signal that is proportional to the time period within which a section of the floor area is detected by the sensor, namely the so-called “shutter time”, can be used to obtain information about the floor surface condition, and / or the signal level provided in each case can be used The control of the direction of travel and / or the driving speed of the tillage implement and / or the operation of the tillage unit can then take place on the basis of the determined soil condition. This makes it possible, in particular, to recognize differently constructed soil surface segments for example, segments with parquet or carpets - which can then be processed segment by segment, ie individual floor surface segments can be processed one after the other. The evaluation of the image data also enables the optical sensor to be self-calibrated. For this purpose, depending on the ground condition obtained on the basis of the image data, correction values for calibrating the sensor can be stored in a memory element or correction values can be calculated on the basis of a stored calculation rule. This can counteract a position error which is dependent on the nature of the floor, for example position errors which could alternately occur on hard surfaces, for example parquet, and carpets when the soil cultivation device is used.

Günstig ist es, wenn mittels der Auswerteelektronik die Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung auswertbar ist. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, daß nicht nur das Überschreiten eines vorgegebenen maximal zulässigen Abstandes aufgrund der damit einhergehenden Intensitätsabschwächung der auf das strahlungsempfindliche Element auftretenden Strahlung erkannt werden kann, sondern die Auswertung der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung ermöglicht auch eine Beurteilung der Beschaffenheit der Bodenfläche. Insbesondere kann dadurch der Bearbeitungszustand, beispielsweise der Verschmutzungsgrad, der Bodenfläche erfaßt werden. Dies ermöglicht eine Beurteilung, ob die Bodenfläche bereits bearbeitet wurde oder ob dies nicht der Fall ist, denn die Bearbeitung der Bodenfläche hat üblicherweise eine Änderung der optischen Eigenschaften, insbesondere der Reflexionseigenschaft der Bodenfläche zur Folge. Die Bearbeitung kann beispielsweise in Form einer Reinigung der Bodenfläche erfolgen, wobei dann durch Auswertung der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung sowohl das Erfordernis einer Reinigung als auch die erzielte Reinigungsqualität beurteilt werden können.Cheap it is when the intensity of the on by means of the evaluation electronics the radiation incident element can be evaluated is. Such an embodiment has the advantage that not just exceeding a predetermined maximum allowable Distance due to the associated weakening of intensity radiation occurring on the radiation-sensitive element is detected can be, but the evaluation of the intensity of the radiation-sensitive Element impinging radiation also enables an assessment the nature of the floor area. In particular, this allows the processing status, for example the degree of pollution, the floor area can be detected. This enables one Assessing whether the floor area has already been processed or whether this is not the case, because the processing the floor area usually has a change the optical properties, in particular the reflection property the floor area result. The processing can be in the form of cleaning, for example the floor area take place, then by evaluating the intensity of the the radiation sensitive element is both incident radiation assessed the need for cleaning as well as the cleaning quality achieved can be.

Von Vorteil ist es, wenn die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes und/oder die Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit in Abhängigkeit von den mittels des strahlungsempfindlichen Sensors gewonnenen Bilddaten, insbeson dere der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung, steuerbar sind. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die zu bearbeitende Bodenfläche innerhalb kürzerer Zeit bearbeitet werden kann als dies bei herkömmlichen Bodenbearbeitungsgeräten der Fall ist. Durch der Beurteilung der Bilddaten, beispielsweise der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung, kann eine Flächensegmentierung der zu bearbeitenden Bodenfläche vorgenommen werden dergestalt, so daß das Überfahren eines bereits bearbeitenden Bodenflächensegmentes nach Möglichkeit vermieden wird, zumindest aber mit höherer Fahrgeschwindigkeit vorgenommen wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Bodenbearbeitungsgerät als Bodenreinigungsgerät ausgestaltet ist, beispielsweise als Kehr- und/oder Sauggerät oder auch als Wischgerät zum nassen, halbnassen, nebelfeuchten oder trockenen Wischen der Bodenfläche. Üblicherweise weist die gereinigte Bodenfläche eine höhere Reflexion auf als eine ungereinigte Bodenfläche, so daß im Bereich einer gereinigten Bodenfläche die Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung höher ist als in ungereinigten Bereichen. Die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes kann dann in Abhängigkeit von der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung gesteuert werden ebenso wie auch die Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit, vorzugsweise einer Bodenreinigungseinheit, in Abhängigkeit von der Intensität der auftreffenden Strahlung gesteuert werden kann. Wie bereits erläutert, kann aus den bereitgestellten Bilddaten auf die Bodenbeschaffenheit geschlossen werden. Dies ermöglicht auch eine Segmentierung der Bodenfläche dergestalt, daß nacheinander Segmente mit im wesentlichen einheitlicher Beschaffenheit bearbeitet, insbesondere gereinigt werden.It is an advantage if the movement of the tillage implement and / or the mode of operation of the tillage unit depending on the image data obtained by means of the radiation-sensitive sensor, especially the intensity the radiation striking the radiation-sensitive element, are controllable. Such an embodiment has the advantage that the working floor area within shorter Time can be worked than with conventional tillage equipment Case is. By evaluating the image data, for example the intensity the radiation striking the radiation-sensitive element, can surface segmentation the floor area to be worked be made such that the running over an already processing Soil surface segment if possible is avoided, but at least made at a higher driving speed becomes. This is particularly advantageous if the soil cultivation device is designed as a floor cleaning device is, for example as a sweeping and / or suction device or also as a wiping device for wet use, semi-wet, damp or dry wiping of the floor surface. Usually shows the cleaned floor surface a higher one Reflection on as an unpurified floor surface, so that in the area of a cleaned floor area the intensity the radiation incident on the radiation-sensitive element is higher than in uncleaned areas. The movement of the tillage implement can then depending on the intensity the radiation incident on the radiation-sensitive element are controlled as well as the operation of the tillage unit, preferably a floor cleaning unit, depending on the intensity the incident radiation can be controlled. As already explained, can inferred from the provided image data on the nature of the soil become. this makes possible also segmentation of the bottom surface in such a way that one after the other Processed segments with essentially uniform properties, especially cleaned.

