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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Hubvorrichtungsschwingungen bei einem Flurförderzeug mit einer Hubvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung von Hubvorrichtungsschwingungen bei einem Flurförderzeug mit einer Hubvorrichtung, mit an der Hubvorrichtung höhenbeweglich geführten Lastaufnahmemitteln, insbesondere einer Lastgabel, sowie einem an den Lastaufnahmemitteln oder der Hubvorrichtung angeordneten optischen Umgebungssensor, der Entfernungen von Umgebungspunkten in der Umgebung des Flurförderzeugs gegenüber dem optischen Umgebungssensor erfassen kann, sowie einem Steuerungsrechner, der Signale des optischen Umgebungssensors empfängt.
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Durch Flurförderzeuge werden Lasten an Lagerpositionen ein- und ausgelagert, die sich aus Gründen der Platzersparnis zumeist in Regalen auf verschiedenen Höhen befinden. Daher weisen hierfür vorgesehene Flurförderzeuge einen Hubmast auf, an dem ein Lastaufnahmemittel, insbesondere eine Lastgabel für auf Paletten gelagerten Waren, höhenbeweglich geführt ist. Beispiele solcher Flurförderzeugen sind Gegengewichtsgabelstapler, Schubmaststapler, aber auch deichselgeführte Flurförderzeuge mit einem Hubmast. Um höhere Lagerplätze zu erreichen, weisen solche Hubmasten oftmals mehrere Mastabschnitte auf, die ineinander geführt und nacheinander ausgefahren werden können. Durch die Elastizität des Mastaufbaus, aber auch sich auswirkende und aufsummierend Toleranzen der Führungen der Mastteile ineinander, kann es zu Mastbiegeschwingungen mit deutlichen Amplitude kommen, wenn eine schwere Last in großer Höhe angehoben ist und es zu Schwingungsanregungen des Hubmastes durch die Rangierbewegungen kommt. Bei einem Gegengewichtsgabelstapler wird im Regelfall das gesamte Fahrzeug verfahren, um den Hubmast mit dem Lastaufnahmemittel, insbesondere einer Lastgabel, in die Absetz- oder Aufnahmeposition für eine Lagerposition zu bringen. Ebenso wird bei einem deichselgeführten Flurförderzeug, beispielsweise einem Gabelhubwagen, mit einem Hubmast das gesamte Fahrzeug bewegt. Bei Schubmaststapler wird zum Einfahren einer Lastgabel in eine Lagerposition in ein Regalfach ein Schubschlitten mit dem gesamten Hubmast bewegt, während das Fahrzeug steht. Diese Rangierbewegungen führen zu Schwingungsanregungen und die Größe der dabei entstehenden Amplituden der Mastschwingungen ist von der Dynamik der Rangier- oder Fahrbewegungen, der Größe der Last, der Hubhöhe und der Konstruktionsweise des Hubmastes abhängig.
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Die Mastschwingungen behindern jedoch insbesondere einen Einlagerungsvorgang bzw. ein Absetzen einer Last in großer Höhe, weil die Last dann nicht mit entsprechender Genauigkeit gesteuert werden kann und durch die Schwingungen das Risiko von Beschädigungen an dem Lagerregal oder umliegenden Waren entsteht, wenn gegen diese mechanisch gestoßen wird. Eine Bedienperson muss daher solche Massenschwingungen zunächst abklingen lassen, bevor beispielsweise weiter in ein Regal hineingefahren werden kann.
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Es sind Systeme zur Vermeidung solcher Mastschwingungen bekannt, um eine sichere und schnelle Einlagerung bzw. ein Absetzen an einer Lagerposition zu ermöglichen. Bei diesen Systemen wird die Bewegung des Fahrzeugs oder eine Vorschubbewegung eines Schubschlittens eines Schubmaststaplers so geregelt, dass die Mastschwingungen minimal werden, indem beispielsweise diesen entgegen gesteuert wird.
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Für eine solche gegenläufige Regelung sind zwangsläufig Sensoren zur Erfassung der Schwingungen erforderlich. Beispiele für solche Sensoren sind Dehnungsmessstreifen, die auf den Mastprofilen des Hubmastes aufgebracht sind. Aber auch andere Arten von Sensoren wie beispielsweise Weg- und/oder Kraftmesser an einer Neigevorrichtung des Hubmastes sind zu diesem Zweck bekannt.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass die Sensoren für die Erfassung von Mastschwingungen zusätzlich vorgesehen werden müssen. Dies bedeutet zusätzliche Kosten, zusätzlichen Montageaufwand in der Fertigung des Flurförderzeugs sowie für die Kalibrierung der Sensoren. Auch muss für den Einbau der Sensoren zusätzlicher Bauraum vorgesehen werden und die Sensoren müssen gegen Beschädigungen bei dem oftmals rauen Betrieb der Flurförderzeuge geschützt werden.
