DD228096A5

DD228096A5 - METHOD AND DEVICE FOR THE AUTOMATIC MANAGEMENT OF VEHICLES, ESPECIALLY OF DRIVEN ELECTRIC CARCASES

Info

Publication number: DD228096A5
Application number: DD84269054A
Authority: DD
Inventors: Alain Gaillet; Patrick Belleau
Original assignee: Francaise Convoyeurs Sa
Priority date: 1983-11-04
Filing date: 1984-11-02
Publication date: 1985-10-02
Also published as: FR2554612A1; NO844335L; ES537353A0; ES8603997A1; FR2554612B1; EP0146428A1

Abstract

Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Fuehrung von Fahrzeugen zu schaffen, die sowohl eine sehr einfache Bildverarbeitung als auch kurze Berechnungen zur Bestimmung der Befehle fuer die Bewegung des Fahrzeugs ermoeglicht. Zu diesem Zweck ist ein Elektrokarren mit einer Doppelkamera ausgestattet, deren zwei Leitwege mit zueinander senkrechten Polarisationsfiltern versehen sind. Ein Scheinwerfer erhellt das Gesichtsfeld der Kamera. Darin sind polarisiertes Licht retroreflektierende Leuchtmarkierungen aufgestellt. Durch eine Vorverarbeitung der zwei von der Doppelkamera gelieferten Bilder koennen darin die Leuchtmarkierungen durch Differenz wiedergefunden werden. In einer Lernphase wird eine Datenfolge der Leuchtmarkierungspositionen im Bild als Bezugspunkt im Speicher aufgezeichnet, danach vergleicht der Prozessor das laufende Bild mit einem der aufgezeichneten Bilder, was eine automatische Steuerung des Karrens auf einem von ihm erlernten Weg, der durch den Inhalt des Speichers definiert ist, ermoeglicht. Fig. 7The object and the object of the invention are to provide a method and a device for the automatic guidance of vehicles, which allows both a very simple image processing and short calculations to determine the commands for the movement of the vehicle. For this purpose, an electric cart is equipped with a dual camera whose two routes are provided with mutually perpendicular polarization filters. A spotlight illuminates the field of view of the camera. In it polarized light retroreflective luminous marks are placed. By preprocessing the two images supplied by the dual camera, the luminous marks can be found there by difference. In a learning phase, a sequence of data from the highlight locations in the image is recorded as a reference in memory, then the processor compares the current image with one of the recorded images, automatically controlling the cart in a way it has learned, which is defined by the contents of the memory , allows. Fig. 7

Description

Berlin, den 25. 1. 1985 64 604/13Berlin, January 25, 1985 64 604/13

Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Führung von Fahrzeugen, insbesondere von fahrerlosen ElektrokarrenMethod and device for automatically guiding vehicles, in particular driverless electric carts

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur automatischen Führung von Fahrzeugen, insbesondere von fahrerlosen Elektrokarren«The invention relates to a method and a device for automatically guiding vehicles, in particular driverless electric carts. «

Characteristic of the known technical solutions

Die Führung eines Fahrzeuges, wie beispielsweise eines Elektrokarrens, erfolgt meist mit Hilfe von Techniken, die von der "Schiene" angeregt wurden, ohne daß es jedoch zwischen dem Fahrzeug und der Führungseinrichtung zu einer körperlichen Berührung kommt. So wird ein erdverlegter Drahtleiter verwendet, auf dem das Fahrzeug durch induktive Ortung geführt wird. Ein anderes Verfahren besteht darin, auf dem Boden einen reflektierenden oder fluoreszierenden Farbstreifen anzubringen, den das Fahrzeug optisch erfaßt, um ihm zu folgen. Die erdverlegten Drahtleiteranlagen sind wenig flexibel, da jede Änderung des Weges der Fahrzeuge umfangreiche Arbeiten mit sich bringt. Der Farbstreifen ist seinerseits gegenüber Schmutz und anderen in einer industriellen Umgebung bestehenden Abnutzungen sehr anfällig· Diese beiden Verfahren geben somit keineswegs volle Zufriedenheit. In der FR-PS 2 495 797 ist ein System zur Führung durch optische Triangulation vorgeschlagen, in dem die zu erreichende Stelle unter Zuhilfenahme einer horizontalen "optischen Basis" mar-The guidance of a vehicle, such as an electric cart, is usually carried out by means of techniques that have been stimulated by the "rail", but without physical contact between the vehicle and the guide device. So a buried wire conductor is used, on which the vehicle is guided by inductive location. Another method is to mount on the floor a reflective or fluorescent color strip that the vehicle optically detects to follow. The buried wire conductor systems are not very flexible, since every change in the way of the vehicles involves extensive work. The color strip, in turn, is very susceptible to dirt and other wear in an industrial environment · These two methods are thus by no means complete satisfaction. In FR-PS 2 495 797 a system for guiding by optical triangulation is proposed, in which the point to be reached with the aid of a horizontal "optical base" mar-

kiert wird, die aus drei Retro-Reflektoren besteht, die an den beiden Enden bzw· in der Mitte dieser Basis angeordnet sind. Das Fahrzeug ist mit einem Scheinwerfer, der ein linear abgelenktes Strahlenbüschel aussendet, sowie mit Geräten zur Bestimmung der Zeitabstände zwischen dem Auftreten der von der Basis ausgesendeten Strahlen, das heißt der Winkelentfernungen der verschiedenen, vom Fahrzeug aus gesehenen Punkte der Basis, ausgestattet. Des weiteren ist man auch in der Lage, ein Fahrzeug durch Verarbeitung der von diesem Fahrzeug aufgenommenen Bilder von der Umgebung zu fuhren· Aufgeladene Kameras übertragen Bilder von der Umgebung an eine Bildverarbeitungsanlage, durch die die Ortsbestimmung des Fahrzeugs durch Vergleich dieser Bilder mit vorher festgelegten Bezugskarten möglich ist. Aus den Vergleichen der Bilder leiten sich Betätigungen der Lenkorgane des Fahrzeugs ab, um die Oberlagerung der Bilder zu erzielen und das anvisierte Ziel zu erreichen.is made, which consists of three retro-reflectors, which are arranged at the two ends or in the middle of this base. The vehicle is equipped with a headlamp emanating a linearly deflected beam of rays and with devices for determining the time intervals between the occurrence of the beams emitted by the base, that is the angular distances of the various points of the base viewed from the vehicle. Furthermore, one is also able to drive a vehicle from the environment by processing the images taken by this vehicle. Charged cameras transmit images of the surroundings to an image processing facility, by which the location of the vehicle is determined by comparing these images with predetermined reference maps is possible. From the comparisons of the images, operations of the steering organs of the vehicle are derived in order to achieve the superimposition of the images and to achieve the intended goal.

Dazu muß man über Datengroßraumspeicher, insbesondere zur Speicherung der Bezugskarten, verfügen» Für den Vergleich der erhaltenen Bilder mit den gespeicherten Bildern ist eine sehr langwierige Berechnung notwendig. Durch die Dauer dieser Berechnung verlangsamt sich die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs beachtlich«For this purpose one must have data large-capacity memory, in particular for the storage of the reference cards. »For the comparison of the received pictures with the stored pictures a very lengthy calculation is necessary. The duration of this calculation slows down the maximum speed of the vehicle considerably. "

Die beiden vorhergehenden Systemarten sind darüber hinaus gegenüber Schwankungen der Raumhelligkeit, die jederzeit auftreten können, anfällig.The two previous types of systems are moreover prone to variations in room brightness that can occur at any time.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile desThe aim of the invention is to overcome the aforementioned disadvantages of

Standes der Technik zu vermeiden, Darlegung des Wesens der Erfindung To avoid prior art, expounding the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Führung von Fahrzeugen zu schaffen, die sowohl eine sehr einfache Bildverarbeitung als auch kurze Berechnungen zur Bestimmung der Befehle for die Bewegung des Fahrzeugs ermöglicht·The object of the invention is to provide a method and a device for the automatic guidance of vehicles, which enables both a very simple image processing and short calculations for determining the commands for the movement of the vehicle.