Günstig ist es, wenn der Steuereinheit ein positionsabhängiger Referenzwert der Bodenbeschaffenheit beispielsweise anhand der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung vorgebbar ist und wenn die Steuereinheit ein Vergleichsglied umfaßt zum Vergleich des Referenzwertes mit der momentanen Beschaffenheit, beispielsweise dem momentanen Wert der Intensität der auf das strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes und/oder Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit in Abhängigkeit von der Abweichung der momentanen Beschaffenheit, also zum Beispiel des momentanen Intensitätswertes, vom Referenzwert steuerbar ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann vor dem eigentlichen Arbeitseinsatz oder während des ersten Arbeitseinsatzes des Bodenbearbeitungsgerätes eine Lernfahrt bei bearbeiteter Bodenfläche durchgeführt werden. Während der Lernfahrt wird die Bodenbeschaffenheit beispielsweise anhand der Intensität der auf das lichtempfindliche Element auftreffenden Strahlung positionsabhängig in einem Speicherglied der Steuereinheit abgespeichert. Diese Werte bei bearbeiteter Bodenfläche bilden Referenzwerte, die bei einer späteren Bearbeitung der Bodenfläche, beispielsweise einer späteren Reinigung, zum Vergleich mit dem jeweiligen aktuellen Wert positionsabhängig herangezogen werden können. Wird festgestellt, daß der momentane Wert geringer ist als der während der Lernfahrt der Steuereinheit ermittelte Referenzwert, so kann ein Bearbeitungsmodus der Bodenbearbeitungseinheit aktiviert und eine Bearbeitung der Bodenfläche vorgenommen werden. Wird jedoch festgestellt, daß in einem bestimmten Bodenflächensegment keine Bearbeitung erforderlich ist, da nur eine verhältnismäßig geringe Abweichung des momentanen Wertes vom vorgegebenen Referenzwert vorliegt, so kann der Bearbeitungsmodus der Bodenbearbeitungseinheit ausgeschaltet werden, vorzugsweise kann die Bodenbearbeitungseinheit in einen Stand-by-Betriebsmodus übergehen, und dieses Bodenflächensegment kann mit höherer Fahrgeschwindigkeit überfahren werden, und/oder es kann eine Fahrtrichtungsänderung vorgenommen werden, um innerhalb möglichst kurzer Zeit ein Bodenflächensegment zu erreichen, das einer Bearbeitung bedarf.It is expedient if the control unit can be given a position-dependent reference value of the soil condition, for example on the basis of the intensity of the radiation impinging on the radiation-sensitive element, and if the control unit comprises a comparison element for comparing the reference value with the current condition, for example the instantaneous value of the intensity of the radiation-sensitive element impinging radiation, wherein the movement of the tillage implement and / or mode of operation of the tillage unit can be controlled as a function of the deviation of the current condition, for example the current intensity value, from the reference value. In such a configuration, a learning trip can be carried out with the soil surface worked before the actual use or during the first use of the soil cultivation device. During the learning drive, the condition of the floor is stored, for example on the basis of the intensity of the radiation impinging on the light-sensitive element, in a storage element of the control unit, depending on the position. These values with processed floor area form reference values that can be used for a comparison with the respective current value in a position-dependent manner when the floor area is processed later, for example later cleaning. If it is determined that the current value is less than the reference value determined during the learning run of the control unit, a cultivation mode of the soil cultivation unit can be activated and a cultivation of the Bo area. If, however, it is determined that no cultivation is required in a certain soil surface segment, since there is only a relatively small deviation of the instantaneous value from the specified reference value, the cultivation mode of the soil cultivation unit can be switched off, preferably the soil cultivation unit can switch to a stand-by operating mode. and this floor surface segment can be run over at a higher driving speed, and / or a change in the direction of travel can be carried out in order to reach a floor surface segment that requires processing within the shortest possible time.

Alternativ und/oder ergänzend zur Vorgabe eines Referenzwertes ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerätes vorgesehen, daß das Bodenbearbeitungsgerät zumindest zwei optische Sensoren aufweist, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes und/oder die Betriebsweise der Bodenbearbeitungseinheit in Abhängigkeit von den von den jeweiligen Sensoren erfaßten Bodenbeschaffenheiten, beispielsweise den Intensitäten der auf die strahlungsempfindlichen Elemente der beiden Sensoren auftreffenden Strahlung, steuerbar sind.Alternatively and / or in addition to Specifying a reference value is in a preferred embodiment provided the soil tillage implement according to the invention, that this Harrow has at least two optical sensors, the movement of the Cultivator and / or the mode of operation of the tillage unit depending from the soil conditions recorded by the respective sensors, for example the intensities the one that strikes the radiation-sensitive elements of the two sensors Radiation, are controllable.

Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Bodenbearbeitungsgerät mindestens zwei optische Sensoren auf.The tillage implement according to the invention preferably has at least two optical sensors.

Günstig ist es, wenn mittels eines ersten optischen Sensors die Bodenfläche vor deren Bearbeitung und mittels eines zweiten optischen Sensors die Bodenfläche nach ihrer Bearbeitung erfaßbar ist. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht eine Differenzmessung der Bodenbeschaffenheit beispielsweise dergestalt, daß die Intensität der auf das jeweilige strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung vor der Bearbeitung und nach der Bearbeitung der Bodenfläche erfaßt wird. Aus den so gewonnenen Intensitätswerten kann eine Differenz gebildet werden, und zusätzlich können die Intensitätswerte mit einem Absolutwert verglichen werden. Dadurch kann beurteilt werden, ob überhaupt eine Bearbeitung erforderlich ist und ob gegebenenfalls die Bearbeitung erfolgreich war oder eine weitere Bearbeitung erforderlich ist.Cheap it is when the floor surface is in front by means of a first optical sensor their processing and the floor area by means of a second optical sensor their processing can be recorded is. Such a configuration enables a difference measurement Soil quality, for example, such that the intensity of the the radiation incident on the respective radiation-sensitive element is recorded before processing and after processing the floor area. From the intensity values obtained in this way a difference can be formed, and in addition the intensity values can be compared with a Absolute value can be compared. This makes it possible to assess whether at all processing is necessary and whether or not processing is necessary was successful or further processing is required.

Der Einsatz von zwei optischen Sensoren für das Bodenbearbeitungsgerät hat außerdem den Vorteil, daß aufgrund der jeweils erfaßten Bodenbeschaffenheit, insbesondere durch Beurteilung der auf das jeweilige strahlungsempfindliche Element auftreffenden Strahlung, die Fahrtrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes derart gesteuert werden kann, daß es selbsttätig einer Grenzlinie zwischen einem bereits bearbeiteten Bodenflächensegment und einem noch nicht bearbeiteten Bodenflächensegment folgt, indem einer der beiden optischen Sensoren im Bereich der bereits bearbeiteten Bodenfläche und der andere optische Sensor im Bereich der unbearbeiteten Bodenfläche gehalten wird. Somit kann auf konstruktiv einfache Weise mittels der optischen Sensoren zum einen die Position des Bodenbearbeitungsgerätes sehr genau ermittelt werden und zum anderen kann eine zu bearbeitende Bodenfläche innerhalb kurzer Zeit flächendeckend überfahren werden, wobei ein mehrmaliges Überfahren bereits bearbeiteter Bodenflächensegmente vermieden wird.The use of two optical sensors for the Harrow also has the advantage that due to the respectively recorded Soil quality, especially by assessing the respective radiation-sensitive element impinging radiation, the direction of travel of the tillage implement can be controlled in this way can that it automatic a boundary line between a previously processed floor surface segment and follows a not yet processed soil surface segment by one of the two optical sensors in the area of the already processed floor area and the other optical sensor held in the area of the unprocessed floor area becomes. Thus, the optical sensors can be used in a structurally simple manner on the one hand, the position of the tillage implement can be determined very precisely and on the other hand, a floor area to be processed can be inside run over the entire area for a short time be being run over several times already processed floor surface segments is avoided.

