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Die
Erfindung betrifft einen Ladungsträger zur Aufnahme und dem Transport
von Objekten sowie ein Verfahren zur Verarbeitung von auf einem
Ladungsträger
befindlichen Objekten.
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Im
Rahmen des Einsatzes automatischer Handhabungsgeräte, beispielsweise
bei der Palettierung und Depalettierung von Stückgütern, der automatischen Lagerhaltung
oder Kommissionierung von Objekten und dgl., ist es notwendig, die
Position der einzelnen zu behandelnden Objekte zu kennen, um sie
automatisch verarbeiten zu können.
Zum sicheren Erfassen der Objekte mit den automatischen Handhabungsgeräten müssen Informationen,
insbesondere die Position und die Größe der Objekte bekannt sein.
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Hier
sind unterschiedliche Systeme bekannt. So kann über optische Verfahren die
Position der Objekte, beispielsweise auf einem Ladungsträger, erfasst
werden und die nötigen
Daten für
das Handhabungsgerät
erzeugt werden. Zur sicheren Erfassung der Objektabmessungen, Position
und Orientierung sowie ggf. des Typs des Objektes sind aufwändige Sensoranordnungen,
wie beispielsweise Bildverarbeitungssysteme, nötig. Dieses Problem wird noch verkompliziert,
wenn mehrere Objekte mit ggf. unterschiedlichen Abmessungen und
Eigenschaften auf einem gemeinsamen Ladungsträger angeordnet sind.
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Bekannt
ist es weiterhin, die einzelnen Objekte mit Speichereinheiten, beispielsweise
in Form von RFID-Tags zu versehen. Hiermit können Art und Anzahl der auf
einem Ladungsträger
befindlichen Objekte erkannt werden. Aus der
JP 2004090009 ist zudem ein Verfahren
bekannt, bei dem die an den Objekten befindlichen RFID-Tags zur
Speicherung der Relativkoordinaten des Objektes in Bezug zu einer
Handhabungseinheit eines Robo terarmes genutzt werden.
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Zudem
ist es bekannt, Objekte auf einem Ladungsträger nach einem vorbestimmten
Schema zu stapeln und zu entstapeln, so dass zumindest, wenn die
Zahl der auf einem Ladungsträger
befindlichen Objekte bekannt ist, auch automatisch deren Anordnung
auf dem Ladungsträger
bestimmt ist.
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Nachteilig
an den bekannten Lösungen
ist besonders ihre geringe Flexibilität und ihr hoher Aufwand. Gerade
wenn mehrere unterschiedliche Objekte auf einem Ladungsträger angeordnet
sind, stoßen
die Verfahren mit vorbestimmten Anordnungsschemata an ihre Grenzen.
Die Kennzeichnung jedes einzelnen Objektes mit einem eigenen RFID-Tag ist
aufwändig
und damit kostenintensiv. Eine Integration in bestehende Systeme
ist aufgrund des hohen Aufwandes zudem schwierig.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Ladungsträger zur Aufnahme und dem Transport
von Objekten sowie ein Verfahren zur Verarbeitung von auf einem
Ladungsträger
befindlichen Objekten zur Verfügung
zu stellen, was die beschriebenen Nachteile vermeidet und insbesondere
eine einfache und präzise
Lösung
bietet, um die schnelle Identifizierung und Objektlokalisation für das automatische
Greifen, insbesondere für
Zwecke der Palettierung und Depalettierung auf einem Ladungsträger zu ermöglichen.
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Die
Erfindung erreicht dies durch einen Ladungsträger mit den Merkmalen des Patentanspruches
1.
