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Die
Erfindung betrifft eine Niveauauswertung und -anzeige mit frei wählbaren
Niveauachsen zur Erzeugung von benutzerspezifischen Bezugsniveaus für den Einsatzbereich
des Handlings von Stückgütern. Diese
erzeugten Bezugsniveaus oder Niveau-Referenzen dienen als Vorgabe für die Ausrichtung
der Greif- oder
Aufnahmeeinrichtung des Handlinggerätes. Die Abweichung zu den
verschiedenen, benutzerspezifisch festgelegten Bezugsniveaus werden
ausgewertet und optisch zur Anzeige gebracht. Diese Werte können als
Steuer- und Regelparameter für
die Antriebe des Handlinggerätes
eingesetzt werden.
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Der
Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Vermeidung von Transportschäden und
in der Risikominimierung von Unfällen
durch Handlingsunsicherheiten des Bedienpersonals.
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Bei
allen Handlingsvorgängen,
bei denen manuell gesteuerte Maschinen für das Handling von Stückgütern wie
Gabelstapler oder Roboterarmen eingesetzt werden, entsteht generell
das Problem, einen exakten und direkten Zugriff auf das Transportgut
vorzunehmen und dieses Gut entsprechend den vorhandenen Gegebenheiten
des Zielortes ausgerichtet abzusetzen. Je nach Größe des Transportgutes
sind seine Oberflächen
vom Bedienpersonal der Maschine nicht unmittelbar erkennbar, die
Absetzflächen
sind je nach Ort und Höhe
nicht einsehbar oder die Sicht ist durch das Gut selbst versperrt.
Somit hängt
die exakte Aufnahme und das Absetzen des Gutes von der subjektiven
Einschätzung
des Bedienpersonals ab. Diese Einschätzung ist aber zwangsläufig mit
verschiedenen Störgrößen und
Auswirkungen von Parallaxenfehlern behaftet.
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Folglich
sind bei jedem erneuten Handlingsvorgang zeitaufwendige, iterative
Ausrichtvorgänge zwischen
Aufnahmeeinheit des Handlinggerätes
und Transportgut bzw. Abstellfläche
erforderlich. Eine Reproduzierbarkeit ist nicht gegeben.
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Die
Folge ist möglicherweise
die Beschädigung
des Gutes oder angrenzender Flächen.
Vielmehr besteht bei jeder Aufnahme oder Abgabe des Transportgutes
die Gefahr, dieses durch ungenügenden
oder fehlerhaften Zugriff zu verlieren oder zum Beispiel eine Wechselwirkung
mit vorhandenen benachbarten Stückgutstapeln
hervorzurufen. Durch Umstürzen
dieser Stapel oder den unvorsehbaren Weg des verlorenen Gutes wäre u.U.
eine Gefährdung
von Personal die Folge.
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Durch
den Einsatz der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Niveauauswertung und -anzeige
besteht nun die einzigartige Möglichkeit,
benutzerspezifische Bezugsniveaus (z.B. Niveau 1-4) festzulegen,
beispielweise dasjenige des aufzunehmenden Transportgutes und das
des Absetzortes. Entsprechend diesen Niveaus wird die Aufnahme des Handlingsgerätes während des
Betriebes ausgerichtet und man erhält so eine exakte Übereinstimmung der
Ausrichtung von Handlingsgerätaufnahme
und Transportgut bzw. Abstellfläche.
Somit ist ein sicherer Zugriff gegeben und Fehlgriffe „oder Absetzunsicherheiten
mit der möglichen
Folge von Stückgut- und
Personenschäden
sind ausgeschlossen.
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Eine
Möglichkeit,
das Niveau von Flächen
zu erfassen, besteht im Einsatz von Neigungsmessern. Die heute erhältlichen
Neigungsmesser oder Inklinometer messen die Winkelabweichnung absolut
gegenüber
dem durch die Gravitation vorgegebenen Niveau. Die hierzu existierenden
Anzeigen nehmen die Meßwerte
der Sensoren auf und bringen entsprechend den erzeugten Meßsignalen
die Niveauabweichung zur Anzeige. Da in der Regel aber die örtliche Umgebung,
wie Aufnahme-, Absetz-, Einfüge-,
Ausricht- oder Berührungsflächen, nicht
exakt dem gravitatorischen Niveau entsprechen, ist eine kontinuierliche
genaue Beobachtung der Anzeige im Moment des Endhandlings erforderlich
und die notwendige Abweichung stets zu berücksichtigen und einzuhalten.
