DE10050385A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Füllgraderfassung von Transportbehältern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Füllgraderfassung von Transportbehältern (26), zum Beispiel Containern, beim Beladen mit Ladegut (12), wie Gepäck oder Frachtgut, mechanisch mittels einer mechanischen Bewegungseinheit (14), zum Beispiel ein Roboter, Stück für Stück aufgenommen und in dem betreffenden Transportbehälter (26) abgelegt wird und wobei gleichzeitig beim Ablegen des jeweiligen Ladeguts (12) dessen Größe sowie dessen Lage im Transportbehälter berührungslos erfaßt wird und die so ermittelten Daten in einem Datenspeicher abgelegt und von einer hiermit verbundenen Auswerteeinheit (28) bedarfsweise ausgelesen und ausgewertet werden, um den Beladungszustand des Transportbehälters (26) zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Füllgraderfassung von Transportbehältern, zum Beispiel Containern, beim Beladen mit Ladegut, wie Gepäck oder Frachtgut, welches mechanisch mittels einer mechanischen Bewegungseinheit, zum Beispiel ein Roboter, Stück für Stück aufgenommen und in dem betreffenden Transportbe­ hälter abgelegt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist allgemein bekannt, zur Vereinfachung von Arbeitsabläufen Maschinen einzu­ setzen, welche gleichförmig und zuverlässig arbeiten. Bei der Verladung, das heißt dem Be- und Entladen oder Umladen, von Gepäckstücken und Frachtgut, allgemein als Ladegut bezeichnet, ist es insbesondere im Luftfrachtbereich bekannt, soge­ nannte Gepäckroboter einzusetzen, welche das betreffende Ladegut aufnehmen und an dem vorgesehenen Verladeort ablegen.

Derartige Anordnungen sind bekanntgeworden aus der DE 199 34 095 sowie aus der DE 100 15 778 und aus der DE 100 18 385. Darin sind unterschiedliche, sich teils ergänzende, teils alternative Beladungsvarianten gezeigt, welche dazu vorge­ sehen sind, den jeweiligen Ladevorgang sowohl zuverlässig als auch möglichst rasch und ökonomisch durchzuführen. Insbesondere ist hierbei bezweckt, die mit herkömmlichen Ladeautomaten nicht immer vermeidbaren Beschädigungen des Ladeguts sicher auszuschließen, indem das Ladegut schonend aufgenommen und abgelegt wird.

Ungelöst ist jedoch bei den bekannten Anordnungen das Problem, das sich aus dem jeweiligen Beladungszustand des betreffenden Transportbehälters ergibt. Zwar kann bei der Beladung mit gleichförmigem, das heißt gleich großem, Ladegut eine optimale Beladung eines Transportbehälters erreicht werden, nämlich eine maxi­ male Anzahl von Stücken je Transportbehälter. Dies setzt jedoch die exakte Ein­ haltung der vorgesehenen Ladegut-Positionen voraus. Bereits geringe Abweichun­ gen hiervon führen zu einer verringerten Ladekapazität und somit zu möglichen Stö­ rungen im Arbeitsablauf, wenn zum Beispiel früher als ursprünglich geplant ein weiterer Transportbehälter benötigt wird.

Eine Möglichkeit, diesem Problem zu begegnen, wurde indirekt in der DE 100 02 957 vorgeschlagen, indem man die Hüllkurven von an sich normierten Frachtgut­ verladeeinheiten, zum Beispiel Container, optisch erfaßt und die hierbei erhaltenen Informationen dahingehend auswertet, die zutreffende Position für diese Frachtgut­ verladeeinheit in dem betreffenden Transportmittel, insbesondere Flugzeug, zu be­ stimmen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches einfach durchzuführen ist und mit geringem Aufwand an Zeit ein hohes Maß an Zuverläs­ sigkeit bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dementsprechend ist vorgesehen, daß beim Ablegen des jeweiligen Ladeguts gleichzeitig dessen Größe sowie dessen Lage im Transportbehälter berührungslos erfaßt wird und die so ermittelten Daten in einem Datenspeicher abgelegt und von einer hiermit verbundenen Auswerteeinheit bedarfsweise ausgelesen und ausge­ wertet werden, um den Beladungszustand des Transportbehälters zu bestimmen.