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Auf
diese Weise lassen sich die beschriebenen Probleme im Stand der
Technik auf besonders vorteilhafte Weise lösen. Auf einem Datenträger, der sich
an dem Ladungsträger,
beispielsweise einer Euro-Palette, befindet, können Daten über auf dem Ladungsträger befindliche
Objekte gespeichert werden, insbesondere deren Position und Abmessungen. Sollen
die Objekte oder ein einzelnes Objekt durch ein automatisiertes
System vom Ladungsträger
entnommen werden, kann die Position des Objektes aus dem Datenträger ausgelesen
werden und das Entnahmesystem an die entsprechende Position gesteuert
werden. Hierzu ist es insbesondere nicht nötig, dass jedes einzelne Objekt
einen eigenen Datenträger
aufweist. Auch kann die komplizierte Verwaltung der Information
vieler Datenträger
und die Zuordnung vieler Datenträger
zu den Objekten auf dem Ladungsträger vermieden werden. Aufwändige Sensorik,
um die Position der Objekte auf dem Ladungsträger zu bestimmen, ist überflüssig. Da
unmittelbar die Information über
Position und Abmessung jedes einzelnen Objektes mit dem Auslesen
des Datenträgers bekannt
sind, kann das zu entnehmende Objekt schnell und sicher angesteuert
werden, ohne dass es beispielsweise zu Kollisionen mit weiteren
Objekten kommt.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. So
ist es vorteilhaft, dass der Datenträger wiederbeschreibbar ausgebildet
ist.
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So
können
bei Veränderungen
der Objekte auf dem Ladungsträger
die Informationen hierüber schnell
aktualisiert werden, beispielsweise nachdem ein Objekt entnommen
worden ist. Auf diese Weise bleibt ständig die aktuelle Belegung
des Ladungsträgers
verfügbar.
Es kann einfach festgestellt werden, ob beispielsweise Platz für weitere
Objekte vorhanden ist und wie dieser am einfachsten und sichersten angesteuert
werden kann, was im Rahmen einer automatischen Palettierung, beispielsweise
durch Kommissionierroboter erhebliche Vorteile hat.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass der Datenträger als
RFID-Transponder ausgebildet ist.
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Derartige
Transponder sind drahtlos auslesbar, robust und bieten die nötigen Speicherkapazitäten für die abzuspeichernden Datensätze. Durch
die Verwendung eines einzigen RFID-Transponders kann, wie ausgeführt, die
Vorsehung eines eigenen Transponders an jedem einzelnen Objekt vermieden werden.
Dadurch, dass an jedem Ladungsträger
ein entsprechender Datenträger
vorgesehen ist, sind die zur automatischen Kommissionierung nötigen Daten immer
an dem Ort des Ladungsträgers
verfügbar. Probleme,
die bei einer zentralen Speicherung dieser Daten für jeden
Datenträger
auftreten, also insbesondere die entsprechenden Daten im Rahmen
weltweit verzweigter Materialflüsse
an den jeweiligen Ort der aktuellen Kommissioniervorgänge zu bringen,
entfallen vollständig.
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Die
Erfindung wird ebenfalls durch ein Verfahren zur Verarbeitung von
Objekten auf einen Ladungsträger
gemäß Patentanspruch
4 gelöst.
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Wie
ausgeführt,
bietet die Speicherung der Abmessungen und Positionen von auf dem
Ladungsträger
befindlichen Objekten in einem am Ladungsträger angeordneten Datenträger eine
Reihe von Vorteilen. Wenn im Zuge eines Kommissionier- oder Stapelvorganges
ein Objekt vom Ladungsträger
entnommen oder diesem zugeführt
werden soll, können die
entsprechenden Positionen und Abmessungen dem Datenträger entnommen
werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
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So
kann durch Speicherung von Veränderungen
der Position und/oder Abmessungen von Objekten auf dem Ladungsträger in dem
Datenträger ständig ein
aktuelles Bild der Belegung des Ladungsträgers in elektronischer Form
auf diesem mitgeführt werden.
So sind bei großen,
weit verzweigten Materialflüssen
an jedem Kommissionierort die nötigen Daten
vorhanden, um die Hinzufügung
oder Entnahme von Objekten schnell und sicher durchführen zu können.
