DE102005038019A1

DE102005038019A1 - Sensorvorrichtung zur Detektion eines Überhangs an der Beladung einer Trägereinrichtung

Info

Publication number: DE102005038019A1
Application number: DE102005038019A
Authority: DE
Inventors: Eric Lutz
Original assignee: Cedes AG
Current assignee: Cedes AG
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2007-02-15
Also published as: CA2651438C; WO2007017241A1; US20140028836A1; US8564791B2; EP1963210B2; CA2651438A1; US8717582B2; EP1963210B1; DE502006006915D1; EP1963210A1; RU2008136210A; US20090244551A1; ATE466793T1

Abstract

Es wird eine Sensorvorrichtung zur Detektion eines Überhangs an einer Beladung (3) einer Trägereinrichtung (2) vorgeschlagen, die eine Sensoranordnung (1) mit wenigstens einem Sender und einem Empfänger sowie eine Elektronikeinheit zur Steuerung aufweist. Erfindungsgemäß erfasst die Sensoranordnung (1) zwei Bereiche der Trägereinrichtung (2) mit Beladung (3) während einer Bewegung der Trägereinrichtung, derart, dass eine Bewertung der geometrischen Positionierung der Bereiche zueinander möglich ist, wobei der erste Bereich die Trägereinrichtung (2) und der zweite Bereich die Beladung (3) betrifft. Weiterhin ist die Elektronikeinheit dazu ausgelegt, für jeden Bereich ein Signal zu erzeugen und die Signale zu verknüpfen, so dass daraus auf einen Überhand geschlossen werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zur Detektion eines Überhangs an der Beladung einer Trägereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wenn Material auf einem Transportsystem bewegt wird, ist es häufig erforderlich, sicherzustellen, dass das Material über keine Vorderkante und gegebenenfalls auch über keine Hinterkante einer Transportstruktur überhängt bzw. ausladet. Ein Überhang kann in einem automatischen Lagersystem ernste Probleme bereiten. Wenn beispielsweise bei einer Palette ein Überhang vorhanden ist, und diese zu einer Lagerposition transportiert wird, kann aufgrund des Überhangs die Palette mit der Beladung nicht in den Lagerplatz passen. Es kann auch aufgrund des Überhangs eine Kollision mit Strukturen des Lagersystems stattfinden. Derartige Situationen gilt es zu vermeiden, da dadurch die Produktivität leidet und eine Beschädigung der Beladung, aber auch des Lager- oder Transportsystems auftreten kann.

In einer bekannten Ausführungsform wird zum Beispiel eine Palette in einer vordefinierten Position angehalten oder es wird ein Sensor eingesetzt, mit dem die Palette detektierbar ist, um dann deren Bewegung anzuhalten. Etwas entfernt von der Vorderkante der Palette ist ein Lichtvorhang mit Lichtschranken vorgesehen. Wenn der Ausgang des Lichtvorhangs eine Unterbrechung der Lichtschranken anzeigt, dann steht ein Materialüberhang über die Vorderkante der Palette heraus. Der Ausgang des Lichtvorhangs kann dann genutzt werden, um die Palette aus dem Einlagerungsvorgang herauszunehmen oder einen Hinweis auf das Problem an das Bedienpersonal auszugeben.

Eine entsprechende Vorgehensweise kann nicht nur für die Vorderkante einer Palette, sondern auch für deren Hinterkante eingesetzt werden. Wenn die Palette so angeordnet wird, dass der Lichtvorhang gerade hinter der Hinterkante der Palette angeordnet ist, kann mit dem Lichtvorhang festgestellt werden, ob etwas über die Hinterkante der Palette überhängt.

Bei einer Ausführungsform wird nur, wenn beide Tests abgeschlossen sind und jeweils keine Unterbrechung des Lichtvorhangs auftrat, der Einlagerungsvorgang fortgesetzt.

Die Prüfung auf Vorhandensein eines Übergangs erfordert dementsprechend eine gewisse Zeit, durch welche der Einlagerungsvorgang verlängert wird.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensorvorrichtung zur Detektion eines Überhangs bereitzustellen, die vergleichsweise effektiver arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung aufgezeigt.

Die Erfindung geht von einer Sensorvorrichtung zur Detektion eines Überhangs an der Beladung einer Trägereinrichtung, zum Beispiel einer Palette aus, die eine Sensoranordnung mit wenigstens einem Sender und einem Empfänger sowie eine Elektronikeinheit zur Steuerung von Sender und Empfänger umfasst.

Der Kern der Erfindung liegt nun darin, dass die Sensoranordnung zwei Bereiche der Trägereinrichtung mit Beladung während einer Bewegung der Trägereinrichtung derart erfasst, dass eine Bewertung der geometrischen Position der Bereiche zueinander ermöglicht ist, wobei der erste Bereich die Trägereinrichtung und der zweite Bereich die Beladung betrifft, und dass die Elektronikeinheit dazu ausgelegt ist für jeden Bereich ein Signal zu erzeugen und die Signale zu verknüpfen, so dass daraus auf einen Überhang geschlossen werden kann.

