DE102009059813A1

DE102009059813A1 - Device for self-determination of e.g. location in room in building, has coordinate system measuring fixed point to residence area, where device orientation is determined from angle of orientation of device to line of fixed point of device

Info

Publication number: DE102009059813A1
Application number: DE102009059813A
Authority: DE
Original assignee: Dietrich Karl Werner Dr 51519
Current assignee: Dietrich Karl Werner Dr 51519
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-22

Abstract

The device has a three-dimensional coordinate system i.e. computer box, measuring a fixed point to a residence area, and a laser scanner (4) records the area, where distance from the device to the point is measured. A location of the device is calculated from the measurement and represented in a computer field. Orientation of the device in the computer field is determined from the angle of orientation of the device to a line of fixed point of the device. A laser measuring device measures distance between fixed point of the device and fixed point of object such as cabinet (2) and a table (3). An independent claim is also included for a method for self-determination of location and orientation in a plane or in a room.

Description

Die Steuerung und Leitung bewegter Systeme erfolgt in der Regel von außen. So werden Eisenbahnzüge traditionell von außen stehenden und von außen bedienten Signalen beeinflusst; unbemannte Fahrzeuge oder Flugzeuge (Drohnen) werden vom Bildschirm aus gesteuert. Ähnlich verhält es sich bei Produktionsanlagen.The control and management of moving systems usually takes place from the outside. Thus trains are traditionally influenced by outside and externally operated signals; unmanned vehicles or airplanes (drones) are controlled from the screen. The situation is similar with production plants.

Dabei wäre es durchaus nützlich, wenn Objekte sich selbstständig auf einer vorgegebenen Route steuern könnten. Dazu müssten sie allerdings stets ihren aktuellen Standort und ihre Ausrichtung auf dieser Route kennen. Was nämlich von A nach B will muss sich zunächst bewusst werden, wo genau A, d. h. der Ausgangsstandort ist; und ehe man sich auf den Weg nach B macht, muss man sich auch nach B ausrichten. Und dies gilt für jeden Punkt zwischen A und B. Insbesondere für Punkte mit Richtungsänderung.It would be quite useful if objects could steer independently on a given route. However, they would always have to know their current location and their orientation on this route. What wants to go from A to B has to be aware of exactly where A, d. H. the starting location is; and before you make your way to B, you have to align yourself to B. And this applies to every point between A and B. Especially for points with direction change.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher ein Gerät, das in dem Teil der Umgebung, in dem es sich befindet (Aufenthaltsfeld), selbstständig seinen Standort und darüber hinaus auch seien Ausrichtung feststellen kann. Die Ausrichtung kann eine Bewegungsrichtung, eine Zielrichtung oder eine Ortungsrichtung sein. Gegebenenfalls muss die Bestimmung von Standort und Ausrichtung aus der Bewegung heraus laufend möglich sein, um auch die Bewegung in ihrer Richtung zu beeinflussen. Ein solches Gerät kann dann seinen Träger zum selbstständigen Navigieren, Steuern und gezielten Ergreifen veranlassen.The aim of the present invention is therefore a device that in the part of the environment in which it is located (residence field), independently determine its location and beyond also be alignment. The orientation may be a direction of movement, a direction of aim or a direction of orientation. If necessary, the determination of location and orientation from the movement must be constantly possible in order to influence the movement in their direction. Such a device can then cause its wearer to independently navigate, control, and take targeted action.

Dieses Ziel kann erreicht werden, indem das Aufenthaltsfeld in einem Koordinatensystem dargestellt wird. In diesem Koordinatensystem werden bestimmte Punkte (im Folgenden Fixpunkte genannt) markiert und das Gerät misst durch berührungslose Messung den Abstand von sich zu z. B. zwei dieser Fixpunkte und kann so den eigenen Standort im Koordinatensystem errechnen. Die Ausrichtung des Gerätes in der definierten Umgebung ergibt sich dann aus dem Winkel den die Ausrichtung mit einer der Linien Gerät-Fixpunkt bildet (Beispiel 1).This goal can be achieved by displaying the resident field in a coordinate system. In this coordinate system, certain points (hereafter referred to as fixed points) are marked and the device measures the distance from itself to zero by non-contact measurement. B. two of these fixed points and can thus calculate their own location in the coordinate system. The orientation of the device in the defined environment then results from the angle that forms the alignment with one of the lines device fixed point (Example 1).

Baut man in das Gerät einen Kompass ein und richtet vorzugsweise das Koordinatensystem nach Norden aus, so kann man den Standort aus einer Linie Gerät-Fixpunkt und dem Winkel, den der Nordpfeil mit dieser Linie bildet, errechnen (Beispiel 2).If one builds a compass in the device and aligns the coordinate system to the north, one can calculate the location from a line device fixed point and the angle that the north arrow forms with this line (example 2).

Das Koordinatensystem soll vorzugsweise eine Projektion des Aufenthaltsfeldes sein. Um das erfindungsgemäße Koordinatensystem zu erhalten kann man entweder das Aufenthaltsfeld mit einem Laserscanner aufnehmen oder man benutzt Luft- oder Sattelitenaufnahmen, errechnet die Projektion, teilt sie in Aufenthaltsfelder und unterlegt jedem ein Koordinatensystem, zu dem mindestens ein Fixpunkt gehört (Beispiel 3). Das Aufenthaltsfeld kann ein abgeschlossener Raum (gemeint ist hier ein Raum in einem Gebäude), eine offene Flache oder ein Teil einer offenen Fläche sein. Die Größe eines Aufenthaltsfeldes wird begrenzt durch die Reichweite der Messinstrumente, die von jedem Punkt im Aufenthaltsfeld den/die zugehörigen Fixpunkt(e) erreichen müssen.The coordinate system should preferably be a projection of the residence field. In order to obtain the coordinate system according to the invention, one can either record the residence field with a laser scanner or use aerial or satellite photographs, calculate the projection, divide it into residence fields and underline each one coordinate system to which at least one fixed point belongs (example 3). The residence field may be a closed space (meaning here a room in a building), an open area or part of an open area. The size of a resident field is limited by the range of the gauges, which must reach the associated fixed point (s) from each point in the resident field.