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Vorteilhaft
kann es sein, wenn auf dem Ladeträger zusätzliche Informationen über Gewicht und/oder
Greifpunkte oder besondere Eigenschaften des Objektes gespeichert
sind.
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Auf
diese Weise können
die Kommissioniervorgänge
schneller und sicherer gemacht werden, wenn beispielsweise eine Überladung
eines Kommissionierroboters von vornherein verhindert werden kann
oder zerbrechliche Objekte nur an den dafür vorgesehenen Punkten gegriffen
werden. Darüber
hinaus können
noch weitere besondere Eigenschaften des Objektes gespeichert werden,
wie Angaben zum maximalen Gewicht, das das Objekt selber tragen kann,
um zu verhindern, dass es durch zu schwere darauf gestapelte Objekte
beschädigt
wird oder Angaben über
Zerbrechlichkeit des Inhaltes, Notwendigkeit der Kühlung, Haltbarkeitsdaten
und dgl.. Eine Speicherung dieser Daten vor Ort auf dem Ladungsträger kann
die Behandlung und Verarbeitung der Objekte vor Ort schneller und
sicherer machen, auch wenn diese Daten möglicherweise zusätzlich in
zentralen Lagerhaltungssystemen gespeichert sind.
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Die
Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung
mit weiteren Vorteilen und Eigenschaften näher erläutert. Diese zeigt in
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1 eine
schematische dreidimensionale Ansicht eines erfindungsgemäßen Ladungsträgers bei
einer manuellen Datenerfassung,
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2 eine
dreidimensionale schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ladungsträgers in einer
automatischen Kommissionieranlage,
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3 eine
schematische dreidimensionale Ansicht eines erfindungsgemäßen Ladungsträgers zu
Beginn eines Entstapelvorganges,
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4 eine
dreidimensionale schematische Ansicht des Ladungsträgers aus 3 in
der Mitte eines Entstapelungsvorganges,
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5 eine
dreidimensionale schematische Ansicht des Ladungsträgers aus
den 3 und 4 am Ende eines Entstapelvorganges
sowie in den
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6 bis 8 eine
schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ladungsträgers mit
dem verwendeten Koordinatensystem in verschiedenen Stadien der Beladung.
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Ein
allgemein mit 1 bezeichneter erfindungsgemäßer Ladungsträger ist
in 1 näher
dargestellt. Der Ladungsträger 1 ist
als Euro-Palette ausgeführt
und weist an einer Seite einen wieder beschreibbaren Datenträger 2 in
Form eines RFID-Transponders auf. Ein derartiger Transponder ist
drahtlos mittels dafür
ausgelegter Sende- und Empfangsgeräte auslese- und beschreibbar.
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Auf
dem Ladungsträger 1 sind
zu transportierende Objekte 3 angeordnet.
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Die
Position der Objekte 3 wird in einer ersten Ausgestaltung
der Erfindung mittels eines Handgerätes 4 erfasst und
mittels diesen drahtlos an den Datenträger 2 übermittelt.
Im Anschluss enthält
der Datenträger 2 Informationen über die
Position und die Abmessungen der Objekte 3 auf dem Ladungsträger 1.
In Ausgestaltung der Erfindung können
noch weitere Informationen über
die Objekte 3 auf dem Ladungsträger 2 hinterlegt werden.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist wieder der Ladungsträger 1 mit
dem drahtlos wiederbeschreibbaren Datenträger 2 versehen, wie in 2 näher dargestellt.
Hier werden die zu transportierenden Objekte 3 gesteuert
durch einen Lagerrechner 5 in den Arbeitsbereich eines
Kommissionierroboters 6 angeliefert. Dieser enthält von einer elektronischen
Steuereinheit 7 Informationen über das angelieferte Objekt 3,
die von dem Lagerrechner 5 zur Verfügung gestellt werden, und gleichzeitig
Informationen über
den aktuellen Beladungszustand des Ladungsträgers 1, die von der
Steuereinheit 7 durch eine drahtlose Sende-/Empfangseinrichtung 8 aus
dem Datenträger 2 ausgelesen
wurden.
