DE102010055774A1

DE102010055774A1 - Flurförderzeug mit einem Sensor zur Erfassung einer räumlichen Umgebung und Verfahren zum Betreiben eines solchen Flurförderzeugs

Info

Publication number: DE102010055774A1
Application number: DE201010055774
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Magens Ernst-Peter; Dr.-Ing. Mänken Frank; Jonni Verch
Original assignee: Jungheinrich AG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-06-28
Also published as: EP2468678B1; EP2468678A1

Abstract

Flurförderzeug mit einem Hubgerüst, an dem ein Lasttragmittel mit zwei Gabelzinken höhenverstellbar geführt ist, einem an dem Lasttragmittel angeordneten Sensor zur Erfassung einer räumlichen Umgebung und einer Auswerteeinheit, die dazu ausgebildet ist, zur Unterstützung eines Einlagerungsvorgangs aus den von dem Sensor erfassten Daten eine Lagerungsposition zu ermitteln, wobei der Sensor ein Time-of-Flight-Kamerasystem mit einer Lichtquelle, einem Lichtsensor und einer Lichteintrittsöffnung aufweist, wobei mindestens die Lichteintrittsöffnung im Bereich einer Spitze einer der Gabelzinken angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flurförderzeug mit einem Hubgerüst, an dem ein Lasttragmittel mit zwei Gabelzinken höhenverstellbar geführt ist, einem an dem Lasttragmittel angeordneten Sensor zur Erfassung einer räumlichen Umgebung und einer Auswerteeinheit, die dazu ausgebildet ist, zur Unterstützung eines Einlagerungsvorgangs aus den von dem Sensor erfassten Daten eine Lagerungsposition zu ermitteln, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Flurförderzeugs.
In vielen Bereichen der Logistik, insbesondere der Intralogistik, kommen Flurförderzeuge zum Einsatz. Im Bereich des Stückguttransports werden häufig Ladehilfsmittel in Form von Paletten, Gitterboxen usw. eingesetzt, die einzelne, kleinere Stückgüter zu Ladeeinheiten zusammenfassen, die dann effektiv und wirtschaftlich mit Hilfe von Flurförderzeugen, die in der Regel mit Gabelzinken zur Aufnahme der Ladeeinheiten ausgerüstet sind, transportiert, verladen und gestapelt werden. Die Einstapelhöhen in Regalen erreichen Höhen bis zu 10 bis 13 Metern, wobei die Bedienperson auf dem Fahrzeug in Bodennähe verbleibt. Die Augen der Bedienperson sind daher von dem eigentlichen Ein- und Ausstapelvorgang im Regal unter Umständen 8 bis 11 Meter weit entfernt, was insbesondere unter schlechten Blickwinkeln, schlechter Beleuchtung und sonstigen Sichtbehinderungen den Ein- und Ausstapelvorgang erschwert. Die Bedienung solcher Flurförderzeuge erfordert viel Erfahrung, um diese Vorgänge dennoch schnell, sicher und effektiv durchführen zu können.
Zur Unterstützung der Bedienperson in dieser Situation ist der Einsatz einer Videokamera im Bereich des Lasttragmittels bekannt geworden, deren Bild der Bedienperson auf einem Monitor angezeigt wird. Die Bedienperson wertet das Videobild aus und bedient das Fahrzeug in der Art, dass bei der Einlagerung die Palette oberhalb der Regalauflage kollisionsfrei im Regalfach abgesetzt und bei der Auslagerung die Gabelzinke kollisionsfrei in die Einfahröffnung der Palette eingeschoben werden kann.
Aus der Druckschrift DE 10 2004 027 446 B4 ist eine Lösung bekannt geworden, die ein solches Kamera-Monitor-System mit einer Hubhöhenvorwahleinrichtung kombiniert. Dabei wird die gewünschte Hubhöhe von der Bedienperson vorgewählt und durch das Fahrzeug automatisch eingestellt. Während des Hubvorgangs wird die Anzeige für die Hubhöhenvorwahl aus- und das Videobild des Kamera-Monitor-Systems automatisch eingeblendet. Mit Hilfe des Videobildes nimmt der Bediener die seitliche Ausrichtung der Gabelzinken vor. Bei dem beschriebenen System kann die Position der Gabelzinkenspitze in Relation zur Regalauflage bzw. zur Einfahröffnung in die Palette relativ gut abgeschätzt werden, bei der Einlagerung einer Palette hingegen bereitet es nach wie vor große Schwierigkeiten, den seitlichen Abstand zu weiteren Paletten oder seitlichen Regalpfosten richtig einzuschätzen. Auch die erforderliche Einstapeltiefe kann nur schwer eingeschätzt werden.
Ein anderes bekanntes Konzept sieht eine vollautomatische Ein- oder Auslagerung mit induktiv oder mechanisch zwangsgeführten Hochregalstaplern vor. Durch die Zwangsführung wird die Entfernung der Gabelzinken bzw. der Palette zum Regal innerhalb kleiner Toleranzen konstant gehalten. Die Palette wird durch spezielle Lastaufnahmemittel, zum Beispiel Schwenkschub- oder Teleskopgabeln seitlich, quer zur Fahrzeuglängsrichtung, aufgenommen bzw. abgegeben. Die Hubhöheneinstellung erfolgt über eine Hubsteuereinrichtung, die mit einem Istwertsensor ausgerüstet ist. Die seitliche Ausrichtung, in Fahrtrichtung, wird mit Hilfe aufwendiger Wegmesseinrichtungen und ggfs. zusätzlicher Markierungen an den Lagerplätzen und entsprechender Sensoren am Fahrzeug durchgeführt. In Einstapelrichtung, hier quer zur Fahrtrichtung, kann mit fest eingestellten Verschiebewegen gearbeitet werden, da der Abstand des Fahrzeugs zum Regal und die Palettenlänge bekannt und konstant sind. Voraussetzung für derartige Konzepte ist jedoch ein aufwendiges, sowohl aus Fahrzeugkomponenten als auch ortsfesten Komponenten bestehendes System. Außerdem muss ein manuelles Einstapeln von Paletten zuverlässig verhindert werden, da anders nicht sichergestellt werden kann, dass die Paletten innerhalb der zulässigen Toleranzen positioniert werden. Ein solches vollautomatisches System ist somit kostenträchtig in Anschaffung und Betrieb und weiterhin wenig flexibel.
Aus der Druckschrift DE 10 2008 027 695 A1 ist ein Verfahren zur Lagerpositionsansteuerung mit Flurförderzeugen bekannt geworden. Die bekannten Flurförderzeuge weisen an einem Lastschlitten, unterhalb eines Lasttragmittels, einen Laserscanner auf, der eine räumliche Umgebung insbesondere unterhalb des Lasttragmittels erfasst. Aus den Daten des Laserscanners wird eine Lagerungsposition bestimmt. Anschließend wird eine Sollposition des Lasttragmittels zum Anfahren dieser Lagerungsposition ermittelt und schließlich die Ist-Position des Lasttragmittels entsprechend korrigiert.
Aus der Druckschrift US 2010/0091094 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung eines Volumens einer Fracht bekannt geworden. Dabei wird die Fracht mit einem Time-of-Flight-Kamerasystem aus unterschiedlichen Richtungen aufgenommen.
Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Flurförderzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zur Verfügung zu stellen, das eine Bedienperson besser beim Ein- und Auslagern von Lasten unterstützt, zuverlässig und flexibel einsetzbar ist und eine weitergehende Automatisierung ermöglicht, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Flurförderzeugs.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Flurförderzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Flurförderzeug hat ein Hubgerüst, an dem ein Lasttragmittel mit zwei Gabelzinken höhenverstellbar geführt ist, einen an dem Lasttragmittel angeordneten Sensor zur Erfassung einer räumlichen Umgebung und eine Auswerteeinheit, die dazu ausgebildet ist, zur Unterstützung eines Einlagerungsvorgangs aus den von dem Sensor erfassten Daten eine Lagerungsposition zu ermitteln. Der Sensor weist ein Time-of-Flight-Kamerasystem mit einer Lichtquelle, einem Lichtsensor und einer Lichteintrittsöffnung auf, wobei mindestens die Lichteintrittsöffnung im Bereich einer Spitze einer der Gabelzinken angeordnet ist.