Dieser Vorgehensweise liegt zunächst der Gedanke zugrunde, dass die für die Bestimmung des Überhangs notwendigen Signale während der Bewegung der Palette erfasst werden. Dadurch entsteht durch die „Überhangdetektion" kein Zeitverlust. Zentraler Punkt der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist weiter die Konzentration der sensorischen Erfassung von zwei Bereichen, nämlich dem Bereich der Trägereinrichtung und dem Bereich der Beladung. Die Auswertung kann sich damit im einfachsten Fall auf zwei Signale für die beiden Bereiche beschränken, womit sich die Elektronikeinheit vergleichsweise einfach ausgestalten lässt.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Elektronikeinheit dazu ausgelegt, für jeden Bereich ein einziges Signal zu erzeugen und auf einen Überhang durch eine logische Verknüpfung zu schließen, wenn für den ersten Bereich ein Signal generiert ist, dass keine Trägereinrichtung wiederspiegelt und für den zweiten Bereich ein Signal generiert ist, dass eine Beladung wiederspiegelt. Wird beispielsweise an einer Stelle, die einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung der Trägereinrichtung entspricht, eine Beladung, aber keine Trägereinrichtung detektiert, muss ein Überhang an der Beladung über die Trägereinrichtung in Bewegungsrichtung vorhanden sein.

In einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Sensoranordnung eine Lichtschrankenanordnung mit mehreren Lichtschranken, wobei die Lichtschranken dem ersten und zweiten Bereich zugeordnet sind, so dass wenigstens eine Lichtschranke im ersten Bereich für die Detektion einer Trägereinrichtung und wenigstens eine Lichtschranke im zweiten Bereich für die Detektion einer Beladung vorgesehen ist. Vorzugsweise sind mehrere Lichtschranken für insbesondere den Bereich der Beladung, gegebenenfalls auch für den Bereich der Trägereinrichtung vorhanden.

Um zu vermeiden, dass fälschlicherweise ein Überhang detektiert wird, weil zum Beispiel an der Trägereinrichtung in Form einer Palette eine Lichtschranke an einer Stelle positioniert ist, an welcher die Palette konstruktionsbedingt oder durch Beschädigung in einer Detektionsrichtung z. B. einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung offen ist, so dass eine entsprechend angeordnete Lichtschranke nicht unterbrochen wird, kann man wie folgt vorgehen:
Wenigstens eine Lichtschranke ist auf einer Höhe der Trägereinrichtung angeordnet, in welcher sich z. B. eine durchgehende Deckschicht für die Bereitstellung einer Trägereinrichtungsauflage befindet. Dadurch wird vermieden, dass beispielsweise in einem Fuß- oder Sockelbereich der Trägereinrichtung, z. B. einer Palette, mit einer Lichtschranke gemessen wird, wo an unterschiedlichen Stellen ein freier Durchgang auftritt.

Vorzugsweise sind die Lichtschranken quer zur Bewegungsrichtung der Trägereinrichtung so positioniert, dass der Detektionsstrahl parallel zu der Trägereinrichtungsauflage verläuft.

Damit jedoch vorstehende Teile der Beladung, die eine geringere Dicke aufweisen, wie der Abstand der Lichtschranken oder Elemente der Trägereinrichtung, die ebenfalls eine geringere Dicke aufweisen als der Abstand zwischen den jeweiligen Lichtschranken sicher erfasst werden können, ist es bevorzugt, in einem oder beiden der Bereiche zumindest eine Lichtschranke vorzusehen, die in Bezug auf eine Trägereinrichtungsauflage schräg, das heißt mit einem Winkel zu einer entsprechenden Auflageebene, verläuft.

Um zuverlässig einen Überhang erkennen zu können, sollte allerdings darauf geachtet werden, dass eine schräge Anordnung von Lichtschranken jeweils nur in einem der Bereiche, Beladung oder Transportstruktur und nicht zwischen den Bereichen vorgenommen wird.

Im Weiteren ist es vorteilhaft, wenn mittels der Elektronikeinheit aus einer Zeitdifferenz zwischen einem Signal des ersten Bereichs und einem Signal des zweiten Bereichs unter Hinzuziehung einer Bewegungsgeschwindigkeit der Trägereinrichtung das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Überhangs ermittelbar ist. Aus Zeitdifferenz und Geschwindigkeit lässt sich der Überhang vergleichsweise exakt bestimmen, so dass eine Differenzierung zwischen einem noch erlaubten und einem nicht erlaubten Überhang möglich ist. Eine entsprechende Auswertung von Signalen muss nicht unmittelbar zum Zeitpunkt der Erfassung der Signale erfolgen, sondern kann auch noch zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt werden. Denn häufig ist es für die Detektion eines Überhangs unerheblich, ob die Trägereinrichtung, zum Beispiel eine Palette, wenn ein Überhang vorhanden ist, einige Zentimeter oder sogar Meter nach zum Beispiel einem Lichtvorhang aus Lichtschranken gestoppt wird, wenn sich der Überhang aus der Auswertung der Signale ergibt.