Die Fixpunkte werden dann erdgebunden bestimmt und in das zum Aufenthaltsfeld gehörende Koordinatensystem eingemessen. Die Messung der Abstände Gerät-Fixpunkt wird in der Praxis mit Laser oder Ultraschallmessgeräten durchgeführt. Die Fixpunkte sollen vom Messgerät auch aus der Bewegung heraus leicht zu orten sein Empfehlenswert sind Punkte an senkrecht aufsteigenden Linien wie Masten und Raum- oder Gebäudeecken. Das Messgerät, das Teil des erfindungsgemäßen Gerätes ist, sollte, um den Fixpunkt schnell und sicher anpeilen zu können, bevorzugt in der Horizontale messen. Hierzu wird in das erfindungsgemäße Gerät zusätzlich eine Wasserwaage oder ein funktionsgleiches Instrument eingebaut. Aufgabe der Messgeräte ist es, sowohl (wenn notwendig) die Fixpunkte in das Aufenthaltsfeld einzumessen, als auch bei der Standortbestimmung die Längenmessungen Gerät-Fixpunkt durchzuführen und die Richtung der Linie zu bestimmen. Zur Winkelbestimmung benötigt das Gerät noch einen 360° Winkelmesser, der gleichfalls horizontal stabilisiert gelagert werden muss. Werden die Winkel im Raum gemessen, soll das Winkelmessgerät in 2 Ebenen messen. Das Aufenthaltsfeld liegt nach der Aufnahme als elektronische Abbildung im Rechner vor. Diese Abbildung ist dann das Rechnerfeld.The fixed points are then determined earthbound and measured in the co-ordinate system belonging to the residence field. The measurement of the distances device-fixed point is carried out in practice with laser or ultrasonic measuring devices. The fixed points should also be easy to locate by the measuring device out of the movement Points are recommended on vertical ascending lines such as masts and room or building corners. The measuring device, which is part of the device according to the invention, should be able to measure in the horizontal direction, in order to be able to locate the fixed point quickly and reliably. For this purpose, a spirit level or a functionally identical instrument is additionally installed in the device according to the invention. The task of the measuring devices is to measure (if necessary) the fixed points in the resident field, as well as to carry out the length measurements device fixed point and to determine the direction of the line during the positioning. To determine the angle, the device also requires a 360 ° protractor, which also has to be stored horizontally stabilized. If the angles in the room are measured, the angle measuring device should measure in 2 levels. The residence field is present after the recording as an electronic image in the computer. This picture is then the computer field.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Gerät, das einen Teil seiner Umgebung, sein Aufenthaltsfeld vorzugsweise mit einem Laserscanner aufnimmt und in seiner senkrechten Projektion elektronisch als Rechnerfeld speichert, weiterhin durch Laser- oder Ultraschallmessung der Abstände vom Gerät zu einem oder mehreren Fixpunkten, welche bezüglich ihrer Raum- oder Flächen-Koordinatenpunkte Bestandteil des Aufenthaltsfeldes sind, seinen Standort bestimmt und seine Ausrichtung im Aufenthaltsfeld am Winkel zwischen Ausrichtung und einer Linie Gerät-Fixpunkt erkennt. Alternativ kann durch die zusätzliche Verwendung eines Kompasses (s. u.) Standort und Ausrichtung durch das Gerät mit nur einem Fixpunkt bestimmt werden.The subject of the present invention is thus a device which receives a part of its surroundings, preferably its residence field with a laser scanner and electronically stores in its vertical projection as a computer field, by laser or ultrasound measurement of the distances from the device to one or more fixed points, which their space or area coordinate points are part of the resident field, determining its location and recognizing its alignment in the resident field at the angle between alignment and a line fixture point. Alternatively, the additional use of a compass (see below) can determine the location and orientation of the device with only one fixed point.

Erfindungsgemäß beansprucht wird weiterhin ein Verfahren zur Eigenfeststellung von Standort und Ausrichtung eines Objektes, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene oder der Raum, in dem sich das Objekt befindet nach optischer Erfassung in einem ebenen oder dreidimensionalen Koordinatensystem aufgezeichnet wird und dazu mindestens ein fester, zum gleichen Koordinatensystem gehörender Punkt (Fixpunkt) eingemessen wird und dass durch ein Entfernungsmessgerät der Abstand vom Objekt zu dem/den Fixpunkt(en) gemessen wird und aus den erhaltenen Längenmessungen der Standort des Objektes errechnet und im Rechnerfeld dargestellt wird und aus dem Winkel der Ausrichtung des Objektes zu einer der Linien Gerät-Fixpunkt die Ausrichtung des Gerätes im Rechnerfeld bestimmt wird oder dass der Standort des Gerätes durch Messung des Abstandes vom Objekt zu einem Fixpunkt und Bestimmung des Winkels, den die Gerade Objekt-Fixpunkt mit dem Nordpfeil bildet und die Ausrichtung durch den Winkel, den der Nordpfeil mit der Ausrichtung bildet, errechnet wird.The invention further claims a method for the self-determination of the location and orientation of an object, characterized in that the plane or the space in which the object is recorded after optical detection in a planar or three-dimensional coordinate system and at least one fixed, to the same coordinate system belonging point (fixed point) is measured and that by a distance measuring device, the distance from the object to the / the fixed point (s) is measured and calculated from the obtained length measurements of the location of the object and displayed in the computer field and from the angle of alignment of the object to one of the lines device-fixed point determines the orientation of the device in the computer field or that the location of the device by measuring the distance from the object to a fixed point and determining the angle that forms the straight object fixed point with the north arrow and the orientation is calculated by the angle the north arrow makes with the orientation.

Die Aufnahmen des Aufenthaltsfeldes erfolgt vorzugsweise mit einem Laserscanner. Die Entfernungsmessung vom Gerät zum Fixpunkt erfolgt vorzugsweise mit einem Laser- oder Ultraschallmessgerät.The recordings of the residence field are preferably made with a laser scanner. The distance measurement from the device to the fixed point is preferably carried out with a laser or ultrasonic measuring device.

Zur Feststellung der Ausrichtung kann erfindungsgemäß ein im Gerät eingebauter Kompass benutzt werden (Beispiel 2). Die Ausrichtung kann dann festgestellt werden mit dem Winkel, den die Ausrichtung mit dem Nordpfeil des Kompass bildet. Mit Hilfe des Nordpfeils kann man auch mit nur einem Fixpunkt den Standort bestimmen. Hierzu bedient man sich des Winkels zwischen Nordpfeil und der Linie Fixpunkt-Gerät.To determine the alignment, a compass built into the device can be used according to the invention (Example 2). The orientation can then be determined by the angle that the alignment with the north arrow of the compass forms. With the help of the north arrow you can also determine the location with only one fixed point. For this one uses the angle between north arrow and the line fixed point device.

Zur horizontalen Stabilisierung des Gerätes wird eine Wasserwaage oder ein funktionsgleiches Instrument in das Gerät eingebaut.For horizontal stabilization of the device, a spirit level or a functionally identical instrument is installed in the device.

Das erfindungsgemäße Gerät besteht aus folgenden Komponenten:

– Optisches Aufnahmegerät wie Kamera oder Laserscanner
– Laser- und/oder Ultraschallmessgerät
– Wasserwaage
– Kompass
– Winkelmessgerät für horizontale oder horizontale und vertikale Ebene

The device according to the invention consists of the following components:

- Optical recording device such as camera or laser scanner
- Laser and / or ultrasonic measuring device
- Spirit level
- compass
- Angle measuring device for horizontal or horizontal and vertical plane

Zusätzlich benötigt das erfindungsgemäße Gerät einen Rechner, der die Aufzeichnung des Aufenthaltsfeldes mitsamt der Flächen- oder Raumkoordinaten der eingemessenen Fixpunkte aufzeichnet und als Rechnerfeld darstellt.In addition, the device according to the invention requires a computer which records the recording of the field of residence together with the surface or spatial coordinates of the measured fixed points and represents it as a computer field.

