DE102019217993A1

DE102019217993A1 - Flurförderzeug mit Lichtsensoren

Info

Publication number: DE102019217993A1
Application number: DE102019217993.2A
Authority: DE
Inventors: Steffen Biel; Christian Heupel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2021-05-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flurförderzeug (101) mit mindestens zwei Lichtsensoren (107a, 107b) und eine Auswerteinheit; wobei die Auswerteinheit ausgebildet ist, anhand der Signale der Lichtsensoren (107a, 107b) die Position eines reflektierenden Mittels (111) zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flurförderzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch.
Aus dem Stand der Technik sind Gabelstapler mit optischen Kameras bekannt. Das Kamerasignal wird automatisch ausgewertet, um zu transportierende Paletten zu ordnen. Ein derartiges System wird etwa beschrieben in „Integration von 3D-Kamerasystemen am Gabelstapler“ (S. Kleinert, L. Overmeyer; Logistics Journal: Proceedings; 2013).
Kamerabasierte Erkennungssysteme sind aufwendig und teuer. Ein Kostentreiber sind die optischen Kameras. Da zur Identifikation der Ladung in den Kamerasignalen in den Kamerasignalen komplexe Algorithmen zum Einsatz kommen, sind entsprechend leistungsfähige Auswerteinheiten erforderlich. Dies treibt die Kosten weiter in die Höhe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erkennung von Ladung durch ein Flurförderzeug zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Flurförderzeug nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.
Ein Flurförderzeug, auch Flurfördergerät genannt, ist ein flurgebundenes Fördermittel zum Transport von Gütern. Bei dem Flurförderzeug kann es sich um ein selbstfahrendes bzw. autonomes Flurförderzeug handeln. Ein selbstfahrendes Flurförderzeug navigiert selbstständig und bewegt sich ohne Zutun eines menschlichen Bedieners fort.
Erfindungsgemäß weist das Flurförderzeug mindestens zwei Lichtsensoren und eine Auswerteinheit auf. Ein Lichtsensor, auch Fotodetektor genannt, ist ein Sensor zur Detektion der Helligkeit einfallenden Lichts. Ein von dem Lichtsensor ausgegebenes Signal ist abhängig von der Helligkeit des Lichts. Anhand des Sensorsignals lässt sich eindeutig die Lichtstärke bestimmen.
Die Lichtsensoren des Flurförderzeugs sind vereinzelt angeordnet. Dies bedeutet, dass sich zwischen jeweils zwei Lichtsensoren ein Zwischenraum befindet, in dem kein weiterer Lichtsensor angeordnet ist. Keine zwei der Lichtsensoren befinden sich also in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander. Insbesondere handelt es sich bei den Lichtsensoren also nicht um die Fotoelemente einer optischen Kamera.
Die Lichtsensoren sind bezüglich des Flurförderzeugs vorzugsweise nach vorne ausgerichtet. Dies bedeutet, dass die Sensorachsen jeweils in Längsrichtung des Flurförderzeugs verlaufen und die Lichtsensoren einen Bereich vor dem Flurförderzeug erfassen. Weiterhin bevorzugt weist das Flurförderzeug genau zwei Lichtsensoren auf.
Die Auswerteinheit ist ausgebildet, anhand der Signale der Lichtsensoren die Position eines reflektierenden Mittels relativ zu dem Flurförderzeug zu bestimmen. Wird von dem Mittel reflektiertes Licht von den Sensoren erfasst, erzeugen diese jeweils ein Signal, das mit der Lichtstärke des erfassten Lichts korreliert. Anhand dieses Signals bestimmt die Auswerteinheit die Lichtstärke. Die Lichtstärke wiederum ist ein Maß für den Abstand der Lichtquelle zu dem jeweiligen Sensor und/oder die Ausrichtung der Lichtquelle. Daraus lässt sich unmittelbar die Position des reflektierenden Mittels relativ zu dem Flurförderzeug ableiten.
Die Erfindung ermöglicht die Verwendung einfacher Lichtsensoren anstelle optischer Kameras. Die Auswertung der Signale der Lichtsensoren gestaltet sich besonders einfach, da einfache Triangulationsalgorithmen anstelle von neuronalen Netzen zur Positionsbestimmung ausreichen. Dies ermöglicht die Verwendung einer einfachen, wenig leistungsstarken und entsprechend kostengünstigen Auswerteinheit.
Das oben genannte reflektierende Mittel reflektiert Umgebungslicht. Dieses kann zur Positionsbestimmung benutzt werden. In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Flurförderzeug aber eine eigene Lichtquelle auf. Diese Lichtquelle dient dazu, das reflektierende Mittel zu beleuchten, sodass das reflektierende Mittel das Licht der Lichtquelle reflektiert und auf die Lichtsensoren fällt. Die Lichtsensoren detektieren das Licht bzw. dessen Lichtstärke. Anhand entsprechender Sensorsignale bestimmt die Auswerteinheit die Position des reflektierenden Mittels. Durch die Lichtquelle Weise erhöht sich der Kontrast des reflektierten Lichts gegenüber dem Umgebungslicht, was wiederum die Zuverlässigkeit der Positionsbestimmung verbessert.
Bevorzugt ist das Flurförderzeug mit mindestens einer Lichtquelle weitergebildet. Mit dieser lässt sich das reflektierende Mittel beleuchten, sodass von dem Mittel reflektiertes Licht auf die Lichtsensoren fällt.
Das reflektierende Mittel lässt sich an Gegenständen, beispielsweise an durch das Flurförderzeug zu transportierenden Gütern, anbringen. Aus der Position des reflektierenden Mittels ergibt sich dann unmittelbar die Position des zu transportierenden Guts. Dadurch ist das Flurförderzeug in der Lage, die eigene Bewegungstrajektorie so festzulegen, dass es das zu transportierende Mittel aufnehmen kann.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Flurförderzeug um einen Gabelstapler. Dieser ist mit einer Gabel weitergebildet. Daran sind die Lichtsensoren angebracht. Die Lichtsensoren sind zusammen mit der Gabel höhenverstellbar. Dies ermöglicht es, die Höhe der Lichtsensoren der Höhe der Lichtquelle anzugleichen.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung sind die Sensoren jeweils an der Spitze eines Zinkens der Gabel angebracht. Dies ermöglicht es etwa, mehrere Paletten hintereinander aufzunehmen. Die Zinken werden durch die erste Palette hindurchgeführt, sodass die Spitzen mit den Sensoren aus der Palette herausragen. Dadurch lässt sich nach Aufnahme der ersten Palette auch die Position einer zweiten Palette auf erfinderische Weise bestimmen.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung ist die Lichtquelle an der Gabel des Flurförderzeugs angebracht. Dadurch ist die Lichtquelle mit der Gabel höhenverstellbar. Die sich daraus ergebenden Vorteile entsprechen den Vorteilen der Anbringung der Lichtsensoren an der Gabel.
Das Flurförderzeug ist bevorzugt als Teil einer Anordnung weitergebildet, die darüber hinaus eine Palette und das oben beschriebene reflektierende Mittel umfasst. Das reflektierende Mittel ist an der Palette angebracht. Durch die Position des reflektierenden Mittels ist daher unmittelbar die Position der Palette festgelegt. Indem die Position des reflektierenden Mittels bestimmt wird, ergibt sich unmittelbar die Position der Palette bestimmt. Dies entspricht einem erfindungsgemäßen Verfahren.
Die der Erfindung zugrunde liegende Idee lasst sich alternativ mittels eines Flurförderzeug realisieren, das anstelle der Lichtsensoren mindestens zwei Magnetfeldsensoren aufweist. Anstelle des reflektierenden Mittels wird dann ein Magnet, vorzugsweise ein Permanentmagnet verwendet. Die Magnetfeldsensoren messen anstelle der Lichtstärke des von dem reflektierenden Mittel reflektierten Lichts die Stärke des Magnetfelds des Magneten. Obige Ausführungen bezüglich der Lichtsensoren und des reflektierenden Mittels gelten mutatis mutandis für die Magnetfeldsensoren und den Magneten. Magnetfeldsensoren haben gegenüber Lichtsensoren den Vorteil, dass sie unabhängiger von äußeren Bedingungen sind.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 einen Gabelstapler und eine Palette.