Im Weiteren ist es bevorzugt, dass die Elektronikeinheit dazu ausgelegt ist, zunächst den zweiten Bereich der Beladung und dann den ersten Bereich der Palette zu erfassen. Zum Beispiel werden die Lichtschranken für den zweiten Bereich zuerst gescannt und dann ein Scan der Lichtschranken für den ersten Bereich vorgenommen. Bei einem Scan werden die Lichtschranken vorzugsweise sequentiell abgefragt. Das hat den Vorteil, dass eine Situation vermieden werden kann, bei welcher bei sich bewegender Trägereinrichtung mit Beladung gerade keine Trägereinrichtung im ersten Bereich detektiert wurde, im nächsten Moment jedoch durch das Weiterbewegen die Beladung im zweiten Bereich von Lichtschranken erfasst und dann als Überhang interpretiert wird. Dies gilt für die Bestimmung einer Vorderflanke von Trägereinrichtung und Beladung. Für eine Hinterflanke von Trägereinrichtung und Beladung ist es bevorzugt, wenn zunächst der erste Bereich und dann der zweite Bereich gescannt wird.

Um eine Missinterpretation des jeweiligen Signals aus dem ersten und zweiten Bereich aufgrund einer Bewegung von Trägereinrichtung mit Beladung zu vermeiden, wird überdies vorgeschlagen, dass die Elektronikeinheit zum zumindest zweimaligen Erfassen des ersten und zweiten Bereichs ausgebildet ist. Ein zweiter „vollständiger Scan" kann als eine Art „Bestätigungsscan" aufgefasst werden, wonach ein entsprechendes Ausgangssignal für einen Überhang erzeugt wird, wenn sich das Überhangsignal des ersten Scans beim zweiten Scan bestätigt. Gegebenenfalls werden eine ganze Reihe von Scans durchgeführt.

Eine andere Möglichkeit Missinterpretationen zu vermeiden, kann darin bestehen, die Elektronikeinheit so zu gestalten, dass die Signale für den ersten und zweiten Bereich zueinander zeitversetzt werden. Beispielsweise wird bei einer Vorderflanke bzw. ankommenden Front das Signal des zweiten Bereichs nach vorne verschoben und für eine Hinterflanke bzw. abgehende Front das Signal des zweiten Bereichs in Bezug auf den ersten Bereich nach hinten versetzt. Dadurch kann sowohl an der Vorder- als auch an der Rückflanke einer Trägereinrichtung ein gewisser Überhang entsprechend des Zeitversatzes zugelassen werden bzw. dadurch ein Überhang, der lediglich durch eine verzögerte Messung auftritt, ausgeschlossen werden.

Ein entsprechender Zeitversatz lässt sich auch dadurch erreichen, dass kein zeitliches Versetzen der Signale vorgenommen wird, sondern die Lichtschranken des ersten Bereichs zum zweiten Bereichs in Bezug auf eine Bewegungsrichtung der Trägereinrichtung geometrisch versetzt zueinander angeordnet sind.

In einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Sensoranordnung eine 3D-Kamera. Mit dieser kann dann der erste und zweite Bereich sowohl der ankommenden als auch abgehenden Front einer Trägereinrichtung mit Beladung geometrisch in Bezug zueinander gesetzt werden, um daraus das Vorhandensein oder nicht Nichtvorhandensein eines Überhangs zu ermitteln.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Sensoranordnung einen Sensor, der nach dem Time of Flight-Prinzip arbeitet, wobei ein Sender und Empfänger für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, vorzugsweise infrarotes Licht, vorgesehen und die Elektronikeinheit dazu ausgebildet ist, eine Distanz, die vom Sender ausgesandte elektromagnetische Strahlung über eine Reflexionsfläche zum Empfänger zurücklegt, durch eine Auswertung einer Phase einer auf die elektromagnetische Strahlung aufmodulierten Schwingung zu ermitteln. Mit dieser Art der Distanzmessung lässt sich dann die Distanz zum ersten und zweiten Bereich bestimmen, so dass daraus ein Überhang errechenbar ist. In einer ähnlichen Variante, ermittelt die Sensoranordnung eine Distanz, die eine elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht vom Sender über eine Reflexionsfläche zum Empfänger zurücklegt, über eine Auswertung des Zeitunterschieds zwischen dem senden und zurückempfangen der elektromagnetische Strahlung.

