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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Umgebungsbereichs
eines Fahrzeugs mit mindestens einem am Fahrzeug angebrachten berührungslos
wirkenden Flächensensor sowie
eine Vorrichtung zum Überwachen
eines Umgebungsbereichs eines Fahrzeugs mit einem am Fahrzeug angebrachten
berührungslos
wirkenden Flächensensor.
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Derartige Überwachungseinrichtungen
sind bekannt für
führerlose
Transportsysteme. Führerlose Transportsysteme
werden in Produktionsanlagen zum Transport verschiedenster Materialien
wie zum Beispiel Rohmaterial und bearbeiteten Werkstücken verwendet.
Die Transportsysteme fahren dabei auf vorgegebenen Bahnen. An Bearbeitungsstationen halten
die Fahrzeuge an und werden be- und entladen.
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Es
werden tastende Überwachungssensoren
für die
führerlosen
Transportsysteme eingesetzt. Schutzfelder und deren Dimensionen
werden entsprechend der Fahrtrichtung, der Geschwindigkeit und dem
für die
Geschwindigkeit notwendigen Anhalteweg dimensioniert und einem Überwachungsfall zugeordnet.
Dieser Überwachungsfall
wird in einer Projektierung einem Geschwindigkeitsbereich zugeordnet
und fest in das Überwachungssystem
konfiguriert. Während
des Betriebes eines solchen Fahrzeugs wird der Überwachungsfall anhand einer aktuellen
Geschwindigkeit aktiv und das Schutzfeld, welches dem Überwachungsfall
zugeordnet ist, hinsichtlich eindringender Objekte überwacht.
Eine solche Überwachung
einer Umgebung eines Gegenstandes ist aus der
DE102 38 759 A1 bekannt.
Dabei ist an den Fahrzeugen ein optoelektronischer Sensor angebracht,
der einen Überwachungsbereich
abtastet und von den im Überwachungsbereich
befindlichen Objekten stammende Messdaten liefert. Eine dem Sensor
nachgeordnete Auswerteeinrichtung zur Auswertung der vom Sensor
gelieferten Messdaten ist dabei vorhanden. Die Messdaten werden
einer nachfolgenden Steuereinrichtung weitergeleitet. Die Steuereinrichtung
reagiert auf die bereitgestellte Umgebungsinformation gemäß einer
vorgebbaren Reaktionsstrategie, durch Bereitstellen eines Steuersignals.
Die Auswerteeinrichtung weist dabei wenigstens zwei parallele, voneinander
unabhängige
Auswertepfade auf.
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Die
bisher eingesetzten Verfahren zur Überwachung der Umgebung eines
Gegenstandes sind sehr aufwändige
Verfahren. Dabei müssen
für die verschiedenen
Situationen Reaktionsstrategien festgelegt und einprogrammiert werden.
Weiterhin muss die Umgebungsinformation gewichtet werden. In Abhängigkeit
von der gemäß der Reaktionsstrategie vorgenommenen
Gewichtung der Umgebungsinformationen wird ein Steuersignal für die Steuerung
des Fahrzeugs gebildet.
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Bei
den bisher eingesetzten tastenden Überwachungssensoren für die führerlosen
Transportsysteme sind verschiedene Schutzfelder für verschiedene
Geschwindigkeiten einprogrammiert. Bei einer bestimmten Geschwindigkeit
muss damit das weitere Schutzfeld für die maximale Geschwindigkeit
eingestellt werden. Damit ist der Schutzbereich für die jeweilige
Geschwindigkeit zumeist überdimensioniert. Das
bedingt unnötige
Fahrzeugstopps, die von Objekten im Schutzbereich ausgelöst werden,
die aber tatsächlich
keine Gefahr darstellen. Erkannte Hindernisse und damit eingeleitete
Fahrzeugstopps verringern die Produktivität einer solchen Anlage erheblich.
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Bei
den bisher eingesetzten tastenden Überwachungssensoren für die führerlosen
Transportsysteme sind die Schutzfelder in eine bestimmte Richtung
ausgerichtet. Alle in diesem Schutzfeld vorhandenen Hindernisse
müssen
für eine
Bremsung des Fahrzeugs oder einem Ausweichmanöver betrachtet werden, obwohl
das Hindernis möglicherweise
gar nicht in einem Einzugsbereich des Fahrzeugs liegt.
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Bei
den bisher eingesetzten tastenden Überwachungssensoren für die führerlosen
Transportsysteme sind die Projektierungs- und Inbetriebnahmearbeiten
sehr aufwändig.
Für sämtliche
Situationen, die in einer Applikation vorkommen wie zum Beispiel Kurvenfahrten
oder für
ein Annähern
an ortsfeste Hindernisse müssen
jeweils Schutzbereiche definiert und Reaktionsstrategien konfiguriert
werden. In der Regel werden alle Routen des Fahrzeugs in Einlernfahrten
zuvor einmal abgefahren, was sehr zeitaufwändig ist.