Um einer Verschmutzung der erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Abbildungsoptik entgegenzuwirken, umfaßt das Bodenbearbeitungsgerät bei einer bevorzugten Ausführungsform ein mechanisches Reinigungselement, das beispielsweise nach Art eines Scheibenwischers ausgestaltet sein kann.To contaminate the invention To counteract upcoming imaging optics, the soil tillage implement includes one preferred embodiment a mechanical cleaning element, for example according to Art a wiper can be configured.

Kommt als Bodenbearbeitungseinheit eine Reinigungseinheit mit einem Saugaggregat zum Einsatz, so ist es besonders vorteilhaft, wenn die Abbildlungsoptik mit dem Saugaggregat in Strömungsverbindung steht, so daß die Abbildungsoptik zur Vermeidung und/oder zur Beseitigung einer Verschmutzung mit einer Luftströmung beaufschlagbar ist.Comes as a tillage unit a cleaning unit with a suction unit is used it is particularly advantageous if the imaging optics with the suction unit in flow connection stands so that the imaging optics to avoid and / or remove pollution with an air flow is acted upon.

Günstig ist es, wenn mittels des optischen Sensors und der zugeordneten Auswerteeinheit nicht nur eine Verschiebung des Bodenbearbeitungsgerätes bezüglich zweier senkrecht aufeinander stehender Koordinatenachsen (x- und y-Achse) erkennbar ist, sondern auch eine Rotation um eine senkrecht zu den beiden Koordinatenachsen ausgerichtete Drehachse (z-Achse).Cheap it is when by means of the optical sensor and the associated Evaluation unit not only a shift of the tillage implement with respect to two Coordinate axes perpendicular to each other (x and y axes) is recognizable, but also a rotation around a perpendicular to the axis of rotation aligned with both coordinate axes (z-axis).

Die Antriebseinheit des Bodenbearbeitungsgerätes umfaßt vorzugsweise zwei Antriebsräder, die eine gemeinsame Drehachse aufweisen, wobei zu beiden Seiten der gemeinsamen Drehachse jeweils ein optischer Sensor angeordnet ist. Eine derartige Anordnung zweier optischer Sensoren ermöglicht es auf konstruktiv besonders einfache Weise, eine Drehung des Bodenbearbeitungsgerätes um eine senkrecht zur Bodenfläche ausgerichtete Drehachse zuverlässig zu erkennen, denn hierbei werden von den beiden optischen Sensoren unterschiedliche Fahrtrichtungsrichtungsänderungen erfaßt.The drive unit of the tillage implement preferably comprises two drive wheels, which have a common axis of rotation, on both sides an optical sensor is arranged on the common axis of rotation is. Such an arrangement of two optical sensors makes it possible structurally particularly simple way, a rotation of the soil tillage implement by one perpendicular to the floor surface aligned axis of rotation reliably recognizable, because this is from the two optical sensors different direction changes detected.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn mindestens ein zusätzlicher optischer Sensor schräg oder parallel zur Bodenfläche ausgerichtet ist. Dies ermöglicht eine Positionsverfolgung oder abstandsabhängige Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes entlang einer Wand.It is particularly advantageous if at least one additional optical sensor oblique or parallel to the floor area is aligned. this makes possible position tracking or distance-dependent movement of the tillage implement a wall.

Wie bereits erläutert, kann die Bodenbearbeitungseinheit zur Reinigung einer Bodenfläche eine Reinigungseinheit umfassen. Letztere weist vorzugsweise eine Kehrbürste auf, insbesondere eine Teller- oder Walzenbürste. Alternativ und/oder ergänzend kann für die Reinigungseinheit ein Saugaggregat zum Ein satz kommen und/oder eine Wischeinheit zum nassen oder halbnassen, nebelfeuchten oder trockenen Wischen.As already explained, the tillage unit for cleaning a floor surface Include cleaning unit. The latter preferably has a sweeping brush, especially a plate or roller brush. Alternatively and / or in addition can for the A suction unit are used and / or a cleaning unit Wiping unit for wet or semi-wet, damp or dry Wipe.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:The following description of a before drafted embodiment of the invention is used in connection with the drawing for further explanation. Show it:

1: eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerätes; 1 : a schematic side view of a soil tillage implement according to the invention;

2: eine schematische Unteransicht des Bodenbearbeitungsgerätes und 2 : a schematic bottom view of the soil tillage implement and

3: eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in 2. 3 : a sectional view taken along line 3-3 in 2 ,

In den 1 und 2 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Bodenbearbeitungsgerät in Form eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegten Bodenreinigungsgerätes dargestellt. Das Bodenreinigungsgerät 10 umfaßt eine Bodenplatte 12, auf die ein Deckel 13 aufgesetzt ist und die an einem Fahrwerk 14 festgelegt ist. Am Fahrwerk 14 sind zwei Antriebsräder 16, 17 drehbar gelagert, denen jeweils ein Antriebsmotor 18 bzw. 19 zugeordnet ist. Die Antriebsmotoren 18, 19 sind am Fahrwerk 14 gehalten und stehen über in der Zeichnung nicht dargestellte Verbindungsleitungen mit einer auf der Oberseite der Bodenplatte 12 angeordneten Steuereinheit 20 sowie mit ebenfalls auf der Oberseite der Bodenplatte 12 angeordneten, nicht dargestellten und an sich bekannten Batterien in elektrischer Verbindung. Sie bilden in Kombination mit den Antriebsrädern 16 und 17 eine Antriebseinheit des Bodenreinigungsgerätes 10.In the 1 and 2 is a schematic of a soil tillage implement according to the invention in the form of an overall reference number 10 occupied floor cleaning device. The floor cleaning device 10 includes a bottom plate 12 on which a lid 13 is put on and on a chassis 14 is set. On the chassis 14 are two drive wheels 16 . 17 rotatably mounted, each with a drive motor 18 respectively. 19 assigned. The drive motors 18 . 19 are on the chassis 14 held and are via connecting lines, not shown in the drawing, with one on the top of the base plate 12 arranged control unit 20 and also on the top of the base plate 12 arranged, not shown and known batteries in electrical connection. They form in combination with the drive wheels 16 and 17 a drive unit of the floor cleaning device 10 ,