Zeichnungen
Mehrere Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert.
Es zeigen
1 eine Lichtschrankenvorrichtung mit einer sich darauf zu bewegenden beladenen Palette in einer schematischen Seitenansicht,
2 ein zu 1 entsprechendes Bild, jedoch mit einer unterschiedlich beladenen Palette, bei welcher die Beladung bereits in die Lichtschrankenvorrichtung hineinreicht,
3 und 4 einen Lichtschrankensignalverlauf für die Lichtschrankenvorrichtungen gemäß der 1 und 2 für einen vollständigen Durchlauf einer Palette mit Beladung, durch die Lichtschrankenvorrichtung
5 und 6 jeweils eine weitere Palette vor einer Lichtschrankenvorrichtung in einer schematischen Seitenansicht entsprechend der 1 und 2,
7 die schematische Front-Darstellung 5, mit einer Lichtschrankenvorrichtung mit einer Schräg arbeitenden Lichtschranke,
8 eine Palette mit Überhang der zwischen eine Lichtschrankenvorrichtung hineinreicht in einer schematischen Seitenansicht,
9 eine schräg verlaufende Anordnung von Lichtschranken einer Lichtschrankenvorrichtung für die Detektion von vergleichsweise dünnen überstehenden Beladungselementen in einer schematischen Frontansicht 8,
10 bis 13 Signalverläufe für Gruppen von Lichtschranken für den ersten und zweiten Bereich,
14 bis 16 in einer schematischen Seitenansicht geometrisch unterschiedlich ausgestaltete Seitenteile von Lichtschrankenvorrichtungen und
17 in einer schematischen Seitenansicht die Anordnung einer 3D-Kamera zur Überwachung einer Vorder- und Rückflanke einer beladenen Palette.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist eine Lichtschrankenvorrichtung 1 dargestellt, mit welcher ein Überhang 3a einer Ladung 3 auf einer Palette 2 detektiert werden kann. Die Palette 2 bewegt sich auf einer Fördereinrichtung 5 durch die Lichtschrankenvorrichtung 1 zum Beispiel zu einem Lagerplatz (nicht darstellt).
Der Lichtschrankenvorrichtung 1 besteht aus einer Vielzahl von Lichtschranken 4^I bis 4^N , die jeweils einen Sender 4^IE –4^NE sowie einen Empfänger 4^IR –4^NR (siehe insbesondere 7) umfassen. Erfindungsgemäß sind die Lichtschranken 4^I –4^N der Lichtschrankenvorrichtung 1 in zwei Gruppen unterteilt. Eine erste Gruppe besteht aus solchen Lichtschranken 4^I , 4^II , die auf der gleichen Höhe wie die Palette 2 angeordnet sind. Die zweite Gruppe umfasst alle anderen Lichtschranken 4^III –4^N (siehe 1). Ein Ausgang der Lichtschrankenvorrichtung wird aktiviert, wenn wenigstens eine Lichtschranke der zweiten Gruppe unterbrochen ist, während von der ersten Gruppe die Lichtschranken 4^I , 4^II nicht blockiert sind. Der aktivierte Ausgang steht somit für die Detektion eines Überhangs.
Läuft die Palette 2 in die Lichtschrankenvorrichtung 1, werden ohne dass die Palette stoppt, die Lichtschranken 4^I –4^IV unterbrochen. Da die Lichtschranken 4^III und 4^IV in der zweiten Gruppe zusammen mit den Lichtschranken 4^I und 4^II der ersten Gruppe unterbrochen werden, gibt die Lichtschrankenvorrichtung 1 zunächst kein Ausgangssignal, das die Detektion eines Überhangs signalisiert.
Vorzugsweise umfasst die Lichtschrankenvorrichtung auch Software, die es erlaubt, festzustellen, welche Lichtschranke unterbrochen ist. Durch ein Konfigurationsorgan, zum Beispiel einen PC, ein Notebook, ein PDA, eine Fernbedienung oder dergleichen (nicht dargestellt) lässt sich ermitteln, welche Lichtschranke zu welcher Lichtschrankengruppe gehört. Sobald der Ausgang der Lichtschrankenvorrichtung 1 aktiviert ist, steht ein Signal zur Verfügung, das zum Beispiel dafür eingesetzt werden kann, die Bewegung der Fördereinrichtung 5 und damit der Palette 2 anzuhalten. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn eine Hinterkante 7 der Ladung 3 zur Lichtschrankenvorrichtung 1 gemäß 1 gelangt. Dort sind über einen Bewegungsabschnitt die Lichtschranken 4^III bis 4^VI unterbrochen, während die Lichtschranken 4^II , 4^I für die Palette 2 nicht unterbrochen sind.
Erfindungsgemäß wird hierdurch der Ausgang aktiviert.
In 2 ist eine zweite Palette 22 dargestellt, die sich auf der Fördereinrichtung 5 in Richtung der Lichtschrankenvorrichtung 1 bewegt. Die Palette 22 transportiert Boxen 3b durch die Lichtschrankenvorrichtung 1. Ohne die Palette 22 zu stoppen, werden die Lichtschranken 4^III , 4^IV der zweiten Gruppe unterbrochen. Da Lichtschranken von der ersten Gruppe nicht unterbrochen sind, wird der Ausgang der Lichtschrankenvorrichtung 1 aktiviert. Das Ausgangssignal kann dafür eingesetzt werden, die Bewegung der Palette 22 zu stoppen und/oder eine Bedienperson hinsichtlich eines Überhangs der Ladung 3 zu warnen.