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Mit
den bisher eingesetzten tastenden Überwachungssensoren für die führerlosen
Transportsysteme können
nur eine begrenzte Anzahl von verwendeten Überwachungsbereichen gespeichert
werden. Zwischen diesen Überwachungsfällen muss
dann aufgrund von Steuerinformationen umgeschaltet werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein verbessertes Verfahren
und eine Vorrichtung bereitzustellen zum Überwachen eines Umgebungsbereiches
eines Fahrzeugs, insbesondere eines führerlosen Transportfahrzeugs,
zum Steuern des Fahrzeugs, bei dem Objekte im Umgebungsbereich mit einem
berührungslos
wirkenden Flächensensor
erfasst werden und die mit dem Flächensensor erfassten Daten
ausgewertet werden.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass das Verfahren zum Überwachen
des Umgebungsbereiches des Fahrzeugs, insbesondere des führerlosen Transportfahrzeugs,
zum Steuern des Fahrzeugs, bei dem Objekte im Umgebungsbereich mit
dem berührungslos
wirkenden Flächensensor
erfasst werden und die mit dem Flächensensor erfassten Daten ausgewertet
werden, indem die Daten nach parallel zur Fahrtrichtung verlaufenden
Spalten gruppiert werden, eine Geschwindigkeit relativ zum Fahrzeug und
parallel zur Fahrtrichtung für
jede Spalte ermittelt wird, eine Lage der Objekte relativ zum Fahrzeug
ermittelt wird, die Objekte aufgrund der Geschwindigkeit und/oder
der Lage unterschieden werden, eine mögliche Kollision des Fahrzeugs
mit dem Objekt berechnet wird und ein Signal an das Fahrzeug zur
Anpassung der Geschwindigkeit und/oder zur Anpassung der Fahrtrichtung
zur Vermeidung der Kollision übermittelt
wird.
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Die
Erfindung hat den großen
Vorteil, dass erfindungsgemäß ein sehr
einfaches Verfahren und eine sehr einfache Vorrichtung zur Überwachung
eines Umgebungsbereiches eines Fahrzeuges bereitgestellt wird. Bei
dem Verfahren werden auf einfache Weise die Daten eines Teiles des
Umgebungsbereiches in Fahrtrichtung in Spalten eingeteilt. Die Entfernungen
und Geschwindigkeiten des Objektes zum Fahrzeug in den einzelnen
Spalten können
sehr einfach ausgewertet werden und daraus kann das Fahrzeug ein
Bremsmanöver
oder ein Ausweichmanöver einleiten,
wozu eine geringe Rechenleistung notwendig ist.
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Dadurch,
dass die Geschwindigkeitsvektoren in den verschiedenen Spalten des überwachten Umgebungsbereiches
unterschiedliche Beträge
aufweisen können,
ist es möglich
stehende Objekte von sich bewegenden Objekten zu unterscheiden und
sogar die unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten der Objekte
zu unterscheiden. Dadurch wird es möglich das Objekt zu bestimmen,
dass sich dem Fahrzeug nähert
und weiterhin welches sich dem Fahrzeug am schnellsten nähert. Aufgrund
dieses Objektes wird der spätest
mögliche
Zeitpunkt für
einen Fahrzeugstopp unter Berücksichtigung
der Bremscharakteristik bestimmt und eingeleitet.
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Die
Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass das Fahrzeug so spät wie möglich gestoppt
werden oder die Geschwindigkeit optimal angepasst werden kann und
dadurch die Effizienz des Materialtransportes gesteigert wird. Vorteilhaft
braucht die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs nicht ermittelt werden. Ein
Nothalt wird somit auf den spätesten
Zeitpunkt verschoben.
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Vorteilhaft
kann der Nothalt durch frühzeitiges
Reduzieren der Fahrzeuggeschwindigkeit verhindert werden. Dies ist
der Fall, wenn Güter
transportiert werden, die nicht unmittelbar aus der vollen Fahrt
heraus gestoppt werden können,
weil damit eine Beschädigung
des Transportgutes einhergeht. Auch ist der Materialfluss konstanter
und effizienter, wenn Nothalte verhindert werden können.
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Zusätzlich kann
der Nothalt vorteilhaft durch frühzeitiges Ändern der
Richtung des Fahrzeugs verhindert werden. Dies kann vorteilhaft
angewendet werden, wenn für
die Fahrzeuge Platz für
Ausweichmanöver
vorhanden ist. Damit können
andere Fahrzeuge bei Be- und Entladestationen umfahren werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung wird zur Überwachung der Umgebungsbereich
von einem Laserscanner periodisch abgetastet und Winkel und Abstände zum
Objekt aufgenommen.