In die Bodenplatte 12 ist eine Schmutzeintrittsöffnung 22 eingeformt, die von einer quer zur Hauptbewegungsrichtung 24 des Bodenbearbeitungsgerätes 10 ausgerichteten Bürstenwalze 26 durchgriffen ist, die drehbar an der Schmutzeintrittsöffnung 22 gehalten ist. Die Bürstenwalze 26 weist eine Vielzahl von radial ausgerichteten Bürsten 27 auf, die an einer Welle 28 fixiert sind und mit ihren freien Enden nach unten über die Schmutzeintrittsöffnung 22 überstehen.In the bottom plate 12 is a dirt inlet opening 22 molded in from a direction transverse to the main movement 24 of the tillage implement 10 aligned brush roller 26 is reached, which is rotatable at the dirt inlet opening 22 is held. The brush roller 26 has a variety of radially oriented brushes 27 on that on a shaft 28 are fixed and with their free ends down over the dirt inlet opening 22 survive.

Auf ihrer Oberseite trägt die Bodenplatte 12 ein an sich bekanntes und deshalb zur Erzielung einer besseren Übersicht in der Zeichnung nicht dargestelltes Saugaggregat sowie einen ebenfalls nicht dargestellten Schmutzsammelbehälter, der über einen Saugkanal (nicht dargestellt) mit der Schmutzeintrittsöffnung in Strömungsverbindung steht. Mittels des Saugaggregates kann ausgehend von der Schmutzeintrittsöffnung 22 ein Saugstrom in Richtung des Schmutzsammelbehälters erzeugt werden, so daß von einer zu bearbeitenden, nämlich zu reinigenden, Bodenfläche 30 Schmutz abgebürstet und in den Schmutzsammelbehälter überführt werden kann. Die Bürstenwalze 26 bildet folglich in Kombination mit dem Schmutzsammelbehälter und dem Saugaggregat eine Reinigungseinheit des Bodenbearbeitungsgerätes 10.The bottom plate carries on its top 12 a suction unit which is known per se and is therefore not shown in the drawing in order to achieve a better overview, and also a dirt collecting container which is likewise not shown and which is in flow communication with the dirt inlet opening via a suction channel (not shown). The suction unit can start from the dirt inlet opening 22 a suction flow is generated in the direction of the dirt collecting container, so that from a surface to be processed, namely to be cleaned, floor surface 30 Dirt can be brushed off and transferred to the dirt collecting container. The brush roller 26 consequently forms a cleaning unit of the soil tillage implement in combination with the dirt collecting container and the suction unit 10 ,

Zur Reinigung ist das Bodenreinigungsgerät 10 entlang der Bodenfläche 30 verfahrbar, und die Position des Bodenreinigungsgerätes 10 kann mit Hilfe von Positionssensoren 31 bis 36 bestimmt werden, die identisch aufgebaut sind und am Beispiel des Positionssensors 36 unter Bezugnahme auf die 3 nachfolgend näher erläutert werden. Sie weisen jeweils ein zylinderförmiges Sensorgehäuse 39 auf mit einer vorderen Sackbohrung 40 und einer sich stu fig erweiternden hinteren Sackbohrung 42, zwischen denen eine Zwischenwand 44 mit einer Durchgangsöffnung 45 angeordnet ist. Die hintere Sackbohrung 42 umfaßt einen hinteren Bohrungsabschnitt 47, der über eine Stufe 48 in einen vorderen Bohrungsabschnitt 49 übergeht, welcher endseitig durch die Zwischenwand 44 begrenzt ist. Jedem Positionssensor 31 bis 36 ist ein an sich bekanntes und deshalb in der Zeichnung nicht dargestelltes Leuchtelement zugeordnet, das den vom jeweiligen Positionssensor 31 bis 36 erfaßten Bodenflächenbereich homogen ausleuchtet.The floor cleaning device is for cleaning 10 along the floor area 30 movable, and the position of the floor cleaning device 10 can with the help of position sensors 31 to 36 can be determined, which are constructed identically and using the example of the position sensor 36 with reference to the 3 are explained in more detail below. They each have a cylindrical sensor housing 39 with a front blind hole 40 and a gradually expanding rear blind hole 42 , between which a partition 44 with a through opening 45 is arranged. The rear blind hole 42 includes a rear bore section 47 who is above a level 48 in a front bore section 49 passes, which ends through the partition 44 is limited. Any position sensor 31 to 36 is a lighting element known per se and therefore not shown in the drawing, which detects the light from the respective position sensor 31 to 36 homogeneously illuminates the recorded surface area.

Stirnseitig trägt das Sensorgehäuse 39 am Eintritt der vorderen Sackbohrung 40 eine vordere Abbildungslinse 51 mit asphärischer Oberfläche, und im Bereich des vorderen Bohrungsabschnitts 49 der hinteren Sackbohrung 42 ist eine hintere, ebenfalls asphärisch geformte Abbildungslinse 52 angeordnet. Die Zwischenwand 44 mit Durchgangsöffnung 55 bildet eine Blende 53, die in Höhe der gemeinsamen Brennebene der beiden Abbildungslinsen 51 und 52 positioniert ist.The sensor housing supports on the front 39 at the entrance of the front blind hole 40 a front imaging lens 51 with an aspherical surface, and in the area of the front bore section 49 the rear blind hole 42 is a rear, also aspherical shaped imaging lens 52 arranged. The partition 44 with through opening 55 forms an aperture 53 that are at the level of the common focal plane of the two imaging lenses 51 and 52 is positioned.