Dazu schlägt die Erfindung zunächst ein Verfahren zur Führung eines unabhängigen Fahrzeuges vor, das für seine Ortung mit Bildaufnahmegeräten ausgerüstet ist, die im Vergleich zu mit dem Fahrzeug verbundenen Bezugsachsen in eine bekannte Richtung gelenkt sind. Erfindungsgemäß schließt dieses Verfahren mehrere Etappen ein, die darin bestehen:For this purpose, the invention first proposes a method for guiding an independent vehicle, which is equipped for its location with image recording devices, which are directed in a known direction compared to reference axes connected to the vehicle. According to the invention, this method includes several stages, which consist in:

a) im Fahrbereich des Fahrzeuges eine Reihe von Leuchtmarkierungen vorzusehen, die polarisiertes Licht linear aussenden ;a) provide in the driving range of the vehicle, a series of luminescent markers that emit linear polarized light;

b) an Bord des Fahrzeugs jede Aufnahme gesondert durch zwei verschiedene lineare Polarisationsfilter zu machen, jedesmal die beiden sich dabei ergebenden Bilder zu vergleichen und jedesmal einen Signalsatz der Positionen der Markierungen im Bild, ausgehend von ihrem Helligkeitsunterschied zwischen den beiden Bildern, zu bestimmen ;b) on board the vehicle to make each photograph separately through two different linear polarizing filters, each time to compare the two resulting images and to determine each time a signal set of the positions of the marks in the image, based on their brightness difference between the two images;

c) in einer Lernphase das Fahrzeug einen Bezugsweg fahren zu lassen und die auf diesem Weg erhaltene Folge der Signalsätze der Markierungspositionen aufzuzeichnen;c) in a learning phase to let the vehicle drive a reference path and to record the sequence of signal sets of the marking positions obtained in this way;

d) das Fahrzeug dann mit automatischer Steuerung fahren zu lassen, und zwar durch Vergleich des Markierungspositionssignalsatzes, den es jeden Augenblick erhält, mit der in der Lernphase aufgezeichneten Folge, und Fahren in einer Richtung, bei der sich die Abweichung zwischen dem Augenblickssignalsatz und dem Bezugssignalsatz der Markierungspositionen verringert.d) then having the vehicle run with automatic control, by comparing the marker position signal set it receives at any moment with the sequence recorded in the learning phase, and driving in one direction where the deviation between the instantaneous signal set and the reference signal set the marking positions decreased.

Die Markierungen können mit Polarisationsfiltern ausgestattete Lichtquellen sein·The markings may be light sources equipped with polarizing filters.

In einer vorzugsweisen Ausführungsform sind die Markierungen mit Polarisationsfiltern ausgestattete Retro-Reflektoren und das Fahrzeug ist mit einer Lichtquelle wie einem Scheinwerfer ausgestattet, der wie die Bildaufnahmegeräte ausgerichtet ist.In a preferred embodiment, the markers are retro-reflectors equipped with polarizing filters, and the vehicle is equipped with a light source such as a headlight, which is aligned like the image pickup devices.

Vorzugsweise senden die Markierungen ein polarisiertes Licht aus, dessen Polarisationsebene zu einer vorherbestimmten Richtung, wie z· B. zur Vertikalen, parallel oder senkrecht steht, und von den beiden Polarisationsfiltern steht der eine parallel und der andere senkrecht zu dieser vorherbestimmten Richtung.Preferably, the markers emit a polarized light whose polarization plane is parallel or perpendicular to a predetermined direction, such as vertical, and of the two polarizing filters, one is parallel and the other is perpendicular to that predetermined direction.

Für bestimmte Anwendungen kann die Bildaufnahme durch ein chromatisches Filtern des von den Markierungen ausgesendeten oder von diesen retroreflektierten Lichtes erfolgen.For certain applications, the image acquisition may be by chromatic filtering of the light emitted from the marks or retroreflected from them.

Die in der Etappe c) vorgesehene Aufzeichnung und der in der Etappe d) vorgesehene Vergleich können entweder an Bord des Fahrzeuges oder an einem zentralen Führerstand erfolgen, zu dem die an Bord des Fahrzeuges verfügbaren Daten radioelek-The recording provided for in stage (c) and the comparison provided for in (d) may be carried out either on board the vehicle or at a central driver's cab, to which the data available on board the vessel are radioelec-

trisch oder auf einem anderen Weg übertragen werden·trically or in another way ·

In einer besonderen Ausführungsform schließt die Etappe d) die Berechnung der Abweichung zwischen dem tatsächlichen Weg des Fahrzeuges und dem Bezugsweg und die Steuerung der Antriebselemente des Fahrzeuges in der diese Abweichung verringernden Richtung ein· Jedoch können auch andere Rechenmethoden angewandt werden« wie weiter unten gezeigt wird»In a particular embodiment, the step d) includes the calculation of the deviation between the actual travel of the vehicle and the reference path and the control of the drive elements of the vehicle in the direction decreasing this deviation. However, other calculation methods may be used as will be shown below »

Es empfiehlt sich« die Markierungen so anzuordnen« daß das Fahrzeug an jedem Punkt seiner Fahrzone mindestens zwei von ihnen sieht.It is advisable to "arrange the markings" so that the vehicle sees at least two of them at each point of its travel zone.

Noch spezieller erfolgen in der Etappe c) die Bildaufnahmen gemäß einer vorherbestimmten zeitlichen und räumlichen Staffelung auf dem Bezugsweg, wobei diese Staffelung in der Etappe d) reproduziert wird«More specifically, in stage c), the images are taken according to a predetermined temporal and spatial staggering on the reference path, this staging being reproduced in stage d). "

Diese Erfindung betrifft ebenfalls die Einrichtung zur Durchführung des weiter oben dargelegten Verfahrens,This invention also relates to the device for carrying out the method set forth above,

Die Einrichtung besteht in der Hauptsache aus einer Vorrichtung« die an Bord des Fahrzeugs geladen wird und die sich aus Bildaufnahmegeräten, die mit Bildverarbeitungsanlagen sowie mit Rechengeräten und Geräten zur Steuerung des Fahrzeuges verbunden sind, zusammensetzt.The device consists principally of a device which is loaded on board the vehicle and which is composed of image-recording devices connected to image processing equipment and to computer-assisted computing and vehicle control equipment.

Nach einem ersten Kennzeichen der Einrichtung sind die Bildaufnahmegeräte zumindest teilweise in zwei optische Wege für dasselbe Bildfeld geteilt, schließen aber verschiedene Polarisationsfilter ein, wodurch für jedes Feld zwei verschiedene Bilder geliefert werden. Die Bildverarbeitungseinrich-According to a first characteristic of the device, the image capture devices are at least partially divided into two optical paths for the same image field, but include different polarization filters, thereby providing two different images for each field. The image processing

tungen bestehen aus Vorrichtungen zum Lesen der zwei so erzeugten Bilder, aus Geräten für ihre punktweise Differenzbildung und aus Geräten zur Verarbeitung der elektrischen Signale, die die Position der Leuchtpunkte, die sich aus der Differenzbildung der beiden Bilder ergeben, im Bildfeld darstellen, was ermöglicht, in der Umgebung polarisiertes Licht aussendende Markierungen zu erkennen· Die Rechengeräte bestehen aus Speichern« die eine Datenfolge für die Positionen der Markierungen bei einer gewünschten vorherbestimmten Ortsveränderung des Fahrzeuges speichern können und so eingerichtet sind, daß sie die laufenden Positionsdaten der Markierungen und diese eingespeicherten Daten vergleichen können· Schließlich bewirken die Steuergeräte des Fahrzeugs dessen Ortsveränderung in einer Richtung, die eine repräsentative Größe der bei den obengenannten Vergleichen erhobenen Abweichungen minimiert·devices consist of devices for reading the two images thus generated, devices for their point-by-point differentiation and devices for processing the electrical signals, which represent the position of the luminous dots resulting from the difference between the two images in the image field, which enables The computing devices consist of memories which can store a data sequence for the positions of the markers at a desired predetermined location change of the vehicle and are arranged to compare the current position data of the markings and these stored data Finally, the control devices of the vehicle effect its change of position in a direction which minimizes a representative size of the deviations ascertained in the abovementioned comparisons.

Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht aus dieser Vorrichtung und aus Markierungen, die polarisiertes Licht aussenden, entweder von gesonderten Energiequellen oder durch einfache Retro-Reflexion und Polarisation des Lichts, das von einem an Bord des Fahrzeugs eingebauten und in eine nahe der optischen Achse der Bildaufnahmegeräte liegende Richtung gelenkten Scheinwerfer ausgesendet wird, ·The device according to the invention consists of this device and markings which emit polarized light, either from separate sources of energy or by simple retro-reflection and polarization of light from a device installed on board the vehicle and in a direction close to the optical axis of the image-recording devices steered headlight is emitted ·

Was den eigentlichen Aufbau der Einrichtung betrifft, so bestehen die Bildaufnahmegeräte in einer ersten Ausführungsform aus einem Objektiv, das von einer hälbtransparenten Platte gefolgt ist, die das vom Objektiv erzeugte Bild durch zwei Polarisationsfilter, die gegeneinander in einem Winkel von 90° versetzt sind, auf zwei optoelektronische Bildschirme wirft.As regards the actual structure of the device, in a first embodiment, the image pickup devices consist of an objective followed by a half-transparent plate which images the image produced by the objective through two polarizing filters offset from each other by 90 ° two optoelectronic screens are thrown.