Ein wesentlicher Gegenstand dieser Erfindung ist, dass, solange sich das erfindungsgemäße Gerät im Aufenthaltsfeld befindet, das zugehörige Rechnerfeld unverändert bleibt. Bewegt sich dann das Gerät im Aufenthaltsfeld, so bewegt sich sein erfindungsgemäß eingemessener Standort im ansonsten statischen Rechnerfeld.An essential object of this invention is that, as long as the device according to the invention is in the residence field, the associated computer field remains unchanged. If then the device moves in the residence field, then its inventively measured location moves in the otherwise static computer field.

Das Rechnerfeld kann eine zwei- oder dreidimensionale Aufzeichnung des Aufenthaltsfeldes sein. In einem dreidimensionalen Rechnerfeld wird ein zusätzlicher Fixpunkt benötigt, um die Raumkoordinaten des Standortes zu bestimmen (Ausnahme: die Abstände Gerät-Fixpunkt werden auch im Raum horizontal gemessen).The computer field may be a two- or three-dimensional recording of the residence field. In a three-dimensional computer field, an additional fixed point is required to determine the spatial coordinates of the location (exception: the distances fixed to the device are also measured horizontally in the room).

Es ist auch möglich‚ die erfindungsgemäße Aufnahme und elektronische Aufzeichnung von Aufenthaltsfeldern gesondert, sozusagen auf Vorrat und zum Zwecke einer späteren Nutzung durchzuführen. Bei der Verwendung erfindungsgemäß konfektionierter Rechenfelder ist es möglich, den Standort ohne Scanner, nur unter Verwendung von Entfernungsmessgeräten zu bestimmen.It is also possible to carry out the recording and electronic recording of residence fields according to the invention separately, so to speak, in stock and for the purpose of later use. When using computationally assembled calculation fields, it is possible to determine the location without a scanner, only using distance measuring devices.

Darüber hinaus ist es mit entsprechenden Zusatzgeräten möglich, Baupläne in das Gerät einzulesen. Auf diese Weise werden z. B. die Innenmaße eines Gebäuderaumes als Rechnerfeld des Raumes gespeichert. Kommt nun das Gerät in diesem Raum zum Einsatz, so muss das Aufnahmegerät lediglich die im Gebäuderaum befindlichen Objekte einmessen und die Fixpunkte (Raumecken) bestimmen. Wichtig ist, bei Aufenthaltsfeldern aus unterschiedlichen Quellen, im Rechnerfeld den Maßstab zu vereinheitlichen. Da das Wort „Raum” erfindungsgemäß als geometrischer Begriff verwendet wird sollen Innenräume von Gebäuden hier Gebäuderäume heißen.In addition, it is possible with appropriate accessories, blueprints read into the device. In this way, for. B. the internal dimensions of a building room stored as a computer field of the room. If the device is now used in this room, then the recording device only has to measure the objects located in the building space and determine the fixed points (room corners). It is important to standardize the scale in the computer field for residence fields from different sources. Since the word "space" is used according to the invention as a geometric term interior spaces of buildings here are called building spaces.

Es besteht aber auch die Möglichkeit Strecken oder ganze Straßenzüge über ein Aufnahmegerät aufzunehmen, in Aufenthaltsfelder zu teilen, mit Fixpunkten zu versehen, zentral zu speichern und bei Bedarf dem Gerät zur Verfügung zu stellen. Das Aufnahmegerät kann am Dach eines Kraftfahrzeuges montiert werden und das Fahrzeug kann so systematisch, Straße für Straße, ganze Stadtteile in erfindungsgemäßer Weise vermessen und aufnehmen. Anschließend wird die Strecke dann in Aufenthaltsfelder geteilt. Jedem Aufenthaltsfeld wird ein Fixpunkt zugeteilt (s. u.) Auf der Basis der Messungen kann ein Navigationsgerät für das erfindungsgemäße Gerät entwickelt werden, in dem ein Stadtplan in entsprechende Aufenthaltsfelder aufgeteilt ist. Eine Route ist dann eine Aneinanderreihung von aufgezeichneten Aufenthaltsfeldern. Der Verlauf der Route ist in jedem Aufenthaltsfeld bezüglich ihrer Koordinatenpunkte festgelegt d. h. der genaue Verlauf der Route wird in jedes einzelne Aufenthaltsfeld eingemessen. Die einzelnen Aufenthaltsfelder sind dann bezüglich ihrer GPS-Koordinaten festgelegt.But it is also possible to take distances or entire streets on a recording device to share in stay fields to provide with fixed points, centrally store and provide the device if necessary. The recording device can be mounted on the roof of a motor vehicle and the vehicle can thus systematically, street by street, whole neighborhoods measure and record in accordance with the invention. Then the track is then divided into stay fields. Each resident field is assigned a fixed point (see below) Based on the measurements, a navigation device for the device according to the invention can be developed, in which a city map is divided into corresponding resident fields. A route is then a series of recorded stay fields. The course of the route is defined in each resident field with respect to their coordinate points d. H. the exact course of the route is measured in each individual field of residence. The individual residence fields are then determined with respect to their GPS coordinates.

Es ist auch möglich, Sattelitenbilder zu verwenden, indem ganze Straßenzüge in die erfindungsgemäßen Aufenthaltsfelder aufgeteilt werden und mit ihren GPS Koordinaten sowie erdgebunden mit Fixpunkten versehen werden. Erdgebunden werden dann auch auf Sattelitenbildern nicht sichtbare Hindernisse oder verdeckte Flächen nachgemessen. Noch einfacher ist, bei der Konfektionierung der Bilder nur die Route, gegebenenfalls mit Wegbegrenzungen am PC in das Bild einzuzeichnen und in das erfindungsgemäße Gerät einzugeben. Beispiel 4. zeigt die effiziente Konfektionierung von Sattelitenbildern zu einer Aneinanderreihung von Aufenthaltsfeldern. Wichtig: Fixpunkte sind durch Raum- oder Flächenkoordinaten des Aufenthaltsfeldes charakterisiert, Aufenthaltsfelder durch ihre GPS-Koordinaten. In so aneinandergereihten Aufenthaltsfeldern sollen die Koordinaten durchgängig sein und parallel zu den GPS-Koordinaten (UTM-Gitter) verlaufen.It is also possible to use satellite images by whole streets are divided into the residence fields according to the invention and provided with their GPS coordinates and earthbound with fixed points. earthbound are then measured on satellite images not visible obstacles or hidden surfaces. It is even easier to draw in the preparation of the images, only the route, possibly with path limits on the PC in the image and enter into the device according to the invention. Example 4 shows the efficient assembly of satellite images to a sequence of residence fields. Important: Fixed points are characterized by space or area coordinates of the resident field, resident fields by their GPS coordinates. In so strung together resident fields, the coordinates should be continuous and run parallel to the GPS coordinates (UTM grid).

Die Ausrichtung des Gerätes kann eine Bewegungsrichtung, eine Zielrichtung, eine Ortungsrichtung, d. h. eine Richtung in der sich ein bestimmtes Objekt befindet, oder allgemein eine Richtung in die sich das Gerät bzw. sein Träger wendet, sein.The orientation of the device may include a direction of movement, a direction of aim, a direction of orientation, i. H. a direction in which a particular object is located, or generally a direction in which the device or its wearer turns.