In Höhe der Stufe 48 befindet sich die hintere Brennebene der hinteren Abbildungslinse 52, und in Höhe dieser hinteren Brennebene ist ein lichtempfindliches Element in Form eines CCD-Elementes 55 positioniert. Hierbei handelt es sich um ein sogenanntes "Charge Coupled Device", d. h. ein ladungsgekoppeltes Bauelement in Form eines mikroelektronischen Halbleiterelementes, das eine ortsaufgelöste Detektion von Lichtstrahlen ermöglicht. Es bildet folglich einen Bildsensor aus und ist dem Fachmann aus Videokameras, Scannern und digitalen Fotoapparaten bekannt. Das CCD-Element ermöglicht eine ortsabhängige Umwandlung von Lichtstrahlung in elektrische Ladung. Hierzu umfaßt das CCD-Element 55 ein zweidimensionales Feld von Umwandlungselementen in Form dotierter Siliziumkristalle, die bei Auftreffen von Lichtstrahlung elektrische Ladung bereitstellen. Die elektrische Ladung wird anschließend verstärkt und einer mit dem CCD-Element 55 verbundenen elektrischen Auswerteelektronik 57 in Form von Bilddaten bereitgestellt.At the level 48 is the back focal plane of the back imaging lens 52 , and at the level of this rear focal plane is a light-sensitive element in the form of a CCD element 55 positioned. This is a so-called "Charge Coupled Device", ie a charge-coupled component in the form of a microelectronic semiconductor element, which enables spatially resolved detection of light beams. It consequently forms an image sensor and is known to the person skilled in the art from video cameras, scanners and digital cameras. The CCD element enables a location-dependent conversion of light radiation into electrical charge. For this purpose, the CCD element comprises 55 a two-dimensional array of conversion elements in the form of doped silicon crystals that provide electrical charge when light radiation strikes them. The electrical charge is then amplified and one with the CCD element 55 connected electrical evaluation electronics 57 provided in the form of image data.

Die beiden Abbildungslinsen 51 und 52 bilden in Kombination mit der Blende 53 eine Abbildungsoptik, mit deren Hilfe ein Ausschnitt der Bodenfläche 30 auf das Flächenelement 55 abgebildet werden kann. Das so gewonnene Bild kann anschließend von der Auswerteelektronik 57 ausgewertet werden.The two imaging lenses 51 and 52 form in combination with the aperture 53 an imaging optics, with the help of a section of the floor area 30 on the surface element 55 can be mapped. The image obtained in this way can then be used by the evaluation electronics 57 be evaluated.

Wird das Bodenbearbeitungsgerät 10 entlang der Bodenfläche 30 verfahren, so wird in kurzen zeitlichen Abständen eine Auswertung der elektrischen Signale des CCD-Elementes 55 vorgenommen, indem eine Korrelationsfunktion zweier aufeinanderfolgender Bilder bestimmt wird. Dies ermöglicht es, aufgrund der Änderung der aufeinanderfolgenden Bilder sowohl die Fahrtrichtung und den zurückgelegten Fahrweg als auch die Geschwindigkeit des Bodenreinigungsgerätes 10 zu bestimmen. Die identisch ausgebildeten Positionssensoren 31 bis 36 sind jeweils über eine Signalleitung 59 mit der Steuereinheit 20 verbunden, die aufgrund der bereitgestellten Geschwindigkeits- und Fahrtrichtungssignalen die Bewegungsbahn des Bodenbearbeitungsgerät 10 ermittelt und den bereits überfahrenen Bereich der Bodenfläche 30 in einem Speicherglied 61 der Steuereinheit 20 abspeichert. Die Steuerung der Fahrtrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 erfolgt durch die Steuereinheit 20, der ein Bewegungsalgorithmus vorgegeben ist, wobei bereits überfahrene Bereiche der Bodenfläche 30 nach Möglichkeit nicht ein zweites Mal überfahren werden.Will the tillage tool 10 along the floor area 30 procedure, the electrical signals of the CCD element are evaluated at short time intervals 55 made by determining a correlation function of two successive images. This makes it possible due to the change in successive Images of both the direction of travel and the distance traveled as well as the speed of the floor cleaning device 10 to determine. The identically designed position sensors 31 to 36 are each via a signal line 59 with the control unit 20 connected, the movement path of the soil tillage implement due to the speed and direction of travel signals provided 10 determined and the area of the floor area already run over 30 in a memory element 61 the control unit 20 stores. The control of the direction of travel of the tillage implement 10 done by the control unit 20 , which is predefined by a movement algorithm, with areas of the floor surface that have already been run over 30 if possible not run over a second time.

Die beiden Abbildungslinsen 51 und 52 bilden in Kombination mit der Blende 53 ein telezentrisches System dergestalt, daß eine Änderung des Abstandes zwischen dem Positionssensor 36 und der Bodenfläche 30 nur eine unwesentliche Änderung des Abbildungsmaßstabes zur Folge hat, sofern der Abstand innerhalb eines durch die Abbildungseigenschaft der beiden Linsen 51 und 52 sowie die Größe der Durchgangsöffnung 45 der Blende 53 vorgegebenen Arbeitsbereiches liegt. Dieser Arbeitsbereich ist in 3 schematisch illustriert und mit dem Bezugszeichen 54 belegt. Die Länge L des Arbeitsbereiches 54 beträgt ca. 20 mm, und der Abstand A des Arbeitsbereiches 54 zur vorderen Abbildungslinse 51 beträgt ca. 7 mm. Ändert sich während einer Fahrt des Bodenreinigungsgerätes 10 entlang der Bodenfläche 30 der Abstand zwischen der Bodenfläche 30 und der vorderen Abbildungslinse 54 zwischen einem Wert von etwa 7 mm bis zu einem Wert von etwa 27 mm, so führt dies praktisch zu keiner Änderung des Abbildungsmaßstabes, d. h. der Abbildungsmaßstab, der vorzugsweise den Wert 5 aufweist, bleibt im wesentlichen gleich, und folglich wird von den Positionssensoren 31 bis 36 innerhalb des Arbeitsbereiches 54 lediglich eine Positionsänderung senkrecht zur optischen Achse der Abbildungsoptik detektiert, während eine Änderung des Abstandes zur Bodenfläche 30, d. h. eine Positionsänderung parallel zur optischen Achse der Abbildungsoptik, nicht detektiert wird und folglich auch nicht zu einem Positionsfehler führt.The two imaging lenses 51 and 52 form in combination with the aperture 53 a telecentric system such that a change in the distance between the position sensor 36 and the floor area 30 only an insignificant change in the imaging scale results, provided that the distance within one is due to the imaging property of the two lenses 51 and 52 as well as the size of the through opening 45 the aperture 53 specified work area. This work area is in 3 schematically illustrated and with the reference symbol 54 busy. The length L of the work area 54 is approx. 20 mm, and the distance A of the working area 54 to the front imaging lens 51 is approx. 7 mm. Changes during a trip of the floor cleaning device 10 along the floor area 30 the distance between the floor surface 30 and the front imaging lens 54 between a value of about 7 mm to a value of about 27 mm, this leads to practically no change in the magnification, ie the magnification, which preferably has the value 5, remains essentially the same, and consequently the position sensors 31 to 36 within the work area 54 only a change in position perpendicular to the optical axis of the imaging optics is detected, while a change in the distance to the floor surface 30 , ie a change in position parallel to the optical axis of the imaging optics, is not detected and consequently does not lead to a position error.

