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STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Position von einem Fahrzeug in einem vorgegebenen Bereich, insbesondere einer Lagereinrichtung, sowie ein Lagerverwaltungsverfahren und -system.
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Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 sind aus der
EP 0 061 674 A2 bekannt.
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Die
DE 33 10 111 A1 offenbart eine Navigationsanlage für Landfahrzeuge, wobei ein Ortungssystem in kurzen Zeitabständen Standortdaten erzeugt und eine Korrektureinrichtung vorgesehen ist, die nach einer längeren Fahrtstrecke die von dem autonomen Navigationssystem gebildeten Standortkoordinaten anhand der Standortdaten des Ortungssystems korrigiert. Insbesondere wird dort vorgeschlagen, dass eine Rechenschaltung den arithmetischen Mittelwert der Standortdaten des Ortungssystem nach der Methode der kleinsten Quadrate bestimmt.
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Aus der
DE 41 30 367 C2 ist ein Fahrzeugpositionsdetektor bekannt, bei dem ein Koppelnavigations-Detektor kombiniert in einer einzigen Fahrzeug-Positionsdetektoreinheit verwendet werden.
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Obwohl auf beliebige Fahrzeuge und Bereiche anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf Gabelstapler in einer Lagereinrichtung als Bestandteile eines Lagerverwaltungssystems erläutert.
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Ein Lagerverwaltungssystem überwacht, steuert, dokumentiert und analysiert die Warenbewegungen der Waren in einem Warenlager. Üblicherweise werden zum Durchführen der Warenbewegungen Transportfahrzeuge, wie z. B. Gabelstapler, eingesetzt.
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Wichtige Faktoren, welche die Güte eines solchen Systems wiedergeben, sind Zugriffszeiten, Erfassungszeiten und Genauigkeit der Lagerplatzbestimmung.
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Ein bekanntes System bedient sich beispielsweise fest vorgegebener Fahrwege für Transportwagen, z. B. auf Schienen, und darauf installierter Positionssensoren. Als nachteilhaft bei diesem bekannten Ansatz hat sich die Tatsache herausgestellt, dass nur vorgegebene Wege befahrbar sind und die Installation bzw. Nachrüstung einen aufwendigen Eingriff in das System notwendig macht.
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Weiterhin bekannt sind inkrementale Positionserfassungssysteme, die ausgehend von einer Bezugsposition die momentane Position durch eine fortlaufende Addition von Inkrementalvektoren ermitteln.
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Die
EP 1 218 809 B1 offenbart eine derartige Vorrichtung zur Erfassung der Position von einem Fahrzeug in einem vorgegebenen Bereich, insbesondere einer Lagereinrichtung, mit einer ersten Sensoreinrichtung zum Erfassen des Betrages und des Winkels inkrementaler Bewegungsvektoren der Bewegung des Fahrzeuges; einer Festlegungseinrichtung zum automatischen Festlegen einer jeweiligen Bezugsposition des Fahrzeuges an vorbestimmten Orten innerhalb des vorgegebenen Bereichs jedesmal dann, wenn das Fahrzeug einen entsprechenden Ort passiert; und einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen der aktuellen Position des Fahrzeuges in dem vorgegebenen Bereich durch vektorielle Summation der erfassten inkrementalen Bewegungsvektoren zum Ortsvektor der momentanen Bezugsposition.
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Die Festlegungseinrichtung weist eine zweite Sensoreinrichtung auf, welche kontaktlos mit einer Bezugsmarkierung am jeweiligen entsprechenden Ort innerhalb des vorgegebenen Bereichs zusammenwirkt, wobei die jeweilige Bezugsmarkierung reflektierende und nicht reflektierende Bereiche aufweist.
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Die zweite Sensoreinrichtung ist derart gestaltet, dass sie die jeweilige Bezugsmarkierung gleichzeitig mittels zweier Signale abtasten kann, wobei die Koordinaten der Bezugsposition des Fahrzeugs relativ zu einer Bezugsposition der Bezugsmarkierung und optionellerweise der Durchfahrtswinkel durch Auswertung des Zeitverlaufs der reflektierten Intensität der Signale ermittelbar sind.