Mit anderen Worten, die Verladung mit der an sich bekannten Verladevorrichtung wird soweit ertüchtigt, daß durch Erfassung der Größe des jeweiligen Ladeguts so­ wie durch Korrelation mit dem aktuellen Beladungszustand des betreffenden Trans­ portbehälters stets die Information zur Verfügung steht, wieviel des zur Verladung bereitstehenden Ladeguts in den betreffenden Transportbehälter geladen werden kann und an welche jeweilige Ladeposition. Durch die selbsttätige Erfassung der wesentlichen Verladeparameter ist es nunmehr mit Hilfe der Erfindung möglich das Verladen ohne Anwesenheit von Bedienungspersonal durchzuführen. Dabei erweist sich die Verladung mittels der erfindungsgemäß integrierten Bewegungseinheit zu­ sätzlich als schonend für das Ladegut und verzögerungsfrei, da das eingesetzte System frühzeitig erkennt, wann beispielsweise ein Wechsel des Transportbehälters vorzusehen ist.

Das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, daß beim Ablegen des Ladeguts im Trans­ portbehälter eine Einrichtung zur berührungslosen Erkennung des Ladeguts mit der mechanischen Bewegungseinheit bewegungskoordiniert mitgeführt wird und daß die Bewegungsparameter der Bewegungseinheit erfaßt und im Datenspeicher für eine Auswertung abgelegt werden. Hierbei wird also jeweils mit dem Ladegerät, zum Beispiel Greifer, Schaufel oder ähnliches, gleichsam wie eine Kamera mit Suchscheinwerfer die Einrichtung zum berührungslosen Erfassen des Ladeguts mitgeführt, das heißt, sie folgt jeder Bewegung des Ladegeräts. Hierdurch ist es möglich, daß neben dem Ladegut auch die Ladeumgebung beziehungsweise der Ort der vorgesehenen Verladung erfaßt werden kann.

In weiterer Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, daß die Einrichtung zur berührungslosen Erfassung des Ladeguts an die geo­ metrischen Abmessungen des jeweiligen Transportbehälters adaptiert wird, so daß es keinerlei Probleme bei der Auswertung der vorhandenen sowie der verbleiben­ den Ladekapazität gibt.

Entsprechend einer verbesserten Ausführungsform des Verfahrens wird nach er­ folgter Ablage des Ladeguts im Transportbehälter von der Bewegungseinheit eine Meßbewegung durchgeführt, welche mit definierter Winkelgeschwindigkeit erfolgt.

Hierbei wird für jeden definierten Schritt eine Messung durchgeführt, welche zur Be­ rechnung der Position des betreffenden Ladeguts und der aktuellen Beladung des Transportbehälters verwendet wird. Vorzugsweise wird hierzu der Transportbehälter für die Messung virtuell in Scheiben unterteilt, die im folgenden als Meßscheiben bezeichnet sind und für welche jeweils eine Messung erfolgt.

In Weiterbildung des Verfahrens werden die Meßscheiben mit der Referenzmes­ sung des unbeladenen leeren Transportbehälters verglichen, wobei mögliche Mes­ sungsstörungen über Plausibilitätsprüfungen der erhaltenen Meßergebnisse erkannt und eliminiert werden. Eine exakte Positionsbestimmung des Transportbehälters kann über die Einbeziehung einer definierten, raumfesten Marke außerhalb des Be­ hälters in die Messung erfolgen, was die Möglichkeit bietet, Positionierungstoleran­ zen des Transportbehälters auszugleichen.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß jeweils nach Ablegen des Ladeguts an der geplanten Position die hierbei erhaltenen Daten mit einem virtuel­ len Bild des teilbeladenen Transportbehälters verglichen werden, um mögliche Ab­ weichungen der realen von der geplanten Position in dem Transportbehälter zu er­ mitteln sowie dessen Gesamtbeladungszustand. Dadurch ist gewährleistet, daß in weiterer Verbesserung des Verfahrens anhand der beim Beladen erfaßten Daten eine Abweichung der Bewegungseinheit vom geplanten Bewegungsablauf feststell­ bar ist beziehungsweise eine Lageveränderung des Transportbehälters sowie eine Veränderung der Position von bereits abgelegtem Ladegut.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens weist eine Bewegungseinheit, vorzugsweise einen Roboter, auf mit wenigstens einem in mehr als einer Achse bewegbaren Tragarm zur Aufnahme von Ladegut und zu dessen Ablage in einem Transportbehälter.