Die beschriebene Funktion des Gerätes kann man mit folgendem Anschauungsbeispiel darstellen:
In einem Labyrinth befindet sich eine Versuchsperson. Der Versuchsperson werden die Augen verbunden und Stereokopfhörer aufgesetzt. Am Rand des Labyrinthes steht ein Beobachter. Sein Standort ist so gewählt, dass er das gesamte Labyrinth von oben einsehen kann und auch die Versuchsperson überall im Blick hat. Der Beobachter hält in der Hand eine Fernbedienung, mit der er der Versuchperson über den Kopfhörer gezielt Töne sendet (mal in das rechte Ohr, mal in das linke Ohr und mal in beide Ohren gleich stark). Die Versuchsperson folgt stets der Richtung, aus welcher der Ton kommt und wird so mit verbundenen Augen sicher vom Beobachter aus dem Labyrinth geführt. In der vorliegenden Erfindung ist ein mobiles Objekt, ein Träger, der vom erfindungsgemäßen Gerät gesteuert wird, die Versuchsperson und das erfindungsgemäße Gerät, dem der Weg aus dem Labyrinth wie beschrieben einprogrammiert wird, ist der Beobachter.The described function of the device can be represented by the following illustrative example:
In a labyrinth is a subject. The subject is blindfolded and stereo headphones are attached. At the edge of the labyrinth stands an observer. His location is chosen so that he can see the entire labyrinth from above and also has the subject in view everywhere. The observer holds in his hand a remote control with which he specifically sends the test person via the headphones tones (sometimes in the right ear, sometimes in the left ear and sometimes equally strong in both ears). The subject always follows the direction from which the sound comes and is thus guided blindfolded safely out of the labyrinth by the observer. In the present invention, a mobile object, a carrier controlled by the device according to the invention, the subject and the device according to the invention, which is programmed in the way out of the labyrinth as described, is the observer.

Das Navigieren durch das erfindungsgemäße Gerät wird in den Beispielen 3 bis 5 und insbesondere in 5 im Detail beschrieben. Geht man davon aus, dass zwischen zwei Wegpunkten eine gerade Strecke verläuft, so sollte auf dieser Strecke einfach der Winkel der Ausrichtung zum Nordpfeil des Kompasses konstant gehalten werden. Das ist in 5 auf der Strecke A-B-G1 der Winkel (6). Über die Abstandsmessung vom jeweiligen Standort zum Fixpunkt F3 erkennt das Gerät, wenn es bei G1 angekommen ist. Dort veranlasst das Gerät dann die Richtungsänderung nach G2-G3. Aufeinanderfolgende Rastpunkte als Richtungspunkte zu verwenden, empfiehlt sich vor Allem dann, wenn die Route sehr unregelmäßig verläuft. Im übrigen soll das Gerät ohnehin stets den gemessenen Standort mit dem Soll-Standort auf der Route abgleichen.Navigating through the device according to the invention is described in Examples 3 to 5 and in particular in 5 described in detail. Assuming that there is a straight line between two waypoints, the angle of alignment with the north arrow of the compass should be kept constant on this route. Is in 5 on the route AB-G1 the angle ( 6 ). The device recognizes the distance measurement from the respective location to the fixed point F3 when it has arrived at G1. There, the device then initiates the change of direction according to G2-G3. To use successive rest points as direction points is especially recommended if the route is very irregular. Moreover, the device should anyway always match the measured location with the desired location on the route.

Wegen der Bedeutung der Zusammenhänge sollen Fixpunkt, Standort und Nordpfeil und ihre Rolle bei der Einhaltung der Route gemeinsam behandelt werden. Wie bereits erwähnt geschieht die Standortbestimmung am einfachsten über die Entfernungsmessung vom Gerät zu zwei Fixpunkten. Es ist auch möglich den Standort mit Hilfe eines Fixpunktes und dem Winkel, den die Linie Fixpunkt-Gerät mit dem Nordpfeil bildet, zu bestimmen.Because of the importance of the context, the fixed point, location and north arrow and their role in the maintenance of the route should be treated together. As already mentioned, the easiest way to determine the location is by measuring the distance from the device to two fixed points. It is also possible to determine the location by means of a fixed point and the angle which the line fixpoint device forms with the north arrow.

Schwierig für das Gerät wird es, aus der Bewegung heraus den Kontakt mit dem/den Fixpunkt(en) zu halten. So kann z. B. der Kontakt zwischen Gerät und Fixpunkt durch andere hochragende Objekte kurz unterbrochen werden. Hier gibt es nun mehrere Hilfsgrößen. Eine davon ist, wenn sich das Gerät auf einer annähend geraden Route befindet, das Produkt aus Geschwindigkeit (v) mal Zeit (t). Bewegt sich das Gerät auf einer geraden Teilstrecke, so wird jeder beliebige Standort durch v mal t beschrieben. Der Nordpfeil (Kompass) hilft, das Gerät auf der vorgegebenen (geraden) Route zu halten. Weiterhin kann der Lasermessstrahl auf einem rotierenden, horizontalen Aufsatz angebracht werden. Nun kann man – ähnlich wie bei einem Leuchtturm – bei jeder Rotation den Winkel zwischen den Linien von den beiden Fixpunkte zu dem Gerät messen. Dieser Winkel ist spezifisch für jeden Rastpunkt auf der Route. Natürlich kann man auch zwei Lasermessgeräte auf zwei Fixpunkte richten und den Winkel dazwischen messen. Alle genannten Messgrößen stehen an jedem Punkt der Route zur Verfügung und sind beim Wiederfinden eines verlorenen Fixpunktes durch das Gerät von großer Hilfe. Zusätzlich kann über den pflichtgemäßen Abgleich des Rechners zwischen gemessenem Standort und dem entsprechenden Sollstandort auf der Route für Korrekturen von eventuellen Abweichungen gesorgt werden. Der Zeitpunkt und der Grad der Korrektur hängt ab von den zulässigen Abweichungstoleranzen oder vom Abstand zu den Wegbegrenzungen. Es sei hier nochmals darauf hingewiesen, dass der Kontakt zu mindestens einem Fixpunkt die Grundvoraussetzung für die Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Gerätes ist.It becomes difficult for the device to keep contact with the fixed point (s) out of the movement. So z. B. the contact between the device and fixed point are interrupted by other towering objects briefly. There are now several auxiliary sizes. One of them, when the device is on an approximately straight route, is the product of speed (v) times (t). If the device moves on a straight leg, any location is described by v times t. The north arrow (compass) helps to keep the device on the specified (straight) route. Furthermore, the laser measuring beam can be mounted on a rotating, horizontal attachment. Now you can - as with a lighthouse - measure the angle between the lines from the two fixed points to the device with each rotation. This angle is specific to each stop on the route. Of course, you can also two laser gauges on two fixed points and measure the angle between them. All of these metrics are available at any point along the route and are of great help in finding a lost fix point through the device. In addition, due to the compulsory adjustment of the computer between the measured location and the corresponding target location on the route, corrections of possible deviations can be made. The time and the degree of correction depends on the permissible deviation tolerances or on the distance to the travel limits. It should again be noted that the contact with at least one fixed point is the basic requirement for the reliability of the device according to the invention.