In einer zweiten Ausführungsform bestehen die Bildaufnahmegeräte aus zwei getrennten optischen Wegen, die jeweils durch ein Objektiv gebildet werden, das das von ihm erzeugte Bild auf einen dazugehörigen Bildschirm wirft, wobei jeder optische Weg außerdem einen Polarisationsfilter einschließt* Die beiden Polarisationsfilter sind so angeordnet* daß sie gegeneinander in,einem Winkel von 90° versetzt sind.In a second embodiment, the image pickup devices consist of two separate optical paths, each formed by a lens which throws the image produced by it onto an associated screen, each optical path also including a polarizing filter. The two polarizing filters are arranged they are offset from each other in an angle of 90 °.

Die Bildabtasteinrichtungen bestehen aus zwei Röhren zur Bildabtastung durch Strahlaustastung· Nachdem die Bildabtastungen der zwei Röhren synchronisiert wurden, errechnen die Verarbeitungseinrichtungen die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der zwei Bildabtaströhren· In einer Variante sind die Ausgangssignale der Bildabtaströhren direkt Digitalsignale, an denen die punktweise Differenzbildung erfolgt.The image scanners consist of two tubes for image blanking by beam blanking. After the image scans of the two tubes have been synchronized, the processing means calculate the difference between the output signals of the two scanners. In a variant, the output signals of the scanners are directly digital signals on which the pointwise difference is formed.

In einer vorzugsweisen Variante der Erfindung bestehen die Bildabtasteinrichtungen aus zwei Zweirichtungsschaltungen photosensibler Elemente, an deren Ausgängen die punktweise Differenzbildung erfolgt.In a preferred variant of the invention, the image scanning devices consist of two bidirectional circuits of photosensitive elements, at the outputs of which the pointwise difference formation takes place.

Diese Erfindung betrifft weiterhin die Anwendung des Verfahrens und der Einrichtung, die weiter oben dargelegt wurden, auf die Steuerung von fahrerlosen Elektrokarren«This invention further relates to the application of the method and apparatus set forth above to the control of driverless electric carts. "

In dieser Anwendung empfiehlt es sich, daß sich die Markierungen in gleicher Entfernung vom Boden befinden und diese Entfernung der Steuereinrichtung des Elektrokarrens bekannt ist.In this application, it is recommended that the marks are at the same distance from the ground and this distance of the control device of the electric car is known.

Obgleich verschiedene Formen ins Auge gefaßt werden können, ist es am einfachsten, die Bildaufnahmegeräte und den Schein-Although various shapes may be envisaged, the simplest approach is to use the image pickup devices and the dummy

embodiment

Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:The invention will be explained in more detail in an embodiment with reference to the accompanying drawings. Show:

Fig. 1: ein Fahrzeug» wie einen Karren* der mit einem Peilgerät oder Aufnehmer ausgestattet ist, die Aufnahmen von der Umgebung machen;Fig. 1: a vehicle »such as a cart * equipped with a direction finder or pickup that take pictures of the environment;

Fig. 2: schematisch eine erste Ausführungsform des optischen Teils des Peilgerätes;2 shows schematically a first embodiment of the optical part of the direction finding device;

Fig. 3: schematisch eine zweite Ausführungsform des optischen Teils des Peilgerätes;3 shows schematically a second embodiment of the optical part of the direction finding device;

Fig· 4: eine erste Ausführungsform des elektronischen Teils des Peilgerätes;4 shows a first embodiment of the electronic part of the direction finding device;

Fig. 5: eine zweite Ausführungsform des elektronischen Teils des Peilgerätes;5 shows a second embodiment of the electronic part of the direction finding device;

Fig. 6: eine dritte Ausführungsform des elektronischen Teils des Peilgerätes;6 shows a third embodiment of the electronic part of the direction finding device;

Fig. 7: in Form eines Prinzipschemas die an Bord des Fahrzeugs geladenen Teile der erfindungsgemäßen Anlage;FIG. 7 shows, in the form of a schematic diagram, the parts of the system according to the invention loaded on board the vehicle; FIG.

Fig. 8: die Hauptetappen der Lernphase;Fig. 8: the main stages of the learning phase;

Fig. 8A verschiedene während dieser Lernphase erhaltene ^{bis 8C!}Bilder;Fig. 8A shows various values obtained during this learning phase ^{up to 8C!} Images;

Fig. 9: die Hauptetappen der Führungs-/Steuerungsphase des Fahrzeugs undFig. 9: the main stages of the management / control phase of the vehicle and

Fig. 9A, Bilder» die in verschiedenen Augenblicken der Führungs-/Steue gezeigt werden.Fig. 9A, pictures "which are shown in different moments of the guide / Steue.

bis 9B Führungs-/Steuerungsphase auf dem Bildschirm an-to 9B guidance / control phase on the screen

In der Fig. 1 tragt ein Fahrzeug, wie ein Karren C, ein Peilgerät A. Dieses macht gemäß einem Feld F mit einer Zielachse V Aufnahmen von seiner Umgebung.In Fig. 1, a vehicle such as a cart C carries a direction finder A. This makes a photograph of its surroundings according to a field F having a target axis V.

Die Baueinheit wird als in einer Draufsicht dargestellt angenommen. In der Umgebung befinden sich eine Reihe von Leuchtmarkierungen wie Bl bis B3, die in Richtung des Fahrzeugs C polarisiertes Licht waagerecht aussenden können. Die Leuchtfeuer können ihrerseits Lichtquellen sein, die mit unabhängigen Speisequellen versehen sind oder auch durch Netzanschluß gespeist werden und natürlich mit Polarisationsfiltern ausgestattet sind, Eine vorzugsweise Variante besteht in der Ausstattung des Fahrzeugs C mit einem Scheinwerfer P, der die Zielzone des Peilgerätes A erleuchtet. Die Leuchtmarkierungen bestehen dann einfach aus Retro-Reflektoren wie Rückstrahlern, an denen in einer bestimmten, feststehenden Ebene ein Polarisationsfilm angebracht wurde. Neben den Leuchtmarkierungen Bl bis B3 können verschiedene Körper oder Hindernisse wie Ml und M2 angeordnet werden, die das Fahrzeug umfahren muß.The assembly is assumed to be in a plan view. In the area are a number of luminescent markers such as Bl to B3, which can emit horizontally in the direction of the vehicle C polarized light. The beacons may in turn be light sources that are provided with independent power sources or are powered by mains and are of course equipped with polarizing filters, A preferred variant is the equipment of the vehicle C with a headlight P, which illuminates the target zone of the direction finder A. The luminescent markers then simply consist of retro-reflectors, such as reflectors, to which a polarizing film has been applied in a specific, fixed plane. In addition to the luminescent mark Bl to B3 different bodies or obstacles such as Ml and M2 can be arranged, which must drive around the vehicle.

Das Fahrzeug selbst ist unabhängig, das heißt einerseits selbstfahrend und andererseits kann es mit automatischer Steuerung ohne Fahrer fahren.The vehicle itself is independent, that is on the one hand self-propelled and on the other hand it can drive with automatic control without driver.

Die Zielachse V des Peilgerätes ist in eine im Vergleich zu mit dem Fahrzeug verbundenen Bezugsachsen bekannte Richtung gerichtet. Im weiteren wird angenommen, daß diese Richtung feststehend ist und auf das Vorderteil des Fahrzeugs zeigt.The sighting axis V of the direction finder is directed in a direction known as compared to reference axes associated with the vehicle. It is further assumed that this direction is fixed and points to the front of the vehicle.