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Vorteilhaft
wird auch die Ausrichtung der Spalten an die Änderung der Fahrtrichtung des
Fahrzeugs angepasst und dadurch nicht relevante Objekte, die sich
außerhalb
der Bahn des Fahrzeugs befinden, nicht zu einer Unterbrechung der
Fahrt herangezogen.
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Zusätzlich und
weiterhin vorteilhaft ist, dass die maximal mögliche Geschwindigkeit des
Fahrzeugs berechnet wird, welche für den erlaubten aktuellen minimalen
Abstand des Fahrzeugs zu einem der Objekte möglich ist ohne mit diesen zu
kollidieren, unter Berücksichtigung
der Bremscharakteristik des Fahrzeugs und der erfassten Objekte
zum Fahrzeug. Dies führt
zu einer optimalen Geschwindigkeit des Materialtransportes und damit
zu einer Kosteneinsparung gegenüber
herkömmlichen
Transportsystemen.
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Die
für das
Fahrzeug optimale maximale Geschwindigkeit kann vorteilhaft kontinuierlich
eingestellt werden. Dies führt
zu gleichmäßigen und
optimalen Bewegungsabläufen
des Fahrzeugs und führt zu
reduzierten Verschleißerscheinungen
der Fahrzeugteile.
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Vorteilhaft
wird die maximal mögliche
Geschwindigkeit für
das Fahrzeug zyklisch der Fahrzeugsteuerung über eine Kommunikationsschnittstelle
zur Verfügung
gestellt. Damit hat die Fahrzeugsteuerung laufend die Möglichkeit
das Fahrzeug zu beschleunigen oder abzubremsen, um die optimale Geschwindigkeit
für das
Fahrzeug einzustellen.
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In
einer an sich bereits eine selbstständige Erfindung darstellenden
Weiterbildung der Erfindung wird bei einer Verzögerung des Fahrzeugs aufgrund eines
Bremsmanövers
durch eine ermittelbare Geschwindigkeitsverzögerung eine aktuelle Bremscharakteristik
des Fahrzeugs ermittelt. Durch eine Feststellung der aktuellen Bremscharakteristik
ist es möglich
ein Nachlassen der Bremskraft zu ermitteln und mit dieser Kenntnis
den Objekten ggf. frühzeitiger
auszuweichen, oder einen Bremsvorgang frühzeitiger einzuleiten.
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Weiterhin
wird aufgrund der aktuellen Bremscharakteristik eine Reichweite
der periodischen Abtastung verändert,
insbesondere erhöht.
Lässt die Bremskraft
nach, so kann die Reichweite der periodischen Abtastung entsprechend
der nachlassenden Bremskraft erhöht
werden. Dadurch können
Objekte frühzeitiger
erkannt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung wird angezeigt und/oder ein Signal ausgegeben
zur Wartung oder zum Stoppen des Fahrzeugs, wenn ein charakteristischer
Grenzwert der aktuellen Bremscharakteristik überschritten wird. Insbesondere
bei Abweichungen der Bremscharakteristik von einem bestimmten Grenzwert,
kann so über
ein Anzeigemittel ein Warnsignal ausgegeben werden. Über Signalausgänge kann
bei zunehmender Abweichung der Bremscharakteristik auch ein Antrieb
des Fahrzeuges abgeschaltet werden um ein Fahrbetrieb aus Sicherheitsgründen nicht
mehr zu ermöglichen.
Auch kann ein reduzierter Betrieb des Antriebs aktiviert werden
um das Fahrzeug zu einem entsprechenden Wartungsplatz zu fahren.
Weiterhin wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Vorrichtung zum Überwachen
des Umgebungsbereiches des Fahrzeugs, insbesondere des führerlosen
Transportfahrzeugs, vorgesehen ist. Diese weist einen berührungslos
wirkenden Flächensensor
zum Erfassen von Objekten im Umgebungsbereich auf sowie Mittel zum
Auswerten der mit dem Flächensensor
erfassten Daten. Diese Mittel umfassen Mittel zum Gruppieren der
Daten nach parallel zur Fahrtrichtung verlaufenden Spalten, Mittel
zum Ermitteln einer Geschwindigkeit relativ zum Fahrzeug und parallel
zur Fahrtrichtung für
jede Spalte, Mittel zum Ermitteln der Lage der Objekte relativ zum
Fahrzeug, Mittel zum Unterscheiden der Objekte aufgrund der Geschwindigkeit
und/oder der Lage, Mittel zum Berechnen einer möglichen Kollision des Fahrzeugs
mit dem Objekt und Mittel zum Übermitteln
eines Signals an das Fahrzeug zur Anpassung der Geschwindigkeit
und/oder zur Anpassung der Fahrtrichtung zur Vermeidung der Kollision.
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Zusätzlich wird
für die Überwachung
des Umgebungsbereichs des Fahrzeugs der berührungslos wirkende Flächensensor
an einer definierten Position des Fahrzeugs befestigt. Dadurch können die Abmessungen
des Fahrzeuges bei der Objekterkennung mit eingerechnet werden.