Rastpunkte (Koordinatenpunkte) wie G1 in 5 sind Funktionspunkte, d. h. dieser Punkt löst eine Funktion aus. Diese Funktion kann im Gerät ausgelöst und vom Träger ausgeführt werden. In diesem Fall eine Richtungsänderung. Zuvor diente er auf der Strecke A-B-G1 (5) als Richtungspunkt. Andere Funktionen sind Anhalten, Greifen, Ablegen usw.. Viele Funktionen werden vom Träger selbst durchgeführt, wobei er auch vom erfindungsgemäßen Gerät unterstützt werden kann. Vor Allem beim Greifen und Ablegen unterstützt das Gerät, indem es den zu greifenden Gegenstand erfindungsgemäß ortet und z. B. einen Greifarm des Trägers gezielt zu dem (in den Daten des Gerätes enthaltenen) Rastpunkt, an dem sich der zu greifende Gegenstand befindet, zu führen (vgl. Beispiel 5 und 8).Resting points (coordinate points) like G1 in 5 are function points, ie this point triggers a function. This function can be triggered in the unit and executed by the carrier. In this case a change of direction. Previously, he served on the route AB-G1 ( 5 ) as a direction point. Other functions are stopping, gripping, depositing, etc. Many functions are performed by the wearer himself, whereby he can also be supported by the device according to the invention. Especially when gripping and storing the device supports by locating the object to be gripped according to the invention and z. B. a gripper arm of the carrier targeted to the (included in the data of the device) locking point on which the object to be gripped is to guide (see example 5 and 8th ).

Die Funktionspunkte sind im Rechner gespeicherte Koordinatenpunkte. Sie werden beim Programmieren (Konfektionieren) der Route eingearbeitet oder vor Ort eingemessen und in ihrer Funktion festgelegt. Sie sind Teil des Rechnerfeldes. Ihre Funktion führen sie aus, wenn das Gerät (und sein Träger) an ihrem Rastpunkt als Standort angekommen ist oder das Gerät bzw. sein Träger auf sie zugeht (Richtungspunkt). Erfindungsgemäß wird die eigentliche Funktion durch das Gerät oder durch den Träger oder von beiden gesteuert/ausgeführt.The function points are coordinate points stored in the computer. They are incorporated during programming (preparation) of the route or measured locally and defined in their function. They are part of the computer field. They perform their functions when the device (and its carrier) arrives at its resting point as a location or when the device or its carrier approaches it (direction point). According to the invention, the actual function is controlled / executed by the device or by the carrier or by both.

Da alle Daten der Route im Rechnerfeld gespeichert sind, ist es auch möglich, einen „Probelauf” der einprogrammierten Aufgabe/Route mit dem Gespann Gerät-Träger am PC, d. h. am Bildschirm durchzuführen. Hierbei können z. B. die Toleranzen einer Route oder der Wegbegrenzungen getestet und gegebenenfalls verändert werden. Dies ist vor Allem dann nützlich, wenn Fahrgeschwindigkeiten oder Zeitabläufe für Aufgaben an Funktionspunkten festgelegt werden müssen.Since all data of the route are stored in the computer field, it is also possible to carry out a "test run" of the programmed task / route with the combination device carrier on the PC, ie. H. on the screen. This z. For example, the tolerances of a route or of the travel limits can be tested and changed if necessary. This is especially useful when driving speeds or timings must be set for tasks at function points.

Man erkennt nun den wichtigsten Zweck des erfindungsgemäße Gerätes: Es kann Objekte, mit denen es verbunden ist, navigieren, lenken und steuern. Es kann einen Roboter dazu veranlassen, ein Werkstück an einer Stelle gezielt zu ergreifen, das Werkstück zu einem anderen Ort zu transportieren und es dort gezielt an einer bestimmten Stelle abzusetzen oder einzubauen. Das erfindungsgemäße Gerät erreicht dies durch selbstbestimmte Mobilität. Es kann führerlose Fahrzeuge von A nach B lenken. Die Beispiele 4 und 5 beschreiben, wie das Gerät durch Eigenerkennung von Standort und Ausrichtung ein Fahrzeug entlang einer im Sinne der Erfindung konfektionierten Route zum Ziel steuert.It now recognizes the most important purpose of the device according to the invention: it can navigate, guide and control objects to which it is connected. It may cause a robot to selectively grasp a workpiece at a location, to move the workpiece to another location, and to selectively set or install it at a particular location. The device according to the invention achieves this by self-determined mobility. It can steer driverless vehicles from A to B. Examples 4 and 5 describe how the device, by self-recognition of location and orientation, controls a vehicle along a route prepared for the purpose of the invention to the destination.

Beispiel 1. Vermessen des Aufenthaltsfeldes.Example 1. Measuring the residence field.

In 1, 2 und 3 wird das Vermessen eines Gebäuderaumes und seine Darstellung in einem Rechnerfeld gezeigt.In 1 . 2 and 3 the measurement of a building space and its representation in a computer field is shown.

1. zeigt einen 7 m mal 7 m großen Raum (1) mit einem Schrank (2) und einem Tisch (3). Am Eingang wird auf einem Stativ in 1,70 m Höhe ein Laserscanner A aufgestellt/4). 1 , shows a 7 m by 7 m large room ( 1 ) with a cabinet ( 2 ) and a table ( 3 ). At the entrance, a laser scanner A is set up on a tripod at a height of 1.70 m / 4 ).

2. zeigt die Seitenansicht des in 1 abgebildeten Raumes. 2 , shows the side view of the in 1 pictured space.

In 3. werden die Daten auf ein Rechnerfeld übertragen (1).In 3 , the data is transferred to a computer field ( 1 ).

Alle im Aufenthaltsfeld aus der Ebene emporragende Objekte (2 und 3) sowie die Raumbegrenzungen werden im Rechnerfeld als Rastpunkte hervorgehoben. Der Abstand der Rastpunkte in der Zeichnung beträgt 5 mm (4 in 2. Zur Vereinfachung ist ein grobes Raster gewählt. Das Rechnerfeld ist hier zweidimensional.All objects protruding out of the plane in the resident field ( 2 and 3 ) as well as the room boundaries are highlighted as resting points in the computer field. The distance of the detent points in the drawing is 5 mm ( 4 in 2 , For simplicity, a coarse grid is selected. The computer field is here two-dimensional.

Der Maßstab der Zeichnung des Rechnerfeldes ist 1:100. In der Praxis ist der Laserscanner das Aufnahmegerät des erfindungsgemäßen Gerätes.The scale of the drawing of the computer field is 1: 100. In practice, the laser scanner is the recording device of the device according to the invention.

In einer Variante des Versuches ist der Bauplan des Gebäuderaumes bereits in das Gerät eingelesen. Der Scanner misst bei Eintritt des Gerätes in den Raum nur noch die Möbel (2 und 3) ein.In a variant of the experiment, the blueprint of the building room has already been read into the device. The scanner measures when the device enters the room only the furniture ( 2 and 3 ) one.

Beispiel 2. Bestimmung des Standortes.Example 2. Determination of the location.