Mittels der Auswerteelektronik 57 von jedem der Positionssensoren 31 bis 36 kann jeweils die Fahrtrichtung, der zurückgelegte Fahrweg sowie die Geschwindigkeit des Bodenreinigungsgerätes 10 bestimmt werden. Zusätzlich kann jeweils auch die Beschaffenheit und der Abstand der Bodenfläche 30 erkannt werden, indem die Intensität der auf die CCD-Elemente 55 auftreffenden Lichtstrahlung ausgewertet wird, und ein entsprechender Intensitätswert wird anläßlich einer Lernfahrt des Bodenbearbeitungsgerätes 10 positionsabhängig im Speicherglied 61 abgespeichert. Von der Steuereinheit 20 werden dann bei einer Reinigungsfahrt die momentanen Intensitätswerte der einzelnen Positionssensoren 31 bis 36 in unterschiedlicher Weise miteinander in Beziehung gesetzt. Dies wird nachfolgend näher erläutert.By means of the evaluation electronics 57 from each of the position sensors 31 to 36 can change the direction of travel, the distance traveled and the speed of the floor cleaning device 10 be determined. In addition, the nature and distance of the floor area can also be changed 30 can be recognized by the intensity of the on the CCD elements 55 incident light radiation is evaluated, and a corresponding intensity value is on the occasion of a learning trip of the soil tillage implement 10 position-dependent in the storage element 61 stored. From the control unit 20 then the current intensity values of the individual position sensors during a cleaning trip 31 to 36 related to each other in different ways. This is explained in more detail below.

Die Positionssensoren 31 und 32 sind fluchtend zur Lauffläche des Antriebsrades 16 angeordnet, und eine entsprechende fluchtende Anordnung zur Lauffläche des Antriebsrades 17 weisen die Positionssensoren 33 und 34 auf. Die Intensitätswerte der auf die CCD-Elemente 55 dieser Positionssensoren 31, 32, 33 und 34 auftreffenden Lichtstrahlung werden mit einem vorgegebenen Mindestwert verglichen, der einem maximal zulässigen Abstand zwischen den Positionssensoren 31 bis 34 und der Bodenfläche 30 entspricht. Unterschreitet der momentane Intensitätswert den vorgegebenen Minimalwert, so wird dies von der Steuereinheit 20 als Überschreiten eines maximal zulässigen Abstandes zwischen dem Bodenreinigungsgerät 10 und der Bodenfläche 30 interpretiert und die Antriebsmotoren 18 und 19 werden daraufhin zu einer Fahrtrichtungsänderung angesteuert, da die Gefahr eines Absturzes vorliegt. Die Positionssensoren 31 bis 34 ermöglichen also nicht nur die Verfolgung der Position des Bodenbearbeitungsgerätes 10, sondern sie bilden zusätzlich Absturzsensoren, die in Hauptbewegungsrichtung 24 vor und hinter den Antriebsrädern 16 und 17 angeordnet sind.The position sensors 31 and 32 are aligned with the tread of the drive wheel 16 arranged, and a corresponding aligned arrangement to the tread of the drive wheel 17 point the position sensors 33 and 34 on. The intensity values on the CCD elements 55 of these position sensors 31 . 32 . 33 and 34 incident light radiation are compared with a predetermined minimum value, the maximum permissible distance between the position sensors 31 to 34 and the floor area 30 equivalent. If the current intensity value falls below the predetermined minimum value, the control unit does so 20 as exceeding a maximum permissible distance between the floor cleaning device 10 and the floor area 30 interpreted and the drive motors 18 and 19 are then driven to change the direction of travel because there is a risk of falling. The position sensors 31 to 34 not only enable tracking of the position of the tillage implement 10 , but they also form crash sensors in the main direction of movement 24 in front of and behind the drive wheels 16 and 17 are arranged.

Von der Steuereinheit 20 werden die von den Positionssensoren 31 bis 34 bereitgestellten Intensitätssignale außerdem dahingehend ausgewertet, daß geprüft wird, ob ein Unterschied zwischen der Intensität der auf die Flächenele mente 55 der Positionssensoren 31 und 32 auftreffenden Lichtstrahlung verglichen mit der Intensität der auf die Flächenelemente 55 der Positionssensoren 33 und 34 auftreffenden Lichtstrahlung vorliegt. Wird ein derartiger Unterschied der Intensitätswerte festgestellt, so wird dies von der Steuereinheit 20 als Existenz einer "Reinigungsgrenze" interpretiert, indem ein Bereich eines bereits gereinigten Bodenflächensegmentes erreicht ist, so daß beispielsweise von den Positionssensoren 31 und 32 ein bereits gereinigter Bodenflächenbereich und von den Positionssensoren 33 und 34 ein noch nicht gereinigter Bodenflächenbereich erfaßt wird. Dieser Beurteilung liegt die Erfahrung zugrunde, daß die Reinigung eines Bodenflächenbereiches dessen Reflexionseigenschaft beeinflußt, so daß gereinigte Bodenflächenbereiche eine andere Reflexion aufweisen als ungereinigte Bodenflächenbereiche. Die unterschiedlichen Reflexionseigenschaften führen wiederum zu unterschiedlichen Intensitäten der auf die CCD-Elemente 55 der Positionssensoren 31, 32 bzw. 33, 34 auftreffenden Lichtstrahlung. Die Antriebsmotoren 18 und 19 des Bodenreinigungsgerätes 10 können bei Vorliegen einer Reinigungsgrenze von der Steuereinheit 20 derart angesteuert werden, daß das Bodenbearbeitungsgerät 10 der Reinigungsgrenze folgt. Dies ermöglicht es, innerhalb kurzer Zeit die zu reinigende Bodenfläche 30 flächendeckend abzufahren, wobei bereits gereinigte Bereiche der Bodenfläche 30 nach Möglichkeit kein zweites Mal überfahren werden.From the control unit 20 are those of the position sensors 31 to 34 provided intensity signals also evaluated in that it is checked whether there is a difference between the intensity of the elements on the surface elements 55 the position sensors 31 and 32 incident light radiation compared to the intensity of the surface elements 55 the position sensors 33 and 34 incident light radiation is present. If such a difference in the intensity values is determined, this is done by the control unit 20 interpreted as existence of a "cleaning limit" by reaching an area of an already cleaned floor surface segment, so that, for example, the position sensors 31 and 32 an already cleaned floor area and from the position sensors 33 and 34 a floor area that has not yet been cleaned is detected. This assessment is based on the experience that the cleaning of a floor surface area influences its reflection property, so that cleaned floor surface areas have a different reflection than unpurified floor surface areas. The different reflection properties in turn lead to different intensities of the CCD elements 55 the position sensors 31 . 32 respectively. 33 . 34 incident light radiation. The drive motors 18 and 19 of the floor cleaning device 10 if there is a cleaning limit from the control unit 20 are controlled so that the soil tillage implement 10 follows the cleaning limit. This enables the floor surface to be cleaned within a short time 30 to cover the entire area, whereby already cleaned areas of the floor area 30 if possible not run over a second time.

