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Die Erfindung betrifft ein System, insbesondere Anlage, zur Spurführung eines auf einem Boden verfahrbaren Förderwagens und Verfahren zur Spurführung eines Förderwagens.
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Es ist allgemein, insbesondere vom Robo TX Explorer der Firma Fischertechnik, bekannt, Förderwagen mittels optischer Spurführungssensoren entlang einer optisch vom restlichen Boden unterscheidbaren Spur zu führen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine System, insbesondere Anlage, zur Spurführung eines auf einem Boden verfahrbaren Förderwagens und ein Verfahren zur Spurführung eines Förderwagens weiterzubilden, wobei eine möglichst einfache Spurführung realisiert werden soll, insbesondere eine kostengünstige Spur.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem System, insbesondere Anlage, zur Spurführung eines auf einem Boden verfahrbaren Förderwagens nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren zur Spurführung eines Förderwagens nach den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem System, insbesondere Anlage, zur Spurführung eines auf einem Boden verfahrbaren Förderwagens sind, dass im oder am Boden eine metallische Spur, insbesondere metallische und/oder elektrische Leitung, insbesondere ein metallisches Teil, vorgesehen ist,
wobei am Fahrzeug in Fahrtrichtung voneinander beabstandete Koppelflächen angeordnet sind, wobei über eine der Koppelflächen, insbesondere welche in Fahrtrichtung hinten angeordnet ist, ein Signal eingekoppelt wird in die metallische Spur und über eine in Fahrtrichtung beabstandete Koppelfläche, insbesondere welche in Fahrtrichtung vorne angeordnet ist, ein Signal ausgekoppelt wird.
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Von Vorteil ist dabei, dass nur eine metallische Spur, also quasi-eindimensionale Geberlinie, benötigt wird. Beispielhaft ist dies ein langgestreckt am Boden der Anlage verlegter Draht, eine elektrische Leitung oder ein Klebestreifen mit metallischem Material.
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Da zum Einkoppeln oder Auskoppeln bei der Spurführung eine Wechselspannung an den Koppelflächen angelegt beziehungsweise detektiert wird, wird hierbei als Wechselspannungsfrequenz eine Frequenz verwendet, die von der metallischen Spur übertragbar ist, insbesondere zumindest vom ersten zum zweiten Positionsbereich.
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In die Spur müssen keine Signale von einer stationären Einheit eingekoppelt werden. Es genügt also vollkommen, wenn eine elektronische Schaltung des Förderwagens eine Wechselspannung an eine Koppelfläche anlegt, so dass in einem ersten Positionsbereich ein Signal in die Spur eingekoppelt wird. Somit ist mittels einer oder mehrerer Koppelflächen an einem zweiten Positionsbereich ein Signal auskoppelbar. Hierbei sind quer zur Fahrtrichtung mehrere Koppelflächen angeordnet, so dass durch das Bestimmen derjenigen Koppelfläche, welche die stärkste Kopplung aufweist, eine Bestimmung der Fahrtrichtung ausführbar ist. Somit ist der Förderwagen in eine gewünschte, also vorgegebene, Fahrtrichtung lenkbar. Denn diese entspricht einer der Koppelflächen, beispielsweise einer mittig zur Fahrtrichtung angeordneten Koppelfläche. Somit ist die Lenkvorrichtung derartig steuerbar, dass die am stärksten gekoppelte Koppelfläche der mittig angeordneten entspricht.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die metallische Spur eine metallische Folie, ein metallischer Draht, ein Kunststoffstreifen, wobei im Kunststoff metallische Partikel angeordnet sind, und/oder ein aufklebbarer Streifen, welcher metallische Partikel aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Montage in der Anlage, insbesondere am Boden der Anlage, ausführbar ist. Außerdem sind die metallischen Partikel genügend dicht in der Kunststoffmatrix angeordnet, so dass bei der verwendeten Frequenz des eingekoppelten Wechselstroms das eingekoppelte Signal bis zum zweiten Positionsbereich sich ausbreitet und detektierbar ist mittels Auskoppeln.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeder Koppelfläche zumindest eine weitere Koppelfläche quer zur Fahrtrichtung zugeordnet,
insbesondere so dass das Entkoppeln oder Auskoppeln über die jeweils stärker an die metallische Spur gekoppelte Koppelfläche ausführbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Bestimmung der ungefähren Ist-Fahrtrichtung aufgrund der am stärksten gekoppelten Koppelfläche ausführbar ist, so dass mittels geeignetem Stellen der Lenkvorrichtung ein Hinregeln der Fahrtrichtung auf eine Sollfahrtrichtung ausführbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Signale einer Steuerung zugeführt, die ein Stellsignal an eine Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erzeugt, insbesondere derart, dass das Fahrzeug entlang der Spur gelenkt wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Steuerung aus der Abweichung zwischen Soll-Fahrtrichtung und Ist-Fahrtrichtung einen Stellgrößenwert für die Lenkung bestimmt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden zum Einkoppeln der Signale mehrere, quer zur Fahrtrichtung angeordnete Koppelflächen verwendet, die gleichzeitig und/oder gemeinsam mit den Signalen beaufschlagt werden. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei Abweichung von der zur Spur mittigen Lage des Förderwagens ein ausreichend starkes Signal einkoppelbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung gleicht die am ersten Positionsbereich quer zur Fahrtrichtung vorgesehene Anordnung aneinandergereihter Koppelflächen der am zweiten Positionsbereich quer zur Fahrtrichtung vorgesehenen Anordnung aneinandergereihter Koppelflächen, insbesondere so, dass bei entgegengesetzter Fahrtrichtung das Einkoppeln der Signale beim zweiten Positionsbereich und das Auskoppeln beim ersten Positionsbereich ausführbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass also bei Umkehrung der Fahrtrichtung das Einkoppeln beim anderen Positionsbereich ermöglicht ist. Es wird also nur die Funktion der Koppelflächen des ersten Positionsbereichs und die Funktion der Koppelflächen des zweiten Positionsbereichs vertauscht.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die zum Auskoppeln der Signale verwendeten Koppelflächen mit einem Multiplexer verbunden, so dass diejenige Koppelfläche bestimmbar ist, welche am stärksten gekoppelt ist an die metallische Spur und/oder die größte Signalamplitude aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Bestimmung der Fahrtrichtung in einfacher Weise ermöglicht ist. Die Auflösung bei der Bestimmung der Fahrtrichtung ist verbesserbar, wenn eine möglichst hohe Anzahl von Koppelflächen verwendet wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kopplung kapazitiv und/oder induktiv ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches Einkoppeln oder Auskoppeln ermöglicht ist, insbesondere im Nahfeldbereich elektromagnetischer Wellen. Dabei müssen die Ausdehnungen der Koppelflächen nicht im Bereich der Wellenlänge der verwendeten Frequenz liegen, sondern dürfen sogar weniger als ein Zehntel oder sogar weniger als ein Hundertstel dieser Wellenlänge sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Koppelflächen mit einem Analog-Digital-Wandler oder mit einem Digital-Analog-Wandler verbunden, der, insbesondere über einen Modulator oder Demodualtor, mit einer Rechnereinheit verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass sogar ein OFDM-Übertragungsverfahren bei der Datenübertragung anwendbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Förderwagen eine Kommunikationseinheit auf, die zum Datenaustausch Signale über eine Koppelfläche mit der metallischen Spur austauscht, wobei eine zu der oder den zur Spurführung verwendeten Frequenzen unterschiedliche Frequenz verwendet wird,
insbesondere wobei mehrere Förderwagen im System Daten austauschen über diese unterschiedliche Frequenz. Von Vorteil ist dabei, dass zusätzlich zur Spurführung auch Daten austauschbar sind, insbesondere zwischen mehreren Förderwagen.
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Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zur Spurführung eines Förderwagens sind, dass der Förderwagen entlang einer stationär verlegten metallischen Spur geführt wird,
wobei der Förderwagen an einem ersten Positionsbereich Signale einkoppelt in die metallische Spur und an einem zweiten, von der ersten in Fahrtrichtung beabstandeten Positionsbereich Signale auskoppelt,
wobei im zweiten Positionsbereich die Signalstärken mehrerer Koppelflächen, insbesondere die quer zur Fahrtrichtung angeordnet sind, verglichen werden und
der Förderwagen derart gelenkt wird, dass die zur größten Signalstärke zugehörige Koppelfläche einer vorgegebenen Soll-Fahrtrichtung des Förderwagens entspricht,
insbesondere indem der Lenkung des Förderwagens ein entsprechendes Stellsignal zugeleitet wird.
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Von Vorteil ist dabei, dass ein passiver Draht oder sonstige metallische Spur am Boden zur Spurführung ausreicht und mittels einfach und kostengünstig, insbesondere als Leiterbahnen auf einer Leiterplatte, ausgeführter Koppelflächen eine einfache Nahfeldkopplung, insbesondere kapazitiv, ausführbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird für die Spurführung ein erster Frequenzbereich verwendet und für Datenaustausch zwischen mehreren Förderwagen ein anderer Frequenzbereich verwendet. Von Vorteil ist dabei, dass die Kommunikation von der Spurführung ungestört ist.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
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In der 1 ist ein Förderwagen 3 gezeigt' welcher entlang einer metallischen Spur, insbesondere entlang einer bodenverlegten langgestreckt ausgeführten Metallfolie 1, geführt wird.
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In der 2 ist der Aufbau der Spurführungsmittel des Förderwagens 3 schematisch dargestellt.