In 4a geht ein Träger des erfindungsgemäßen Gerätes in dem Gebäuderaum (1) von A über B und C nach D. Das Entfernungsmessgerät misst vom Nutzer aus gesehen den Abstand im rechten Winkel zu zwei Wänden (Strecke a1 und a2 zu Punkt A/b1 und b2 für B usw.). Zusätzlich geht auch der Laufweg in diese Art der Standortbestimmung ein; die Punkte D2 und D3 würden nämlich in dem symmetrischen Gebäuderaum die gleichen Messergebnisse liefern. Unter Berücksichtigung der Wegstrecke kann aber nicht bei D3 sein, wer direkt zuvor die Wegstrecke A-B-C zurücklegte. Alle Standorte von A bis D konnten so eindeutig bestimmt werden. Im Prinzip erfolgte hier die Standortbestimmung über das Profil des Aufenthaltsfeldes.In 4a goes a carrier of the device according to the invention in the building room ( 1 ) from A via B and C to D. The distance meter measures the distance at right angles to two walls (distance a1 and a2 to point A / b1 and b2 for B etc.) as seen by the user. In addition, the path also goes into this kind of location determination; namely, the points D2 and D3 would provide the same measurement results in the symmetrical building space. Taking into account the distance but can not be at D3, who traveled directly before the distance ABC. All locations from A to D could be determined so clearly. In principle, the location was determined by the profile of the residence field.

Eine weitere Möglichkeit ist die Standortbestimmung über zwei Fixpunkte. In 4b sind dies die Punkte X (1) und Y (2). Sie sollen in diesem Beispiel auf der Ebene des Aufnahmegerätes liegen. Allgemein sollen sich Fixpunkte an einem stationären und Laserstrahlen reflektierenden Hintergrund befinden und durch das erfindungsgemäße Gerät von allen Stellen im Aufenthaltsfeld direkt anvisiert werden können. Die Fixpunkte sind hier durch das Aufnahmegerät bestimmte, in Ihren Raumkoordinaten im Aufenthaltsfeld festgelegte und im Gerät gespeicherte Punkte. In Abweichung von Zeichnung 4b kann es von Vorteil sein, die Fixpunkte in die Raumecken zu legen. Dort können sie, einmal verloren, leichter wieder anvisiert werden.Another possibility is the determination of location via two fixed points. In 4b are these the points X ( 1 ) and Y ( 2 ). They should be in this example on the level of the recording device. In general, fixed points should be located on a stationary and laser-reflecting background and can be directly targeted by the device according to the invention from all points in the field of residence. The fixed points here are determined by the recording device certain, in your space coordinates in the residence field and stored in the device points. In deviation from drawing 4b, it may be advantageous to place the fixed points in the corners of the room. There, once lost, they can easily be targeted again.

Wie in Zeichnung 4a geht der Träger wieder von A nach D. Der Standort wird bestimmt durch die Länge der Linien a1/a2, b1/b2 usw. zwischen Gerät (A-D) und den beiden Fixpunkten (1 und 2) und den Winkeln zwischen den Linienpaaren. Die Winkelberechnung dient der Plausibilitätsprüfung. Diese könnte von Nutzen sein, wenn in dem Raum Fixpunkte temporär verdeckt sind.As in drawing 4a, the carrier returns from A to D. The location is determined by the length of the lines a1 / a2, b1 / b2, etc. between device (AD) and the two fixed points (FIG. 1 and 2 ) and the angles between the pairs of lines. The angle calculation is used for the plausibility check. This could be useful if fixed points are temporarily hidden in the room.

Durch den Einsatz eines Kompasses im Aufnahmegerät lasst sich der Standort mit nur einem Fixpunkt bestimmen. In Zeichnung 4b ist dies der Punkt X (1). Durch die Länge der Linie A-X (a2) und den Winkel, den diese Linie mit dem Nordpfeil (3) bildet, ist der Punkt A in diesem Raum beschrieben.By using a compass in the recording device, the location with only one Determine fixed point. In drawing 4b this is the point X ( 1 ). By the length of the line AX (a2) and the angle that this line with the north arrow ( 3 ), the point A in this room is described.

Die Standortbestimmung über zwei Fixpunkte wird vor Allem dann notwendig, wenn z. B. im Gebäude-Innenbereich durch Abschirmung des Erdmagnetfeldes der Kompass nicht benutzt werden kann.The determination of two fixed points is especially necessary if z. B. inside the building by shielding the earth's magnetic field compass can not be used.

Beispiel 3. Standortbestimmung mit Bestimmung der Ausrichtung. Richtungsänderung.Example 3. Location determination with determination of the orientation. Change of direction.

5 zeigt, wie das erfindungsgemäße Gerät sich im Aufenthaltsfeld bewegt und wie es eine im Rechner gespeicherte Richtungsänderung durchführt. 5 shows how the device according to the invention moves in the residence field and how it performs a stored in the computer direction change.

Das Aufenthaltsfeld hat die Maße 10 m mal 10 m. Es wird auf der Abbildung des Rechnerfeldes (1) im Maßstab 1:100 wiedergegeben. Das Rechnerfeld ist zweidimensional. Der Abstand der Rastpunkte im Aufenthaltsfeld beträgt 0,5 m (2). Ein offener Platz wird durch eine Häuserwand (3) begrenz. Im Rechnerfeld ist die durch hervorgehobene Rastpunkte gekennzeichnete Linienführung von F1 über F2 und F3 bis F4.The residence field measures 10 m by 10 m. It is shown on the illustration of the computer field ( 1 ) reproduced on a scale of 1: 100. The computer field is two-dimensional. The distance between the detent points in the occupied zone is 0.5 m ( 2 ). An open space is covered by a house wall ( 3 ) limited. In the calculator field, the line guidance marked by highlighted detent points is from F1 through F2 and F3 to F4.

F3 ist der Fixpunkt im Aufenthaltsfeld. Er wird horizontal anvisiert. A ist der Ausgangs-Standort des Gerätes. Links neben der Abbildung des Rechnerfeldes befindet sich der Nordpfeil C (4).F3 is the fixed point in the residence field. He is sighted horizontally. A is the initial location of the device. To the left of the figure of the computer field is the north arrow C ( 4 ).

Der Standort A des Gerätes ergibt sich nun aus der Länge der Linie A-F3 und dem Winkel (9), den diese Linie mit dem Nordpfeil (4) bildet. Wird das Gerät in Richtung B (5) bewegt, so kann das Gerät diese Richtung aus dem Winkel (6), den die Linie A-B mit dem Nordpfeil bildet bestimmen (neben dem Rechnerfeld mit dem Pfeil E angezeigt). Der Pfeil E (7) ist also das Funktionsteil im erfindungsgemäßen Gerät, das die Navigation bestimmt und einen Träger des Gerätes steuert. Er gibt in diesem Beispiel die Bewegungsrichtung an.The location A of the device now results from the length of the line A-F3 and the angle ( 9 ), this line with the north arrow ( 4 ). If the device is moving in direction B ( 5 ), the device can move this direction from the angle ( 6 ), which the line AB forms with the north arrow (next to the computer field indicated by the arrow E). The arrow E ( 7 ) is thus the functional part in the device according to the invention, which determines the navigation and controls a carrier of the device. In this example he indicates the direction of movement.