Ein Time-of-Flight-Kamerasystem weist eine Lichtquelle und einen Lichtsensor auf, wobei die Lichtquelle moduliertes, insbesondere gepulstes Licht aussendet, das nach Reflektion von den Gegenständen im Bildfeld durch eine Lichteintrittsöffnung bzw. die Lichteintrittsöffnung auf eine Vielzahl von Bildpunkten des Lichtsensors, die in der Regel matrixartig angeordnet sind, auftrifft und detektiert wird. Dabei werden Laufzeitunterschiede des Lichts ausgewertet, sodass jedem Bildpunkt ein Wert für die Entfernung des Gegenstands zugeordnet werden kann. Da die optischen Eigenschaften des Systems bekannt sind, kann die Lage eines von jedem Bildpunkt erfassten Objekts im Raum in allen drei Raumrichtungen bestimmt werden. Mit dem Time-of-Flight-Kamerasystem ist daher ein dreidimensionales „Sehen” des räumlichen Bereichs in Blickrichtung des Kamerasystems möglich.
Das räumliche Abbild der Umgebung wird dabei stets bezogen auf den Ort des Lichtsensors bzw. die Lichteintrittsöffnung ermittelt, sodass durch Anordnung der Lichteintrittsöffnung im Bereich einer Spitze einer der Gabelzinken die unmittelbare Umgebung der Gabelspitze, die für ein kollisionsfreies Ein- und Auslagern von Lasten entscheidend ist, besonders genau erfasst wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass das von dem Time-of-Flight-Kamerasystem erfasste Abbild der Umgebung eine bessere Grundlage für eine automatisierte Auswertung der Bilddaten bietet als die im Stand der Technik vorgeschlagene Verwendung eines Laserscanners, der zudem nur Daten über einzelne Beobachtungsebenen erfasst.
Insgesamt kann der Ein- oder Auslagervorgang auf Grundlage der von dem Time-of-Flight-Kamerasystem zur Verfügung gestellten Daten optimal unterstützt werden.
Bei der Erfindung ist mindestens die Lichteintrittsöffnung des Time-of-Flight-Kamerasystems im Bereich einer Spitze einer der Gabelzinken angeordnet. Die zugehörige Lichtquelle und der Lichtsensor können ebenfalls in diesem Bereich angeordnet sein, insbesondere bei Verwendung eines Kamerasystems, bei dem Lichtquelle und Lichtsensor zur einer Einheit kombiniert sind. Alternativ kann die Lichtquelle in einem Abstand von dem Lichtsensor/der Lichteintrittsöffnung angeordnet sein, beispielsweise im Bereich der Spitze der anderen Gabelzinke. Dies ermöglicht, das Kamerasystem auf zwei besonders kompakte Einheiten zu verteilen, die einfacher im Bereich der Gabelzinken untergebracht werden können.
In einer Ausgestaltung ist der Lichtsensor und/oder die Lichtquelle und/oder die Lichteintrittsöffnung in einer Ausnehmung einer Gabelzinkenspitze angeordnet. Lichtsensor und/oder Lichtquelle und/oder Lichteintrittsöffnung können so angeordnet sein, dass sie eine Kontur der Gabelzinke an keiner Stelle überragen, wodurch sie zuverlässig vor Beschädigungen geschützt sind. Ebenfalls möglich ist eine Anordnung hinter einem für das verwendete Licht transparenten Fenster. Dadurch wird insbesondere der Lichtsensor bzw. die Lichtquelle zusätzlich vor Beschädigung geschützt. Grundsätzlich können Lichtsensor und/oder Lichtquelle und/oder Lichteintrittsöffnung nicht nur in einer Ausnehmung einer Gabelzinkenspitze, also mit anderen Worten in die Gabelzinkenspitze selbst integriert, angeordnet werden, sondern auch seitlich oder unterhalb der eigentlichen Gabelzinkenspitze, wobei sie durch ein geeignetes Gehäuse oder sonstige schützende Strukturen, beispielsweise in Form benachbarter Verstärkungsrippen, vor einer Beschädigung geschützt werden können.
In einer Ausgestaltung ist im Bereich jeder der beiden Spitzen der Gabelzinken jeweils ein Lichtsensor und/oder eine Lichtquelle und/oder eine Lichteintrittsöffnung eines Time-of-Flight-Kamerasystems angeordnet, deren Blickfelder jeweils schräg nach außen vorn gerichtet sind. Durch die Verwendung zweier Kamerasysteme kann die Umgebung der beiden Gabelspitzen besonders zuverlässig erfasst werden. Dies gilt insbesondere, wenn besonders breite Lasten, die einen relativ großen Abstand zwischen den beiden Gabelzinken erfordern, transportiert werden sollen. Grundsätzlich ist jedoch die Verwendung eines einzigen Kamerasystems ausreichend, das im Bereich einer Spitze einer der beiden Gabelzinken angeordnet ist.
In einer Ausgestaltung weist das Flurförderzeug eine Anzeigeeinheit auf, die mit der Auswerteeinheit verbunden ist und zur Anzeige einer oder mehrerer der folgenden Anweisungen an eine Bedienperson in Abhängigkeit von einer aktuellen Position des Lasttragmittels in Relation zu einer erfassten Lagerungsposition ausgebildet ist: Lasttragmittel anheben oder absenken, Lasttragmittel nach rechts oder links bewegen, Lasttragmittel um eine vertikale Achse nach links oder rechts drehen, Lasttragmittel gegenüber der Horizontalen nach oben oder unten neigen, Lasttragmittel in Längsrichtung nach vorn oder hinten bewegen. Die genannten Anzeigen können insbesondere durch graphische Symbole veranschaulicht werden, die ein Erfassen der jeweiligen Anweisung vereinfachen. Die Anweisung zur Neigung des Lasttragmittels kann sich wie üblich auf eine Neigung des Masts mit dem Lasttragmittel beziehen. Die Anweisung zur Drehung des Lasttragmittels um eine vertikale Achse kann sich auf eine Drehung des gesamten Flurförderzeugs mit dem Lasttragmittel beziehen. Die Anweisung zur Bewegung des Lasttragmittels nach vorn oder hinten kann sich auf eine Bewegung des gesamten Flurförderzeugs mit Mast und Lasttragmittel oder des Masts mit dem Lasttragmittel beziehen. Eine erforderliche Drehung des Lasttragmittels um eine vertikale Achse nach links oder rechts, das heißt von oben betrachtet im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn, kann zum Beispiel auf Grundlage einer von dem Kamerasystem erfassten vorderen Kante der Lagerungsposition erfolgen. Es kann festgestellt werden, wenn die Kante gegenüber einer Längsrichtung des Lasttragmittels einen von 90° abweichenden Winkel aufweist. Eine erforderliche Neigung des Lasttragmittels gegenüber der Horizontalen nach oben oder unten, das heißt ein Anheben oder Absenken der Spitzen der Gabelzinken gegenüber deren hinteren Enden, kann insbesondere mit Hilfe eines Neigungssensors, der an dem Lasttragmittel angeordnet ist und die Messung einer Neigung der Gabelzinken gegenüber der Horizontalen misst, festgestellt werden. Der Neigungssensor kann zu diesem Zweck mit der Anzeigeeinheit verbunden sein. Alle genannten, von dem Anzeigesystem angezeigten Anweisungen oder Informationen unterstützen eine Bedienperson bei einer kollisionsfreien Ein- oder Auslagerung einer Last.
In einer Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit räumlich in das Time-of-Flight-Kamerasystem integriert. Dadurch wird ein besonders kompakter Aufbau ermöglicht. Auch eine Nachrüstung eines herkömmlichen Flurförderzeugs kann sich unter Umständen vereinfachen.
Die oben genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben eines Flurförderzeugs, das ein Hubgerüst, an dem ein Lasttragmittel mit zwei Gabelzinken höhenverstellbar geführt ist, einen an dem Lasttragmittel angeordneten Sensor zur Erfassung einer räumlichen Umgebung und eine Auswerteeinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, zur Unterstützung eines Einlagerungsvorgangs aus den von dem Sensor erfassten Daten eine Lagerungsposition zu ermitteln, wobei der Sensor ein Time-of-Flight-Kamerasystem mit einer Lichtquelle, einem Lichtsensor und einer Lichteintrittsöffnung aufweist und mindestens die Lichteintrittsöffnung im Bereich einer Spitze einer der Gabelzinken angeordnet ist. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

• Erfassen einer räumlichen Umgebung des Flurföderzeugs mit dem Time-of-Flight-Kamerasystem,
• Auswerten der Signale des Time-of-Flight-Kamerasystems und Ermitteln einer Lagerungs- oder Einfahrposition,
• Bewegen des Lasttragmittels zu der ermittelten Lagerungs- oder Einfahrposition hin, und
• Aufnehmen oder Absetzen einer Last.