Somit kann genau bestimmt werden, ob und zu welchem Zeitpunkt eine Kollision
mit einem stehenden oder sich bewegenden Objekt stattfindet.
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Weiterhin
kann vorteilhaft der berührungslos wirkende
Flächensensor
als optoelektronischer Laserscanner ausgeführt werden. Diese Art von optoelektronischen
Sensoren sind besonders für
die erfindungsgemäße Überwachung
eines Umgebungsbereiches geeignet.
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Vorteilhaft
werden wenigstens über
eine Schnittstelle Parameter zur Bremscharakteristik des Fahrzeugs übertragen.
Dadurch können
z. B. Parameter eingelesen werden zur Auswertung und zum Vergleich
mit aktuell erfassten Parametern der Bremscharakteristik. Es können auch
Parameter der aktuellen Bremscharakteristik über die Schnittstelle zur Auswertung
oder Weiterverarbeitung ausgegeben werden.
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In
Weiterbildung kann das Verfahren und die Vorrichtung neben der Anwendung
an Fahrzeugen auch auf anderen Gebieten zum Einsatz kommen, z. B.
an Werkzeugmaschinen. Bei der Anwendung an einer Materialpresse
kann vorteilhaft eine Stoppzeit einer Werkzeugbewegung ermittelt
werden. Dabei wird mit dem Flächensensor
eine Werkzeugbewegung überwacht.
Lässt die
Bremswirkung der Materialpresse bezüglich der Verzögerung des
Werkzeuges nach, kann diese Veränderung
der Bremscharakteristik mit dem Flächensensor erkannt werden und
ein entsprechendes Signal zur Warnung oder zum Stillsetzen der Maschine
ausgegeben werden. Hierzu ist es nicht notwendig die Daten entsprechend parallel
der Werkzeugbewegung in Spalten zu gruppieren, da das Werkzeug meist
einstückig
ist und meist nur eine Bewegungsrichtung aufweist.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1;
eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überwachen
eines Umgebungsbereichs;
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2 ein
Diagramm der Positionen eines Objektes zu verschiedenen Zeiten;
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3 ein
Diagramm der Geschwindigkeit des Objektes an verschiedenen Positionen;
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4 eine
schematische Darstellung des auf Objekte zufahrenden Fahrzeugs;
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5 und 6 Diagramme
wie 2 und 3 entsprechend der Situation
in 4;
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7 eine
schematische Darstellung wie 4 zu einem
späteren
Zeitpunkt;
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8 und 9 Diagramme
wie 2 und 3 entsprechend der Situation
in 7;
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10 eine
Darstellung wie 4 und 7 zu einem
weiteren späteren
Zeitpunkt;
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11 und 12 Diagramme
wie 2 und 3 entsprechend der Situation
in 10;
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13 eine
schematische Darstellung eines abbiegenden Fahrzeugs mit dem Objekt
außerhalb des Überwachungsbereiches;
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1 zeigt
ein fahrerloses Transportfahrzeug 46. Fahrerlose Transportfahrzeuge 46 werden in
der Industrie benutzt um Material zu transportieren. Der Materialtransport
findet zu unterschiedlichen Zeiten statt. Um möglichst wenige fahrerlose Transportfahrzeuge 46 für möglichst
viele Materialtransporte zu benutzen, müssen die fahrerlosen Transportsysteme
unterschiedliche Routen zu unterschiedlichen Materialaufnahmestationen
und Materialabladestationen abfahren können. Dadurch müssen die
gleichen fahrerlosen Transportsysteme 46 auch ständig unterschiedliche
Routen befahren. Ein Speichern der unterschiedlichen Routen in den
einzelnen Fahrzeugen 2 kann sehr aufwändig werden. Dem Fahrzeug 2 braucht
nur das aktuelle Ziel eingegeben werden. Den Weg zu diesem Ziel
soll das Fahrzeug 2 unter Berücksichtigung eventueller Hindernisse
selbst finden. Um dem Fahrzeug 2 die Orientierung in der
Umgebung zu ermöglichen
muss das Fahrzeug 2 die Umgebungskontur erfassen. Hierzu
ist am Fahrzeug 2 ein berührungslos wirkender Flächensensor 4 angebracht.
Dieser Flächensensor 4 tastet
die Umgebung ab und erfasst die Hindernisse. Der Flächensensor 4 wird
vorzugsweise als Laserscanner 38 ausgeführt. Das Fahrzeug 2 ist
auch mit einer Fahrzeugsteuerung 32 ausgestattet, welche
die Daten des Laserscanners 38 auswertet und daraus eine Fahrzeugreaktion
ableitet, insbesondere kann die Fahrzeugsteuerung das Fahrzeug 2 frühzeitig
abbremsen, wenn ein Objekt 6 in Fahrtrichtung 20 des Fahrzeugs 2 erkannt
wird. Das Fahrzeug 2 ist mit einer Lenkeinrichtung und
einer Bremsanlage 50 ausgestattet. Die Fahrzeugsteuerung 32 ist
mit dieser Lenkeinrichtung und Bremsanlage 50 verbunden. Zusätzlich ist
eine Auswerteeinheit 30 vorhanden, die direkt mit der Bremsanlage
verbunden ist. Wird ein Hindernis erkannt, kann über die Auswerteeinheit 30 direkt
der Bremsvorgang oder ein Nothalt eingeleitet werden.