In 3 ist ein Signalverlauf 31 für die erste Lichtschrankengruppe und ein Signalverlauf 32 für die zweite Lichtschrankengruppe dargestellt für einen Durchlauf einer Palette gemäß 1 durch die Lichtschrankenvorrichtung 1. Die Signale stellen eine ODER-Verknüpfung von allen Lichtschranken der jeweiligen Gruppe dar.
Bei t₁ sind beide Lichtschrankengruppen nicht unterbrochen. Daher wird kein Überhang detektiert. Bei t₂ werden beide Lichtschrankengruppen gleichzeitig unterbrochen, wodurch ebenfalls kein Überhang festgestellt wird. Bei t₃ ist die erste Lichtschrankengruppe nicht mehr unterbrochen, jedoch Lichtschranken 4^III und 4^V von der zweiten Gruppe. Dies wird als ein Überhang an der Hinterkante 7 (siehe 1) interpretiert, was den Ausgang der Lichtschrankenvorrichtung 1 aktiviert.
In 4 sind die Signalverläufe 31, 32 der ersten und zweiten Gruppe für den Fall dargestellt, dass die Palette 22 gemäß 2 durch der Lichtschrankenvorrichtung 1 läuft.
Bei t₁ ist eine Lichtschranke der zweiten Gruppe unterbrochen, während keine Lichtschranke der ersten Gruppe unterbrochen ist, was einen Überhang an einer Vorderkante 6 der Ladung aufzeigt.
Bei t₄ ist nur die erste Gruppe unterbrochen, wodurch angezeigt ist, dass an der Hinterkante der Palette 22 kein Überhang vorhanden ist.
In der nachstehenden Tabelle wird der Status des Ausgangs der Lichtschrankenvorrichtung in Abhängigkeit vom Signal der ersten und zweiten Lichtschrankengruppe dargestellt.
Das Grundprinzip ist vergleichsweise einfach, in der Realität können jedoch Spezialfälle auftreten, sowie in 5 gezeigt.
In 5 ist eine Palette 52 dargestellt, die an der Hinterkante 53 beschädigt ist sowie ein zurückgesetztes Profil aufweist. Außerdem sind im Verlauf der Palette 52 Luken 54, 55 vorhanden.
Das hat zur Folge, dass an der Stelle t₅ die zweite Lichtschrankengruppe unterbrochen ist, während die erste Lichtschrankengruppe nicht unterbrochen ist, wodurch gemäß der oben stehenden Tabelle der Ausgang aktiviert wird. Denn die Luken 54, 55 erlauben den Lichtschranken 4^I sowie 4^III durch die Palette 52 hindurchzuschauen.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, einen hierdurch erzeugten ungewollten Stopp der Palette 52 zu verhindern.
In einer ersten Ausführungsform wird sichergestellt, dass wenigstens eine Lichtschranke 4^II auf exakt der gleichen Höhe eines Teils 8 der Palette 52 angeordnet ist, welches sich vom Anfang bis zum Ende der Palette 52 erstreckt. Diese Situation ist in 6 dargestellt.
Obwohl Paletten in einem automatischen Lagersystem normalerweise vom gleichem Typ sind, kann diese Lösung für bestimmte Situationen gegebenenfalls nicht ausreichend sein. Beispielsweise wenn die Palette genau an der Stelle des Teils, dass durch die Palette verläuft, beschädigt ist. Eine zweite Lösung sieht eine Lichtschranke mit schräg verlaufenden Lichtstrahl vor. Mit diesem Merkmal und den zusätzlichen horizontal verlaufenden Lichtschranken wird eine höhere Lichtschrankendichte erzeugt, wodurch die Zuverlässigkeit der Detektion einer Palette zunimmt.
In 7 ist in der schematischen Frontansicht ein schräg verlaufender Lichtstrahl für die erste Lichtschrankengruppe dargestellt. Die Figur zeigt die Situation in 5 bei der Zeit t₅, wobei in der Schnittansicht der Palette 52 lediglich Teile 8 abgebildet sind. Drei Stahlen der Lichtschranken sind aufgezeigt (b^I, b^II, b^III). Die gerade bzw. horizontal verlaufenden Strahlen b^I, b^II gehen an den Teilen 8 vorbei, wohingegen der schräge Stahl b^III auf die Teile 8 trifft und unterbrochen wird. Ein entsprechender Detektionsvorgang lässt sich beispielsweise über ein Konfigurationsorgan aktivieren.
In einer dritten Lösung werden die Signale der beiden Lichtschrankengruppen aufgezeichnet und später verarbeitet. Dies ist regelmäßig ohne Probleme möglich, da es normalerweise nicht darauf ankommt, dass eine Palette unmittelbar nach Durchlaufen der Lichtschrankenvorrichtung 1 gestoppt wird. Ein Abstand von mehreren Zentimetern bis hin zu mehreren Metern ist häufig problemlos möglich.
Die Verarbeitung der aufgenommenen Signale von 5 wird anhand der 10 und 11 erläutert.