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Vergleichbare Probleme treten auch bei Flurförderzeugen mit so genannten Teleskopauslegern auf, auch bezeichnet als Teleskop-Stapler in einer Ausführungsform mit einer Lastgabel als Lastaufnahmevorrichtung. Bei diesen ist eine Lastaufnahmevorrichtung, insbesondere eine Lastgabel, aber auch eine Aufnahmevorrichtung beispielsweise für Container, an einem Ausleger geführt, der beispielsweise durch mehrere ineinander geführte Abschnitte ausgefahren werden kann. Dabei ist der Ausleger im Gegensatz zu einem Hubmast nicht senkrecht aufgerichtet, sondern unter einem Winkel über die Vorderseite des Flurförderzeugs geneigt. Durch den Ausleger, dessen Winkelneigung verändert werden kann, kann somit zugleich eine Bewegung der Lastaufnahmevorrichtung sowohl in der Höhe, wie auch nach vorne bewirkt werden.
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Nach dem Stand der Technik sind auch Flurförderzeuge bekannt, bei denen zur Fahrerunterstützung bei der Einlagerung, insbesondere bei großen Hubhöhen, Systeme zur optischen Überwachung vorgesehen sind. Dies sind etwa Kamerasysteme mit Monitoren zur Sichtüberwachung für den Fahrer, die einen Arbeitsbereich abbilden. Bei solchen Systemen ist weiterhin bekannt, eine räumliche Erfassung der Umgebung vorzusehen, bei der entweder über Stereobilder oder eine Entfernungserfassung, wie etwa Time Of Flight (TOF), die Umgebung mit insbesondere den Entfernungen gegenüber der Kamera vermessen wird, um genauere Anweisungen für den Fahrer oder automatisierte Steuerungsvorgänge des Flurförderzeugs zu ermöglichen.
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Weiterhin sind auch zur Erfassung von Markierungen oder Lasten wie auch Lastregalen sonstige optische Sensoren bekannt, die eine Entfernung gegenüber diesen Punkten erfassen können. Beispiele für solche optische Sensoren sind Laserscanner, die entweder auf bestimmte Richtungen in Relation zu dem Lastaufnahmemittel bzw. einer Lastgabel, ausgerichtet sind oder Bereiche abscannen.
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Aus der
EP 1 975 114 A1 ist ein Flurförderzeug mit einem Sensor in Form eines Dehnmessstreifens bekannt, bei dem durch ein Gegensteuern die Schwingung kompensiert wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erfassung von Schwingungen einer Hubvorrichtung eines Flurförderzeugs sowie ein Flurförderzeug zur Verfügung zu stellen, das einfach und kostengünstig ist sowie die oben genannten Nachteile vermeiden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erfassung von Schwingungen einer Hubvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Flurförderzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhaft der Weiterbildung der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren zur Erfassung von Hubvorrichtungsschwingungen bei einem Flurförderzeug mit einer Hubvorrichtung, mit an der Hubvorrichtung höhenbeweglich geführten Lastaufnahmemitteln, insbesondere einer Lastgabel, sowie einem an den Lastaufnahmemitteln oder der Hubvorrichtung angeordneten optischen Umgebungssensor, der Entfernungen von Umgebungspunkten in der Umgebung des Flurförderzeugs gegenüber dem optischen Umgebungssensor erfassen kann, sowie einem Steuerungsrechner, der Signale des optischen Umgebungssensors empfängt, der Steuerungsrechner aus den erfassten Entfernungen zu den Umgebungspunkten die Frequenz und/oder Amplitude und/oder Phasenlage einer Schwingung der Hubvorrichtung berechnet.