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In der 3 sind im Unterschied zur 1 mehrere gleichartige Förderwagen 3 gezeigt,
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Wie in 1 gezeigt, ist in der erfindungsgemäßen Anlage eine metallisch ausgeführte Spur stationär angeordnet, insbesondere am oder im Boden verlegt.
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Die metallische Spur ist passiv betreibbar, muss also nicht von einer stationär angeordneten elektronischen Schaltung mit Signalen beaufschlagt werden.
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Wie in 1 oder 3 gezeigt, werden ein oder mehrere Förderwagen 3 entlang der Spur geführt, indem über erste Koppelflächen 4, die beispielsweise an der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet sind, ein Signal kapazitiv in die metallische Spur eingekoppelt wird und an der in Fahrtrichtung gesehen hinteren Seite über weitere Koppelflächen 4 ein Signal von der metallischen Spur ausgekoppelt wird.
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Wie in 2 gezeigt, weist der Rechner 2 des Förderwagens 3 einen Evaluator 23 auf, welcher über den FFT-Transformierer 22 transformierte und über den Transmitter TX sowie D/A-Wandler gewandelte Signale abstrahlt, wobei als Sendeantenne die vorderen Koppelflächen 4 des Förderwagens verwendet sind.
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Die in Fahrtrichtung vorderen Koppelflächen 4 sind dabei in Reihe angeordnet quer zur Fahrtrichtung. Somit ist es ermöglicht auch bei Verschiebung des Förderwagens 3 quer zur Fahrtrichtung stets über die am stärksten gekoppelte Koppelfläche 4 ein Signal einzukoppeln in die metallische Spur 1.
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In entsprechender Weise wird über die hinteren Koppelflächen 4 ein Signal aus der metallischen Spur 1 ausgekoppelt und über den A/D-Wandler, den Receiver RX und den Demodulator 21 dem Evaluator 23 zugeführt.
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Auf diese Weise sind also an der Vorderseite des Förderwagens 3 Signale in die metallische Spur einkoppelbar und an der Hinterseite kapazitiv auskoppelbar.
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Wie in 3 gezeigt sind sogar mehrere Förderwagen 3 entlang der metallischen Spur 1 führbar, indem jeder Förderwagen 3 eine unterschiedliche Frequenz verwendet. Somit stören die zur Spurführung von einem ersten Förderwagen eingekoppelten Signale nicht die Spurführung des anderen Förderwagens oder weiterer Förderwagen 3.
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Darüber hinaus ist auch eine Datenübertragung zwischen den Förderwagen 3 ermöglicht, indem hierzu eine gleiche zusätzliche Frequenz von allen Förderwagen 3 verwendet wird. Dabei werden also die von einem ersten Förderwagen 3 bei dieser Frequenz eingekoppelten Signale von einem anderen Förderwagen detektiert und somit Daten empfangbar.
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Statt der verwendeten kapazitiven Kopplungen zwischen den Koppelflächen 4 und der metallischen Spur 1 sind auch induktive oder andere Kopplungen ausführbar, wobei die metallische Spur und die Koppelflächen 4 entsprechend angepasst werden.
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Die beim Einkoppeln der Signale verwendete Frequenz liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1 MHz und 1 GHz.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird die metallische Spur aus Kunststoff mit beigemischten metallisierten Partikeln ausgeführt, insbesondere als Klebestreifen, der auf den Boden aufgeklebt wird.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird ist die metallische Spur als geschlossene Leiterschleife ausgeführt, wobei die in den 1 bis 3 gezeigte metallische Spur 1 der Hinleiter der Schleife ist und der Rückleiter beabstandet vom Hinleiter verlegt ist.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist die metallische Spur als Primärleiter ausgeführt, an den eine Sekundärwicklung des Förderwagens induktiv gekoppelt vorgesehen ist und aus dem der Förderwagen somit induktiv, also berührungslos versorgbar ist. Hierzu wird von einer stationären Einspeisung in den Primärleiter ein mittelfrequenter Wechselstrom eingeprägt. Der Sekundärwicklung ist eine Kapazität in Reihe oder parallel zugeschaltet, die derart ausgewählt ist, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Frequenz des eingeprägten Wechselstroms entspricht. Dabei wird die beim kapazitiven Einkoppeln der Signale verwendete Frequenz unterschiedlich gewählt, beispielsweise über 1 MHz, wenn die Frequenz des eingeprägten Wechselstromes zur induktiven Versorgung weniger als 1 MHz, beispielsweise zwischen 10 und 200 kHz, beträgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Metallfolie
- 2
- Rechner
- 3
- Förderwagen
- 4
- Koppelflächen
- 20
- Modulator
- 21
- Demodulator
- 22
- IFFT/FFT FFT-Transformierer beziehungsweise IFFT-Transformierer
- 23
- Evaluator