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Der
Laserscanner
38 ist ein optoelektronischer Sensor mit einer
Sende- und einer Empfangseinheit für Laserlicht. Ein erzeugter
Laserpuls wird von der Sendeeinheit mit Hilfe eines drehbar angeordneten
Umlenkspiegels in die zu überwachende Umgebung
gesendet. Der reflektierte Laserimpuls gelangt zurück in den
Laserscanner
38 und wird durch einen halbdurchlässigen Umlenkspiegel
in eine Empfangseinheit geleitet. In einer Auswerteeinheit wird über eine
Lichtlaufzeitmessung die Entfernung zur Umgebung ermittelt. Der
Umlenkspiegel ist dabei drehbar durch einen Motor angetrieben angeordnet.
Dadurch kann der Laserscanner
38 mit Hilfe des Lasersendepulses
die Umgebung fächerförmig abtasten.
Dabei werden Winkel und Abstände
zum Objekt aufgenommen. Die so ermittelten Daten werden von einer
Fahrzeugsteuerung
32 und einer Auswerteeinheit
30 ausgewertet.
Ein solcher Laserscanner
38 ist beispielsweise in der
DE 43 40 756 C2 beschrieben.
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Der
Laserscanner 38 ist in der Mitte an einer Fahrzeugfront
an einer Position 24 des Fahrzeuges 2 angebracht.
Die Position des Laserscanners 38 am Fahrzeug 2 kann
variiert werden. Der Laserscanner 38 kann auch an einer
Ecke des Fahrzeugs 2 angebracht werden. Durch diese Anordnung
hat der Laserscanner 38 beidseitig des Fahrzeugs 2 den
gleichen Sichtbereich. Das Fahrzeug 2 hat eine bestimmte
Breite 26, welche an den notwendigen Materialtransport
und an den notwendigen Abstand der Fahrzeuggassen angepasst ist.
Das Fahrzeug 2 bewegt sich nun mit einer Geschwindigkeit
innerhalb der Fahrzeuggassen umher. Um nicht mit Fahrbahnbegrenzungen
oder Personen 44 zusammenzustoßen, überprüft das fahrerlose Transportfahrzeug 46 mit
dem Laserscanner 38 die Umgebung.
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Die
vom Laserscanner 38 erfassten Winkel- und Abstandsinformationen
werden in der Auswerteeinheit 30 mittels Softwareprogrammen
verarbeitet. Dabei werden Koordinatentransformationen vorgenommen
und die erfassten Daten in Spalten 16 gruppiert. Dies ist
in 1 schematisch dargestellt. Die Spalten 16 bilden
einen Umgebungsbereich 1 und sind parallel zur Fahrtrichtung 20 ausgerichtet,
da die Gefahr von Zusammenstößen nur
in Fahrtrichtung 20 liegt. Durch diese Einteilung der Daten
kann der Umgebungsbereich 1 sehr einfach und mit wenig
Rechenleistung ausgewertet werden. Die Breite und Anzahl der Spalten 16 kann
dabei der gewünschten
Auflösung
angepasst werden. In den überwachten
Umgebungsbereich 1 eintretende Objekte 6 werden
innerhalb der einzelnen Spalten 16 überwacht. Pro Spalte 16 wird
für den
jeweiligen Bereich des Objektes 6 eine Entfer nung Y und
durch mehrfache, zeitlich unterschiedliche Abtastung eine relative
Geschwindigkeit v zwischen Fahrzeug 2 und Objekt 6 in
Fahrtrichtung ermittelt. Die Auswerteeinheit 30 wertet
die ermittelten Daten in den einzelnen Spalten 16 aus. Die
Auswerteeinheit 30 kann unter Berücksichtigung der Bremscharakteristik
des Fahrzeugs 2 einen Nothalt einleiten.
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Anhand 1 bis 3 soll
dies näher
erläutert
werden. Das Fahrzeug 2 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit
in Fahrtrichtung 20 auf das Objekt 6 zu. Das Objekt 6 steht
in diesem Beispiel dabei schräg
vor dem Fahrzeug 2. Das Objekt 6 ist in einer ersten
Position Y' zum
Zeitpunkt t-1 dargestellt und in einer späteren zweiten Position Y zum
Zeitpunkt t. Nach einer Abtastung kann dem Objekt 6 in
jeder Spalte 16 ein Abstand Y zugeordnet werden. Dies ist in 2 dargestellt.