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Vorteilhaft kann der Steuerungsrechner aus der Entfernung zu Umgebungspunkten die Frequenz einer Hubvorrichtungsschwingung berechnen, indem die zeitliche Änderung der Entfernungen zu Umgebungspunkten überwacht wird. Optische Umgebungssensoren sind oftmals im oberen Bereich der Hubvorrichtung oder mitfahrend mit einer Lastaufnahmevorrichtung, insbesondere einem Gabelträger für eine Lastgabel, bereits bei Flurförderzeugen vorhanden, um im Rahmen von Fahrerassistenzsystemen den Fahrer durch eine optische Auswertung der Umgebung zu unterstützen. Beispielsweise kann dies ein Kamerabild sein, um dem Fahrer eine bessere Sicht auf eine Lagerposition oder eine aufzunehmende Last bzw. einen Arbeitsbereich zu gewähren. Es sind aber auch Umgebungssensoren denkbar, die beispielsweise einen Annäherungsabstand beim Heranfahren an ein Regal erfassen, um beispielsweise vor einer Kollision zu warnen. Wenn von dem Steuerungsrechner eine Entfernung zu einem Umgebungspunkt in Richtung einer Schwingungsebene der Hubvorrichtung erfasst wird, so kann aus der Entfernung auch eine Amplitude der Schwingung der Hubvorrichtung bestimmt werden. Bei einem stehenden Fahrzeug entspricht beispielsweise die Differenz zwischen maximaler Entfernung und minimaler Entfernung der Gesamtamplitude einer Mastschwingung gegenüber beispielsweise einem Lastregal mit seinen festen Umgebungspunkten, wenn die Entfernung in der Ebene der Schwingung erfasst wird. Durch das Verfahren können vorteilhaft bereits vorhandene optische Umgebungssensoren für die Erfassung der Hubvorrichtungsschwingungen genutzt werden. Der im oberen Bereich der Hubvorrichtung, bzw. einer Lastaufnahmevorrichtung oder beispielsweise bei einem mehrschüssigen Hubmast oder teleskopausleger an dem am weitesten ausfahrenden Mastschuss bzw. Ausleger angeordnete optische Umgebungssensor erfasst vorteilhaft die Amplitude als zur Kompensation der Hubvorrichtungsschwingungen gegenzuregelnde Größe direkt an der Stelle, an der die zu korrigierende Größe auftritt und nicht entfernt etwa an einer Basis einer Hubmastes bzw. Teleskopauslegers. Dadurch können beispielsweise Effekte aus dem Spiel von Führungsrollen der Mastschüsse gegenüber den Rollenbahnen sich bei einem Hubmast nicht verfälschend auswirken.
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Vorteilhaft ist der optische Umgebungssensor eine 3D-Kamera, beispielsweise eine Time Of Flight Kamera oder eine Stereokamera.
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Bei einer Time Of Flight Kamera kann zu jedem Bildpunkt eines Kamerabilds eine Entfernung gegenüber der Kamera bestimmt werden. Dadurch kann aus Bildern, die für Zwecke einer digitalen Bildverarbeitung oder Erfassung der Umgebung für Steuerungszwecke aufgenommen werden, auch eine Änderung der Entfernung der Kamera zu einem festen Punkt mit einer Schwingungsperiode erfasst werden und somit eine Hubvorrichtungsschwingung, wenn die Kamera an der Hubvorrichtung angebracht ist.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens ist der optische Umgebungssensor ein Laserscanner.
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Laserscanner werden etwa bei autonomen Flurförderzeugen oder teilautomatisiert arbeitenden Flurförderzeugen zur Erfassung der Umgebung eingesetzt. Diese bieten eine kostengünstige Möglichkeit, die Umgebung eines Flurförderzeugs räumlich zu erfassen, indem in einer bestimmten Richtung durch den Laserscanner eine Entfernung bestimmt wird. Aus diesen Werten lässt sich daher auch auf einfache und kostengünstige Art und Weise entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Schwingen des Montagepunktes des Laserscanners gegenüber einem Umgebungspunkt und somit eine Hubvorrichtungsschwingung bestimmen, wenn der Laserscanner beispielsweise am oberen Ende einees Hubmastes oder eines teleskopauslegers als Beispielen für Hubvorrichtungen montiert ist.
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Vorteilhaft wird durch den optischen Umgebungssensor von dem Steuerungsrechner eine relative Position einer Palette und/oder einer Lagerposition gegenüber dem Flurförderzeug erfasst sowie werden Steuerbefehle zum Anfahren der Palette und/oder der Lagerposition mit dem Lastaufnahmemittel bestimmt, die angezeigt und/oder automatisiert durchgeführt werden.