Zu den Merkmalen und Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die vorstehenden Erläuterungen der korrespondierenden Merkmale des erfindungsgemäßen Flurförderzeugs verwiesen. Bei der Lagerungsposition, die auf Grundlage der Signale des Time-of-Flight-Kamerasystems ermittelt wird, kann es sich beispielsweise um einen Stellplatz für eine Palette in einem Regal handeln. Die Lagerungsposition ist dann gekennzeichnet durch eine horizontal verlaufende Auflage für die Palette, beispielsweise aufweisend einen oder mehrere Querträger, und vertikal verlaufende Regalpfosten, die die Lagerungsposition an einer oder beiden Seiten begrenzen. Eine Einfahrposition kann insbesondere bestehen aus den Aufnahmen einer Palette, in die die Gabelzinken hineinbewegt werden. Sie weist eine definierte und klar umgrenzte Position auf, in die mit einer Gabelzinke hineingefahren werden muss, um die Palette anzuheben.
In einer Ausgestaltung erfolgt das Ermitteln der Lagerungs- oder Einfahrposition mit Hilfe von Methoden der Mustererkennung, wobei vordefinierte geometrische Merkmale der Lagerungspositionen oder der aufzunehmenden Lasten in den von dem Time-of-Flight-Kamerasystem zur Verfügung gestellten Daten erkannt werden. Beispielsweise weisen Paletten standardisierte Abmessungen und Aufnahmen für die Gabelzinken in definierten Bereichen auf, die ein charakteristisches Muster ergeben. Gleiches gilt für unterschiedliche Regaltypen, deren Lagerungspositionen ebenfalls charakteristische Merkmale aufweisen. Mit Hilfe der Methoden der Mustererkennung können diese in den erfassten Daten erkannt und somit die Lagerungs- oder Einfahrpositionen oder Positionen der Lasten selbst ermittelt werden. Die von dem Time-of-Flight-Kamerasystem erfassten Daten bieten eine besonders geeignete Grundlage für derartige Mustererkennungsverfahren.
In einer Ausgestaltung werden einer Bedienperson in Abhängigkeit von einer aktuellen Position des Lasttragmittels in Relation zu der erfassten Lagerungs- oder Einfahrposition eine oder mehrere der folgenden Anweisungen angezeigt: Lasttragmittel anheben oder absenken, Lasttragmittel nach rechts oder links bewegen, Lasttragmittel um eine vertikale Achse nach links oder rechts drehen, Lasttragmittel gegenüber der Horizontalen nach oben oder unten neigen, Lasttragmittel in Längsrichtung nach vorn oder hinten bewegen. Durch Anzeige der genannten Anweisungen unterstützt das System die Bedienperson beim im Übrigen manuell vorzunehmenden Ein- bzw. Auslagerungsvorgang. Es handelt sich daher um ein Assistenzsystem, bei dem der Fahrer nach wie vor die Kontrolle über die Durchführung jeder einzelnen Bewegung des Lasttragmittels behält.
In einer anderen Ausgestaltung erfolgt das Bewegen des Lasttragmittels teilautomatisch, wobei eine Bedienperson einzelnen Bewegungsschritten zustimmt und der jeweilige Bewegungsschritt dann ohne weitere Benutzerinteraktion automatisch ausgeführt wird. Die Zustimmung wird beispielsweise durch Betätigung eines Zustimmtasters erteilt. Bei dieser Ausgestaltung greift das System selbsttätig in die Steuerung der Bewegung des Lasttragmittels ein, wobei für einzelne Bewegungsschritte jeweils eine vorherige Zustimmung der Bedienperson erforderlich ist. Dieses Vorgehen kann zu einer weiteren Rationalisierung des Ein- oder Ausstapelvorgangs führen, wobei die Bedienperson die Möglichkeit behält, vor jedem Bewegungsschritt korrigierend einzugreifen, soweit dies für erforderlich gehalten wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Bewegen des Lasttragmittels vollautomatisch, wobei nach einer Grobpositionierung des Flurförderzeugs und/oder des Lasttragmittels durch eine Bedienperson das Bewegen des Lasttragmittels zu der ermittelten Lagerungs- oder Einfahrposition hin und das Aufnehmen oder Absetzen der Last durch Zustimmung der Bedienperson ohne weitere Benutzerinteraktion erfolgt. Die Zustimmung wird beispielsweise durch Betätigung eines Zustimmtasters erteilt. Beispielsweise kann der Zustimmtaster während der automatischen Bewegungsabläufe permanent gedrückt gehalten werden, so dass die Bewegungsabläufe jederzeit durch Loslassen des Tasters unterbrochen werden können. Bei dieser Ausgestaltung nimmt das System der Bedienperson weitere Bedienschritte ab, was zu einer weiteren Rationalisierung führen kann.
In einer Ausgestaltung wird automatisch auf der Grundlage einer mit einem Lastsensor ermittelten, von dem Lasttragmittel aufgenommenen Last zwischen einem Ein- und einem Auslagerungsvorgang unterschieden, wobei insbesondere das Einlagern einer Last automatisch verhindert wird oder eine Warnung angezeigt wird, wenn auf dem betreffenden Lagerplatz das Vorhandensein einer Last erkannt wird. Insbesondere ist es möglich, eine auf dem ausgewählten Lagerplatz befindliche Palette automatisch zu erkennen und durch das Anzeigen der Warnung oder das automatische Verhindern des Einlagerns eine Kollision zu verhindern. Ein automatisches Unterscheiden zwischen Ein- und Auslagerungsvorgängen ist überdies auch sinnvoll, um bei der Auswertung der Signale des Kamerasystems gezielt entweder nach einer Lagerungsposition oder nach einer Einfahrposition zu suchen und/oder um der Bedienperson auf einer Anzeigeeinheit nur die für den jeweiligen Vorgang relevanten Informationen bzw. Anweisungen zu geben.
In einer Ausgestaltung ist an einem Regal eine Markierung mit einer vorgegebenen geometrischen Form angebracht, die von der Auswerteeinheit automatisch erkannt und zur Ermittlung einer Lagerungsposition herangezogen wird. Die Markierung kann beispielsweise quaderförmig mit definierten Abmessungen sein. Das Erkennen der Markierung in den von dem Kamerasystem erfassten Daten kann beispielsweise mit Methoden der Mustererkennung erfolgen. Durch eine derartige Markierung kann das Erkennen einer Lagerungsposition vereinfacht und die Genauigkeit der Positionsermittlung verbessert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Flurförderzeug in einer schematischen Darstellung von der Seite,
2 ein Lasttragmittel mit zwei Gabelzinken und einem Time-of-Flight-Kamerasystem, das in eine der Gabelzinken im Bereich der Spitze integriert ist,
3 ein Lasttragmittel mit zwei Gabelzinken mit einem Time-of-Flight-Kamerasystem, wobei der Lichtsensor in einer ersten Gabelzinke und eine separate Lichtquelle in einer zweiten Gabelzinke angeordnet ist,
4 eine Anzeigeeinheit in einer schematischen Darstellung,
5 eine Teilansicht von einem Regal und einem Hubgerüst eines Flurförderzeugs bei einem Ausstapelvorgang in einer vereinfachten Darstellung von der Seite,
6 eine der 5 entsprechende Ansicht bei einem Einstapelvorgang,
7 eine Draufsicht auf ein Regal und das Hubgerüst eines Flurförderzeugs von oben bei einem Ausstapelvorgang (im Bild oben) und einem Einstapelvorgang (im Bild unten),
8 ein Blockdiagramm von Komponenten eines erfindungsgemäßen Flurförderzeugs in einer Version als Assistenzsystem,
9 ein Blockdiagramm von Komponenten eines erfindungsgemäßen Flurförderzeugs bei einer weitergehenden Automatisierung,
10 eine Draufsicht auf ein Regal und das Hubgerüst eines Flurförderzeugs von oben entsprechend der 7 mit breiten Ladeeinheiten,
11 eine weitere Draufsicht entsprechend der 10 bei Verwendung von Markierungen an einzelnen Lagerplätzen und Verwendung eines Kamerasystems mit separater Lichtquelle.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Flurförderzeug, hier beispielhaft als Gegengewichtsstapler dargestellt, das mit einem Assistenz-System zur Ein- und Auslagerung von Paletten ausgerüstet ist, in einer Seitenansicht. Das Fahrzeug 1 besteht aus dem Grundkörper 2 mit Vorder- und Hinterachse, aus dem daran drehbar gelagerten Hubgerüst 3, an dem ein Lastschlitten 12 höhenverschieblich geführt wird, und dem mit 9 bezeichneten Fahrerplatzmodul, das auf dem Grundfahrzeug 2 gelagert ist und den Bedienplatz 8 für den Fahrer enthält. An dem Lastschlitten 12 sind zwei Gabelzinken 4 eingehängt, von denen mindestens eine in der Nähe der Gabelzinkenspitze ein Time-of-Flight-Kamerasystem 5 aufweist, das einschließlich ihrer Lichteintrittsöffnung seitlich neben der Gabelzinke oder in einer entsprechenden Ausnehmung innerhalb der Gabelzinkenspitze angeordnet ist. Weiterhin ist eine Auswerteeinheit 6 zu erkennen, die in das Time-of-Flight-Kamerasystem integriert sein kann oder, wie gezeigt, separat z. B. am Hubgerüst 3 befestigt sein kann. Das Time-of-Flight-Kamerasystem 5 ist bei separater Anordnung zur Spannungsversorgung und zum Signalaustausch elektrisch mit der Auswerteeinheit 6 verbunden. Am Fahrerplatzmodul ist eine Anzeige- und Bedieneinheit 7 zur Kommunikation mit dem Bediener befestigt, die ebenfalls elektrisch mit der Auswerteeinheit 6 bzw. bei integrierter Bauweise mit dem Time-of-Flight-Kamerasystem 5 verbunden ist. Der Strahlengang des Time-of-Flight-Kamerasystems 5 ist mit den Pfeilen 10 angedeutet. Mit 13 ist ein Sensor bezeichnet, der die Neigung der Gabelzinken 4 ermittelt. Wenn die Gabelzinken nur höhenverschieblich gegenüber dem Hubgerüst 3 ausgeführt sind, kann dieser Sensor 13 am Hubgerüst 3 befestigt sein, sind die Gabelzinken 4 gegenüber dem Hubgerüst 3 auch neigbar angeordnet, so sollte der Sensor 13 am Lastschlitten 12 befestigt sein.