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Aus
DE 197 56 426 A1 ist
ein Nivelliersystem für
Fahrzeuge oder Fahrzeuganhänger
bekannt. Es dient maßgeblich
der Ausrichtung der Querachse eines Fahrzeuges oder Anhängers gegenüber der
Horizontalen mittels ausfahrbarer Bodenstützen. Zweck dieses Nivelliersystems
ist eine Minimierung von Verwindungen des Fahrzeuges oder des Anhängers und die
Sicherstellung einer stabilen Aufstellung derselben auf unebenem
Untergrund. In diesem Falle wird die Abweichnung von der Horizontalfläche gemessen und
angezeigt, und diese Abweichung durch eine Steuerung automatisch
minimiert. Eine Schrägstellung
des Fahrzeuges bzw. Anhängers
gegenüber
der Horizontalen bei horizontaler Querachse ist in Betracht gezogen.
Diese Sollage ist speicherbar und kann auf Wunsch eingestellt werden.
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Aus
DE 199 44 289 A1 ist
eine Nivelliervorrichtung für
die Frontscheinwerfer eines Fahrzeuges bekannt. Diese Ausrichtung
hat die Horizontale als Bezugssystem und regelt einachsig die Stellung
der Scheinwerfer gegenüber
der Lage des Fahrzeuges. Es handelt sich demzufolge auch hier um
eine Regelung gegenüber
der Horizontalen.
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Aus
DE 22 36 424 C3 ist
eine Vorrichtung zur Steuerung und Überwachung für Regalfördersysteme
bekannt. Hierbei handelt es sich um einen Höhenabgleich zwischen einer
ortsfesten Fläche
in beliebiger Höhe,
der eines Regalfachbodens, und der beweglichen Transportplattform
des Fördersystems. Eine
Ausrichtung gegenüber
der Lotrechten findet in keiner Weise statt, vielmehr bleibt sie
bewußt
unberücksichtigt.
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Dem
entgegen findet die vorliegende Erfindung Anwendung im Bereich des
freibeweglichen Handlings, also in einem Bereich, in dem keine Zustände quasistatischer
Art bestehen. Zudem basiert diese hier beschriebene Erfindung auf
dem Prinzip, daß nicht
die horizontalen Achsen das Bezugssystem sind, sondern ein frei
wählbares,
beliebig ausgerichtetes Niveau die Basis für die Steuerung und Regelung
darstellt. Die zweiachsigen Abweichungen zu diesem neuen Bezugssystem
werden gemessen, angezeigt und Der in der vorliegenden Erfindung
beschriebene Aufbau ist in 1 dargestellt.
Er besteht aus zwei Teileinheiten, der Sensorik (1) und
der erfindungsgemäßen Niveauauswertung
und -anzeige (2). Beide stehen mittels Kabel oder Funkübertragung
(3) miteinander in Verbindung. Wird ein Verbindungskabel
eingesetzt, ist die Sensorik durch die Niveauauswertung und -anzeige
mit der notwendigen Betriebs-Spannung versorgt, anderenfalls ist
eine separater Anschluß notwendig.
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Die
Sensorik, in diesem Fall ein handelsüblicher Neigungsmesser, ermittelt
in zwei zueineinander orthogonalen Achsen die Abweichung bezüglich des
gravitatorischen Niveaus. Diese Werte dienen als Basis für die Erzeugung
der frei wählbaren
Niveauachsen. In der Niveauauswertung und -anzeige werden die gelieferten
Signale mittels einer logischen Intelligenz aufgearbeitet, in das
benutzerspezifische Bezugsniveau gewandelt und die nun hierzu entstehenden
Abweichungen in eine optische und akustische Anzeige umgesetzt (s. 2 und 3).
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So
wird dem Bedienpersonal des Handlingsgerätes eine objektive Basis für das exakte
Positionieren zur Verfügung
gestellt.