In der ersten, in der Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsform wird die gesamte Szene, die sich dem Gerät A im Feld F bietet* durch eine halbtransparente Platte LSR halbiert· Diese Platte reflektiert einen Teil der Szene auf eine erste Kamera 10, Sie überträgt einen weiteren Teil der mit der Szene verbundenen Lichtausstrahlung auf eine zweite Kamera 20_# Die Kamera 10 besteht, wie im Schema dargestellt, aus einem Polarisationsfilter PlO, dem ein Objektiv OBlO und dann ein Bildschirm ElO folgen* Wenn sie in der Fig. 2 auch in unmittelbarer Nähe nebeneinander dargestellt sind, so sind diese Teile selbstverständlich in entsprechenden Abständen so angeordnet, daß das Objektiv OBlO auf dem Bildschirm ElO ein Bild von der Szene liefert.In the first embodiment illustrated in FIG. 2, the entire scene facing device A in field F * is halved by a semitransparent plate LSR. · This plate reflects a portion of the scene onto a first camera 10, transmits another one Part of the light emission associated with the scene to a second camera 20 _# The camera 10 consists, as shown in the diagram, of a polarizing filter PlO, followed by a lens OB10 and then a screen El0 * If in Fig. 2 in the immediate vicinity are shown side by side, of course, these parts are arranged at appropriate intervals so that the lens OB10O provides on the screen ElO an image of the scene.

Die Kamera 20 besteht ihrerseits ebenfalls aus einem Polarisationsfilter P20, gefolgt von einem Objektiv 0B20 und dann einem Bildschirm E20, der das durch das Objektiv 0B20 definierte Bild von der Szene empfängt.The camera 20, in turn, also consists of a polarizing filter P20 followed by a lens 0B20 and then a screen E20 which receives the image defined by the objective 0B20 from the scene.

Die Polarisationsfilter PlO und P20 sind zueinander senkrecht angeordnet, und einer von ihnen, hier das Filter PlO, ist so ausgestattet, daß es die von den Leuchtraarkierungen Bl und B3 ausgesendete polarisierte Strahlung durchläßt. Dagegen läßt das Filter P20 praktisch keine Strahlung dieser Leuchtmarkierungen hindurch.The polarizing filters PlO and P20 are perpendicular to each other, and one of them, here the filter PlO, is equipped to transmit the polarized radiation emitted by the luminous marks Bl and B3. On the other hand, the filter P20 passes practically no radiation of these luminous marks.

Die Kameras 10, 20 sind mit Bildabtastgeräten ausgerüstet, die verschieden ausgeführt sein können, wie weiter unten noch zu sehen sein wird. Was die Fig. 2 anbelangt, so wird angenommen, daß es sich um Fernsehkameras handelt, das heißt Kameras, in denen die auf den Bildschirmen ElO und E20 erzeugten Bilder von Bildabtaströhren, die auf der GrundlageThe cameras 10, 20 are equipped with Bildabtastgeräten that can be designed differently, as will be seen below. With regard to Fig. 2, it is assumed that they are television cameras, that is cameras in which the images of image scanning tubes generated on the screens ElO and E20 are based on

der Strahlaustastung (ζ. Β, Vidicons) arbeiten, zerlegt werden«the beam blanking (ζ. Β, Vidicons) work, be disassembled «

Die elektrischen Ausgänge der beiden Kameras IO und 20 werden an eine elektronische PeildatenverarbeitungseinrichtungThe electrical outputs of the two cameras IO and 20 are sent to an electronic data processing device

30 angeschlossen«30 connected «

Nun sei auf die Fig« 3 Bezug genommen« Diese Fig« unterscheidet sich von der Fig« 2 dadurch* daß ein einziges, gemeinsames Objektiv 08 vor der halbtransparenten Platte LSR ange- , ordnet ist«Referring now to Fig. 3, this Fig. Differs from Fig 2 in that a single, common objective 08 is arranged in front of the semitransparent plate LSR.

Bildabtaster 11 und 21 werden aus Bildschirmen Eil und E21 gebildet« die unter Berücksichtigung der Strahlteilung durch die halbtransparente Platte LSR so angeordnet werden, daß sie jeweils ein Bild von der gemäß dem Feld F beobachteten Szene empfangen«Image scanners 11 and 21 are formed of screens Eil and E21 which, taking into account the beam splitting by the semitransparent plate LSR, are arranged so that they each receive an image of the scene observed according to the field F «

Polarisationsfilter Pll und P21 sind jeweils vor den Bildschirmen Eil und E21 senkrecht angeordnet. Wie zuvor wird angenommen, daß das Polarisationsfilter Pll die polarisierte Lichtstrahlung der Leuchtmarkierungen Bl bis B3 hindurchläßt, während sie das Filter P21 nicht hindurchläßt.Polarization filters Pll and P21 are arranged vertically in front of the screens Eil and E21, respectively. As before, it is assumed that the polarizing filter Pll transmits the polarized light radiation of the luminous marks Bl to B3 while not passing the filter P21.

In diesem Fall wird angenommen, daß die Abtastung der von den Bildschirmen Eil und E21 empfangenen Bilder mit Hilfe von photosensiblen Zweiriehtungsnetzen erfolgt, obwohl auch andere Lösungen möglich sind. Die elektrischen Ausgänge dieser Netze werden jeweils an eine PeildatenverarbeitungsschaltungIn this case, it is assumed that the scanning of the pictures received by the screens Eil and E21 is made by means of two-way photosensitive networks, although other solutions are possible. The electrical outputs of these networks are each connected to a line data processing circuit

31 angeschlossen.31 connected.

Es sind Videokameras bekannt, die am Ausgang AnalogsignaleThere are known video cameras, the output analog signals

ausgeben» und andere, anspruchsvollere» die direkt digitale Bildsignale ausgeben können.spend "and other, more sophisticated" that can output digital image signals directly.

Die Fig» 4 veranschaulicht die Schaltung 30 (oder 31) für den Fall« daß die Videokameras mit Analogausgabe arbeiten· Zwei Videokameras 10 und 20 werden von einer gemeinsamen Abtastsynchronisierungsschaltung 38 angesprochen. Diese Abtastsynchronisation bewirkt, daß die Bilder in jeder Kamera punktweise synchron abgetastet werden. Die von den beiden Kameras 10 und 20 simultan gelieferten Analogsignale werden dann an ein Substrahierwerkj wie z. B* einen Differentialverstärker 32, angeschlossen« Der Ausgang des Differentialverstärkers 32 wird mit einer Schaltung 34 verbunden, die die Positionen der Leuchtmarkierungen in der Bildebene in Abhängigkeit von den Informationen, die sie ebenfalls von der Abtast-Synchronisierungsschaltung 38 empfängt, bestimmt.FIG. 4 illustrates the circuit 30 (or 31) in the event that the video cameras operate with analog output. Two video cameras 10 and 20 are addressed by a common scanning sync circuit 38. This scanning synchronization causes the images in each camera to be scanned point by point synchronously. The analog signals supplied simultaneously by the two cameras 10 and 20 are then sent to a subtracter such as, for. The output of the differential amplifier 32 is connected to a circuit 34 which determines the positions of the luminous marks in the image plane in response to the information which it also receives from the scan synchronization circuit 38.

Für alle Bildpunkte oder "Pixels" der Videokameras» die nicht polarisiertem Licht wie dem von den Leuchtmarkierungen Bl bis B3 gesendeten Licht entsprechen, sind die Ausgaben der Videokameras annähernd identisch· Am Ausgang des Differentialversterkers 32 tritt somit eine geringe oder keine Spannung auf und die Schaltung 34 zeichnet darüber keine Information auf.For all the pixels or "pixels" of the video cameras which correspond to non-polarized light such as that emitted by the luminescent markers Bl to B3, the outputs of the video cameras are approximately identical. Thus little or no voltage appears at the output of the differential amplifier 32 and the circuit 34 does not record any information about it.

Im Gegensatz dazu geben die beiden Kameras 10 und 20, wenn bei der vom Kreis 38 auferlegten Abtastung ein gleicher Pixel auf den beiden Bildschirmen abgelesen wird, der dem Bild einer der Leuchtmarkierungen Bl bis B3 entspricht» ganz verschiedene Ausgangssignale aus. Dadurch tritt hinter dem Differentialverstärker 32 eine hohe Ausgangsspannung auf. Diese Information wird von der Schaltung 34 benutzt und mit einer Zeitmessung vom Ausgang der Abtast-SynchronisierungsschaltungIn contrast, when the scanning imposed by the circle 38 causes the two cameras 10 and 20 to read an equal pixel on the two screens corresponding to the image of one of the highlighting marks B1 to B3, the output signals are quite different. As a result, a high output voltage occurs behind the differential amplifier 32. This information is used by the circuit 34 and with a time measurement from the output of the sampling synchronization circuit

38 kombiniert, um die Positionen dieser einer differentiellen Leuchtkraft unterworfenen Pixels in der Bildebene zu bestimmen. Mit diesen Positionen der Bilder der Leuchtmarkierungen Bl bis B3 in der Bildebene kann man auf einfache Weise die Winkelpositionen der Leuchtmarkierungen in Übereinstimmung bringen, wenn die Zielrichtung V und das Feld F des Peilgerätes A der Abbildung 1 bekannt sind.38 combines to determine the positions of these differential luminosity pixels in the image plane. With these positions of the images of the luminous marks Bl to B3 in the image plane, it is easy to make the angular positions of the luminous marks coincident when the direction V and the field F of the direction finder A of Figure 1 are known.