Die Positionssensoren 35 und 36 sind in Hauptbewegungsrichtung 24 des Bodenreinigungsgerätes 10 hintereinander angeordnet, wobei der Positionssensor 35 bezogen auf die Hauptbewegungsrichtung 24 vor der Schmutzeintrittsöffnung 22 und der Bürstenwalze 26 und der Positionssensor 36 bezogen auf die Hauptbewegungsrichtung 24 hinter der Schmutzeintrittsöffnung 22 und der Bürstenwalze 26 gehalten ist. Dies hat zur Folge, daß vom Positionssensor 35 in den meisten Fällen ein noch nicht bearbeiteter, d. h. noch nicht gereinigter Bereich der Bodenfläche 30 erfaßt wird, während der Positionssensor 36 einen bereits gereinigten Bereich abtastet. Von der Steuereinheit 20 werden die Intensitätssignale der Positionssensoren 35 und 36 miteinander verglichen, um auf diese Weise ein Kriterium über die Qualität der Bodenreinigung zu erhalten. Liegt nur eine sehr geringe Differenz der Intensitätswerte der beiden Positionssensoren 35 und 36 vor, so deutet dies darauf hin, daß die Beschaffenheit der Bodenfläche 30 durch die Reinigung nur unwesentlich verändert wurde. Das Intensitätssignal des Positionssensors 36 wird von der Steuereinheit 20 zusätzlich mit dem während der Lernfahrt des Bodenreinigungsgerätes 10 abgespeicherten Referenzwert verglichen, der einem Zustand der Bodenfläche 30 bei optimaler Reinigung entspricht. Weicht das vom Positionssensor 36 bereitgestellte Intensitätssignal vom vorgegebenen Referenzwert merklich ab, so deutet dies auf ein unbefriedigendes Reinigungsergebnis hin. Dies hat zur Folge, daß von der Steuereinheit 20 die Fahrtrichtung des Bodenreinigungsgerätes 10 derart geändert wird, daß der bereits bearbeitete Bereich der Bodenfläche 30 bei unzureichendem Reinigungsergebnis ein zweites Mal überfahren wird, um das Reinigungsergebnis zu verbessern.The position sensors 35 and 36 are in the main direction of movement 24 of the floor cleaning device 10 arranged one behind the other, the position sensor 35 related to the main direction of movement 24 in front of the dirt inlet opening 22 and the brush roller 26 and the position sensor 36 related to the main direction of movement 24 behind the dirt inlet opening 22 and the brush roller 26 is held. As a result, the position sensor 35 in most cases an area of the floor surface that has not yet been processed, ie has not yet been cleaned 30 is detected while the position sensor 36 scans an area that has already been cleaned. From the control unit 20 become the intensity signals of the position sensors 35 and 36 compared with each other in order to obtain a criterion for the quality of the floor cleaning. There is only a very small difference in the intensity values of the two position sensors 35 and 36 before, this indicates that the nature of the floor area 30 was only slightly changed by cleaning. The intensity signal from the position sensor 36 is from the control unit 20 additionally with that during the learning trip of the floor cleaning device 10 stored stored reference value compared to a state of the floor area 30 with optimal cleaning. Does that differ from the position sensor 36 provided intensity signal noticeably from the specified reference value, this indicates an unsatisfactory cleaning result. As a result, the control unit 20 the direction of travel of the floor cleaning device 10 is changed so that the already processed area of the floor surface 30 if the cleaning result is inadequate, it is run over a second time to improve the cleaning result.

Auch das vom Positionssensor 35 bereitgestellte Intensitätssignal wird mit dem vorgegebenen Referenzwert verglichen. Hierbei wird von der Steuereinheit 20 geprüft, ob das der ungereinigten Bodenfläche 30 entsprechende Intensitätssignal des Positionssensor 35 nur unwesentlich vom vorgegebenen Referenzwert abweicht. Ist dies der Fall, so wird die Betriebsweise der Bürstenwalze 26 sowie des Saugaggregates derart geändert, daß diese in einen Energiesparmodus (Stand-by-Betriebsmodus) übergehen, während gleichzeitig die Fahrgeschwindigkeit des Bodenreinigungsgerätes 10 erhöht wird.Also from the position sensor 35 provided intensity signal is compared with the predetermined reference value. Here, the control unit 20 checked whether that of the uncleaned floor area 30 corresponding intensity signal from the position sensor 35 deviates only slightly from the specified reference value. If this is the case, then the mode of operation of the brush roller 26 and the suction unit changed so that they go into an energy-saving mode (stand-by mode), while at the same time the driving speed of the floor cleaning device 10 is increased.

Mit Hilfe der Positionssensoren 31 bis 36 kann also jeweils die Position des Bodenreinigungsgerätes 10 bestimmt werden. Zusätzlich weisen sie die Funktion eines Absturzsensors auf, indem mit ihrer Hilfe das Überschreiten eines vorgegebenen Abstandes zwischen dem Bodenreinigungsgerät 10 und der Bodenfläche 30 erkennbar ist. Darüber hinaus kann mittels der Positionssensoren 31 bis 36 die Beschaffenheit der Bodenfläche 30 erkannt werden, und aufgrund der Beschaffenheit kann eine Segmentierung der Bodenfläche 30 erzielt werden und nacheinander können einzelne Segmente der Bodenfläche 30 gereinigt werden, wobei bereits gereinigte Bodenflächensegmente nach Möglichkeit kein zweites Mal überfahren werden. Aufgrund der Erkennbarkeit der Beschaffenheit der Bodenfläche können außerdem die Reinigungsparameter optimal der Bodenfläche angepaßt werden, insbesondere können die Betriebsweisen der Bürstenwalze 26 und des Saugaggregates optimiert werden und die Fahrgeschwindigkeit kann an die Beschaffenheit der Bodenfläche 30 angepaßt werden.With the help of the position sensors 31 to 36 So can the position of the floor cleaning device 10 be determined. In addition, they have the function of a fall sensor in that they exceed a predetermined distance between the floor cleaning device 10 and the floor area 30 is recognizable. In addition, using the position sensors 31 to 36 the nature of the floor area 30 can be recognized, and due to the nature of a segmentation of the floor area 30 can be achieved and successive individual segments of the floor area 30 are cleaned, whereby already cleaned floor surface segments are not run over a second time if possible. Due to the recognizability of the nature of the floor surface, the cleaning parameters can also be optimally adapted to the floor surface, in particular the operating modes of the brush roller 26 and the suction unit can be optimized and the driving speed can depend on the nature of the floor surface 30 be adjusted.