Unter Zugrundelegung der bereits beim Verfahren angegebenen Aufgabe, eine Verbesserung der bisherigen Verladeprozedur zu erreichen, ist als Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Tragarm wenigstens ein Gelenk aufweist und daß am freien Ende des Tragarms eine Einrichtung zur berührungslo­ sen Erkennung von Ladegut und von dessen Position angeordnet ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die am Trag­ arm befestigte Einrichtung als Laser-/Scan-Einheit ausgebildet, welche am Ladegut angebrachte Markierungen hinsichtlich Größe, geplante Position und Ziel abliest, auswertet und die Bewegung der Bewegungseinheit vorgibt.

Entsprechend einer Verbesserung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorge­ sehen sein, daß die Laser-/Scan-Einheit mit einer Speicher- und Auswerteeinrich­ tung gekoppelt ist, in welcher die bei der Durchführung des Meßvorgangs erhalte­ nen Daten abgelegt sind und zur Auswertung bereit stehen.

Um einen möglichst störungsfreien Ablauf des Beladungsvorgangs zu gewährlei­ sten, erweist es sich in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als vor­ teilhaft; daß zum Beladen des Transportbehälters dieser innerhalb gewisser Tole­ ranzen in einem definierten räumlichen Abstand zur Bewegungseinheit angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung ist die Laser-/Scan-Einheit (22) zur Erfassung der genauen Position des Transportbehälters unter Bezugnahme auf einen raumfesten Bezugspunkt außer­ halb des Transportbehälters vorgesehen. Damit ist gewährleistet, daß auch bei möglichen Abweichungen von der vorgegebenen, das heißt vorzugsweise einer idealen, Position des Transportbehälters in Bezug auf die Bewegungseinheit den­ noch eine exakte Bestimmung des zur Verfügung stehenden Ladevolumens möglich ist.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Anhand eines in der beigefügten schematischen Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispieles sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesse­ rungen sowie besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

In der einzigen Figur ist in schematischer, nicht maßstäblicher Darstellung eine Anordnung zum Beladen mit Ladegut mit einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zur Füllgraderfassung von Transport­ behältern beim Beladen gezeigt.

In der einzigen Figur ist eine Anordnung 10 zum Beladen mit Ladegut 12 gezeigt, welche von einer selbsttätig arbeitenden Ladevorrichtung 14 mit einem verfahrbaren Sockel 16 und einem schwenkbeweglichen Tragarm 18 gebildet ist.

Am freien Ende des Tragarms 18 ist eine Ladeplattform 20 angeordnet, welche zur Aufnahme beziehungsweise zum Abladen von Ladegut 12 dient. Ferner ist am schwenkbeweglichen Tragarm 18 eine Scan-Einheit 22 zur Abtastung eines Lade­ behälters 26 mit einem Laserstrahl und zur Erfassung der entsprechenden Reakti­ onssignale angebracht. Über eine Leitung 24 ist die Scan-Einheit 22 mit einer elek­ tronischen Auswertevorrichtung 28 verbunden, welche sowohl die Ladevorrichtung 14 als auch die Scan-Einheit 22 ansteuert.

Hierbei dient die Scan-Einheit als Vorrichtung 22 zur Füllgraderfassung von Trans­ portbehältern 26, zum Beispiel von Containern, bei deren Beladen, welche innerhalb des Aktionsbereiches der Ladevorrichtung 14 vorbeigeführt werden.

Die in der einzigen Figur gezeigte Vorrichtung 22 zur Füllgraderfassung von Trans­ portbehältern 26 tastet den zu beladenden Transportbehälter 26 zunächst berüh­ rungslos ab, vorzugsweise mittels eines Laserstrahls, um so den aktuellen Füllstand zu erfassen und dann unter Zuhilfenahme der elektronischen Auswerteeinrichtung 28 den in dem Transportbehälter 26 vorhandenen Laderaum zu bestimmen sowie auch den jeweiligen Ladeort darin.

Bei der Abtastung durch die Scan-Einheit 22 wird das Profil des in dem Behälter 26 bereits vorhandenen Ladeguts 12 mit dem Laserstrahl nachgefahren und eine Kontur gezeichnet, welche von der Scaneinheit 22 gelesen und an die elektronische Auswerteeinrichtung 28 übermittelt wird. Dort wird diese Information gespeichert und für die künftige Beladung mit Ladegut als Referenz genommen.