Weiterhin ist eine Messeinrichtung 14 zur Ermittlung der Hubhöhe der Gabelzinken 4 vorgesehen.
2 zeigt eine Draufsicht auf die Gabelzinken 4 und den Lastschlitten 12, die restlichen Komponenten des Flurförderzeugs sind nicht dargestellt. Das gestrichelt gezeichnete Time-of-Flight-Kamerasystems 5 ist in der im Bild unteren Gabelzinke 4 in ihrer Spitze z. B. mittig angeordnet. Da die Gabelzinken 4 und insbesondere auch ihre Spitzen im täglichen Einsatz hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, ist es sinnvoll, das Time-of-Flight-Kamerasystem 5 in die Gabelzinke 4 zu integrieren, sodass es die Kontur der Gabelzinkenspitze an keiner Stelle überragt. Hierzu kann in diesem Teil der Gabelzinke 4 ein entsprechender Hohlraum oder eine Vertiefung bündig eingelassen werden. Neben der dargestellten mittigen Anordnung ist auch eine seitliche Anordnung in der Gabelzinkenspitze 4 möglich. Weiterhin kann das Time-of-Flight-Kamerasystem 5, sofern seine Baugröße und mechanische Ausführung es zulässt, auch seitlich an der Außenkante der Gabelzinke 4 angeordnet sein. Dies setzt weniger Modifikationen an der Gabelzinke 4 voraus, engt jedoch den Raum zum Einfädeln der Gabelzinkenspitzen in die Einfahröffnungen einer Palette ein.
Für die Funktion des Time-of-Flight-Kamerasystems 5 ist es erforderlich, dass das Messobjekt von Lichtimpulsen angeleuchtet wird, der Strahlengang der Lichtimpulse ist mit 21 gekennzeichnet. Der Strahlengang der eigentlichen Kamera ist wieder mit 10 benannt. Er kann auch das Blickfeld des Kamerasystems 5 oder des Lichtsensors bezeichnet werden.
3 zeigt wiederum eine Draufsicht auf die Gabelzinken 4 wie in 2, jedoch ist das Time-of-Flight-Kamerasystem 5 hier in zwei Baugruppen geteilt, um die Baugröße zu reduzieren. In der im Bild oben dargestellten Zinke ist die Lichtquelle 23 mit ihrem Strahlengang 21 angeordnet, während der Lichtsensor 22 mit seinem Strahlengang 10 bzw. Blickfeld in der im Bild unteren Gabelzinke 4 angeordnet ist.
4 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer im Bedienraum des Flurförderzeugs angeordneten Anzeige- und Bedieneinheit 7. Auf dem z. B. berührungsempfindlichen Bildschirm 31 sind für den Fall eines Assistenzsystems die für die Bedienung erforderlichen Anzeigen dargestellt.
Mit den Feldern in der linken unteren Ecke 32, 33 wird gewählt bzw. signalisiert, ob es sich um einen Ein- oder Auslagervorgang A handelt. Im dargestellten Fall deutet ein durchgezogener Kreis um den Buchstaben E an, dass es sich um einen Einlagervorgang handelt.
Zentral auf dem Schirm befindet sich ein z. B. seitenverkehrt L-förmiges Zeichen 34, das die Gabelzinken 4 symbolisiert. Um dieses Zeichen sind z. B. vier Pfeile angeordnet, die anzeigen, ob die Gabelzinken 4 für ein sicheres, kollisionsfreies Ein- oder Auslagern in der Höhe und seitlich richtig positioniert sind. Der hier mit einer durchgezogenen Linie dargestellte Pfeil mit der Spitze nach oben deutet an, dass die Gabelzinken 4 noch angehoben werden müssen. Bei Erreichen der richtigen Hubhöhe erlischt der Pfeil. Gleiches gilt für den nach unten weisenden Pfeil sinngemäß. Rechts und links des L-förmigen Zeichens sind entsprechende Pfeile für die seitliche Ausrichtung der Gabelzinken 4, quer zur Einstapelrichtung, dargestellt. Im gezeigten Fall muss die Gabelzinke 4 nach rechts verschoben werden.
Das Symbol 35 macht deutlich, wie das Fahrzeug und damit die Gabelzinken 4 zum Einlagerplatz ausgerichtet sind. Die obere durchgezogene Linie deutet das Regal oder den Einlagerplatz an, die untere Linie die Ausrichtung einer Linie über die Vorderkanten der Gabelzinkenspitzen 4. Im dargestellten Fall steht das Fahrzeug schräg vor dem Lagerplatz, es müsste entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, um kollisionsfrei einlagern zu können. Die anderen Möglichkeiten, Schiefstellung in Gegenrichtung und Parallelität, sind gestrichelt dargestellt.
Das Symbol 36 macht deutlich, wie die Gabelzinken 4 in ihrer Längsrichtung zur Horizontalen ausgerichtet sind. Im dargestellten Fall sind die Gabelzinken 4 nach hinten geneigt, sie müssen also entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, um die horizontale Ausrichtung zu erreichen. Die gestrichelt dargestellten Anzeigen sind sinngemäß zu verstehen.
Das Zeichen 37 deutet z. B. in Form einer Ampel an, ob das Ein- oder Auslagern, also das Verschieben der Gabelzinken 4 in ihrer Längsrichtung, zulässig ist. Im dargestellten Fall leuchtet die Ampel rot, da das Fahrzeug noch schräg zum Regal steht, die Gabelzinken 4 noch gehoben, nach rechts verschoben und entgegen dem Uhrzeigersinn geneigt werden müssen.
Durch die beispielhafte Zeichengruppe 38 kann angedeutet werden, in welcher Richtung die Gabelzinken 4 in ihrer Längsrichtung verschoben werden müssen und ob ein ausreichender Verschiebeweg erreicht ist. Das Anzeigefeld 39 zeigt dem Bediener an, welche Regalebene in vertikaler Richtung durch das Anheben der Gabelzinken 4 erreicht wurde, um einen Ein- oder Auslagervorgang durchzuführen.