Die Signale in 10 zeigen an sich keinen Überhang der groß genug wäre, dass bei t₁ oder t₄ ein entsprechender Ausgang der Lichtschrankenvorrichtung 1 aktiviert werden müsste. Der Bereich bei t₂ allerdings führt zur Aktivierung des Ausgangs. Wenn die Signalverläufe bekannt sind, kann ein Algorithmus die Vorder- und Hinterkante der Palette und der Ladung leicht bestimmen. Die Vorderkante bei t₁ zeigt klar das kein Überhang vorhanden ist. Die Hinterkante bei t₄ weist zwar einen kleinen Zeitunterschied auf, jedoch verglichen mit einer maximal zulässigen Zeitdifferenz sollte sich zeigen, dass hier auch nicht das Problem eines Überhangs besteht. Alles was zwischen Vorderkante 6 und der Hinterkante 7 passiert, ist an sich nicht relevant für die Bestimmung eines Überhangs und kann daher ignoriert werden. Im Ergebnis kann das Signal 31 der ersten Lichtschrankengruppe und das Signal 32 der zweiten Lichtschrankengruppe so wie in 11 aufgefasst und entsprechend ausgewertet werden.
In 8 ist eine weitere Situation dargestellt, die Probleme bereiten kann. In diesem Beispiel ist ein Gegenstand 9 der Ladung dünn genug, so dass er von den parallelen Lichtschranken (siehe auch 9) nicht erfasst wird. Entsprechend wie in 7 dargestellt, für die erste Lichtschrankengruppe kann ein schräger Lichtschrankenmodus auch für die zweite Lichtschrankengruppe zur Anwendung kommen. Der schräge Lichtschrankenmodus führt zu einer höheren Auflösung innerhalb der festgelegten Lichtschrankengruppe und zu einer größeren Zuverlässigkeit bei der Detektion von Ladungsgegenständen 3c so wie in 9 dargestellt.
Zu beachten ist, dass ein schräger Lichtstrahl nicht von der ersten zur zweiten Lichtschrankengruppe verlaufen sollte, da dann keine Unterscheidung mehr zwischen der Ladung 3 und der Palette 2 möglich ist. Es ist daher ebenfalls eine erfindungsgemäße Erkenntnis, dass schräg ausgerichtete Lichtschranken immer nur einer Gruppe angehören sollten. Zu beachten ist weiter, dass nicht alle Lichtschranken normalerweise gleichzeitig ausgelesen werden. Theoretisch kann das bedeuten, dass die Lichtschranken der ersten Gruppe ausgelesen sind, jedoch bis zum Auslesen der Lichtschranken der zweiten Gruppe sich die Palette ein kleines bisschen weiterbewegt hat. Dadurch können beispielsweise die Lichtschranken der ersten Gruppe keine Unterbrechung detektieren, wogegen die Lichtschranken der zweiten Gruppe nun in der Ladung stehen und unterbrochen sind, obwohl an sich kein Überhang besteht.
Um solche Situationen zu vermeiden gibt es wiederum mehrere mögliche Ausführungsformen.
Eine erste Möglichkeit besteht darin, eine bestimmte Lichtschrankengruppe immer zuerst durchzuscannen. Für die Vorderkante der Palette kann zum Beispiel immer zuerst die zweite Lichtschrankengruppe ausgelesen werden. Das stellt sicher, dass unter der Voraussetzung das kein Überhang vorhanden ist, niemals die Ladung detektiert wird, aber die Palette nicht. Entsprechend sollte für die Hinterkante zunächst die erste Lichtschrankengruppe ausgelesen werden.
Bei einer zweiten Möglichkeit werden die Lichtschranken nochmals komplett ausgelesen, bevor ein Ausgangsignal aktiviert wird. Beispielsweise werden die Lichtschranken zweimal ausgelesen und dann der zweite „Scan" daraufhin überprüft, ob er mit dem ersten „Scan" der Lichtschranken übereinstimmt. Erst dann wird der Ausgang aktiviert oder nicht aktiviert.
Viele Faktoren (z. B. Geschwindigkeit der Palette, Auslesegeschwindigkeit, Position der Lichtschranken) bestimmen, ob ein Überhang zuverlässig detektiert wird oder nicht.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Lichtschranken mehrfach ausgelesen. Die Anzahl von aufeinanderfolgenden Auslesezyklen, die das gleiche Ergebnis zeigen müssen, bevor der Ausgang aktiviert wird, lässt sich beispielsweise über das Konfigurationsorgan einstellen.
Ein Nebeneffekt dieser Ausgestaltung ist die Vergrößerung des kleinsten detektierbaren Überhangs. In vielen Fällen kann allerdings ein kleiner Überhang akzeptiert werden.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten das System auszugestalten, einen vorgegebenen Überhang bestimmter Größe noch nicht als solchen zu detektieren, jedoch einen darüber hinausgehenden Überhang nicht mehr zu erlauben.
In der Situation, die in 12 dargestellt ist, wird der Ausgang aufgrund des Vorhandenseins eines Überhangs bei t₁ aktiviert. Da die erste Lichtschrankengruppe kein Unterbrechungssignal 31 liefert, aber die zweite Lichtschrankengruppe einen Signalverlauf 32 aufweist, der die Detektion einer Ladung, und damit einen Überhang wiederspiegelt.