Zusätzlich
kann unter Berücksichtigung
einer vorhergehenden Abtastung dem Objekt 6 in jeder Spalte 16 eine
relative Annäherungsgeschwindigkeit
in Fahrtrichtung 20 zugeordnet werden. Das Ergebnis ist
in 3 dargestellt.
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In 2 ist
der Abstand Y des Objektes 6 in den verschiedenen Spalten 16 dargestellt.
Auf der Abszisse sind die einzelnen Spalten 16 (X1 – Xn) aufgetragen.
Auf der Ordinate ist der jeweilige Abstand Y aufgetragen. Es sind
jeweils die Abstände
Y' und Y zum Zeitpunkt
t-1 und zum Zeitpunkt t dargestellt. Die ermittelten Abstände Y des
Objektes 6 sind als Treppenfunktion in das Diagramm eingetragen.
Für jede Spalte
wurde dabei nur ein Abstand Y des Objekts 6 ermittelt und
dargestellt. Daraus resultiert die Treppenfunktion. Zur Verdeutlichung
ist ergänzend
der tatsächliche
Abstand Y des Objektes 6 ohne diskontinuierliche Aufteilung
in Spalten gestrichelt in das Diagramm eingezeichnet. Die Entfernung
des Objektes 6 nimmt mit jeder Spalte 16 zu. In
der Darstellung wird deutlich, dass für das erkannte Objekt 6 in
diesem Fall nur sieben Abstände
betrachtet werden müssen,
um die Entfernung des Objektes 6 einschätzen zu können. Dadurch kann die Umgebungskontur zum
Fahrzeug 2 sehr schnell beurteilt werden. Die Breite der
Spalten 16 kann den Erfordernissen für die Umgebung angepasst werden.
Je schmaler die Spalten 16 desto höher ist die Auflösung der
Umgebungskontur.
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In 3 ist
die relative Geschwindigkeit des Objektes 6 aus 1 zum
Fahrzeug 2 in den verschiedenen Spalten 16 dargestellt.
Auf der Abszisse sind die einzelnen Spalten 16 (X1 – Xn) aufgetragen. Auf
der Ordinate ist die relative Geschwindigkeit v in der jeweiligen
Spalte 16 aufgetragen. Die ermittelten relativen Geschwindigkeiten
zwischen Fahrzeug 2 und Objekt 6 sind für jede Spalte
eingetragen. Die relative Geschwindigkeit ist für alle Spalten 16 gleich. Das
Objekt 6 und das Fahrzeug 2 bewegen sich somit
geradlinig aufeinander zu. Beispielhaft ist der ermittelte Geschwindigkeitsvektor 18 für die erste
Spalte eingezeichnet.
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Der
geringste Abstand a des Objekts 6 ist in 1 hervorgehoben.
Abhängig
von der Bremscharakteristik und Geschwindigkeit des Fahrzeugs 2 wird ein
erlaubter Mindestabstand 14 des Objekts 6 zum Fahrzeug 2 berechnet.
Dieser erlaubte Mindestabstand 14 ist auch abhängig von
der erfassten Relativgeschwindigkeit zwischen Objekt 6 und
Fahrzeug 2. Je höher
diese Geschwindigkeit ist, desto größer ist auch der notwendige
Mindestabstand 14. Je größer die mögliche Verzögerung der Bremsanlage 50 ist, desto
kleiner kann der notwendige Mindestabstand 14 eingestellt
werden. Dringt das erfasste Objekt 6 in den definierten
Mindestabstand 14 ein, so wird ein Bremsvorgang oder ein
Ausweichmanöver
von der Auswerteeinheit 30 veranlasst. Der Mindestabstand 14 zu
dem Objekt 6 oder Personen ist als gestrichelte Linie eingezeichnet.
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Aufgrund
des kleinsten Abstandes a des Objektes 6 und der relativen
Geschwindigkeit 18 zwischen Fahrzeug 2 und Objekt 6 kann
die maximal mögliche
Geschwindigkeit des Fahrzeugs 2, ohne dass es zu einer
Kollision kommt, berechnet werden, unter Berücksichtigung der Bremscharakteristik
des Fahrzeugs 2. Diese maximale Geschwindigkeit kann der
Fahrzeugsteuerung 32 über
eine Kommunikationsschnittstelle übermittelt werden. Das Fahrzeug 2 kann
dadurch die Geschwindigkeit erhöhen
bis zur maximal möglichen
Geschwindigkeit. Dadurch kann die Effizienz einer solchen Anlage
mit führerlosen Transportfahrzeugen 46 verbessert
werden. Auch eine nachlassende Verzögerung der Bremsanlage 50 kann
festgestellt werden. Wird z. B. nach Erkennung des Objektes 6 ein
Nothalt durchgeführt,
kann während
des Bremsmanövers
weiterhin der sich verringernde Abstand Y ermittelt und ausgewertet
werden. Abhängig
von erfassten Verzögerungswerten
kann mit Hilfe der Auswerteeinheit 30 eine aktuelle Bremscharakteristik
der Bremsanlage 50 ermittelt werden. Aufgrund dieser aktuellen
Bremscharakteristik kann die Fahrzeugsteuerung 32 auch
das Fahrverhalten des Fahrzeuges 2 neu auf die aktuelle
Bremscharakteristik einstellen. Eine nachlassende Wirkung der Bremsanlage
führt zur
Herabsetzung der maximal möglichen
Geschwindigkeit des Fahrzeugs 2.
