DE102022104939A1 - Driverless transport vehicle - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein fahrerloses Transportfahrzeug (FTF), welches eine Verschmutzung seiner optischen Sensoren automatisch erkennt, ein fahrerloses Transportsystem (FTS) und ein Betriebsverfahren.The present invention relates to a driverless transport vehicle (AGV) that automatically detects soiling of its optical sensors, a driverless transport system (AGV) and an operating method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein fahrerloses Transportfahrzeug (FTF), welches eine Verschmutzung seiner optischen Sensoren automatisch erkennt, ein fahrerloses Transportsystem (FTS) und ein Betriebsverfahren.The present invention relates to a driverless transport vehicle (AGV) that automatically detects soiling of its optical sensors, a driverless transport system (AGV) and an operating method.

In einem fahrerlosen Transportsystem (FTS) werden durch fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) Ladegüter transportiert. Üblicherweise können diese Fahrzeuge im Raum frei fahren und orientieren sich an speziellen Markierungen oder Konturen. Dazu werden Kameras oder Laserscanner verwendet. Diese können mit der Zeit verschmutzen und führen dann zum Ausfall der Navigation und damit zum Liegenbleiben des Fahrzeuges.In a driverless transport system (AGV), loads are transported by driverless transport vehicles (AGV). Usually, these vehicles can drive freely in space and orientate themselves on special markings or contours. Cameras or laser scanners are used for this. These can get dirty over time and then lead to the failure of the navigation and thus to the vehicle breaking down.

Eine mögliche Abhilfe bietet die regelmäßige Wartung und Reinigung der optischen Sensoren. Die erforderlichen Reinigungsintervalle können z. B. jahreszeitlich bedingt oder durch andere Einflüsse variieren und müssten daher dementsprechend angepasst werden. Dazu ist es erforderlich, dass das Ausmaß der Verschmutzung der optischen Sensoren erkannt werden kann.A possible remedy is regular maintenance and cleaning of the optical sensors. The required cleaning intervals can e.g. B. seasonally or by other influences and would therefore have to be adjusted accordingly. For this it is necessary that the degree of contamination of the optical sensors can be detected.

Die DE 10 2017 007 511 B3 lehrt ein Verfahren zur Erhaltung der Präzision der Navigationsfähigkeit eines fahrerlosen Transportfahrzeugs, bei dem ein fahrerloses Transportfahrzeug zur Überprüfung und Reinigung seines Laserscanners selbsttätig in eine Prüfstation geschickt, das Transportfahrzeug innerhalb der Prüfstation mittels seines Antriebs verfahren und seine Position überprüft wird. Bei korrekter Positionierung wird der Laserscanner des Transportfahrzeugs gereinigt, es wird das Ergebnis des Reinigungsvorgangs überprüft, und das Transportfahrzeug fährt aus der Prüfstation.The DE 10 2017 007 511 B3 teaches a method for maintaining the precision of the navigation capability of a driverless transport vehicle, in which a driverless transport vehicle is automatically sent to a test station to check and clean its laser scanner, the transport vehicle is moved within the test station using its drive and its position is checked. If the positioning is correct, the transport vehicle's laser scanner is cleaned, the result of the cleaning process is checked and the transport vehicle drives out of the inspection station.

Die DE 10 2018 209 020 A1 betrifft eine Vorrichtung, welche zur Erkennung einer Verschmutzung einer lichtdurchlässigen Abdeckung eines Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters eines optischen Sensors ausgebildet ist. Die Vorrichtung weist hierbei eine Hologrammstruktur, einen Bildsensor und eine Recheneinheit auf. Die Hologrammstruktur ist dazu ausgebildet, durch die lichtdurchlässige Abdeckung einfallende Lichtstrahlen oder von einer Innenseite der lichtdurchlässigen Abdeckung reflektierte Lichtstrahlen zumindest teilweise in Richtung des Bildsensors umzulenken. Der Bildsensor erfasst in Abhängigkeit der umgelenkten Lichtstrahlen ein Bildsignal und die Recheneinheit erkennt in Abhängigkeit des erfassten Bildsignals eine Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung.The DE 10 2018 209 020 A1 relates to a device which is designed to detect soiling of a transparent cover of a transmission window and/or a reception window of an optical sensor. In this case, the device has a hologram structure, an image sensor and a computing unit. The hologram structure is designed to at least partially deflect light beams incident through the transparent cover or light beams reflected from an inner side of the transparent cover in the direction of the image sensor. The image sensor detects an image signal as a function of the deflected light beams and the arithmetic unit detects soiling of the transparent cover as a function of the image signal detected.