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Die
Sensorik ist fest an einem Bauteil der Aufnahme des Handlingsgerätes wie
Greifer o.ä.
angebracht. Der Ort der Installation ist frei wählbar, allerdings mit der Maßgabe, daß die Sensorik
in einem unmittelbaren konstanten geometrischen Zusammenhang zum
Transportgut stehen muß.
Hierdurch ist ein beliebiger Wechsel des Objektes möglich und dennoch
ein definierter Bezug zwischen Sensorik und Meßobjekt gegeben.
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Es
wird für
jedes geforderte Bezugsniveau eine einmalige Justage und Ausrichtung
vorgenommen und in der Niveauauswertung und -anzeige als Referenz
gespeichert. Für
die weiteren Handlings-Vorgänge ist
dann dieses erzeugte benutzerspezifische Bezugsniveau maßgebend
und eine Reproduzierbarkeit ist gegeben.
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Zur
Anzeige kommen die relativen Abweichungen zu diesen festgelegten
Niveauachsen. Die aktuelle Ausrichtung des Transportgutes im Raum wird
entsprechend der Ausrichtung der Niveauachsen zweidimensional optisch
dargestellt. Das Maß der
jeweiligen Abweichung von den Niveauachsen wird mittels einer Art
Balkenanzeige angezeigt, wobei hier sofort die Orientierung der
Abweichung, positiv oder negativ, optisch einfach zu erkennen ist. Liegt
die Ausrichtung der Aufnahme in dem vorgegebenen Toleranzbereich
des eingestellten Bezugsniveaus, wird ein akustisches Signal ausgegeben,
um im Handlingsbetrieb die optische Anzeige nicht kontinuierlich
verfolgen zu müssen.
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Dieses
Gerät arbeitet
unabhängig
von örtlichen
Umgebungsbedingungen und ist universell einsetzbar.
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Die
Sensorbox wird an der Aufnahmevorrichtung des Handlinggerätes mittels
Schrauben, Magnete oder dergleichen montiert. Die Ausrichtung muß nur ungefähr dem gravitatorischen
Niveau entsprechen, es ist also nicht notwendig, die Sensorbox während der
Montage exakt auszunivellieren. Der zulässige Bereich der Ausrichtung
kann während
der Montage durch die Niveauauswertung und -anzeige überwacht
werden.
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Nach
der Montage der Sensorbox wird die Aufnahmeeinheit des Handlinggerätes entsprechend der
Lage des anvisierten Transportgutes ausgerichtet, so daß ein exakter
Zugriff oder, ein exaktes Absetzen erfolgen könnte. Nun wird in der Niveauauswertung
und -anzeige ein Taster betätigt,
der eine Speicherung der von der Sensorbox aktuell gelieferten Meßwerte auslöst. Damit
ist das erste Bezugsniveau bzw. die erste Niveau-Referenz festgelegt und das Gerät betriebsbereit.
Für weitere
Niveaufestlegungen wird das neue Niveau (2 bis 4) gewählt und der
o.g. Vorgang wiederholt.
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Die
Sensorbox enthält
für jede
Niveauachse einen Sensor, der die Abweichungen des aktuellen Niveaus
bezogen auf das gravitatorische Niveau mißt. Diese Werte werden an die
Niveauauswertung und -anzeige weitergeleitet.
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Die
Niveauauswertung und -anzeige ist im Blickfeld und in Reichweite
des Bedienpersonals angebracht. Der Installationsort ist durch den
Nutzer frei wählbar
und unterliegt keinen Einschränkungen.
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Besteht
die Verbindung zwischen Sensorbox und Niveauauswertung und -anzeige
aus einem Kabel, ist genügend
freie Länge
für die
Bewegungen der Handlingaufnahme vorgesehen und ein Knicken oder die
völlige
Zerstörung
der Verbindung durch geschickte Verlegung ausgeschlossen.
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Die
intelligente Niveauauswertung und -anzeige enthält als Zentraleinheit einen
programmierbaren Mikro-Prozessor, der die Auswertung der von der
Sensorbox gelieferten Meßwerte
und die Verwaltung der verschiedenen Bezugsniveaus übernimmt.