Diese Positionsdaten können in der Schaltung 34 gespeichert werden und/oder an Schaltungen zur Weiterverarbeitung weitergeleitet werden, die eine vollständige Ortsbestimmung des Fahrzeugs, ausgehend von den erhaltenen Winkeldaten, ermöglichen.This position data may be stored in the circuit 34 and / or forwarded to circuitry for further processing, which allow a complete location of the vehicle, based on the obtained angle data.

Die Fig. 5 veranschaulicht eine Variante, ebenfalls auf der Grundlage von Videokameras, in der diese aber Digitalsignale liefern. Die auf diese Weise von den Kameras 10 . und 20 gelieferten Digitalsignale werden an einen numerischen Komparator 36 geleitet, der wie vorher der Differentialverstärker 32 arbeitet, um deutliche Differenzen zwischen den Ausgaben der Videokameras für denselben Bildpunkt zu erfassen. Wenn sie eine solche Differenz entdecken, leitet der Komparator ein Steuersignal an einen Bildspeicher 39, der die Zahlenkoordinaten der Position des betreffenden Pixels im Bild aufzeichnet. Wie zuvor kann der Inhalt des Bildspeichers 39 zu einer Weiterverarbeitung dienen.Fig. 5 illustrates a variant, also based on video cameras, but in which they provide digital signals. The way of the cameras 10. and 20 digital signals supplied are routed to a numerical comparator 36 which, as before, the differential amplifier 32 operates to detect significant differences between the outputs of the video cameras for the same pixel. When they detect such a difference, the comparator passes a control signal to an image memory 39, which records the number coordinates of the position of the pixel concerned in the image. As before, the contents of the image memory 39 can be used for further processing.

Anstelle von Videokameras können die Bildabtastgeräte aus photosensiblen Zweirichtungsnetzen, wie z. B, sogenannten ladungsgekoppelten Elementen (CCD) bestehen, die im allgemei-Instead of video cameras, the Bildabtastgeräte from photosensitive bi-directional networks, such. B, so-called charge-coupled elements (CCD), which are generally

nen so ausgestattet sind, daß sie auf Befehl die an jedem Bildpunkt^gesammelten Informationen wiedergeben, entweder mit Hilfe einer folgegebundenen Abtastung oder in Form einer Matrix-Adressierung« Es wurde angenommen» daß dies fur die Fig. 3 der Fall ist«are equipped so that on command they reproduce the information collected at each pixel, either by means of a sequential scan or in the form of a matrix addressing "It was assumed that this is the case for Fig. 3".

Diese Variante wird in der Fig. 6 veranschaulicht. Eine Adressierungsschaltung 138 spricht die beiden photosensiblen Netze 11 und 21 an> deren Ausgänge jeweils an einen Differentialverstärker 132 angelegt werden, Oe nach der Adressierung 138 geben die Netze Analoginformationen bezüglich der Bildleuchtdichte jedes Bildpunktes, die im Differentialverstärker 132 verglichen werden· Wenn von einer der Netze eine starke Öberleuchtdichte im Vergleich zur anderen aufgezeichnet wird, wird am Ausgang des Differentialverstärkers 132 ein starkes Signal erzeugt* Dieses Signal kann direkt benutzt werden, entweder über eine Aufbereitungseinrichtung, z· B. einen Analog-Digital-Umsetzer 133, der an einen Bildspeicher 139 angeschlossen wird, der ebenfalls die Adressendaten von der Schaltung 38 empfängt· Der Speicher 139 dient zu Weiterverarbeitungen wie in den vorhergehenden Fällen,This variant is illustrated in FIG. 6. An addressing circuit 138 addresses the two photosensitive networks 11 and 21 whose outputs are each applied to a differential amplifier 132, Oe after addressing 138, the networks provide analog information on the luminance of each pixel compared in the differential amplifier 132 · If from one of the networks a strong Overe luminance is recorded in comparison to the other, a strong signal is produced at the output of the differential amplifier 132 * This signal can be used directly, either via a conditioning device, such as an A / D converter 133, connected to an image memory 139 which also receives the address data from the circuit 38. The memory 139 serves for further processing as in the preceding cases,

Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, daß das Verfahren und das Gerät, die weiter oben beschrieben wurden, eine ausgezeichnete Unterscheidung der Leuchtmarkierungen wie Bl bis B3 ermöglichen, selbst unter sehr kontrastreichen Helligkeitsbedingungen, Es ist ebenfalls zu bemerken, daß die für diese Ortung verwendeten Aufnahmegeräte kein bewegliches Teil haben und somit insbesondere gegenüber mechanischen Erschütterungen des Fahrzeugs oder Karrens beim Fahren unempfindlich sind·The experiments carried out have shown that the method and the apparatus described above allow an excellent distinction of the luminous marks such as Bl to B3, even under very high contrast brightness conditions. It should also be noted that the recording devices used for this location no have moving part and are therefore insensitive to mechanical shocks of the vehicle or cart during driving

Es ist außerdem zu bemerken, daß die Bilddifferenzbildung inIt should also be noted that the image difference formation in

allen Fällen rechnerabhängig bei gleichzeitiger Abtastung der zwei Bilder an den beiden Kameras erfolgt (dieses Wort wird jetzt im weiteren Sinne benutzt, der auch den Fall der photosensiblen Zweirichtungsnetze einschließt)· In der Etappe der Abspeicherung werden nur die Leuchtmarkierungen» die durch ihre Positionen auf dem Bildschirm und im Bildspeicher gekennzeichnet sind, festgehalten.in all cases, depending on the computer, simultaneous scanning of the two images at the two cameras takes place (this word is now used broadly, which also includes the case of the photosensitive bidirectional networks). At the stage of the storage, only the luminous marks are marked by their positions on the Screen and in the image memory are marked, held.

Die Ortung des Fahrzeugs mit Hilfe einer Reihe von sehr unterschiedlichen Leuchtmarkierungen ist dann viel einfacher als in den Verfahren nach der alten Technik.Locating the vehicle using a series of very different luminescent markers is then much easier than in the prior art methods.

Fig. 7 veranschaulicht den Aufbau der Führungs-ZSteuerungseinrichtung eines Fahrzeugs wie z. B. eines fahrerlosen Elektrokarrens. Der Block CA der Fig. 7 bezeichnet eine Doppelkamera, die in der beschriebenen Art unter Bezugnahme auf die Fig. 2 oder die Fig. 3 ausgeführt sein kann. Das Ausgangssignal wird an ein Aufbereitungsgerät PT angeschlossen, das den Schaltungen 30 oder 31 der Fig. 2 und 3 entspricht, und kann wie unter Bezugnahme auf eine der Fig. 4 bis 6 ausgeführt sein.Fig. 7 illustrates the structure of the guidance Z-control device of a vehicle such. B. a driverless electric car. The block CA of Fig. 7 denotes a double camera which may be constructed as described with reference to Fig. 2 or Fig. 3. The output signal is connected to a conditioning device PT corresponding to the circuits 30 or 31 of Figs. 2 and 3, and may be implemented as with reference to any of Figs. 4-6.

Ein Arbeitsspeicher MP wird mit einem Prozessor PR verbunden, an den auch ein Festspeicher MM, z. B. ein programmierbarer oder ein umprogrammierbarer Speicher angeschlossen ist. Dieser Speicher MM dient insbesondere zum Empfang der Programmierdaten sowie anderer stabiler Parameter, die für den Betrieb des Prozessors PR nützlich sind.A main memory MP is connected to a processor PR, to which a fixed memory MM, z. B. a programmable or a reprogrammable memory is connected. In particular, this memory MM serves to receive the programming data as well as other stable parameters useful for the operation of the processor PR.

Der Prozessor PR kann darüber hinaus den schon genannten Scheinwerfer P sowie ein Kontrolldisplaygerät EC kontrollieren.The processor PR can also control the already mentioned headlight P and a control display device EC.