In diesem Beispiel ist der Fixpunkt auf der Ebene des Aufnahmegerätes. Die Entfernungsmessung erfolgt mit einem Lasermessgerät. Die Linien und Winkel wurden in die Abbildung des Tastfeldes eingezeichnet. Die Route verläuft von A über B nach G1. Bei G1 ist ein Wegpunkt mit Richtungsänderung. Die neue Richtung wird durch die Rastpunkte G1 bis G3 angegeben. Sie wird mit dem Pfeil D (8) als Befehl an den Träger weitergegeben. D. h. bei G1 ändert der Träger die Richtung von E auf D an dem Funktionspunkt G1, gesteuert durch das erfindungsgemäße Gerät.In this example, the fixture is at the capture device level. The distance measurement takes place with a laser measuring device. The lines and angles were drawn into the image of the touchpad. The route runs from A via B to G1. G1 is a waypoint with directional change. The new direction is indicated by the detent points G1 to G3. It is marked with the arrow D ( 8th ) passed as an instruction to the carrier. Ie. at G1, the carrier changes the direction from E to D at the function point G1, controlled by the device according to the invention.

Der Fixpunkt ist Teil der Daten über das Aufenthaltsfeld und ist charakterisiert durch seine Raum- oder Flächenkoordinaten im oder neben dem Aufenthaltsfeld. Er muss nicht innerhalb des Aufenthaltsfeldes liegen, muss aber in Reichweite des Lasermessgerätes liegen und muss von jeder Stelle im Aufenthaltsfeld anvisiert werden können.The fixed point is part of the data on the resident field and is characterized by its space or area coordinates in or next to the resident field. It does not have to lie within the resident field, but must be within the range of the laser measuring device and must be able to be targeted by any point in the resident field.

Wird das Aufenthaltsfeld im Rahmen einer Vermessung einer Straße von einem speziellen Aufnahmegerät aufgenommen und gespeichert, so wird für jedes Aufenthaltsfeld ein günstiger (s. o.) Fixpunkt bestimmt und die Koordinaten zusammen mit denen der benachbarten Aufenthaltsfelder gespeichert. Es können jedoch auch Fixpunkte von benachbarten Aufenthaltsfeldern gemeinsam benutzt werden.If the resident field is recorded and stored by a special recording device as part of a measurement of a road, a favorable (as above) fixed point is determined for each resident field and the coordinates are stored together with those of the adjacent resident fields. However, fixpoints from adjacent location fields can also be shared.

Beispiel 4. Durchlaufen von drei aneinandergereihten AufenthaltsfeldernExample 4. Traversing three adjacent resident fields

7 zeigt Rechnerfelder und Anschlüsse von drei Aufenthaltsfeldern (1) mit Route (2) und Wegbegrenzungen (3). Wegbegrenzungen sind dann sinnvoll, wenn die Toleranzen für die Abweichung von der Route nicht über die gesamte Länge der Route konstant sind. Sind sie konstant so genügt es, die Route mit Angabe der Toleranzen einzumessen. Der Maßstab der Abbildung der Rechenfelder ist 1:200. Der Abstand der Rastpunkte entspricht 1 m (4) im Aufenthaltsfeld. Jedes Aufenthaltsfeld hat einen Fixpunkt (5a–c). Die Koordinaten der Rechenfelder sind durchgängig. An der Stelle der Richtungsänderungen befinden sich die Funktionspunkte (6a–c). Am Funktionspunkt 6b befindet sich der momentane Standort des Gerätes. Es hat noch die Ausrichtung der Linie 6a–6b. Das Gerät liest dies am Winkel (7), den diese Linie mit dem Nordpfeil (9) bildet, ab. Der Standort wird entweder durch die Messung der Linie 5b–6b zusammen mit dem Winkel, den diese Linie mit dem Nordpfeil (9) bildet oder durch Messung der beiden Linien 5a–6b sowie 5b–6b bestimmt. 7 shows computer fields and connections of three residence fields ( 1 ) with route ( 2 ) and path limitations ( 3 ). Path limitations are useful if the tolerances for the deviation from the route are not constant over the entire length of the route. If they are constant, it is sufficient to measure the route by specifying the tolerances. The scale of the mapping of the arithmetic fields is 1: 200. The distance between the detent points corresponds to 1 m ( 4 ) in the residence field. Each resident field has a fixed point ( 5a c). The coordinates of the arithmetic fields are continuous. At the place of the direction changes are the function points ( 6a c). At the function point 6b is the current location of the device. It still has the alignment of the line 6a - 6b , The device reads this at the angle ( 7 ), this line with the north arrow ( 9 ). The location is determined either by measuring the line 5b - 6b together with the angle that this line with the north arrow ( 9 ) or by measuring the two lines 5a - 6b such as 5b - 6b certainly.

Am Funktionspunkt 6b wird auch die Richtungsänderung in Richtung 6c durch das erfindungsgemäße Gerät ausgelöst. Durch Kontrolle des Winkels zwischen Nordpfeil und der Linie 6b–6c (10) bringt das Gerät den Träger dann in die Richtung 6b–6c.At the function point 6b will also change the direction in the direction 6c triggered by the device according to the invention. By controlling the angle between north arrow and the line 6b - 6c ( 10 ) the device then brings the carrier in the direction 6b - 6c ,

Beispiel 5. Entwicklung einer Route aus Sattelitenbildern.Example 5. Development of a route from satellite images.

6 zeigt ein Sattelitenbild mit Straßengabelung und sichtbaren Bürgersteigen (8). Zunächst wird am PC-Bildschirm die Route (1) eingearbeitet und dann in Aufenthaltsfelder (2) geteilt. Dabei werden auch die Wegbegrenzungen wie z. B. bei Nutzung des Bürgersteiges der Bordstein auf der einen und die Hauswand auf der anderen Seite festgelegt. Dann werden vor Ort die Fixpunkte ausgesucht und in die Abschnitte eingemessen. Bei dieser Gelegenheit werden auch die im Sattelitenbild nicht sichtbaren Hindernisse oder verdeckte Flächen nachtäglich in die Route eingemessen. 6 shows a satellite image with road bifurcation and visible sidewalks ( 8th ). First, the route is displayed on the PC screen ( 1 ) and then in residence fields ( 2 ) divided. In this case, the path limitations such. B. when using the sidewalk the curb on one side and set the wall on the other side. Then the fixed points are selected on site and measured in the sections. On this occasion, the obstacles or hidden surfaces not visible in the satellite image are measured at night in the route.

Die Fixpunkte sind eine Hausecke (3), eine Straßenlaterne (4) und eine Verkehrsampel (5).The fixed points are a house corner ( 3 ), a street lamp ( 4 ) and a traffic light ( 5 ).

Die einzelnen Rechnerfelder haben dann eine Detailausführung vergleichbar zu Beispiel 4 und 7.The individual computer fields then have a detailed design comparable to Example 4 and 7 ,

Allgemein gilt: Zur Bearbeitung und zu Testzwecken kann ein Rechnerfeld auf den Bildschirm gestellt werden.In general: For processing and test purposes, a computer field can be placed on the screen.