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Die
von der Sensorbox gelieferten analogen Werte werden zunächst für die Bearbeitung
digitalisiert, wobei die für
die Wandlung eingesetzte Bitbreite maßgebend für die erreichbare Auflösung in
der anschließenden
Auswertung ist.
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Die
gewandelten Werte werden entweder durch Betätigung eines Tasters oder Schalters
in der Niveauauswertung und -anzeige als Bezugswerte einem vorher
ausgewähltem
Niveau (Niveau 1 bis 4) zugeordnet und resident gespeichert oder
mit dem für
den Arbeitsgang ausgewählten
Bezugsniveau verglichen. Die hier ermittelten Abweichungen werden
zur Anzeige gebracht. Bei der Abweichnung von einer Niveauachse
wird zwischen Orientierung und Größe des Wertes unterschieden.
Je nach Vorzeichen der Abweichung wird die entsprechende Linie der
Leuchtdioden angesprochen. Liegt die Abweichung innerhalb eines
vorgegebenen Grenzwertes, wird das Maß der Abweichung angezeigt,
anderenfalls wird durch Blinken der Linie die Grenzwertüberschreitung
signalisiert. Der Hintergrund für
die Einführung
eines Grenzwertes liegt in der Bestimmung eines geeigneten Fangbereiches
für die
Anzeige. In diesem Fangbereich soll die Anzeige linear arbeiten. Anderenfalls
wäre die
Anzeige für
die Größe der durch
die Sensorik gelieferten Meßwerte
zu klein, oder die Darstellung müßte logarithmisch
erfolgen. In diesem Falle wäre
es für
den Benutzer schwer möglich,
ein Gefühl
für das
Zeitverhalten zum Erreichen der Zielausrichtung zu erlangen.
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Als
Anzeige sind hier vier Linien bestehend aus je fünf gleichfarbigen Leuchtdioden
vorgesehen, die sternförmig
angeordnet sind. Entsprechend der Größe der Abweichung wird eine
bestimmte Anzahl von Leuchtdioden durch den Prozessor angesteuert, so
daß sich
eine Art Leuchtbalken ergibt, dessen Länge mit dem Maß der Abweichung
korrespondiert. Da es sich hierbei nicht um eine kontinuierliche
sondern diskrete Darstellung handelt, kann für jede Leuchtdiode ein Toleranzfeld
für die
Größe der Abweichung
definiert werden und so eine gute Abstimmung zwischen Anzeige und
erzielbarer Genauigkeit durch den Benutzer erreicht werden.
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Jede
Linie repräsentiert
jeweils eine Hälfte einer
Niveauachse.
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Damit
ist es möglich,
unabhängig
vom Vorzeichen der Abweichung, positiv oder negativ, den Absolutbetrag
der Abweichung derjenigen Achshälfte zuzuordnen,
zu der die Abweichung positiv ist. Damit ist dem Bedienpersonal
unmittelbar die Richtung der vorzunehmenden Korrektur erkenntlich.
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Im
gemeinsamen Schnittpunkt der vier Linien ist eine andersfarbige
Leuchtdiode angeordnet. Sie wird angesteuert, wenn die detektierte
Abweichung unterhalb einer definierten Toleranz liegt, also im Prinzip
keine Abweichung vorhanden und die Übereinstimmung von gemessenem
und gespeichertem Niveau erreicht ist. Zusätzlich wird ein akustisches
Signal ausgegeben.
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Im
Gegensatz zu anderen Anzeigen ist eine sichere Erkennung der angezeigten
Abweichung durch die Darstellung mittels Leuchtdioden auch bei ungenügenden Lichtverhältnissen
möglich.
Eine genaue Beobachtung ist nicht notwendig, die Kontrolle der Anzeige
kann quasi aus den Augenwinkeln erfolgen, wobei die akustische Signalgebung
unterstützend
wirkt.
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Der
Betrieb des Gerätes
kann wahlweise mit 12V- oder 24V-Bordanlage
erfolgen, ohne daß Eingriffe
in der Niveauauswertung und -anzeige seitens des Benutzers erforderlich
sind.