Schließlich verarbeitet der Prozessor PR alle Befehle des Fahrzeugs hinsichtlich der Richtung und gegebenenfalls hin~ sichtlich der Geschwindigkeit und leitet sie an ein in der Fig. 7 durch den Block CC gekennzeichnetes Gerät weiter*Finally, the processor PR processes all instructions of the vehicle with respect to the direction and, if necessary, the speed and forwards them to a device indicated by the block CC in FIG. 7 *

Zunächst betätigt aer Prozessor PR geraeinsam die Doppelkamera CA und den Scheinwerfer P· In der Hypothese, daß diese beiden Bauteile auf dem Fahrzeug beweglich sind, werden sie gemeinsam verlagert und der Prozessor PR muß ihre Positionen gegenüber dem Fahrzeug kennen.First aer processor PR operated straighter lonely dual camera CA and the headlight P · In the hypothesis that these two components are movable on the vehicle, they are moved together and the processor PR must know their positions relative to the vehicle.

Der Vorverarbeitungskreis PT leitet Digitalsignale bezüglich der Positionen der Leuchtraarkierungen im Bild an den Prozessor PR.The preprocessing circuit PT passes digital signals relating to the positions of the illumination marks in the image to the processor PR.

Auf die vorher beschriebene Art und Weise werden die Leuchtmarkierungen je nach ihren Lichtstärkeunterschieden zwischen den beiden von der Doppelkamera erzeugten Bildern erkannt.In the manner described above, the luminous marks are recognized according to their luminous intensity differences between the two images produced by the dual camera.

In der Grundvariante der Erfindung wird angenommen, daß alle Leuchtmarkierungen die gleiche Polarisationsrichtung haben. Man kann jedoch auch anders verfahren* Insbesondere ist es für bestimmte Anwendungen von Nutzen, Leuchtmarkierungen mit waagerechter Polarisation und anders mit senkrechter Polarisation vorzusehen. Vom weiter oben beschriebenen Aufnahmegerät können 'sie im Vergleich zur Umgebung erkannt und zugleich danach unterschieden werden, ob dis Polarisation waagerecht oder senkrecht ist·» Beispielsweise „ wenn man auf die Fig. 4 Bezug nimmt, hängt das Vorzeichen des vom Differentialverstärker 32 gelieferten Signals von der Polarisation ab*In the basic version of the invention it is assumed that all luminous marks have the same direction of polarization. However, it is also possible to do it differently. In particular, it is useful for certain applications to provide luminous marks with horizontal polarization and otherwise with perpendicular polarization. From the recording device described above, they can be recognized in relation to the environment and at the same time be distinguished according to whether the polarization is horizontal or vertical · For example, referring to FIG. 4, the sign of the signal supplied from the differential amplifier 32 depends on the polarization *

Des weiteren kann es, wie vorher gezeigt, vorteilhaft sein, die Bildaufnahme durch ein chromatisches Filtern des von den Leuchtjnarkierungen ausgesendeten Lichtes auszuführen, das dann monochromatisch sein kann.Furthermore, as previously shown, it may be advantageous to perform the image acquisition by chromatic filtering the light emitted by the luminous marks, which may then be monochromatic.

Nun folgt die Bezugnahme auf die Fig. 9 sowie auf die Fig. 8A bis 8C.Now, reference is made to Fig. 9 and Figs. 8A to 8C.

Die Ausführung der Erfindung beginnt durch eine Lernphase, die in diesen Fig. schematisch dargestellt ist« In dieser Lernphase wird der Elektrokarren manuell in der mit Leuchtmarkierungen versehenen Umgebung entsprechend dem Weg, de® er folgen soll, mit Aktivierung der gesamten Aufnahmeeinrichtung (Doppelkamera, Scheinwerfer und Vorverarbeitung) gesteuert.The embodiment of the invention begins with a learning phase, which is schematically illustrated in these figures. In this learning phase, the electric cart is manually moved in the luminous marking environment according to the path it is to follow, with activation of the entire recording device (double camera , headlamp and preprocessing).

In dieser ersten Phase werden die Bilder der Leuchtraarkierungen in einer vorherbestimmten, nicht unbedingt gleichmäßigen zeitlichen Folge erfaßt, um in dem mit dem Prozessor PR gekoppelten Speicher MP gespeichert zu werden. Eine Variante besteht darin, diese Informationen, insbesondere radioelektrisch oder durch Infrarotstrahlung, an einen Außenrschner zu übertragen.In this first phase, the images of the illuminated indicia are acquired in a predetermined, not necessarily uniform, time sequence to be stored in the memory MP coupled to the processor PR. A variant consists in transmitting this information, in particular radio-electric or by infrared radiation, to an outside marker.

Neben den bereits erwähnten rein optischen Vorverarbsitungen kann es von Nutzen sein, zwischen aar Sildaufnähme und der Speicherung der Leuchtmarkierungskoordinaten eine Zwischenstufe 81 äsr numerischen Bildverarbeitung auszuführen. Dadurch können tatsächlich viele Arten von Trugbildern ausgeschlossen werden, die nicht den polarisierten Leuchtmarkierungen entsprechen und somit nicht gespeichert zu werden brauchen.In addition to the already purely optical Vorverarbsitungen it may be useful to perform between aar Sildaufnähme and the storage of the Leuchtmarkierungskoordinaten an intermediate stage 81 for numerical image processing. As a result, many types of illusions can be excluded which do not correspond to the polarized luminous marks and thus do not need to be stored.

Zugleich empfängt der Kontrollschirm EC das Bild, und eine entsprechende Darstellung wird in den Fig. 8A bis 8C gegeben*At the same time, the control screen EC receives the image and a corresponding representation is given in FIGS. 8A to 8C *

So stellt das Bild 8OA ein Trugbild in Form eines großen Fleckes dar_# der offenkundig keiner der Leuchtraarkierungen entsprechen kann. Im Bild 81A der Fig. 8B wurde dieses Trugbild nach einer sehr einfachen Vorverarbeitung durch Messung der Größe des Fleckes beseitigt,So the picture 8OA represents a mirage in the form of a large spot _# which obviously can not correspond to any of the illuminated markings. In Fig. 81A of Fig. 8B, this illusion was removed after a very simple preprocessing by measuring the size of the spot,

Das Bild 82A veranschaulicht auf einfache Weise die Messung der Koordinaten χ und y jeder Leuchtmarkisrung in dem Bild, das durch die Differenzbildung der zwei Bilder erhalten'wurde, die jeweils den Aufnahmen durch senkrechte Polarisationsfilter entsprechen.Image 82A simply illustrates the measurement of the coordinates χ and y of each luminous marker in the image obtained by subtracting the two images respectively corresponding to the images by vertical polarizing filters.

Es zeigt sich somit, daS der Speicher MP für jedes Bild und jede Leuchtmarkierung dieses Bildes ein Positionskoordinaten-Zahlenpaar χ und y erhält. Dies erfordert nur eine sehr begrenzte Speicherkapazität, die nur von der Dichte der in der Umgebung'an der Stelle, an dar sich der Karren befindet, angeordneten Markierungen oder Kennzeichen abhängt*It thus appears that the memory MP receives a position coordinate number pair χ and y for each image and each luminous marking of this image. This requires only a very limited storage capacity, which depends arranged only on the density of the trolley is in the Umgebung'an the point where represents markings or indicia *

Selbstverständlich empfiehlt es sich, daS die Anordnung der Leuchtsarkierung in dsr Umgebung das Karrens in Abhängigkeit von der für diesen vorgesehenen Fahrstrecke erfolgt.Of course, it is recommended that the arrangement of the light mark in dsr environment the cart takes place depending on the intended route for this.

Ebanso kann die Frequenz der SiXdaufnahmsn in der Übungsphase zeitlich und/oder räumlich fest sein (die Erreichung von beidem erfordert eine konstante Fahrgeschwindigkeit des Karrens in einer manuellen Lernweise). Es kann eine srweiterbare Frequenz in Abhängigkeit von der gewünschten Strecke, mit beispielsweise unterschiedlicher Informationsaufnahms aufEbanso the frequency of the SiXdaufnahmsn may temporally and / or spatially fixed (the achievement of both requires a constant traveling speed of the trolley in a manual learn manner) in the training phase. It can have a variable frequency depending on the desired route, with, for example, different information recordings

gerader Strecke und in der Kurve vorgesehen werden.straight course and be provided in the curve.

Am Ende dieser Lernphase kann das Fahrzeug mit automatischer Steuerung die von ihm "erlernte" Strecke fahren.At the end of this learning phase, the vehicle with automatic control can drive the distance it has "learned" from.