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Lässt die
Wirkung der Bremsanlage 50 nach, kann auch eine Reichweite
der periodischen Abtastung verändert,
insbesondere erhöht
werden. Durch diese Erhöhung
der Reichweite können
entferntere Objekte 6 früher erkannt und ausgewertet
werden. Die nachlassende Wirkung der Bremsanlage 50 kann somit
durch eine früheres
Einleiten des Bremsvorganges oder Nothalts kompensiert werden.
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Eine
festgestellte Änderung
der aktuellen Bremscharakteristik kann auch über eine Anzeige signalisiert
werden, oder ein entsprechendes Signal zur Weiterverarbeitung angezeigt
werden. So kann ein Fahrzeugverantwortlicher über die nachlassende Wirkung
der Bremsanlage 50 unterrichtet werden und eine Inspektion
veranlassen. Wird ein entsprechender Grenzwert der aktuellen Bremscharakteristik überschritten,
kann das Fahrzeug aus Sicherheitsgründen auch gestoppt werden oder
nur noch ein reduzierter Fahrbetrieb ermöglicht werden.
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Die
Auswerteeinheit 30 weist wenigstens eine Schnittstelle
zur Übermittlung
von Parametern zur Bremscharakteristik auf. Über diese Schnittstelle können die
Parameter der Bremsanlage 50 der Auswerteeinheit 30 mitgeteilt
werden zur Berücksichtigung
während
der Fahrt. Es können
aber auch Parameter über
die festgestellte aktuelle Bremscharakteristik über die Schnittstelle ausgegeben
werden. Diese Parameter können
z. B. von der Fahrzeugsteuerung 32 weiterverarbeitet werden.
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In
den 4, 7 und 10 ist
ein typischer Anwendungsfall zu verschiedenen Zeitpunkten dargestellt.
Die Darstellungen in den 4, 7 und 10 entsprechen
dabei der Darstellung aus 1. Dabei
nähert
sich eine Person 44 dem Fahrzeug 2 entgegengesetzt
der Fahrtrichtung 2 mit der Bewegungsrichtung 48.
Das Fahrzeug 2 bewegt sich dabei auf das Objekt 6 und
die Person 44 zu. Das Objekt 6, das eine Wand
sein könnte,
bewegt sich nicht.
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Die
Diagramme in 5, 8 und 11 zeigen
die zur jeweiligen Situation der 4, 7 und 10 ermittelten
Abstände
Y1 bzw. Y2 zwischen Fahrzeug 2 und Person 44 bzw.
Objekt 6, wie 2. Die Diagramme in 6, 9 und 12 zeigen
die zur jeweiligen Situation der 4, 7 und 10 ermittelten
relativen Geschwindigkeiten zwischen Fahrzeug 2 und Objekt 6 bzw.
Person 44. wie 3.
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In 4 ist
das Fahrzeug 2 dargestellt, welches sich mit einer Geschwindigkeit
und der Fahrtrichtung 20 auf die Wand 6 zubewegt.
Eine Person 44 nähert
sich zusätzlich
dem Fahrzeug 2 in Richtung 48 entgegengesetzt
zur Fahrzeugrichtung 20. Die Abstände Y1 und Y2 der Wand 6 und
der Person 44 werden entsprechend in den einzelnen Spalten 16 erfasst.
Ausgehend von einer vorhergehenden Abtastung wird für die Wand 6 und
die Person 44 die relative Geschwindigkeit in den einzelnen
Spalten 16 ermittelt. Ein erlaubter Mindestabstand 14 wird
dabei berücksichtigt.
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In 5 sind
nun die unterschiedlichen Abstände
Y1 und Y2 der Person 44 und der Wand 6 aus 4 dargestellt.
Die Abstände
Y1 der Person 44 sind dabei in den Spalten X3 und X4 erkennbar.
Die Abstände
Y2 der Person 44 zum Fahrzeug 2 sind dabei geringer
als die Abstände
Y2 der Wand 6 in den restlichen Spalten 16, da
die Person 44 sich vor der Wand befindet.
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In 6 sind
die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Person 44 und
der Wand 6 relativ zum Fahrzeug 2 aus 4 dargestellt.