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Damit dient der optische Umgebungssensor als Teil eines Fahrerassistenzsystems. Somit lässt sich jedoch das erfindungsgemäße Verfahren kostengünstig ohne zusätzliche Bauteile allein beispielsweise durch eine entsprechende Software eines Steuerungsrechners umsetzen.
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Das Flurförderzeug kann ein Schmalgangfahrzeug sein.
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Insbesondere bei Schmalgangfahrzeugen stehen solche Fahrerassistenzsysteme und teilautomatisierten oder automatisiert arbeitende Steuerungssysteme bereits seit längerem zur Verfügung, da bei diesen eine besonders exakte Ansteuerung in den engen Platzverhältnissen des Schmalganges eines Lagers erforderlich ist.
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Die Fahrstrecken eines Fahrantriebs des Flurförderzeugs können durch den Steuerungsrechner erfasst werden, wobei die Fahrstrecken bei den Entfernungen durch den Steuerungsrechner berücksichtigt werden.
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Die Hubvorrichtung kann ein Teleskopausleger sein.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens ist die Hubvorrichtung ein Hubmast.
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in einer Weiterbildung der Erfindung ist das Flurförderzeug ein Schubmaststapler, dessen Hubmast mit einem Schubschlitten bewegt wird, wobei die Verschiebestrecken des Schubschlittens durch den Steuerungsrechner erfasst werden können und die Verschiebestrecken bei den Entfernungen durch den Steuerungsrechner berücksichtigt werden.
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Indem die Bewegungsgeschwindigkeit und aktuelle Strecke des Schubschlittens bei der Berechnung der Entfernung berücksichtigt wird, können durch diese entstehende Fehler korrigiert werden. Ganz allgemein kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Korrektur erfolgen, wenn durch irgendwelche Stellvorrichtungen oder Bewegungen des Fahrzeugs der Hubmast und insbesondere der Montagepunkt des optischen Umgebungssensors beschleunigt oder gegenüber der Umgebung gleichmäßig bewegt wird.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens weist das Flurförderzeug einen Neigeantrieb für den Hubmast auf und kann ein Neigewinkel durch den Steuerungsrechner erfasst werden, wobei eine aus dem Neigewinkel jeweils resultierende Korrekturstrecke für den optischen Umgebungssensor bei den Entfernungen durch den Steuerungsrechner berücksichtigt wird.
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Die Korrekturstrecke ergibt sich dabei aus dem Neigewinkel unter Berücksichtigung der Entfernung des Montagepunktes des optischen Umgebungssensors gegenüber der Drehachse des Hubmastes.
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Der Steuerungsrechner kann durch Beeinflussung eines Fahrantriebs und/oder eines Schubschlittenantriebes eines Schubmaststaplers und/oder eines Neigeantriebs des Hubmastes und/oder eines Hubantriebes des Hubmastes Mastschwingungen des Hubmastes entgegenwirken.
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Insgesamt lässt sich bei Flurförderzeugen, die teilweise automatisiert gesteuert bzw. bei denen bestimmte Stellantriebe durch eine Fahrzeugsteuerung als Steuerungsrechner angesteuert werden können, eine Korrektur der Mastschwingungen sehr kostengünstig und einfach allein mit Software umsetzen, wenn das Flurförderzeug bereits einen optischen Umgebungssensor wegen eines Fahrerassistenzsystems oder aus einem sonstigen Grund besitzt.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Flurförderzeug mit einer Hubvorrichtung, mit an der Hubvorrichtung höhenbeweglich geführten Lastaufnahmemitteln, insbesondere einer Lastgabel, sowie einem an den Lastaufnahmemitteln oder der Hubvorrichtung angeordneten optischen Umgebungssensor, der Entfernungen von Umgebungspunkten in der Umgebung des Flurförderzeugs gegenüber dem optischen Umgebungssensor erfassen kann, sowie einem Steuerungsrechner, der Signale des optischen Umgebungssensors empfängt, wobei der Steuerungsrechner ein zuvor beschriebenes Verfahren durchführt.
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Das Flurförderzeug weist die bereits zuvor geschilderten Vorteile auf.
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In einer Weiterbildung ist der optische Umgebungssensor, insbesondere eine 3D-Kamera und/oder ein Laserscanner, Teil eines Fahrerassistenzsystems, mit dem einem Fahrer Arbeitsbereiche und/oder erforderliche Steuerbefehle angezeigt werden können und/oder erforderliche Steuerbefehle automatisiert durchgeführt werden können.