Bis dahin ist die automatische Steuerung immer noch viel einfacher als nach der alten Technik»Until then, the automatic control is still much easier than the old technology »

Es wird angenommen, daß der Karren zu Anfang an den Ausgangspunkt dar Strecke, der er folgen soll, zurückgeführt wird. Er kann nun in jedem Augenblick einen Leuchtmarkierungs-Positionssignalsatz, den er durch sein Aufnahmegerät erhält, mit dem entsprechenden Signalsatz, so wie er in der im Speicher MP enthaltenen Aufzeichnung steht, vergleichen. Der Karren braucht dann nur in eine Richtung zu fahren, in der sich die Abweichung zwischen dem Augenblickssignalsatz der Leuchtmarkierungspositionen und dem entsprechenden Bezugssignalsatz verringert, um zu erreichen, daß der Karren den gewünschten Weg nimmt. Man wird bemerken, daß dies nicht unbedingt eine Bestimmung der Position des Fahrzeugs oder der Leuchtmarkierungen erfordert.It is believed that the cart is initially traced back to the starting point of the route it is to follow. He can now at any moment a Leuchtmarkierungspositionssatz, which he receives through his recording device, with the corresponding signal set, as it is in the memory contained in the memory MP, compare. The cart then needs only to travel in a direction in which the deviation between the instantaneous signal set of the luminous marking positions and the corresponding reference signal set is reduced in order to achieve that the carts take the desired path. It will be noted that this does not necessarily require a determination of the position of the vehicle or luminescent markers.

In der Praxis definiert der Prozessor PR Unterbrechungen, und für jede dieser Unterbrechungen beginnt die Etappe 90 mit dem Abruf des im Speicher MP enthaltenen erwarteten Bildes (Bild bedeutet ab jetzt die Koordinaten der Leuchtmarkierungen im laufenden oder erwarteten BiIdJ« Die Etappe 91 besteht im Abruf der laufenden Bildinformationen wie dsr von der Vorverarbeitungseinrichtung PT gelieferten Informationen (nach Filtration eventueller Trugbilder). Die Etappe 92 besteht dann im Vergleich dieser zwei Bilder. Dies genügt, um das Fahrzeug in der Etappe 94, wie vorher gezeigt, zu steuern.In practice, the processor PR defines interrupts, and for each of these interrupts stage 90 begins retrieving the expected image contained in the memory MP (image now means the coordinates of the luminescent markings in the current or expected field). Stage 91 consists in retrieving the current image information such as the information provided by the pre-processor PT (after filtration of any illusions) The stage 92 then consists of comparing these two images, which is sufficient to control the vehicle in stage 94 as previously shown.

Es wird vorausgesetzt, daß dem Fachmann die Steuerung eines Elektrokarrens oder eines anderen Fahrzeugs auf der Grundlage von differentiellen Daten bekannt ist.It is anticipated that the skilled artisan will know the control of an electric car or other vehicle based on differential data.

In bestimmten Fällen kann eine Zwischenetappe 93 ausgeführt werden, uns die tatsächliche Abweichung zwischen dem effektiven Weg des Karrens und dein gewünschten Weg zu bestimmen.In certain cases, an intermediate stage 93 may be performed to help us determine the actual deviation between the effective path of the cart and your desired path.

Das Bild 9OA₁ das im Prinzip auf dem Kontrollschirm EG angezeigt wird, stellt die Positionen der Leuchtraarkxerungen, so wie ,sie im Speicher MP gespeichert sind, dar (Ende der Etappe 90). Das Bild 92A der Fig. 9B entspricht der Oberlagerung der erwarteten Leuchtmarkierungspositionen, so wie sia aufgezeichnet sind (durch kleine Kreise markiert) und dsr tatsächlichen Leuchtmarkierungspositicnen, so wie sie vom Aufnahmegerät gesehen werden (durch kleine Kreuze markiert).The image 9OA _1, which is displayed in principle on the control screen EG, represents the positions of the illumination extensions as stored in the memory MP (end of the step 90). Image 92A of Fig. 9B corresponds to the superposition of the expected luminous marking positions as they are recorded (indicated by small circles) and the actual luminous marking positions as seen by the recorder (indicated by small crosses).

Eine erste in der Etappe 92 anwendbare Vergleichsart besteht somit in einem direkten Vergleich "auf dem Bildschirm" (so wie im Speicher des Rechners dargestellt) zwischen dam erwarteten Bild und dem laufenden Bild und in dar Steuerung der Lenkeinrichtung des Fahrzeugs, ura diese zwei Bilder in Obereinstimmung zu bringen. Neben der Richtung kann auch auf die Geschwindigkeit EinfIuS genommen v/erden. Wie-gezeigt, ist es nicht notwendig, in diesem Fall die Position des Fahrzeugs im Vergleich zu den Markierungen zu bestimmen.Thus, a first applicable in the stage 92 of comparison consists in a direct comparison "on the screen" (as in the memory of the computer shown) between dam expected image and the current image and is controlling the steering device of the vehicle, ura these two images in To bring agreement. In addition to the direction, the speed can also be taken into account. As shown, it is not necessary in this case to determine the position of the vehicle in comparison to the markings.

Anspruchsvoller kann dieses Verfahren durchgeführt werden, indem das Fahrzeug in einer Richtung gesteuert wird, die das Maximum einer Korrelationsfunktion zwischen dem gesehenen Bild und dem erwarteten Bild gewährleistet (was den Vorteil hat, viele Trugbilder einfach auszuschließen). Das FahrzeugMore sophisticatedly, this method can be performed by controlling the vehicle in a direction that ensures the maximum of a correlation function between the viewed image and the expected image (which has the advantage of simply excluding many illusions). The vehicle

kann auch in einer Richtung gesteuert werden, in der das Minimum einer vorherbestimmten Funktion der Abstände zwischen den gesehenen Leuchtmarkierungspunkten oder -Positionen und den erwarteten Leuchtmarkierungspositionen erreicht wird. Diese Funktion kann vorteilhaft eine quadratische Funktion sein.can also be controlled in a direction in which the minimum of a predetermined function of the distances between the seen luminous marking points or positions and the expected luminous marking positions is achieved. This function can advantageously be a quadratic function.

Ein anderes Vergleichsverfahren in der Etappe 92 führt über die Bestimmung der Position des Fahrzeugs im Vergleich zu den Markierungen, Es ist dann notwendig, in einem gegebenen Augenblick mindestens zwei Markierungen oder Kennzeichen gleichzeitig zu sehen. Diese Markierungen müssen sich in einem dem Prozessor PR bekannten Abstand vom Boden befinden. Dieser kann dann die Position des Fahrzeugs im Vergleich zu den Leuchtmarkierungen bestimmen und dann die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Weg des Fahrzeugs und dem vorgeschriebenen Weg, den er erlernt hat. Die Richtung des Elektrokarrens und seine Geschwindigkeit werden dann verändert, um die Abweichung zwischen den Wegen zu minimieren und sis in Übereinstimmung zu bringen.Another comparison method in the step 92 involves determining the position of the vehicle relative to the marks. It is then necessary to see at least two marks or marks at a given instant. These markings must be located in a distance from the ground known to the processor PR. The latter can then determine the position of the vehicle relative to the luminescent markings and then the deviation between the actual path of the vehicle and the prescribed path that it has learned. The direction of the electric cart and its speed are then changed to minimize the deviation between the paths and to bring it into agreement.

Selbstverständlich können die Algorithmen für die Steuerung noch weiterentwickelt werden, um beispielsweise einen glatten Obergang der Anschlußstreckan, eine bessere Lärmunempfindlichkeit usw. zu erreichen.Of course, the algorithms for the control can be further developed, for example, to achieve a smooth transition of the Anschlußstreckan, a better noise immunity, etc.

Die Unterbrechungen, die die geraeinsame Abfrage des Speichers MP und der Vorverarbeitungseinrichtung PT des Aufnahmegerätes bewirkt, können zum Beispiel bei jeder Radumdrehung des Fahrzeugs oder zu bestimmten und vom Nutzer festgelegten Zeitpunkten erfolgen, wobei diese Unterbrechungen intern oderThe interruptions caused by the simultaneous interrogation of the memory MP and the preprocessing device PT of the recording device can, for example, be carried out at each wheel revolution of the vehicle or at specific and user-defined times, these interrupts being internal or

extern sein können. Zwischen zwei Unterbrechungen übernimmt der Prozessor PR die Steuerung des Fahrzeugs, wie oben beschrieben.can be external. Between two interrupts, the processor PR takes control of the vehicle as described above.