Claims

Mobile tillage device for working a floor area, which is designed to be self-propelled and self-steering and comprises a drive unit, a tillage unit and a control unit, the control unit for controlling the direction of travel of the tillage device being connected to the drive unit and the control unit being assigned at least one position sensor for determining the position of the soil tillage implement, characterized in that the position sensor ( 31 ; 32 ; 33 ; 34 ; 35 ; 36 ) than with the floor surface ( 30 ) interacting optical sensor is designed with a spatially resolving radiation-sensitive element ( 55 ), which has an imaging optics ( 51 . 52 . 53 ) to illustrate a section of the floor area ( 30 ) on the radiation-sensitive element ( 55 ) and evaluation electronics ( 57 ) are assigned, with the evaluation electronics ( 57 ) from successive images of the floor area ( 30 ) the direction of travel and the distance traveled by the soil tillage implement ( 10 ) can be determined.

Soil cultivation device according to claim 1, characterized in that the position sensor ( 31 ; 32 ; 33 ; 34 ; 35 ; 36 ) interacts without contact with the floor surface and at a distance from the floor surface ( 30 ) is arranged.

Soil cultivation device according to claim 1 or 2, characterized in that a section of the floor surface ( 30 ) even if the distance between the soil tillage implement changes ( 10 ) and the floor area ( 30 ) within a given work area ( 54 ) by means of the imaging optics ( 51 . 52 . 53 ) on the radiation-sensitive element ( 55 ) can be reproduced with a practically constant image scale.

Soil cultivation device according to claim 3, characterized in that the working area ( 54 ) extends over at least 10 mm.

Soil cultivation device according to claim 3 or 4, characterized in that a cutout the floor area ( 30 ) by means of the imaging optics ( 51 . 52 . 53 ) from a minimum distance (A) of approx. 5 mm to approx. 10 mm between the soil tillage implement ( 30 ) and the floor area ( 30 ) up to a maximum distance of approx. 25 mm to approx. 30 mm on the radiation-sensitive element ( 55 ) can be reproduced with a practically constant image scale.

Harrow according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging scale a Has a value of about 3 to about 10.

Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging optics comprise a lens ( 51 ), in whose focal plane facing away from the floor surface there is an aperture ( 53 ) is arranged.

Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging optics have two lenses ( 51 . 52 ), in whose common focal plane an aperture ( 53 ) is arranged.

Soil cultivation device according to claim 7 or 8, characterized in that at least one lens ( 51 . 52 ) has an aspherical surface.

Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation-sensitive element ( 55 ) is designed as a microelectronic semiconductor element.

Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation electronics ( 57 ) and the radiation-sensitive element ( 55 ) are designed as a combined microelectronic component.

Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the at least one position sensor ( 31 ; 32 ; 33 ; 34 ; 35 ; 36 ) exceeding a specified distance between the tillage machine ( 10 ) and the floor area ( 30 ) is recognizable.

Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the evaluation electronics ( 57 ) the sharpness of the image of the detail of the floor area ( 30 ) can be evaluated.

Soil cultivation device according to claim 13, characterized in that by means of the evaluation electronics ( 57 ) due to the sharpness of the image of the section of the floor area ( 30 ) exceeding the specified distance between the soil tillage implement ( 10 ) and the floor area ( 30 ) is recognizable.

Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the at least one position sensor ( 31 ) to (36) the nature of the floor surface ( 30 ) is recognizable.

Soil cultivation device according to claim 15, characterized in that the direction of travel and / or the driving speed of the tillage device ( 10 ) and / or the mode of operation of the tillage unit ( 26 ) depending on the nature of the floor area ( 30 ) are controllable.

Soil cultivation device according to claim 16, characterized in that the floor surface ( 30 ) can be segmented and individual floor surface segments can be processed one after the other.

Soil cultivation device according to claim 15, 16 or 17, characterized in that the position sensor ( 31 to 36 ) depending on the nature of the floor area ( 30 ) can be calibrated automatically.

Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the evaluation electronics ( 57 ) the intensity of the radiation-sensitive element ( 55 ) incident radiation can be evaluated.

Soil cultivation implement according to claim 19, characterized in that the movement of the soil cultivation implement ( 10 ) and / or the mode of operation of the tillage unit ( 26 ) depending on the intensity of the radiation-sensitive element ( 55 ) incident radiation is controllable.

Soil cultivation device according to claim 20, characterized in that the control unit ( 20 ) a position-dependent reference value of the intensity of the radiation-sensitive element ( 55 ) incident radiation can be predetermined, and that the control unit ( 20 ) a comparison element comprises for comparing the reference value with the instantaneous value of the intensity of the radiation-sensitive element ( 55 ) incident radiation, whereby the movement of the tillage implement ( 10 ) and / or the mode of operation of the tillage unit ( 26 ) can be controlled as a function of a deviation of the current intensity value from the reference value.

Soil cultivation implement according to one of claims 15 to 21, characterized in that the soil cultivation implement ( 10 ) at least two position sensors ( 31 ; 32 ; 33 ; 34 ; 35 ; 36 ), where the movement of the tillage implement ( 10 ) and / or the mode of operation of the tillage unit ( 26 ) depending on the position sensors ( 31 ; 32 ; 33 ; 34 ; 35 ; 36 ) recorded soil conditions are controllable.

Soil cultivation implement according to claim 22, characterized in that the movement of the soil cultivation implement ( 10 ) and / or the mode of operation of the tillage unit ( 26 ) depending on the intensities of the radiation-sensitive elements ( 51 ) of the position sensors ( 31 ; 32 ; 33 ; 34 ; 35 ; 36 ) incident radiation are controllable.

Soil cultivation device according to claim 22 or 23, characterized in that by means of a first position sensor ( 35 ) the floor area ( 30 ) before processing and using a second position sensor ( 36 ) the floor area ( 30 ) can be recorded after processing.

Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the optical sensor ( 55 ) and the assigned evaluation unit ( 57 ) a rotation of the tillage implement ( 10 ) is recognizable.

Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive unit has two drive wheels ( 16 . 17 ) which has a common axis of rotation ( 15 ), whereby on both sides of the common axis of rotation ( 15 ) at least one position sensor each ( 31 . 33 respectively. 32 . 34 ) is arranged.

Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the tillage unit comprises a cleaning unit ( 26 ) includes.

Soil cultivation device according to claim 27, characterized in that the cleaning unit comprises a sweeping brush ( 26 ) having.