5 zeigt die teilweise Seitenansicht eines Auslagervorgangs kurz vor Einfädelung der Gabelzinken 4 in die Einfahröffnungen der mit einer Last beladenen Palette 54. Diese ist in der zweiten Ebene eines Regals, das aus den Ständern 50 und den geschnitten dargestellten Regalauflagen 51, 52 gebildet wird, eingestapelt. Mit Hilfe der Höhenmesseinrichtung 13 wurden die Gabelzinken 4 in der Hubhöhe grob positioniert. Die richtige Gabelzinkenneigung wurde mit Hilfe des Sensors 14 eingestellt und mit Unterstützung des Time-of-Flight-Kamerasystems 5 wird die Ausrichtung der Gabelzinken 4 zur vorderen der Regalauflagen 51 überprüft und dann eine genaue Positionierung der Gabelzinken 4 in vertikaler und in Querrichtung zur Gabellängsrichtung durchgeführt. Hierzu erfasst das Time-of-Flight-Kamerasystem 5 die Konturen der Oberkante des vorderen Trägers der Regalauflagen 51 und die Kontur der Einfahröffnungen der Palette 54. Dem Bediener wird über die beschriebenen Anzeigen vorgegeben, wie er die Gabelzinken 4 auszurichten hat, um ein kollisionsfreies Einfahren zu ermöglichen.
6 zeigt die teilweise Seitenansicht eines Einlagervorgangs kurz vor dem Einfahren der mit der Palette 55 beladenen Gabelzinken 4 in das Regal. Die Höhenpositionierung erfolgt mit Hilfe des Time-of-Flight-Kamerasystems 5 und seinem Strahlengang 10 und der Oberkante des vorderen Trägers der Regalauflagen 51. Für die seitliche Ausrichtung quer zur Längsrichtung der Gabelzinken 4 wird nun die Kontur des vorderen der beiden Regalständer 50 oder die Seitenkontur einer bereits im Regal auf dem Nachbarplatz eingestapelten Palette genutzt. Auch für die Ausrichtung der Palette bzw. der Gabelzinken oder des Fahrzeugs senkrecht zur Regalvorderkante wird, wie bereits erläutert, das Time-of-Flight-Kamerasystem 5 genutzt.
7 zeigt ein Regal, bestehend aus den geschnitten dargestellten Ständern 50 und den Regalauflagen 51, die Ladeeinheiten 54, 55, 61 und die Gabelzinken 4 in einem Teilschnitt in der Draufsicht.
8 zeigt ein Blockdiagramm der elektronischen Komponenten des Assistenzsystems. Der Lichtsensor 22 ist einerseits mit der separaten Lichtquelle 23 verbunden und andererseits mit der Auswerteeinheit 6. Das Ergebnis der Auswertung wird der Anzeige- und Bedieneinheit 7 mitgeteilt. Diese zeigt dem Bediener gemäß 4 an, wie das Flurförderzeug zu bedienen ist. Weiterhin sind die Hubhöhenmesseinrichtung 13 und die Neigesensorik 14 mit der Anzeige- und Bedieneinheit 7 verbunden. Die Betätigung der Taste 76 schaltet die Anzeige des Ergebnisses der Bildauswertung des Time-of-Flight-Kamerasystems 5 auf dem Bildschirm der Anzeige- und Bedieneinheit 7 ein.
9 zeigt ein Blockdiagramm für den Fall, dass das beschriebene Assistenzsystem derart erweitert wird, dass eine teil- oder auch vollautomatisierte Ein- oder Auslagerung realisiert werden kann. In diesem Fall ist die Anzeige- und Bedieneinheit 7 wie in 8 mit der Auswerteeinheit 6 verbunden. Ergänzend kann eine drahtlose Verbindung z. B. eine Funkverbindung 71 zu einem Leitsystem 70 bestehen sowie eine Verbindung zu einer Zustimmtaste 72. Die Hubhöhenmesseinrichtung 13 und die Neigesensorik 14 sind mit einer Schnittstelleneinheit 73 verbunden, die an das Signalnetzwerk 74, z. B. den CAN-Bus, des Flurförderzeugs mit seiner Steuereinrichtung 75 angeschlossen ist. Über dieses Netzwerk besteht ebenso die Verbindung zur Anzeige- und Bedieneinheit 7.
Für unterschiedliche Ausbaustufen, die später näher erläutert werden, sind noch angeschlossen: Der fahrzeugseitige Teil 92 eines Ortungssystems, ein Lasterkennungssensor 93 sowie eine Einrichtung zur Ladeeinheiten-Identifikation, z. B. Barcode-Leser 90, zum Lesen eines auf der Ladeeinheit befestigten Barcodes 91.
10 zeigt ein Regal, bestehend aus den geschnitten dargestellten Ständern 50 und den Regalauflagen 51, die besonders breiten Ladeeinheiten 84, 85 und die Gabelzinken 4 mit Time-of-Flight-Kamerasystemen 5 mit integrierter Lichtquelle in einem Teilschnitt in der Draufsicht.
11 zeigt ein Regal, bestehend aus den geschnitten dargestellten Ständern 50 und den Regalauflagen 51, die besonders breiten Ladeeinheiten 84, 85, die Gabelzinken 4 mit einem Lichtsensor 22 und einer separaten Lichtquelle 23 in einem Teilschnitt in der Draufsicht. Weiterhin sind quaderförmige Markierungen 80, die teilweise gestrichelt dargestellt sind, an den ebenfalls teilweise gestrichelt dargestellten Regalauflagen 51 so befestigt, dass sie dem jeweiligen Palettenplatz immer in gleicher Weise fest zugeordnet sind.
Nachfolgend soll die Funktion des erfindungsgemäßen Flurförderzeugs und das erfindungsgemäße Verfahren anhand von drei Beispielen, die unterschiedliche Automatisierungsgrade aufweisen, weiter erläutert werden. In einer ersten Ausführung wird das System aus Time-of-Light-Kamerasystem 5, Auswerteeinheit 6 und Anzeige- und Bedieneinheit als Assistenzsystem eingesetzt. Der Fahrer des Flurförderzeugs wird bei der Bedienung des Fahrzeugs bei der Ein- und Auslagerung durch Anzeigen auf der Anzeige- und Bedieneinheit 7 unterstützt. Ein Auslagerungsvorgang kann wie folgt durchgeführt werden:
Der Fahrer wählt über die Taste 33 der Anzeige- und Bedieneinheit 7 die Funktion Auslagerung und positioniert das Flurförderzeug so vor dem Regal, dass die Gabelzinken 4 nur noch geringfügig seitlich bewegt werden müssen, wenn sie auf die richtige Hubhöhe gehoben worden sind. Sodann richtet er mit Hilfe der Sensorik 14 und der Anzeige 36 auf der Anzeige- und Bedieneinheit 7 die Gabelzinken 4 horizontal aus. Dann erfolgt mit Hilfe der Hubhöhenmesseinrichtung 13 und der Anzeige 39 das Anheben der horizontalen Gabelzinken 4 auf die richtige Regalebene. Jetzt können mit Hilfe einer Taste 76 die Anzeigen 34 und 35 aktiviert werden.