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In
dem in 2 dargestellten Fall ist der Ladungsträger 1 noch
leer. Die Steuereinheit 7 weist den Kommissionierroboter 6 an,
das Objekt 3 auf dem Ladungsträger 1 an einer vorbestimmten
Stelle abzusetzen. Die genaue Position kann anhand der weiteren
zu erwartenden Beladung des Ladungsträgers 1 entschieden
werden. Handelt es sich beispielsweise beim Objekt 3 um
eine besonders große und
schwere Einheit, wird es zweckmäßigerweise
in der Mitte des Ladungsträgers 1 platziert.
Wenn noch eine Anzahl weiterer Objekte zusätzlich auf dem Ladungsträger 1 platziert
werden sollen, wird das Objekt 3 zweckmäßigerweise im Rand- oder Eckbereich abgesetzt.
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Im
Anschluss an die erfolgte Platzierung des Objektes 3 auf
dem Ladungsträger 1 wird
die Ablageposition von der Steuereinheit 7 über die
drahtlose Sende-/Empfangseinrichtung 8 auf dem Datenträger 2 am
Ladungsträger 1 abgespeichert,
so dass auf dem Datenträger
zu jeder Zeit ein vollständiges
Abbild über
die Positionen der auf dem Ladungsträger 1 befindlichen
Objekte vorhanden ist. Alternativ kann auch erst der Kommissionierungsvorgang
weiterer Objekte abgeschlossen werden und im Anschluss der komplette
Datensatz mit allen Positionen und Abmessungen der auf dem Ladungsträger 1 aufgestapelten
Objekte auf dem Datenträger 2 abgelegt
werden.
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Ein
weiterer beispielhafter Kommissionierungsvorgang ist in den 3 bis 5 näher dargestellt.
Mittels einer Förderanlage 10 wird
ein erfindungsgemäßer Ladungsträger 1 mit
einem darauf befindlichen Objekt 3 in Form einer Verpackungseinheit
in den Arbeitsbereich eines weiteren Kommissionierroboters 11 gebracht.
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Zur
Entnahme des Objektes 3 vom Ladungsträger 1 wird der Inhalt
des am Ladungsträger 1 befindlichen
Datenträgers 2 mittels
der Sende-/Empfangseinheit 12 drahtlos ausgelesen und der
empfangene Datensatz an die Steuereinheit 13 übermittelt. Die
Position des Ladungsträgers 1 wird
entweder anhand einer bekannten Anschlagposition oder durch Erfassung
der Position des Datenträgers 2 mittels
einer Peilung oder dgl. ermittelt. Auf dem Datenträger 2 sind
in diesem Fall die Positionen der auf dem Ladungsträger 1 befindlichen
Objekte 3 relativ zur Position des Datenträgers 2 angegeben,
so dass mit Kenntnis der Position des Datenträgers 2 auch die absoluten
Positionen der darauf befindlichen Objekte 3 bestimmbar
sind.
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Durch
die Steuereinheit 13 wird in der Folge der Greifer 14 des
Kommissionierroboters 11 an den Greifpunkt des Objektes 3 gesteuert.
Hierzu wird zunächst
anhand der gemessenen Position des Datenträgers 2 und der ausgelesenen
Informationen über die
Position des Objektes 3 auf dem Ladungsträger 1 die
absolute Position des Objektes 3 im Raum bestimmt. Anhand
zusätzlicher
auf dem Datenträger 2 hinterlegter
Informationen ist außerdem
bekannt, an welcher Stelle das Objekt 3 vom Greifer 14 sicher
ergriffen werden kann und in Ausgestaltung auch das Gewicht des
Objektes 3, so dass eine Überlastung des Kommissionierroboters 11 vermieden
wird. Nach dem Ergreifen des Objektes 3 mittels des Greifers 14 des
Kommissionierroboters 11 kann die Verpackungseinheit vom
Ladungsträger 1 abgehoben
werden und, wie in den 4 und 5 dargestellt
ist, auf einer Transporteinrichtung 15 abgesetzt werden.