Die relative Geschwindigkeit zwischen Person 44 und Fahrzeug 2 ist
dabei in den Spalten X3 und X4 erkennbar. Die relative Geschwindigkeit
zwischen Person 44 und Fahrzeug 2 ist höher als
die relative Geschwindigkeit in den übrigen Spalten 16 zwischen
Fahrzeug 2 und Wand 6.
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Die
Auswerteeinheit kann, aufgrund der unterschiedlichen erfassten Geschwindigkeiten und/oder
Positionen, zwischen der Wand 6 und der Person 44 unterschei den.
Die Person 44 oder andere Objekte 6 können sich
dabei in verschiedene Richtungen bewegen. Eine Person kann sich
beispielsweise auf das Fahrzeug zubewegen oder auch seitlich, quer
zu Fahrtrichtung des Fahrzeugs 2 bewegen. Die Person 44 kann
sich aber auch wieder von dem Fahrzeug 2 entfernen. Je
nach dem wie sich die Person 44 oder die Objekte bewegen
wird eine Fahrzeugbewegungskorrektur eingeleitet. Die Auswerteeinheit 30 kann
einen Brems- oder Ausweichvorgang entsprechend der erfassten Bewegung,
insbesondere der näheren
und schneller auf das Fahrzeug 2 zukommenden Person 44 einleiten.
Da die Person 44 in der Situation der 4 noch
genügend
weit vom Mindestabstand 14 des Fahrzeugs 2 entfernt
ist, bewegt sich das Fahrzeug 2 noch weiter in der ursprünglichen
Richtung 20 auf die Person 44 zu.
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In 7 ist
die Situation aus 4 zu einem späteren Zeitpunkt
dargestellt zu welchem das Fahrzeug 2 näher an die Person 44 und
der Wand 6 gefahren ist. Die Person 44 hat ihre
Geschwindigkeit auf das Fahrzeug verringert.
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In 8 ist
die geringere Entfernung der Person 44 und der Wand 6 im
Vergleich zu 5 dargestellt. Die Person 44 hat
sich dem zulässigen
Mindestabstand 14 weiter genähert. Die Person 44 ist, wie
in den Spalten X3 und X4 erkennbar, im Vergleich zu den anderen
Spalten 16 auch weiter von der Wand 6 entfernt.
Das Fahrzeug reduziert nun aufgrund des geringeren Abstandes der
Person 44 zum Fahrzeug 2 seine Geschwindigkeit.
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In 9 sind
die relativen Geschwindigkeiten dargestellt. Dabei ist die relative
Geschwindigkeit zwischen Wand 6 und Fahrzeug 2 unverändert geblieben.
Die relative Geschwindigkeit zwischen Person 44 und Fahrzeug 2,
dargestellt in den Spalten X3 und X4, hat sich aber gegenüber der
relativen Geschwindigkeit aus 6 verringert.
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In 10 ist
die Situation zu einem weiteren späteren Zeitpunkt dargestellt.
Das Fahrzeug hat seine Geschwindigkeit weiter reduziert. Die Person 44 bewegt
sich zusätzlich
nicht weiter auf das Fahrzeug 2 zu. In 11 sind
die reduzierten Abstände
zwischen dem Fahrzeug 2 und der Person 44 dargestellt.
Der Abstand zum erlaubten Mindestabstand 14 hat sich weiter
verringert. Der Abstand zwischen Person 44 und Wand 6 ist
gegenüber
der Darstellung in 8 konstant geblieben. In 12 sind
die veränderten
Geschwindigkeiten gegenüber
der Darstellung in 9 dargestellt. Da die Person 44 sich
nicht mehr auf das Fahrzeug 2 zubewegt sind die ermittelten
Relativgeschwindigkeiten in allen Spalten 16 gleich. Dadurch,
dass das Fahrzeug 2 seine Fahrt verlangsamt, ist die dargestellte
Geschwindigkeit geringer gegenüber
den Geschwindigkeiten aus 9.
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Bei
Eintritt der Person 44 in den Mindestabstandsbereich 14 des
Fahrzeugs 2 würde
die Auswerteeinheit einen Nothalt einleiten. Ausgehend von der Situation
in 10 könnte
das Fahrzeug 2 aufgrund der gewünschten Bahnrichtung ein Ausweichmanöver durchführen und
die Person 44 umfahren.
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In 13 ist
das Fahrzeug 2 dargestellt bei einem Fahrtrichtungswechsel.
Die Darstellung in 13 entspricht der Darstellung
aus 1. Das Fahrzeug 2 biegt nach links in
Richtung 20 ab. Die Spalteneinteilung der Daten wird dabei
neu in Fahrrichtung 20 eingeteilt. Die Person 44 liegt
somit nicht mehr im Erfassungsbereich des Fahrzeugs 2 und
ist auch durch die Bewegung des Fahrzeugs 2 nicht mehr
gefährdet.