Aus der WO 2018 / 009 064 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die ein Gehäuse, einen Detektor zum Empfangen von Sonneneinstrahlung und zum Bereitstellen eines Detektorsignals, das eine Angabe einer Menge an Sonneneinstrahlung liefert, die von dem Detektor empfangen wird, und eine Abschirmung aufweist, die für mindestens einen Teil der zu detektierenden Sonneneinstrahlung transparent ist, wobei die Abschirmung und das Gehäuse einen Detektorraum zum Unterbringen mindestens eines Teils des Detektors bereitstellen. Die Vorrichtung umfasst ferner eine erste Lichtquelle zum Emittieren von Licht an die Abschirmung und einen ersten Lichtsensor, der so angeordnet ist, dass er Licht von der ersten Lichtquelle empfängt und ein erstes Signal bereitstellt, das eine Angabe für eine von dem ersten Lichtsensor empfangene Lichtmenge liefert. Partikel reflektieren Licht zurück in den Detektorraum und das reflektierte Licht wird vom Lichtsensor empfangen. Somit gibt das vom Sensor erzeugte Signal einen Hinweis auf eine Verschmutzung der Abschirmung.From the WO 2018 / 009 064 A1 discloses an apparatus comprising a housing, a detector for receiving solar radiation and for providing a detector signal indicative of an amount of solar radiation received by the detector, and a shield covering at least a portion of the solar radiation to be detected Solar radiation is transparent, the shield and the housing provide a detector space for housing at least part of the detector. The apparatus further includes a first light source for emitting light to the shield and a first light sensor arranged to receive light from the first light source and provide a first signal indicative of an amount of light received by the first light sensor . Particles reflect light back into the detector space and the reflected light is received by the light sensor. The signal generated by the sensor thus gives an indication of contamination of the shielding.

Die DE 199 48 251 A1 betrifft ein Verfahren zur Zustandserkennung bei einem System zur automatischen Längs- und/oder Querregelung bei einem Kraftfahrzeug, die nach dem Radarprinzip und/oder dem Lidarprinzip arbeitet. Das Verfahren dient insbesondere zur Verschmutzungs- und/oder Blindheitserkennung eines Sensors, wobei die Zustandserkennung von wenigstens zwei Indikatoren abhängig ist, die aus den von dem Sensor empfangenen und/oder ausgesendeten Signalen gebildet werden und die Indikatoren mit Wichtungsfaktoren gewichtet und zu einer einzigen Wahrscheinlichkeit verknüpft werden, aus der eine Aussage über eine Verschmutzung und/oder Blindheit des Sensors abgeleitet wird, wenn ein vorgegebener Wahrscheinlichkeits-Schwellwert für eine vorgegebene Zeitdauer über oder unterschritten wird, und wobei einer der Faktoren die Summe aller während einer Messung detektierten Objekte ist, bei dem die Zeitdauer solange nicht beginnt, wie die Summe aller während einer Messung detektierten Objekte über einem vorgegebenen Schwellwert liegt.The DE 199 48 251 A1 relates to a method for status detection in a system for automatic longitudinal and/or lateral control in a motor vehicle, which works according to the radar principle and/or the lidar principle. The method is used in particular for detecting soiling and/or blindness of a sensor, with the status detection being dependent on at least two indicators which are formed from the signals received and/or transmitted by the sensor and the indicators are weighted with weighting factors and combined to form a single probability from which a statement about soiling and/or blindness of the sensor is derived if a predetermined probability threshold value is exceeded or not reached for a predetermined period of time, and one of the factors is the sum of all objects detected during a measurement, in which the period of time does not begin as long as the sum of all objects detected during a measurement is above a predetermined threshold value.