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Da,
wie ausgeführt,
neben der Position des Objektes 3 auf den Ladungsträger 1 auch
die Abmessungen des Objektes 3 auf dem Datenträger 2 hinterlegt
sind, können
diese von der Robotersteuerung 13 in Ausgestaltung auch
dazu verwandt werden, beispielsweise die Orientierung des Objektes 3 beim
Absetzen auf der Transporteinheit 15 derartig zu wählen, dass
ein sicherer Transport und die gewünschte Weiterverarbeitung problemlos
möglich
ist.
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Im
Anschluss an die erfolgreiche Ablage des Objektes 3 auf
der Transporteinrichtung 15 wird von der Steuereinheit 13 über die
drahtlose Sende-/Empfangseinheit 12 ein aktualisierter
Datensatz mit den Informationen über
die aktuelle Belegung des Ladungsträgers 1 an den Datenträger 2 übermittelt,
so dass dieser wiederum auf dem aktuellen Stand verbleibt.
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Der
Aufbau der Datensätze
auf dem Datenträger 2 ist
in den 6 bis 8 näher dargestellt. Dabei kommt
ein dreidimensionales Koordinatensystem mit Nullpunkt, beispielsweise
an einer festgelegten Ecke des Ladungsträgers 1 oder der bekannten Position
des Datenträgers 2,
zum Einsatz. Für
jedes auf dem Ladungsträger 1 abgelegte
Objekt 3 wird ein Datenfeld mit der Position einer festgelegten
Ecke in Bezug auf das Ladungsträgerkoordinatensystem
abgespeichert und die Abmessungen des Objektes 3 in seinen
drei Dimensionen. Dies wird für
jedes weitere Objekt 3 so fortgesetzt, so dass in der Gesamtheit
aller Daten die Position und Abmessungen aller Objekte in drei Dimensionen
auf dem Datenträger 2 gespeichert
sind. Bei Änderungen
der Belegung auf dem Ladungsträger 1,
beispielsweise durch Zuführung oder
Entnahme eines Objektes 3, wird der Datensatz entsprechend
angeglichen, indem die veränderten Daten
hinzugefügt
oder entfernt werden.
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Auf
diese Weise ist insbesondere eine vorgegebene Rasterung oder dgl.
unnötig,
so dass Objekte beliebiger Größe in belie biger
Anzahl auf dem Ladungsträger
angeordnet werden können.
In Ausgestaltung können
an die Datenfelder weitere Felder mit zusätzlichen Informationen über die
Objekte abgelegt werden, beispielsweise der relativen Koordinaten
des richtigen Angriffspunktes oder Informationen über Gewicht
und sonstige Eigenschaften des Objektes oder der darin enthaltenen
Waren.
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Natürlich ist
die Erfindung nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt, sondern
in vielfältiger
Hinsicht abänderbar,
ohne den Grundgedanken zu verlassen.
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So
ist insbesondere die Art der Objekte, Ladungsträger und Datenträger in beiden
Bereichen abänderbar.
Grundsätzlich
eignet sich jeder wieder beschreibbare Datenträger für die Erfindung, wobei sich
durch die drahtlose Lese- und Beschreibbarkeit besondere Vorteile
ergeben. Auch die Art der Stapel- und Entstapelsysteme, Kommissionieranlagen, Transportanlagen
und dgl., genau wie die Lagerhaltungs- und Steuersysteme, kann vielfältig abgeändert werden.