Die vordere der Regalauflagen 51 und die Palette der Ladeeinheit 54 werden von der Lichtquelle des Time-of-Flight-Kamerasystems 5 bzw. der separaten Lichtquelle 23 beleuchtet, die reflektierten Lichtimpulse werden von dem Lichtsensor 22 erfasst und an die Auswerteeinheit 6 weitergeleitet. Hier erfolgt ein Vergleich der Signale mit bekannten Mustern von Regalauflagen und darauf befindlichen Paletten und insbesondere ihrer Einfahröffnungen. Die Anzeige 37 zeigt z. B. die Farbe Rot, d. h. die Gabelzinken 4 dürfen noch nicht in Gabelzinkenlängsrichtung bewegt werden, weil sie nach Auswertung der Signale des Time-of-Flight-Kamerasystems 5 gemäß 4 noch nach rechts und nach oben bewegt werden müssen. Weiterhin wird mit Hilfe der Lichtreflexe der vorderen Regalebene festgestellt, ob die Gabelzinken 4 in ihrer Längsrichtung senkrecht zur Regalauflage stehen. Dies ist gemäß Anzeige 35 in 4 nicht der Fall, das Fahrzeug steht schräg zur Regalauflage und muss entsprechend durch Fahrmanöver des Bedieners ausgerichtet werden. Sobald eine ausreichende Rechtwinkeligkeit gegeben ist, zeigt die Anzeige 35 z. B. zwei parallele Linien. Die Korrektur der vertikalen Position erfolgt durch Nutzen der Heben-/Senkenfunktion des Fahrzeuges, für die Korrektur in Querrichtung dienen bekannte Seitenschubeinrichtungen, die die Gabelzinken 4 relativ zum Fahrzeug bzw. Hubgerüst oder Lastschlitten 12 in Querrichtung verschieben können. Sind auch die Gabelzinken 4 richtig vor den Einfahröffnungen der Palette der Ladeeinheit 54 positioniert, wird in Anzeige 34 nur noch die Gabelzinke 4, jedoch kein Pfeil mehr angezeigt und die Anzeige 37 zeigt im unteren Kreis die Farbe grün, d. h. die Gabelzinken 4 können jetzt in ihrer Längsrichtung durch Verschieben des Hubgerüstes und/oder Verfahren des Fahrzeuges in Gabellängsrichtung bewegt werden. Wenn die Gabelzinken 4 gänzlich in die Öffnungen der Palette der Ladeeinheit 54 eingeschoben sind, hebt der Bediener die Gabelzinken 4 und damit dann auch die Ladeeinheit 54 an und stapelt sie aus.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Systems wird die Abstandsinformation des Time-of-Flight-Kamerasystems 5 zu den Regalauflagen 51 genutzt. Beim Einschieben der Gabelzinken 4 in die Einfahröffnungen der Palette der Ladeeinheit 54 ermittelt das Time-of-Flight-Kamerasystem den Abstand zur vorderen Regalauflage. Bei ordnungsgemäßer Einlagerung der Ladeeinheit 54 ergibt sich daraus der erforderliche Verfahrweg der Gabelzinken 4 in ihrer Längsrichtung, damit der Gabelrücken an der Ladeeinheit zur Anlage kommt und die Ladeeinheit somit ordnungsgemäß auf den Gabelzinken 4 positioniert ist. Der Verschiebeweg der Gabelzinken 4 ergibt sich je nach Fahrzeugtyp relativ zum Grundfahrzeug. Für die Ermittlung dieser Wege sind Lösungen bekannt und werden daher nicht näher beschrieben. Dem Bediener wird mit der Anzeige 38 durch den nach links weisenden Pfeil angezeigt, dass die Gabelzinken 4 in Richtung Regal verschoben werden müssen. Haben die Gabelzinken 4 den sich aus den Ladeeinheiten- und Regalabmessungen ergebenden Verschiebeweg durchfahren, erlischt der Pfeil in Anzeige 38 und zeigt dem Bediener damit einen ausreichenden Verschiebeweg an.
Ein Einlagerungsvorgang kann wie folgt erfolgen: Der Fahrer wählt über die Taste 32 der Anzeige- und Bedieneinheit 7 die Funktion Einlagerung und positioniert das Flurförderzeug so vor dem Regal, dass die mit der Ladeeinheit 55 beladenen Gabelzinken 4 nur noch geringfügig seitlich bewegt werden müssen, wenn sie auf die richtige Hubhöhe gehoben worden sind. Sodann richtet er mit Hilfe der Sensorik 14 und der Anzeige 36 auf der Anzeige- und Bedieneinheit 7 die Gabelzinken 4 horizontal aus. Dann erfolgt mit Hilfe der Hubhöhenmesseinrichtung 13 und der Anzeige 39 das Anheben der horizontalen Gabelzinken 4 auf die richtige Regalebene. Jetzt können mit Hilfe einer Taste 76 die Anzeigen 34 und 35 aktiviert werden.
Die vordere der Regalauflagen 51 und der seitlich vom leeren Palettenlagerplatz befindliche, vertikale Regalständer 50 bzw. die benachbarte, im Regal stehende Ladeeinheit 61 nach 7 werden von der Lichtquelle des Time-of-Flight-Kamerasystems 5 bzw. der separaten Lichtquelle 23 beleuchtet, die reflektierten Lichtimpulse werden von dem Lichtsensor 22 des Time-of-Flight-Kamerasystems 5 erfasst und an die Auswerteeinheit 6 weitergeleitet. Hier erfolgt ein Vergleich der Signale mit bekannten Mustern von Regalauflagen und darauf befindlichen Paletten bzw. seitlichen Regalständern. Die Anzeige 37 zeigt z. B. die Farbe rot, d. h. die Gabelzinken dürfen noch nicht in Gabelzinkenlängsrichtung bewegt werden, weil sie nach Auswertung der Signale des Time-of-Flight-Kamerasystems 5 gemäß 4 noch nach rechts und nach oben bewegt werden müssen. Weiterhin wird mit Hilfe der Lichtreflexe der vorderen Regalebene festgestellt, ob die Gabelzinken 4 in ihrer Längsrichtung senkrecht zur Regalauflage stehen. Dies ist gemäß Anzeige 35 in 4 nicht der Fall, das Fahrzeug steht schräg zur Regalauflage und muss entsprechend durch Fahrmanöver des Bedieners ausgerichtet werden. Sobald eine ausreichende Rechtwinkligkeit gegeben ist, zeigt die Anzeige 35 z. B. zwei parallele Linien. Sind auch die Gabelzinken 4, bezogen auf die vertikale Richtung, richtig zur Regalauflage 51 und zu den seitlichen Regalständern bzw. Nachbarladeeinheiten, bezogen auf die Querrichtung, positioniert, wird in Anzeige 34 nur noch die Gabelzinke 4, jedoch kein Pfeil mehr angezeigt und die Anzeige 37 zeigt im unteren Kreis die Farbe grün, d. h. die Ladeeinheit kann jetzt in ihrer Längsrichtung durch Verschieben des Hubgerüsts und/oder Verfahren des Fahrzeuges in Gabellängsrichtung bewegt werden. Wenn die Ladeeinheit 55 ausreichend weit in das Regal eingeschoben ist, senkt der Bediener die Gabelzinken 4 und setzt damit die Ladeeinheit 54 auf den Regalauflagen 51 ab.
Auch bei diesem Einlagervorgang kann die oben beschriebene Abstandsmessung genutzt werden, um dem Bediener anzuzeigen, dass die Ladeeinheit ausreichend tief eingestapelt ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei nicht zulässigem Einfahren der Gabelzinken 4 in die Einfahröffnungen der Palette oder bei nicht zulässigem Einstapeln der Ladeeinheit, beides gekennzeichnet durch die rote Anzeige 37, automatisch verhindert, dass die Gabelzinken 4 in ihrer Längsrichtung durch Verfahren des Fahrzeuges und/oder Vorschieben des Hubgerüstes bewegt werden können.
Bei einer weitergehenden Automatisierung können die geschilderten Abläufe teilautomatisch erfolgen. Der Bediener positioniert dabei die leeren, bzw. mit einer Ladeeinheit beladenen Gabelzinken 4 grob vor einem Regal, hebt die Gabelzinken 4 bis zu der z. B. untersten Regalauflage an und positioniert das Fahrzeug mit Hilfe von Fahr- und Lenkmanövern und der Anzeige 35 senkrecht zur Regalebene, sobald das Time-of-Flight-Kamerasystem 5 die vordere der Regalauflagen 51 erkannt hat und die Anzeige 35 mit der Taste 76 aktiviert wurde. Die unterste Regalebene ist für die Ausrichtung besonders geeignet, weil sie vom Fahrer gut eingesehen werden kann.
Sodann hebt der Bediener die Gabelzinken 4 bzw. die Ladeeinheit mit Hilfe der Hubhöhensensorik 13, die über die Schnittstelleneinheit 73 und den CAN-Bus 74 mit der Fahrzeugsteuereinrichtung 75 und der Anzeige- und Bedieneinheit 7 verbunden ist, und der Anzeige 39 auf die annähernd richtige Hubhöhe und betätigt den Zustimmtaster 72. Nun erhält die Fahrzeugsteuereinrichtung 75 über das Fahrzeug-Signalnetzwerk 74 von der Anzeige- und Bedieneinheit 7 den Befehl „Gabelzinken horizontal”. Mit Hilfe der Neigesensorik 14, die über die Schnittstelleneinheit 73 und den CAN-Bus 74 mit der Fahrzeugsteuereinrichtung 75 verbunden ist, werden die Gabelzinken 4 durch die Fahrzeugsteuereinrichtung 75 und die Fahrzeugfunktionen selbsttätig horizontal ausgerichtet. Sodann, immer unter vorheriger Betätigung des Zustimmtasters 72 durch den Bediener, werden von der Anzeige- und Bedieneinheit 7 Befehle wie „Heben”, „Senken”, „Seitenschub links” und „Seitenschub rechts” über das Signalnetzwerk 74 an die Fahrzeugsteuereinrichtung 75 gegeben, bis die Gabelzinken 4 zu den Einfahröffnungen und zur Regalauflage bzw. die Ladeeinheit zur Regalauflage und den seitlichen Begrenzungen (Regalständer oder Nachbarpalette) selbsttätig, unter Nutzung der Signale der Auswerteeinheit 6, ausgerichtet sind. Nun wird dem Bediener über die Anzeigen 37 und 38 angezeigt, wie er die Gabelzinken 4 bzw. die Ladeeinheit 55 in Gabellängsrichtung zu verfahren hat, um ein ordnungsgemäßes Aufnehmen oder Absetzen der Ladeeinheit zu gewährleisten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Teilautomatisierung wird auch das Verschieben der Gabelzinken 4 bzw. der Ladeeinheit in Gabellängsrichtung durch Befehle der Anzeige- und Bedieneinheit 7 an die Fahrzeugsteuereinrichtung 75 selbsttätig bewältigt. Hierzu werden die Funktionen Hubgerüstvorschub bzw. Fahrzeugfahrt vorwärts in Verbindung mit der Vorschub- und/oder Verfahrwegmessung und der Abstandsmessung über das Time-of-Flight-Kamerasystem 5 genutzt. Diese Beschreibung gilt sinngemäß für das Ein- und Auslagern von Ladeeinheiten.