Die DE 10 2013 021 616 A1 offenbart ein Testfahrzeug, das eine das Umfeld des Fahrzeugs teilweise erfassende Kamera aufweist. Das Testfahrzeug weist ein zumindest zeitweise durch die Kamera erfassbares, fahrzeugfestes Referenzmuster zur Überprüfung einer Kalibrierung und/oder zur Kalibrierung der Kamera auf.The DE 10 2013 021 616 A1 discloses a test vehicle that has a camera that partially captures the surroundings of the vehicle. The test vehicle has a vehicle-fixed reference pattern, which can be captured at least temporarily by the camera, for checking a calibration and/or for calibrating the camera.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein fahrerloses Transportfahrzeug und ein fahrerloses Transportsystem, die eine Verschmutzung optischer Sensoren automatisch erkennen und beseitigen, sowie entsprechende Betriebsverfahren zur Verfügung zu stellen.Against this background, the invention has set itself the task of providing a driverless transport vehicle and a driverless transport system that automatically detect and eliminate soiling of optical sensors, as well as corresponding operating methods.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Vorrichtungen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 5 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.The object is achieved according to the invention by devices with the features of the claims Che 1 and 5 and a method with the features of claim 6. Configurations and developments of the invention result from the dependent claims and the description.

Gegenstand der Erfindung ist ein fahrerloses Transportfahrzeug (FTF), welches wenigstens einen optischen Sensor aufweist, welcher zur Erfassung von der Orientierung des FTF dienenden Bilddaten vorgesehen ist. Das FTF umfasst Mittel, die dafür eingerichtet sind, einen Verschmutzungsgrad des wenigstens einen optischen Sensors automatisch zu erkennen und bedarfsweise eine Reinigung des wenigstens einen optischen Sensors zu initiieren.The subject matter of the invention is a driverless transport vehicle (AGV) which has at least one optical sensor which is provided for capturing image data used to orient the AGV. The AGV includes means that are set up to automatically detect the degree of soiling of the at least one optical sensor and, if necessary, to initiate cleaning of the at least one optical sensor.

In einer Ausführungsform umfasst der wenigstens eine optische Sensor mindestens einen Laserscanner. In einer anderen Ausführungsform umfasst der wenigstens eine optische Sensor mindestens eine elektronische Kamera.In one embodiment, the at least one optical sensor includes at least one laser scanner. In another embodiment, the at least one optical sensor includes at least one electronic camera.

Die Scanner oder Kameras erzeugen digitale Bilder, die der Orientierung dienen. Die Bilder bestehen aus einer Vielzahl von Bildpunkten (Pixeln). Eine Verschmutzung des wenigstens einen optischen Sensors generiert an den Stellen der Bilderfassungseinheit, die von Schmutzpartikeln bedeckt sind, fehlerhafte Pixel. Als Folge verschlechtert sich die Bildqualität der erzeugten digitalen Bilder. Solange nicht zu viele Fremdpixel auf dem Bild sind, die mit einem der Orientierung dienenden Sollbild nicht übereinstimmen, ist das Fahrzeug aber immer noch navigationsfähig.The scanners or cameras generate digital images that serve as orientation. The images consist of a large number of picture elements (pixels). Dirt on the at least one optical sensor generates defective pixels at the locations on the image acquisition unit that are covered by dirt particles. As a result, the image quality of the generated digital images deteriorates. However, as long as there are not too many extraneous pixels in the image that do not match a target image used for orientation, the vehicle can still be navigated.

In einer Ausführungsform umfassen die Mittel zur Erkennung eines Verschmutzungsgrades eine Rechenvorrichtung, welche mittels des wenigstens einen optischen Sensors erzeugte Bilddaten mit Referenzbilddaten vergleicht und aus eventuellen Unterschieden einen Verschmutzungsgrad ableitet.In one embodiment, the means for detecting a degree of soiling includes a computing device which compares image data generated by the at least one optical sensor with reference image data and derives a degree of soiling from any differences.