Die in 1 dargestellte Szenerie zeigt einen autonom fahrenden Gabelstapler 101, der eine Palette 103 aufladen soll. Dazu muss der Gabelstapler 101 so vor die Palette 103 fahren, dass die Zinken 105a, 105b seiner Gabel in die dafür vorgesehenen Öffnungen der Palette 103 eingreifen. Um dies zu ermöglichen, weist der Gabelstapler 101 Lichtsensoren 107a, 107b und eine Lichtquelle 109 auf.
Ein erster Lichtsensor 107a ist an der Spitze eines ersten Zinkens 105a angeordnet. Entsprechend ist ein zweiter Lichtsensor 107b an der Spitze eines zweiten Zinkens 105b angeordnet. Mittig zwischen den Lichtsensoren 107a, 107b befindet sich die Lichtquelle 109. Wie auch die Lichtsensoren 107a, 107b ist die Lichtquelle 109 zusammen mit der Gabel höhenverstellbar.
Die Palette 103 ist mit einem Reflektor 111 versehen. Dieser reflektiert das von der Lichtquelle 109 ausgesandte Licht. Das reflektierte Licht wird von den Lichtsensoren 107a, 107b erfasst.
Um die Palette 103 aufzunehmen, muss die Gabel des Gabelstaplers 101 auf eine entsprechende Höhe gebracht werden. Stimmen die Höhe der Palette 103 und die Höhe der Gabel überein, nimmt die Lichtstärke des von dem Reflektor 111 reflektierten Lichts ein Maximum an. Über die Lichtsensoren 107a, 107b lässt sich somit die Höhe der Gabel des Gabelstaplers 101 an die Höhe der Palette 103 angleichen.
Um darüber hinaus die Position des Gabelstaplers 101 relativ zu der Palette 103 zu bestimmen, wird der Unterschied der Lichtstärke des von dem ersten Sensor 107a und des von dem zweiten Sensor 107b aufgenommenen Lichts ausgewertet. Die Lichtstärke ist abhängig von der Ausrichtung des Reflektors 111 und der Entfernung zu dem jeweiligen Sensor 107a, 107b.
Ist die Position des Gabelstaplers 101 relativ zu der Palette 103 bekannt, lässt sich der Gabelstapler 101 zielgerichtet navigieren, um die Palette 103 aufladen zu können. Das oben beschriebene Verfahren wird dabei iterativ wiederholt, um die Position des Gabelstaplers 101 fortlaufend anzupassen.
Bezugszeichenliste