In einer weiteren vorteilhaften Gestaltung der Erfindung wird das Einstapeln der Ladeeinheit verhindert, wenn das Time-of-Flight-Kamerasystem 5 die Kontur einer Palette erkennt, obwohl der Lagerplatz für die vorgesehene Einlagerung (Taste E 32 betätigt) einer Ladeeinheit frei sein muss. Zusätzlich kann das Signal des Lasterkennungssensors 93, der die auf den Gabelzinken 4 befindliche Ladeeinheit erkennt, mit dem Signal des Time-of-Flight-Kamerasystems 5, dass sich bereits eine Palette auf dem vorgesehenen Lagerplatz befindet, verknüpft und so verhindert werden, dass eine Ladeeinheit auf einen belegten Lagerplatz eingestapelt wird.
Ebenfalls möglich ist eine vollautomatische Ein- und Auslagerung. Dabei wird zusätzlich zur erläuterten Teilautomatisierung eine drahtlose Verbindung, insbesondere eine Funkverbindung 71 zwischen der Anzeige- und Bedieneinheit 7 auf dem Fahrzeug und einem stationären Staplerleitsystem 70 verwendet.
Dieses Leitsystem 70 erhält von einem Lagerverwaltungssystem 77 den Befehl, eine bestimmte Ladeeinheit (z. B. 54 oder 55) an einem bestimmten Regalplatz ein- oder auszulagern. Das Leitsystem wählt ein geeignetes Flurförderzeug aus und gibt diesem den entsprechenden Ein- oder Auslagerauftrag über die drahtlose Funkverbindung 71 an die fahrzeugeigene Anzeige- und Bedieneinheit 7 weiter. Dort wird dieser Auftrag dem Bediener angezeigt. Der Bediener holt bei einem Einlagerauftrag die Ladeeinheit an der angegebenen, sogenannten Quelle ab, bzw. fahrt bei einem Auslagerauftrag mit unbeladenen Gabelzinken 4 zum angegebenen Abholort. Er positioniert das Fahrzeug vor dem entsprechenden Regalfach und betätigt die Zustimmtaste 72. Sodann erzeugt die Anzeige- und Bedieneinheit 7 den Befehl „Heben” solange, bis die der Einheit 7 bekannte Höhe der ersten Regalauflage erreicht ist. Jetzt erfolgt die automatische Abfrage des Signals des Time-of-Flight-Kamerasystems 5 zur senkrechten Ausrichtung des Fahrzeuges vor dem Regal. Hierzu wird dem Fahrer die aktuelle Ist-Ausrichtung mit Hilfe der Anzeige 35 dargestellt. Nach erfolgter Ausrichtung mit Hilfe von Fahr- und Lenkmanövern durch den Bediener zeigt die Anzeige 35 z. B. zwei parallele Linien und der Bediener betätigt die Zustimmtaste 72. Nun erzeugt die Anzeige- und Bedieneinheit 7 den Befehl „Heben” solange, bis die der Einheit 7 aus dem Ein- oder Auslagerauftrag bekannte Höhe der betreffenden Regalauflage unter Nutzung der Signale der Höhenmesseinrichtung 13 erreicht ist. Nun erfolgt, wie oben zur Teilautomatisierung beschrieben, die Korrektur in Vertikal- und Querrichtung mit Hilfe der Signale des Time-of-Flight-Kamerasystems 5 und das selbsttätige Einschieben der Gabelzinken bzw. der Ladeeinheit.
Bei sehr breiten Ladeeinheiten 84, 85 kann unter Umständen der horizontale Öffnungswinkel des Strahlengangs eines Time-of-Flight-Kamerasystems 5 nicht ausreichen, um beim Einlagern einer Ladeeinheit 85 gleichzeitig die seitlichen Begrenzungen des vorgesehenen Lagerplatzes im Regal zu erkennen (siehe 10 unten). In diesem Fall kann in jeder Gabelzinkenspitze 4 ein Time-of-Flight-Kamerasystem 5 vorgesehen werden, wobei sich für die seitliche Ausrichtung der Ladeeinheit 85 das in der linken Gabelzinke 4 befindliche, auf die linke seitliche Begrenzung (hier der Regalständer 50) und das in der rechten Gabelzinke 4 befindliche Kamerasystem 5 auf die rechte Begrenzung (hier die linke Ecke der Ladeeinheit 84) fokussiert. Gleiches gilt für den Fall der Auslagerung (10 oben). Hier fokussiert sich das jeweilige Time-of-Flight-Kamerasystem 5 auf die rechte bzw. linke Einfahröffnung der Palette einer auszulagernden Ladeeinheit 84. Für die Ausrichtung in der Höhe nutzen die Time-of-Flight-Kamerasysteme 5 in beiden Fällen die Oberkante der vorderen der beiden Regalauflagen 51.
Alternativ kann gemäß 11 jeder Lagerplatz im Regal mit einer von dem Time-of-Flight-Kamerasystem 5 erkennbaren, dreidimensionalen, z. B. quaderförmigen Markierung 80 versehen werden, die, da die dem Flurförderzeug zugewandte Seite des Quaders einen kleineren Abstand zum Time-of-Flight-Kamerasystem 5 hat als die Vorderseite der vorderen der beiden Regalauflagen 51, zur seitlichen Positionierung in Querrichtung dient. In dieser Ausführung kann, wie in den 3 und 11 dargestellt, wieder mit einem einzelnen Lichtsensor 22 und einer separaten Lichtquelle 23 gearbeitet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann das Flurförderzeug zusätzlich mit einem der bekannten Ortungssystem 92 ausgerüstet werden, sodass der Bediener bei der Suche nach dem vorgesehenen Ein- oder Auslagerungsplatz unterstützt wird. Dem Bediener wird dabei z. B. durch entsprechende Anzeigen, wie sie aus dem Bereich der PKW-Navigationssysteme bekannt sind, auf dem Bildschirm der Anzeige- und Bedieneinheit 7 mitgeteilt, in welche Richtung er das Flurförderzeug zu lenken hat, um den Ein- oder Auslagerplatz, der der Anzeige- und Bedieneinheit 7 vom Lagerverwaltungssystem 70 über die drahtlose Kommunikation 71 mitgeteilt wird, zu erreichen.
Durch Einbindung einer Einrichtung zur Identifikation einer auf den Gabelzinken 4 befindlichen Ladeeinheit 55 bzw. 85 kann eine weitere vorteilhafte Ausführung erreicht werden. Hierzu ist z. B. ein Barcode-Scanner 90 derart innerhalb des Lastschlittens 12 zu integrieren, dass z. B. Barcode-Aufkleber 91, die im Erfassungsbereich der Barcode-Leser auf der Ladeeinheit 54, 55, 84, 85 angebracht sind, beim Einfahren der Gabelzinken 4 in die Ladeeinheit 54, 55, 84, 85 automatisch gelesen werden. Das Leseergebnis wird von der Identifikationseinheit 90 an die Anzeige- und Bedieneinheit 7 gegeben, wo die identifizierte Ladeeinheit mit dem jeweiligen Ort, wo sich das Flurförderzeug und damit die Ladeeinheit befindet, verknüpft wird.