Bei den oben beschriebenen Ausf&hrungsformen befinden sich die Polarisationsfilter in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen (bezogen auf ein mit dem Bild verbundenes Bezugssystem)♦ Es kann bei bestimmten Anwendungen auch anders sein, vorausgesetzt, daß durch die beiden Polarisationsfilter die Leuchtniarkierungen unterschieden werden können.In the embodiments described above, the polarizing filters are in two mutually orthogonal directions (relative to a reference frame connected to the image). It may also be different in certain applications, provided that the luminescent markings can be distinguished by the two polarizing filters.

überdies müssen natür&ch die üblichen Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden , um zu verhindern, daß die von den Leuchtmarkierungen empfangenen polarisierten Lichtbundel durch den LichtdurchlaSgrad und die Reflexion an der halbtransparenten Platte keine bedeutsamen Drehungen ihrer Polarisationsrichtung erfahren. Diese Änderungen der Polarisationsrichtung * die vom Einfallswinkel der Lichtbundel auf die Platte, also von der Winkelposition der Leuchtniarkierungen im Gesichtsfeld des Sildaufnahraegerätes abhängen, erzeugen auf den optoelektronischen Bildschirmen Helligkeitsschwankungen der repräsentativen Leuchtmarkierungspunkte. Um diese störenden Drehungen zu vermeiden, gibt es ein dem Fachmann bekanntes Verfahren, das darin besteht, eine halbtransparente Platte mit sehr geringem Drehvernögen und ein Objektiv mit ausreichend großer Fokaldistanz (z, B. 13 mm) zu wählen, die die möglichen Schwankungen des Einfallwinkels der Lichtbündel der Leuchtmarkierungen auf die halbtransparente Platte vermindern« Ein anderes Verfahren besteht darin, Helligkeitsschwankungen der repräsentativen Leuchtmarkierungspunkte auf den optoelektronischen Bildschirmen, wenn es welche gibt, durch punktweise Multiplikation des Wertes der von den LesekreisenIn addition, of course, the usual precautions must be taken to prevent the polarized bundles of light received by the luminous marks from undergoing any significant rotations in their polarization direction due to the transmittance and reflection on the semitransparent plate. These changes in the direction of polarization *, which depend on the angle of incidence of the light bundle on the plate, that is on the angular position of the light indicia in the visual field of the Sildaufnahraegerätes generate on the optoelectronic screens brightness variations of the representative luminous marking points. In order to avoid these disturbing rotations, there is a method known to a person skilled in the art, which consists in choosing a semitransparent plate with very low rotational sensitivities and a lens with sufficiently large focal distance (z, b. 13 mm), which measures the possible variations in the angle of incidence of the light beams of the light marks on the semi-transparent plate reduce "another method is to brightness variations of the representative luminous marking points on the opto-electronic displays, if any, by pointwise multiplication of the value of the reading circuits

der Bildschirme ausgegebenen elektrischen Signale mit Koeffizienten, die in einer Eichphase des Pfeilgerätes bestimmt wurden, zu korrigieren.to correct the electrical signals emitted by the screens with coefficients determined in a calibration phase of the dartboard.

Schließlich ist diese Erfindung nicht auf Anwendungen auf der Erde begrenzt* Im Weltraum kann man beispielsweise die Markierung eines Zielobjektes mit Hilfe von erfindungsgemäßen Leuchtmarkierungen ins Auge fassen, um die Orientisrung und/oder die Ortung eines Verfolgerflugkörpers bezüglich dieses Zielobjektes beträchtlich zu vereinfachen.Finally, this invention is not limited to applications on the earth. In space, for example, one can envisage the marking of a target object by means of luminous markings according to the invention in order to considerably simplify the orientation and / or the location of a tracking missile with respect to this target object.

Claims

invention claim

Anspruch [en] A method of guiding an independent vehicle equipped for locating it with imaging devices steered in a direction known in comparison to reference axes associated with the vehicle * characterized by including the stages consisting of:

(a) provide, within the driving range of the vehicle, a series of beacons (B1-B3) emitting linearly polarized light;

b) on board the vehicle, each image separately by two different linear polarizing filters (PlO, P20, Pll, P21) to record, each time to obtain the images thereby obtained (30, 31) and each time a signal set for the positions of the luminous marks in the image, starting of their difference in brightness between the two images;

c) in a learning phase (80-82), to move the vehicle according to a reference path, recording the sequence of the highlighting position signals obtained in this locomotion;

d) then the vehicle with automatic control (90-94) by comparison of the Leuchtmarkierungspositionssatzes it receives every Auganblick, with ösr in the learning phase recorded sequence fahrsn leave, and its movement in a direction in which the

Deviation between the instantaneous signal set and the reference signal set of the luminous marking positions is reduced.

2. The method according to item 1, characterized in that the

"Illuminated markers (Bl-33) are retro-reflectors equipped with polarizing filters, and in that the vehicle is equipped with a light source such as a headlamp (P), which is aligned like its image-taking devices.

3. Method according to one of the items 1 or 2, characterized. in that the luminous marks (B1-B3) in a direction to a predetermined direction, such as. B, to the vertical, parallel or perpendicular direction emitting a polarized light, and that of the polarization directions of the two filters (PlO, P20; Pll, P21) which is one parallel and the other perpendicular to this predetermined direction,

4. The method according to any one of items 1 to 3, characterized in that the image is taken by a chromatic filtration of the light emitted by the Leuchtraarkierungen.

5 »Method according to one of the items 1 to 4, characterized in that the recording provided in stage c) and the comparison provided in stage d) take place on board the vehicle.

6. The method according to any one of items 1 to 4, in which the vehicle includes means for communication with a central cab, characterized in that provided in the stage c) recording and provided in the stage d) comparison after radio transmission of the. Information is provided at the central driver's cab,

7 «Method according to one of the items 1 to 6, characterized in that the stage d) includes the calculation of the deviation between the actual travel of the vehicle and the reference path and the control of the drive elements of the vehicle in the direction that reduces this deviation»

8. The method according to any one of items 1 to 7, characterized in that in the stage 'a) the luminescent markers are arranged so that the vehicle sees at least two of them at all points of its driving range.

9. Method according to one of the items 1 to 8, characterized in that in the stage c) the image recordings take place according to a predetermined temporal and spatial staggering along the reference path and this staggering is reproduced in the stage d),

10. A device to be loaded on board the vehicle and consisting of image recording devices in conjunction with image processing equipment and with computing devices and devices for controlling the vehicle, characterized in that the image recording devices are at least teilvvaise divided into two optical paths for the same image field.

however, include various polarizing filters (PlO, P20, Pll, P21) providing zv / ei different images for each field, and that the image processing means consist of devices (10, 20, 11, 21) for scanning the two images thus generated There are devices for the point-by-point differentiation (32; 16; 132) and devices (34; 39; 139) for processing the electrical signals, which represent the position of luminous points resulting from the difference of the two images, ira picture field in the environment polarized light emitting luminescent markers can be detected, and that the computing devices consist of memories (MP) that can record a sequence of information regarding the positions of the luminescent markers in a desired, predetermined movement of the vehicle and are set up (PR), that they between the current position data of the highlighting and this stored data can make comparisons, and that the control units of the vehicle (CC) move the latter in a direction in which a representative size of the deviations ascertained in comparisons is minimized,

11. The device according to item 10, characterized in that the luminous marks in a predetermined direction linearly emit a polarized light and of the polarizing filters (PlO, P20; PIl ₁ P21) which is approximately parallel and the other approximately perpendicular to this direction;

12. The device according to any one of the items 10 or 11, characterized in that the image pickup devices consist of a lens (OB), followed by a semi-transparent plate (LSR), which throws the image produced by the lens on two screens Eil, E21), and although by two polarization filters (Pll, P21), which are each offset at an angle of 90 ° to each other.

13. Device according to one of the items 10 or 11, characterized in that the image recording devices consist of two separate optical paths (LSR), each of which is formed by a lens (QBlO; 0820) »that the image generated by him on an associated screen E20), and each optical path also includes a polarizing filter (PlO; P20) and the two polarizing filters are offset from each other at an angle of.

14. Device according to any one of items 10 to 13, characterized in that the image sensing devices consist of two working on the basis of Strahlenaustastung Bildabtaströhren.

15. Device according to item 14, characterized in that the scans of the two tubes are synchronized and the image processing means detect the difference between the output signals of the two Bildabtaströhren »

16. The device according to item 14 _4, characterized in that the output signals of the two image scanning tubes in digi-

Talsignale be transformed, where said difference is made point by point.

17. Device according to one of the points 10 to 13, characterized in that the image scanning device consists of two bidirectional networks of photosensitive elements, at whose outputs a pointwise difference formation takes place.

18. Application of the method and the device according to one of the preceding points for the control of driverless electric carts.

For this 4 pages drawings.