101: Gabelstapler
103: Palette
105a: erster Zinken
105b: zweiter Zinken
107a: erster Lichtsensor
107b: zweiter Lichtsensor
109: Lichtquelle
111: Reflektor

Claims

Flurförderzeug (101); gekennzeichnet durch mindestens zwei Lichtsensoren (107a, 107b) und eine Auswerteinheit; wobei die Auswerteinheit ausgebildet ist, anhand der Signale der Lichtsensoren (107a, 107b) die Position eines reflektierenden Mittels (111) relativ zu dem Flurförderzeug (101) zu bestimmen.
Flurförderzeug (101) nach Anspruch 1; gekennzeichnet durch mindestens eine Lichtquelle (109), die ausgebildet ist, das reflektierendes Mittel (111) zu beleuchten, sodass die Lichtsensoren (107a, 107b) von dem Mittel (111) reflektiertes Licht detektieren.
Flurförderzeug (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtsensoren (107a, 107b) an einer Gabel des Flurförderzeugs (101) angebracht sind.
Flurförderzeug (101) nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (107a, 107b) jeweils an der Spitze eines Zinkens (105a, 105b) der Gabel angebracht sind.
Flurförderzeug (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche unter Rückbezug auf Anspruch 2; dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (109) an der Gabel des Flurförderzeugs (101) angebracht ist.
Anordnung mit einer Palette (103); gekennzeichnet durch ein Flurförderzeug (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und ein reflektierendes Mittel (111); wobei das reflektierende Mittel (111) an der Palette (103) angebracht ist.
Verfahren zum Aufladen der Palette (103) einer Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch mittels des Flurförderzeugs (101) derselben Anordnung; dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Signale der Lichtsensoren (107a, 107b) die Position des reflektieren Mittels (111) bestimmt wird.
Flurförderzeug (101); gekennzeichnet durch mindestens zwei Magnetfeldsensoren und eine Auswerteinheit; wobei die Auswerteinheit ausgebildet ist, anhand der Signale der Magnetfeldsensoren die Position eines Magneten relativ zu dem Flurförderzeug (101) zu bestimmen.