Mit Hilfe eines zusätzlichen Lasterkennungs-Sensors 93, der erkennt, ob sich eine Ladeeinheit auf den Gabelzinken befindet oder nicht, kann jetzt, ggfs. unter Zuhilfenahme der Kenntnis der jeweiligen aktuellen Fahrzeugfunktionen, z. B. Heben, Senken, Vorwärtsfahrt, Rückwärtsfahrt usw., durch logische Verknüpfung der entsprechenden Signale in der Anzeige- und Bedieneinheit 7 gefolgert werden, dass z. B. eine bestimmte, identifizierte Ladeeinheit an einem bestimmten Ort in einer bestimmten Höhe aufgenommen oder abgesetzt, also ein- oder ausgelagert wurde. Diese Information kann dann von der Anzeige- und Bedieneinheit 7 über die drahtlose Kommunikation 71 und das Leitsystem 70 dem Lagerverwaltungssystem 77 mitgeteilt und dort z. B. zur Aktualisierung und Verifikation der im System 77 gespeicherten Lagerbelegung dienen.
Weiterhin ist es mit der beschriebenen Erfindung im Kombination mit einem bekannten Betriebsdatenerfassungssystem für Flurförderzeuge möglich, mögliche Fehlbedienungen bei Ein- und Auslagervorgängen dem jeweiligen Bediener, der sich in diesem System vor Bedienung identifizieren muss, zuzuordnen und so mindestens einen „erzieherischen Effekt” zu erreichen.
Zusammenfassend können mit der Erfindung insbesondere die folgenden Vorteile erreicht werden:

• Erhöhung der Produktivität des Staplereinsatzes durch Verkürzung der Zeiten für die Ein- und Auslagerung von Ladeeinheiten, insbesondere bei größerer Hubhöhe,
• Unterstützung von insbesondere ungeübten Bedienern,
• Verbesserte Ergonomie, da das Verfolgen des Ein- und Auslagervorgangs in größeren Höhen eine sehr unbequeme oder ungesunde Körperhaltung des Bedieners voraussetzt,
• Verbesserte Sicherheit für Personen, Lagereinrichtung und Ladeeinheiten,
• Möglichkeit der automatischen Bildauswertung mit Hilfe des Time-of-Flight-Kamerasystems zur Nutzung für teilautomatisierte Ein- und Ausstapelvorgänge,
• Unterschiedliche Ausbaustufen von Assistenzsystemen über Teilautomatisierung bis Vollautomatisierung,
• Vermeidung von Fehlbedienungen möglich, inkl. Zuordnung zu einzelnen Bedienern,
• Integration einer automatischen Ladeeinheiten-Identifikation möglich,
• Integration eines Ortungssystems möglich,
• Ausbau bis zu einem Ladeeinheiten-Verfolgungssystem inkl. der Möglichkeit zur Verifizierung der Lagerbestandslisten,
• Flexible Reaktion auf nicht ordnungsgemäß eingestapelte Ladeeinheiten oder sich ändernde Lagerraster, usw.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004027446 B4 [0004]
DE 102008027695 A1 [0006]
US 2010/0091094 A1 [0007]

Claims

Flurförderzeug mit einem Hubgerüst (3), an dem ein Lasttragmittel mit zwei Gabelzinken (4) höhenverstellbar geführt ist, einem an dem Lasttragmittel angeordneten Sensor zur Erfassung einer räumlichen Umgebung und einer Auswerteeinheit (6), die dazu ausgebildet ist, zur Unterstützung eines Einlagerungsvorgangs aus den von dem Sensor erfassten Daten eine Lagerungsposition zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Time-of-Flight-Kamerasystem (5) mit einer Lichtquelle (23), einem Lichtsensor (22) und einer Lichteintrittsöffnung aufweist, wobei mindestens die Lichteintrittsöffnung im Bereich einer Spitze einer der Gabelzinken (4) angeordnet ist.
Flurförderzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor (22) und/oder die Lichtquelle (23) und/oder die Lichteintrittsöffnung in einer Ausnehmung einer Gabelzinkenspitze angeordnet ist.
Flurförderzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich jeder der beiden Spitzen der Gabelzinken (4) jeweils ein Lichtsensor (22) und/oder eine Lichtquelle (23) und/oder eine Lichteintrittsöffnung eines Time-of-Flight-Kamerasystems (5) angeordnet ist, deren Blickfelder schräg nach vorn außen gerichtet sind.
Flurförderzeug nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flurförderzeug eine Anzeigeeinheit (7) aufweist, die mit der Auswerteeinheit (6) verbunden ist und zur Anzeige einer oder mehrerer der folgenden Anweisungen an eine Bedienperson in Abhängigkeit von einer aktuellen Position des Lasttragmittels in Relation zu einer erfassten Lagerungsposition ausgebildet ist: Lasttragmittel anheben oder absenken, Lasttragmittel nach rechts oder links bewegen, Lastragmittel um eine vertikale Achse nach links oder rechts drehen, Lasttragmittel gegenüber der Horizontalen nach oben oder unten neigen, Lasttragmittel in Längsrichtung nach vorn oder hinten bewegen.
Flurförderzeug nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (6) räumlich in das Time-of-Flight-Kamerasystem (5) integriert ist.
Verfahren zum Betreiben eines Flurförderzeugs, das ein Hubgerüst (3), an dem ein Lasttragmittel mit zwei Gabelzinken (4) höhenverstellbar geführt ist, einen an dem Lasttragmittel angeordneten Sensor zur Erfassung einer räumlichen Umgebung und eine Auswerteeinheit (6) aufweist, die dazu ausgebildet ist, zur Unterstützung eines Einlagerungsvorgangs aus den von dem Sensor erfassten Daten eine Lagerungsposition zu ermitteln, wobei der Sensor ein Time-of-Flight-Kamerasystem (5) mit einer Lichtquelle (23), einem Lichtsensor (22) und einer Lichteintrittsöffnung aufweist und mindestens die Lichteintrittsöffnung im Bereich einer Spitze einer der Gabelzinken (4) angeordnet ist, mit den folgenden Schritten: • Erfassen einer räumlichen Umgebung des Flurförderzeugs mit dem Time-of-Flight-Kamerasystem (5), • Auswerten der Signale des Time-of-Flight-Kamerasystems (5) und Ermitteln einer Lagerungs- oder Einfahrposition, • Bewegen des Lasttragmittels zu der ermittelten Lagerungs- oder Einfahrposition hin, und • Aufnehmen oder Absetzen einer Last.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Lagerungs- oder Einfahrposition mit Hilfe von Methoden der Mustererkennung erfolgt, wobei vordefinierte geometrische Merkmale der Lagerungspositionen oder der aufzunehmenden Lasten in den von dem Time-of-Flight-Kamerasystem (5) zur Verfügung gestellten Daten erkannt werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass einer Bedienperson in Abhängigkeit von einer aktuellen Position des Lasttragmittels in Relation zu der erfassten Lagerungs- oder Einfahrposition eine oder mehrere der folgenden Anweisungen angezeigt werden: Lasttragmittel anheben oder absenken, Lasttragmittel nach rechts oder links bewegen, Lastragmittel um eine vertikale Achse nach links oder rechts drehen, Lasttragmittel gegenüber der Horizontalen nach oben oder unten neigen, Lasttragmittel in Längsrichtung nach vorn oder hinten bewegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegen des Lasttragmittels teilautomatisch erfolgt, wobei eine Bedienperson einzelnen Bewegungsschritten zustimmt und der jeweilige Bewegungsschritt dann ohne weitere Benutzerinteraktion automatisch ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegen des Lasttragmittels vollautomatisch erfolgt, wobei nach einer Grobpositionierung des Flurförderzeugs und/oder des Lasttragmittels durch eine Bedienperson das Bewegen des Lasttragmittels zu der ermittelten Lagerungs- oder Einfahrposition hin und das Aufnehmen oder Absetzen der Last durch Zustimmung der Bedienperson ohne weitere Benutzerinteraktion erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass automatisch auf der Grundlage einer mit einem Lastsensor ermittelten, von dem Lasttragmittel aufgenommen Last zwischen einem Ein- und einem Auslagerungsvorgang unterschieden wird, wobei insbesondere das Einlagern einer Last automatisch verhindert wird oder eine Warnung angezeigt wird, wenn auf dem betreffenden Lagerplatz das Vorhandensein einer Last erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Regal eine Markierung (80) mit einer vorgegebenen geometrischen Form angebracht ist, die von der Auswerteeinheit automatisch erkannt und zur Ermittlung einer Lagerungsposition herangezogen wird.