In vielen Fällen kann jedoch gerade dieser minimale Überhang, der sich aus der vergleichsweisen kleinen Zeitdifferenz von t₁ in 12 bis zur ansteigenden Flanke des Signals 31 ergibt, durchaus toleriert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Signal 32 zeitversetzt, so dass sich der gepunktete Signalverlauf 32a ergibt. An der Vorderkante wird hierdurch das Problem klar gelöst. Allerdings an der Hinterkante ergibt sich dadurch ein nicht vorhandener Überhang, weil bei t₄ das Ausgangssignal aktiviert wird. Um dieses Problem zu vermeiden, kann man den Zeitversatz nur für eine vorgegebene Zeit z. B. bis t₂ (siehe 13) stattfinden lassen. Nach der Zeit t₂ kann das Signal der zweiten Lichtschrankengruppe gerade in die andere Richtung zeitversetzt werden, wodurch sich der gepunktete Signalverlauf 32b in 13 ergibt. Die Stelle t₂ kann beispielsweise willkürlich ausgewählt werden und zwischen der Vorder- und Hinterkante liegen.
Eine andere Möglichkeit einen Zeitversatz zu erzeugen, besteht darin, wenigstens eine Lichtschranke aus einer Lichtschrankengruppe geometrisch zu versetzen. Drei mögliche Ausführungsvarianten sind in den 14 bis 16 dargestellt. In 14 sind die Lichtschranken 4^I und 4^II gegen die Richtung der Bewegung einer Palette versetzt. Dadurch werden die Signale der Lichtschranken 4^I und 4^II zu den übrigen Lichtschranken zeitversetzt. Da der Versatz mehr oder weniger dem tolerierbaren Überhang entspricht, ist eine solche Realisierung vergleichsweise einfach anzuwenden. 15 zeigt eine entsprechende Lösung, jedoch lediglich mit dem Versatz einer Lichtschranke 4^I .
Da der Versatz eine Zeitverschiebung in einer Richtung erzeugt, kann dies zu Problemen an einer Hinterkante einer Palette mit Beladung führen. Denn selbst wenn kein Überhang vorhanden ist, kann der durch die geometrische Versetzung erzeugte Zeitversatz den „Überhang vorhanden – Ausgang" aktivieren.
Dies kann dadurch verhindert werden, wenn berücksichtigt wird, ob die Lichtschrankenvorrichtung eine Vorderkante 6 oder eine Hinterkante 7 detektiert. In 16 ist eine Ausgestaltung dargestellt, die als weiterentwickelte Version zwischen einer Vorderkante 6 und eine Hinterkante 7 unterscheiden kann. Die Lichtschranke 4^I kümmert sich um die Vorderseite, wohingegen die Lichtschranke 4^III für die Hinterseite eingesetzt wird. Aus der Zeitdifferenz der Signale der Lichtschranken 4^I und 4^III und ihrer Distanz Δx kann darüber hinaus die Geschwindigkeit einer Palette bestimmt werden. Auf diese Weise kann auch die Größe eines Überhangs berechnet und mit vorgegebenen Werten eines Konfigurationsorgans verglichen werden. Die Lichtschranke 4^II in 16 kann eingesetzt werden, um festzustellen, ob die Lichtschrankenvorrichtung die Vorder- oder Hinerkante eines Objekts überwacht. Sind die Lichtschranken 4^I und 4^II blockiert und die Lichtschranke 4^III ist nicht blockiert, handelt es sich um die Detektion der Vorderkante. Sind hingegen die Lichtschranken 4^III und 4^II blockiert und 4^I ist nicht blockiert, so muss eine Hinterkante vorliegen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Detektionssystem einen weiteren Ausgang für die Höhe der Ladung. Die Höhe kann kontinuierlich ausgegeben werden, wenn eine Lichtschranke unterbrochen ist, auf Anforderung oder nur wenn kein Überhang erfasst ist.
In 17 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Hier wird eine 3D-Kamera eingesetzt, um die Ladung zu überprüfen, wie in 17 dargestellt z. B. die Vorderkante der Ladung einer ersten Palette 172 und die Hinterkante der Ladung einer zweiten Palette 173.
Die Kamera kann z. B. als Stereokamera ausgebildet sein, Laufzeitmessungen vornehmen oder auf dem „Time of Flight-Prinzip" basieren, bei welchem auf eine elektromagnetische Strahlung z. B. ein Lichtsignal eine Schwingung aufmoduliert wird, wobei das ausgesandte Signal mit einem zurückkommenden Signal verglichen wird und aus der Phasendifferenz der aufmodulierten Schwingung der Abstand zu der Reflektionsfläche ermittelbar ist.
Ein Vorteil einer solchen Ausgestaltung liegt in der Möglichkeit den ersten und zweiten Bereich gleichzeitig zu prüfen. Zusätzlich können die Signale dazu verwendet werden, Parameter der Palette und Ladung, beispielsweise die Höhe, die Breite und das Volumen zu bestimmen.