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Durch solche Fahrerassistenzsysteme kann beispielsweise eine zusätzliche Kamerasicht auf einen bestimmten Arbeitsbereich oben in einem Regallager gewährt werden, der von dem Fahrer aus der Sichtposition unten schlecht zu erkennen ist, oder es können Fahrbefehle für das Anfahren einer Lagerposition oder das Absetzen einer Last vorgeschlagen werden, die von dem Fahrer umzusetzen sind. Weiterhin können auch durch das Fahrerassistenzsystem Fahrbefehle zum Ansteuern einer Lagerposition oder das Absetzen einer Last automatisiert durchgeführt werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
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1 ein Flurförderzeug bei dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird in Perspektivansicht und
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2 schematisch die Lastgabel des Flurförderzeugs der 1 sowie ein Regal in Seitenansicht.
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In der 1 ist ein Flurförderzeug in perspektivischer Ansicht dargestellt. Bei dem Flurförderzeug handelt es sich um einen Schubmaststapler mit einem ersten Radarm 1 mit einer Laufrolle 2 und einem zweiten Radarm 3, ebenfalls mit einer Laufrolle 2, die jeweils von Schutzblechen 7, 8 überdeckt sind. Die Erfindung ist jedoch jederzeit auch bei jeder anderen Art eines Flurförderzeugs und insbesondere Gabelstaplers, wie etwa einem Gegengewichtsgabelstapler, oder etwa eine Gabelhochhubwagen mit einer Hubvorrichtung, insbesondere in Form eines Teleskopauslegers oder Hubmastes einsetzbar. Bei dem beispielhaft dargestellten Schubmaststapler ist an einem Hubmast 4 als Hubvorrichtung 15 eine Lastgabel 5 als Lastaufnahmemittel 9 befestigt, die Gabelzinken 12 aufweist. Hinter dem Hubmast 4 ist eine Batterie 6 angeordnet. Die Lastgabel 5 kann an dem Hubmast 4 vertikal angehoben oder abgesenkt werden. Der Hubmast 4 ist auf einem Schubschlitten 14 montiert und kann zwischen den Radarmen 1, 3 nach vorne verschoben werden, um eine Last aufzunehmen. An einem Lastgabelträger 11 ist eine Time Of Flight Kamera 10 angeordnet, die als optischer Umgebungssensor 13 dient und für ein Fahrerassistenzsystem vorgesehen ist, beispielsweise einer räumlichen Erfassung einer anzufahrenden Lagerposition und Darstellung von Fahr- /Steuerbefehlen, die zum Erreichen dieser Lagerposition seitens des Fahrers durchgeführt werden soll.
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Die 2 zeigt schematisch die Lastgabel 5 mit Gabelzinken 12 des Flurförderzeugs der 1 sowie ein Regal 16 in Seitenansicht. Das Regal 16 weist vordere Regalstützen 17 sowie hintere Regalstützen 18 auf und in dem Regal 16 ist eine Palette 20 abgestellt. Die Time Of Flight Kamera 10 erfasst für ein Fahrerassistenzsystem die Position der Palette 20 in dem Regal 16, um den Fahrer beim Anfahren der Palette zu unterstützen. Dabei kann der Steuerungsrechner aus den durch die Time Of Flight Kamera 10 erfassten Entfernungen gegenüber festen Punkten der Umgebung, hier im vorliegenden Fall des Regals 16 die Schwingungsfrequenz des Hubmastes 4 und dessen Amplitude erfassen, die durch den Doppelpfeil verdeutlicht sind. Eine etwaige Bewegung des Schubschlittens 14 und/oder des Flurförderzeugs wird dabei von dem Steuerungsrechner von den Entfernungen abgezogen bzw. aus diesen herausgerechnet, so dass es nicht zu falschen Werten kommt. In der Darstellung der 2 ist der Hubmast 4 ausgefahren und das Lastaufnahmemittel 9 an diesem angehoben, so dass durch die Entfernungen direkt die tatsächlich aufgrund der Mastschwingungen auftretende Amplitude im oberen Bereich des Hubmastes 4 erfasst wird. Vorteilhaft ist bei einem Flurförderzeug, das bereits einen optischen Umgebungssensor 13 aufweist, kein weiteres Bauteil erforderlich, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Hierdurch lässt sich einfach und effizient eine Korrektur der Hubmastschwingungen durchführen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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