Die Abtastung wie auch die Erfassung des von dem Laserstrahl definierten Berei­ ches dient als Eingabeinformation für die elektronische Auswertevorrichtung 28, mittels welcher der Beladungsvorgang so quasi vollautomatisch ablaufen kann, das heißt sobald erkannt wird, daß der zum Beladen vorgesehene Behälter 26 gefüllt ist, wird dieser abgezogen und ein anderer leerer Behälter 26 zugeführt.

Claims (14)

1. Verfahren zur Füllgraderfassung von Transportbehältern (26), zum Bei­ spiel Containern, beim Beladen mit Ladegut (12), wie Gepäck oder Frachtgut, bei welchem das jeweilige Ladegut (12) mechanisch mittels einer mechani­ schen Bewegungseinheit (14), zum Beispiel ein Roboter, Stück für Stück auf­ genommen und in dem betreffenden Transportbehälter (26) abgelegt wird und wobei gleichzeitig beim Ablegen des jeweiligen Ladeguts (12) dessen Größe sowie dessen Lage im Transportbehälter berührungslos erfaßt wird und die so ermittelten Daten in einem Datenspeicher abgelegt und von einer hiermit verbundenen Auswerteeinheit (28) bedarfsweise ausgelesen und ausgewertet werden, um den Beladungszustand des Transportbehälters (26) zu bestimmen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Able­ gen des Ladeguts (12) im Transportbehälter (26) eine Einrichtung (22) zur berührungslosen Erkennung des Ladeguts (12) mit der mechanischen Bewe­ gungseinheit (14) bewegungskoordiniert mitgeführt wird und daß die Bewe­ gungsparameter der Bewegungseinheit (14) erfaßt und im Datenspeicher (28) für eine Auswertung abgelegt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtung (22) zur berührungslosen Erfassung des Ladeguts (12) an die geometrischen Abmessungen des jeweiligen Transportbehälters (26) adaptiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach erfolgter Ablage des Ladeguts (12) im Transportbehälter (26) von der Bewegungseinheit (14) eine Meßbewegung durchgeführt wird, welche mit definierter Winkelgeschwindigkeit erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für jeden definierten Schritt eine Messung durchgeführt wird, welche zur Berechnung der Position des betreffenden Ladeguts (12) und der aktuellen Beladung des Transportbehälters (26) verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mes­ sung jeweils mittels einer Meßscheibe durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erhaltenen Meßscheiben mit der Referenzmessung des unbeladenen leeren Transportbehälters (26) verglichen werden und mögliche Messungsstörungen über Plausibilitätsprüfungen der erhaltenen Meß­ ergebnisse erkannt und eliminiert werden.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeweils nach Ablegen des Ladeguts (12) an der geplanten Po­ sition die hierbei erhaltenen Daten mit einem virtuellen Bild des teilbeladenen Transportbehälters (12) verglichen werden, um mögliche Abweichungen der realen von der geplanten Position zu ermitteln sowie den Gesamtladezu­ stand.

9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß anhand der beim Beladen erfaßten Daten eine Abweichung der Bewegungseinheit (14) vom geplanten Bewegungsablauf feststellbar ist be­ ziehungsweise eine Lageveränderung des Transportbehälters (14).

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhe­ rigen Ansprüche mit einer Bewegungseinheit (14), vorzugsweise ein Roboter, mit wenigstens einem in mehr als einer Achse bewegbaren Tragarm (18) zur Aufnahme von Ladegut (12) und zu dessen Ablage in einem Transportbe­ hälter (14), dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (18) wenigstens ein Gelenk aufweist und daß am freien Ende des Tragarms eine Einrichtung (22) zur berührungslosen Erkennung von Ladegut (12) und von dessen Position angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die am Tragarm befestigte Einrichtung (22) eine Laser-/Scan-Einheit ist, welche am Ladegut (12) angebrachte Markierungen hinsichtlich Größe, geplante Positi­ on und Ziel abliest, auswertet und die Bewegung der Bewegungseinheit (14) vorgibt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Laser-/Scan-Einheit (22) mit einer Speicher- und Auswerte­ einrichtung (28) gekoppelt ist, in welcher die bei der Durchführung des Meß­ vorgangs erhaltenen Daten abgelegt sind und zur Auswertung bereit stehen.

13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Beladen des Transportbehälters (26) dieser in de­ finiertem räumlichem Abstand zur Bewegungseinheit (14) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 10-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Laser-/Scan-Einheit (22) zur Erfassung der genauen Position des Transportbehälters unter Bezugnahme auf einen raumfesten Bezugspunkt außerhalb des Transportbehälters vorgesehen ist.