Geht nun ein Träger des erfindungsgemäßen Gerätes die Route entlang so wird im Rechner ein Aufenthaltsfeld nach dem anderen aufgerufen und bleibt im Rechner aktiv, solange sich der Träger des Gerätes in dem betreffenden Aufenthaltsfeld befindet. Der Träger des Gerätes wird vom Gerät die Route entlang geleitet. Ist der Träger ein mobiler Roboter, so kann er durch einfache Anweisungen des erfindungsgemäßen Gerätes wie „links”, „rechts”„ geradeaus” und „Stop” die Route entlang navigiert werden. Alles was das Gerät dazu braucht, ist eine Vorrichtung, welche die entsprechenden Funktionen bei dem Roboter auslöst. Das Gerät sollte so hoch am Roboter angebracht werden, dass der Messstrahl nicht durch andere Objekte verdeckt wird und die Fixpunkte optisch gut erreicht.If a wearer of the device according to the invention now walks along the route, a resident field is called up one after the other in the computer and remains active in the computer as long as the wearer of the device is in the relevant resident field. The wearer of the device is guided by the device along the route. If the carrier is a mobile robot, it can be navigated along the route by simple instructions of the device according to the invention, such as "left", "right", "straight ahead" and "stop". All the equipment needs is a device that triggers the corresponding functions on the robot. The device should be mounted so high on the robot that the measuring beam is not obscured by other objects and reaches the fixed points optically well.

Allerdings muss der Träger durch das erfindungsgemäße Gerät entlang der Route geleitet werden. Betrachtet man die Route als Kette von Rastpunkten, so kann z. B. das Gerät sich selbst an jedem Rastpunkt einmessen. Es kann aber bei Geradeausgehen den nächsten Wegpunkt ansteuern. Dies kann geschehen indem Z. B. in 5 der Träger auf der Geradeausstrecke AB-G1 den Wegpunkt G1 ansteuert und dabei in der Ausrichtung den Winkel zum Nordpfeil konstant lasst. Der Abstand vom jeweiligen Standort zum Fixpunkt F3 zeigt den Wegfortschritt und das Gerät erkennt, wenn G1 erreicht ist. Hier wird mm die Richtungsänderung durch die Rastpunkte (Richtungspunkte) G2 und G3 bestimmt.However, the carrier must be routed through the device according to the invention along the route. Looking at the route as a chain of rest points, so z. B. measure the device itself at each rest point. But it can go straight ahead to the next waypoint. This can be done by adding eg 5 the carrier on the straight-ahead section AB-G1 drives the waypoint G1 while keeping the angle to the north arrow constant in the alignment. The distance from the respective location to the fixed point F3 shows the path progress and the device recognizes when G1 is reached. Here, the direction change is determined by the detent points (direction points) G2 and G3.

Beispiel 5. Bewegung und TransportExample 5. Movement and transport

8 zeigt die gleichen Rechnerfelder wie 7. Die Route (2) verläuft zwischen den Wegbegrenzungen (3) über die Wegpunkte 6a bis 6c. Auch die Fixpunkte 5a–c sind enthalten. In das Rechnerfeld ist schematisch ein Fahrzeug (10) eingezeichnet, das im Aufenthaltsfeld von dem erfindungsgemäßen Gerät gesteuert wird. Das Fahrzeug befindet sich gerade am Weg- und Funktionspunkt 6b. Während das Fahrzeug noch nach 6a–6b ausgerichtet ist (12), hat der Funktionspunkt 6b über den Rechner des Gerätes im Fahrzeug die Ausrichtung der Lenkräder (11) nach 6c (13) veranlasst. 8th shows the same computer fields as 7 , The route ( 2 ) runs between the track boundaries ( 3 ) over the waypoints 6a to 6c , Also the fixed points 5a -C are included. In the computer field is schematically a vehicle ( 10 ), which is controlled in the residence field by the device according to the invention. The vehicle is currently at the waypoint and function point 6b , While the vehicle is still after 6a - 6b is aligned ( 12 ), has the function point 6b via the computer of the device in the vehicle, the orientation of the steering wheels ( 11 ) to 6c ( 13 ).

Der Wegpunkt 6a hatte die Funktion, über den Greifarm des Fahrzeuges beim Ortungspunkt A ein Objekt aufzunehmen, das er bei dem Funktionspunkt 6c mit dem Greifarm am Ortungspunkt B absetzen wird. Der Greifarm wird vom Fahrzeug gesteuert; die Freigabe des Vorganges des Aufnehmens und Absetzen erfolgt durch das erfindungsgemäße Gerät, das den Greifarm auch darin unterstützt, die Ortungspunkte (Koordinatenpunkte) A und B anzusteuern. Da die Koordinatenpunkte A und B sich nicht auf der Ebene des Gerätes befinden, liegt diesem Beispiel ein dreidimensionales Koordinatensystem zugrunde.The waypoint 6a had the function of picking up an object via the gripper arm of the vehicle at locating point A, which he had at the function point 6c with the gripper arm at point B will settle. The gripper arm is controlled by the vehicle; the release of the process of picking up and settling is carried out by the device according to the invention, which also supports the gripping arm to control the locating points (coordinate points) A and B. Since the coordinate points A and B are not located on the plane of the device, this example is based on a three-dimensional coordinate system.

Claims

Device for the self-determination of location and orientation in a plane or in a room, characterized in that the device records by optical detection of the plane or the room in which it is located (residence field) in a planar or three-dimensional coordinate system (computer field ) and in the relevant coordinate system at least one of the residence field belonging point (fixed point) measures and that is measured by the device according to the invention, the distance from the device to the / the fixed point (s) and calculated from the measurements obtained the location of the device and in the computer field is displayed and from the angle of the orientation of the device to one of the lines device fixed point, the orientation of the device is determined in the computer field.

Method for the self-determination of location and orientation of an object, characterized in that the plane or the space in which the object is recorded by optical recording in a planar or three-dimensional coordinate system and in a further step in this coordinate system fixed points are measured and then the location of the object is determined by measuring the distance from the object to two fixed points, and the orientation is determined by the angle between one of the object-fixed point lines and the orientation or the location is determined by measuring the distance from the object to a fixed point and the angle The orientation of the straight line object is determined by the north arrow of a compass located on the object, and the orientation is determined by the angle of alignment with the north arrow.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the device contains a laser scanner or a camera which receives the residence field.

Device according to one of claims 1 and 3, characterized in that the device for distance measurement device fixed point or object fixed point a laser measuring device and / or a Ultrasonic measuring device contains and the location of the device is determined by measuring the distance between the device and two fixed points.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the device includes a compass and the location of the device by measuring the distance between a fixed point and the device and the angle that this line forms with the north arrow of the compass is determined, and the orientation of the device is determined by the angle formed by the orientation with the north arrow.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the device comprises a spirit level or a functionally identical instrument which stabilizes the measuring instruments in the horizontal.

Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that in the device, the computer field remains unchanged, as long as the device is in the corresponding residence field and moving in the residence field moving device in the computer field in accordance with the invention calculated manner changes its location.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that are read in by additional devices in the device blueprints, aerial photographs or satellite images are divided into residence fields and provided with fixed points and that the obtained images optionally for the purpose of later use by the device according to the invention finished computer fields are saved.

Apparatus according to claim 1 to 8, characterized in that the device has additional devices which objects or persons in directions or to points or on routes which are stored according to the invention, navigates, directs or controls.

A method according to claim 2, characterized in that, while a device according to any one of claims 1 and 3 to 9 is in a residence field and moves, the associated computer field remains unchanged and the device therein alters its location and orientation to the same extent in the residence area.