Claims

Sensorvorrichtung (1) zur Detektion eines Überhangs an der Beladung (3) einer Trägereinrichtung (2, 22, 52), umfassend eine Sensoranordnung (1) mit wenigstens einem Sender und einem Empfänger sowie einer Elektronikeinheit zur Steuerung von Sender und Empfänger, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (1) zwei Bereiche der Trägereinrichtung (2) mit Beladung (3) während einer Bewegung der Trägereinrichtung derart erfasst, dass eine Bewertung der geometrischen Position der Bereiche zueinander ermöglicht ist, wobei der erste Bereich die Trägereinrichtung (2) und der zweite Bereich die Beladung (3) betrifft, und dass die Elektronikeinheit dazu ausgelegt ist, für jeden Bereich ein Signal zu erzeugen und die Signale (31, 32) zu verknüpfen, so dass daraus auf einen Überhang geschlossen werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit dazu ausgelegt ist, für jeden Bereich ein einziges Signal (31, 32) zu erzeugen und auf einen Überhang durch eine logische Verknüpfung zu schließen, wenn für den ersten Bereich ein Signal (31) generiert ist, dass keine Trägereinrichtung wiederspiegelt und für den zweiten Bereich ein Signal (32) generiert ist, das eine Beladung wiederspiegelt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (1) eine Lichtschrankenanordnung mit mehreren Lichtschranken (4^I bis 4^N ) umfasst, wobei die Lichtschranken dem ersten und zweiten Bereich zugeordnet sind, so dass wenigstens eine Lichtschranke im ersten Bereich für die Detektion einer Trägereinrichtung (2) und wenigstens eine Lichtschranke im zweiten Bereich für die Detektion einer Beladung (3) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lichtschranke (4^II ) auf einer Höhe der Trägereinrichtung (2) angeordnet ist, in welcher sich eine Deckschicht (8) für die Bereitstellung einer Trägereinrichtungsauflage befindet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem ersten oder zweiten Bereich zumindest eine Lichtschranke vorgesehen ist, die in Bezug auf eine Ebene einer Trägereinrichtungsauflage schräg verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Elektronikeinheit aus einer Zeitdifferenz zwischen einem Signal (31) des ersten Bereichs und ein Signal (32) des zweiten Bereichs unter Hinzuziehung einer Bewegungsgeschwindigkeit der Trägereinrichtung (2) das Vorhanden oder das Nichtvorhandensein eines Überhangs ermittelbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit dazu ausgelegt ist, zunächst den zweiten Bereich der Beladung (3) und dann den ersten Bereich der Trägereinrichtung (2) zu erfassen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit zum zumindest zweimaligen Auslesen des ersten Bereichs der Beladung (3) und des zweiten Bereichs der Trägereinrichtung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit ausgelegt ist, die Signale (31, 32) für den ersten und zweiten Bereich zueinander Zeit zu versetzen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitversetzung in Abhängigkeit davon erfolgt, ob eine ankommende Front oder eine abgehende Front einer in Bewegung sich befindenden Trägereinrichtung mit Beladung detektiert wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lichtschranke für den ersten Bereich zu wenigstens einer Lichtschranke für den zweiten Bereich in Bezug auf eine Bewegungsrichtung der Trägereinrichtung geometrisch versetzt angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung eine 3D-Kamera (171) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung nach dem Prinzip Time of Flight arbeitet, bei welchem eine Distanz, die eine elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht vom Sender über eine Reflexionsfläche zum Empfänger zurücklegt, über eine Auswertung einer Phase einer auf die elektromagnetische Strahlung aufmodulierten Schwingung durch Vergleich der Phase der gesendeten elektromagnetischen Strahlung mit der Phase der empfangenen zurückreflektieren elektromagnetischen Strahlung ermittelt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung eine Distanz, die eine elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht vom Sender über eine Reflexionsfläche zum Empfänger zurücklegt, über eine Auswertung des Zeitunterschieds zwischen dem senden und zurückempfangen der elektromagnetische Strahlung ermittelt.