Das FTF ist dafür eingerichtet, ab einem bestimmten Schwellenwert der Verschmutzung, bei dem das FTF aber immer noch navigieren kann, eine Reinigung des wenigstens einen optischen Sensors zu initiieren.The AGV is set up to initiate cleaning of the at least one optical sensor above a certain soiling threshold value at which the AGV can still navigate.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein fahrerloses Transportsystem (FTS), das ein Fahrwegenetz und wenigstens ein erfindungsgemäßes FTF umfasst. Längs mindestens eines Fahrwegs des Fahrwegenetzes ist wenigstens ein Prüfmuster platziert, welches dafür geeignet ist, dass ein jeweiliges FTF daran den Verschmutzungsgrad seines wenigstens einen optischen Sensors ermitteln kann.The subject matter of the invention is also a driverless transport system (AGV) that includes a roadway network and at least one AGV according to the invention. At least one test pattern is placed along at least one route of the route network, which is suitable for a respective AGV to be able to determine the degree of soiling of its at least one optical sensor.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen FTF. Bei dem Verfahren erfasst der wenigstens eine optische Sensor periodisch mindestens ein Prüfmuster und erzeugt Bilddaten des Prüfmusters, vergleicht die Bilddaten des erfassten Prüfmusters mit einem Sollmuster, und ermittelt aus Unterschieden zwischen den Bilddaten des Prüfmusters und dem Sollmuster einen Verschmutzungsgrad des wenigstens einen optischen Sensors.The invention also relates to a method for operating an AGV according to the invention. In the method, the at least one optical sensor periodically detects at least one test pattern and generates image data of the test pattern, compares the image data of the detected test pattern with a target pattern, and determines a degree of soiling of the at least one optical sensor from differences between the image data of the test pattern and the target pattern.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das mindestens eine Prüfmuster entlang mindestens eines Fahrweges des FTF angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist mindestens ein Prüfmuster entlang jedes der Fahrwege des Fahrwegnetzes eines FTS angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfasst der wenigstens eine optische Sensor des FTF das Prüfmuster jedes Mal, wenn das FTF den entsprechenden Fahrweg befährt. In einer weiteren Ausführungsform wird das FTF in regelmäßigen Zeitintervallen an dem Prüfmuster vorbei bewegt, um den Verschmutzungsgrad des wenigstens einen optischen Sensors des FTF zu ermitteln, beispielsweise täglich, alle 8 Stunden, stündlich, oder sogar mehrmals pro Stunde.In one embodiment of the method, the at least one test pattern is arranged along at least one route of the AGV. In a further embodiment of the method, at least one test pattern is arranged along each of the routes of the route network of an AGV. In a further embodiment of the method, the at least one optical sensor of the AGV captures the test pattern each time the AGV travels the corresponding route. In a further embodiment, the AGV is moved past the test pattern at regular time intervals in order to determine the degree of soiling of the at least one optical sensor of the AGV, for example daily, every 8 hours, hourly, or even several times an hour.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Verschmutzungsgrad des wenigstens einen optischen Sensors anhand der Anzahl nicht mit dem Prüfmuster übereinstimmender Pixel in den Bilddaten ermittelt.In one embodiment of the method, the degree of contamination of the at least one optical sensor is determined based on the number of pixels in the image data that do not match the test pattern.

In einer Ausführungsform des Verfahrens initiiert das FTF einen Reinigungsvorgang des wenigstens einen optischen Sensors, wenn der ermittelte Verschmutzungsgrad einen vorgegebenen Grenzwert erreicht oder überschreitet. Der Grenzwert ist davon abhängig, inwieweit sich das Fahrzeug trotz der Verschmutzung noch richtig orientieren kann. Er muss unterhalb eines Verschmutzungsgrades liegen, bei dem sich das Fahrzeug nicht mehr orientieren kann. In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Grenzwert erreicht, wenn mindestens 10% abweichende Pixel detektiert werden. In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist der Grenzwert erreicht, wenn mindestens 20% abweichende Pixel detektiert werden. In wieder einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist der Grenzwert erreicht, wenn mindestens 30% abweichende Pixel detektiert werden.In one embodiment of the method, the AGV initiates a cleaning process for the at least one optical sensor when the determined degree of contamination reaches or exceeds a specified limit value. The limit value depends on the extent to which the vehicle can still orientate itself correctly despite the dirt. It must be below a level of pollution at which the vehicle can no longer orientate itself. In one embodiment of the method, the limit value is reached when at least 10% deviating pixels are detected. In another embodiment of the method, the limit value is reached when at least 20% deviating pixels are detected. In yet another embodiment of the method, the limit value is reached when at least 30% deviating pixels are detected.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens fährt das FTF zur Reinigung des wenigstens einen optischen Sensors eine Reinigungsstation an. Die Reinigung kann dann automatisiert oder manuell erfolgen.In a further embodiment of the method, the AGV travels to a cleaning station to clean the at least one optical sensor. The cleaning can then be automated or manual.

Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Lösung zählt, dass die Reinigungsintervalle sich automatisch dem tatsächlichen Verschmutzungsgrad anpassen. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.One of the advantages of the solution according to the invention is that the cleaning intervals are automatically adapted to the actual degree of soiling. Other advantages and features Gen of the invention result from the description.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

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Claims (10)

Fahrerloses Transportfahrzeug (FTF), welches wenigstens einen optischen Sensor aufweist, welcher zur Erfassung von der Orientierung des FTF dienenden Bilddaten vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das FTF Mittel umfasst, die dafür eingerichtet sind, einen Verschmutzungsgrad des wenigstens einen optischen Sensors automatisch zu erkennen und bedarfsweise eine Reinigung des wenigstens einen optischen Sensors zu initiieren.Automated guided vehicle (AGV) which has at least one optical sensor which is provided for capturing image data serving to orient the AGV, characterized in that the AGV comprises means which are set up to automatically detect a degree of soiling of the at least one optical sensor and to initiate cleaning of the at least one optical sensor, if necessary. FTF nach Anspruch 1, worin der wenigstens eine optische Sensor mindestens einen Laserscanner umfasst.AGV after claim 1 , wherein the at least one optical sensor comprises at least one laser scanner. FTF nach Anspruch 1 oder 2, worin der wenigstens eine optische Sensor mindestens eine elektronische Kamera umfasst.AGV after claim 1 or 2 , wherein the at least one optical sensor comprises at least one electronic camera. FTF nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Mittel zur Erkennung eines Verschmutzungsgrades eine Rechenvorrichtung umfassen, welche mittels des wenigstens einen optischen Sensors erzeugte Bilddaten mit Referenzbilddaten vergleicht und aus eventuellen Unterschieden einen Verschmutzungsgrad ableitet.FTF after one of Claims 1 until 3 , wherein the means for detecting a degree of soiling comprise a computing device which compares image data generated by means of the at least one optical sensor with reference image data and derives a degree of soiling from any differences. Fahrerloses Transportsystem (FTS), umfassend ein Fahrwegenetz und wenigstens ein FTF nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass längs mindestens eines Fahrwegs des Fahrwegenetzes wenigstens ein Prüfmuster platziert ist, welches dafür geeignet ist, dass ein jeweiliges FTF daran den Verschmutzungsgrad seines wenigstens einen optischen Sensors ermitteln kann.Automated guided vehicle system (AGV), comprising a route network and at least one AGV according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that at least one test pattern is placed along at least one route of the route network, which is suitable for a respective AGV to be able to determine the degree of soiling of its at least one optical sensor. Verfahren zum Betreiben eines FTF nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der wenigstens eine optische Sensor periodisch mindestens ein Prüfmuster erfasst und Bilddaten des Prüfmusters erzeugt, die Bilddaten des erfassten Prüfmusters mit einem Sollmuster vergleicht, und aus Unterschieden zwischen den Bilddaten des Prüfmusters und dem Sollmuster einen Verschmutzungsgrad des wenigstens einen optischen Sensors ermittelt.Method for operating an AGV according to one of Claims 1 until 4 , in which the at least one optical sensor periodically detects at least one test pattern and generates image data of the test pattern, compares the image data of the detected test pattern with a target pattern, and determines a degree of soiling of the at least one optical sensor from differences between the image data of the test pattern and the target pattern. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Prüfmuster entlang eines Fahrweges des FTF angeordnet ist.procedure after claim 6 , in which the test sample is arranged along a route of the AGV. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Verschmutzungsgrad des wenigstens einen optischen Sensors anhand der Anzahl nicht mit dem Prüfmuster übereinstimmender Pixel in den Bilddaten ermittelt wird.procedure after claim 6 or 7 , in which the degree of contamination of the at least one optical sensor is determined based on the number of pixels in the image data that do not match the test pattern. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem das FTF einen Reinigungsvorgang des wenigstens einen optischen Sensors initiiert, wenn der ermittelte Verschmutzungsgrad einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.Procedure according to one of Claims 6 until 8th , In which the AGV initiates a cleaning process of the at least one optical sensor when the degree of contamination determined exceeds a predetermined limit value. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das FTF zur Reinigung des wenigstens einen optischen Sensors eine Reinigungsstation anfährt.procedure after claim 9 , in which the AGV moves to a cleaning station to clean the at least one optical sensor.
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