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Solche inkrementalen Positionserfassungssysteme weisen den Nachteil auf, dass sie mit zunehmender Anzahl von addierten Inkrementalvektoren zunehmend ungenauer werden. Wenn also das Fahrzeug längere Zeit nicht mehr an einem Ort zum automatischen Festlegen einer jeweiligen Bezugsposition vorbeifährt, kann es zu einem Ausfall des inkrementalen Positionserfassungssystems kommen.
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Genauer wäre also ein System mit einer kontaktlosen Absolutpositionserfassung, wie z. B. das bekannte GPS-System (Global Positioning System). Die in Lagerbereichen auftretenden zu klassifizierenden Positionen liegen jedoch im Bereich von Zentimetern bzw. darunter (z. B. im Bereich von 40 cm bei Europaletten). Eine solch hohe Positionsauflösung erlaubt das bekannte differentielle GPS-System jedoch nicht, sondern hat typischerweise lediglich nur ca. 1 m Auflösungsvermögen. Allerdings gibt es seit einiger Zeit lokale Absolutpositionserfassungssysteme, die das erforderliche Auflösungsvermögen besitzen.
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8 ist eine Darstellung eines lokalen Absolutpositionserfassungssystems zur Erläuterung der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Problematik, und 9 ist eine Darstellung der Signalquälität des lokalen Absolutpositionserfassungssystems in Abhängigkeit von der bestimmten Orten zugewiesenen Durchfahrzeit t.
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In 8 bezeichnet Bezugszeichen 100' einen vorgegebenen Bereich, beispielsweise in einer Lagereinrichtung, in dem ein Fahrzeug F1 ein lokales Absolutpositions-Erfassungssystem aufweist, welches elektromagnetische Signale von Sendeeinrichtungen SE1 bis SE4 empfängt.
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Bewegt sich das Fahrzeug F1 in einem Bereich, in dem Signale der Sendeeinrichtungen SE1 bis SE4 gut empfangbar sind, so arbeitet das lokale Absolutpositions-Erfassungssystem einwandfrei, und eine genaue Absolutpositionserfassung ist möglich.
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Durchfährt das Fahrzeug F1 allerdings einen stark elektromagnetisch abgeschirmten gestörten Bereich, beispielsweise zwischen zwei Stahlbetonwänden W1, W2, so lässt die Signalqualität SQ (z. B. die Empfangsfeldstärke) rapide nach, bzw. störende Reflexionen treten auf, was eine dramatische Verschlechterung der Absolutpositionserfassung mit sich zieht.
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Im vorliegenden Fall findet ein solcher Einbruch der Signalqualität von ca. 100% auf einen Wert unterhalb einer kritischen Signalschwelle SKQ im Bereich zwischen den Zeiten t0 und t1 statt, wie in 9 erläutert. Eine Erholung findet erst zum Zeitpunkt t2 statt.
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Diese Verschlechterung der Signalqualität SQ kann also zu einem Ausfall des lokalen Absolutpositions-Erfassungssystems führen.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Position von einem Fahrzeug in einem vorgegebenen Bereich, insbesondere einer Lagereinrichtung, zu schaffen, welche eine zuverlässigere Positionsbestimmung ermöglichen und welche nur einen geringen Eingriff in den Bereich bzw. die Lagerräume erfordern. Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Lagerverwaltungsverfahrens und -systems.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die entsprechende Vorrichtung gemäß Anspruch 7 weisen gegenüber dem bekannten Lösungsansatz den Vorteil auf, dass sie eine hochgenaue und zuverlässige Positionsbestimmung ermöglichen und nur einen geringen Eingriff in den vorhandenen Bereich bzw. die Lagerräume erfordern. Somit ist neben einer Erstausstattung problemlos eine Nachrüstung möglich.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, die Position bei guter Signalqualität der Absolutpositions-Erfassungseinrichtung von dieser zu beziehen und bei schlechter Signalqualität auf eine Inkrementalpositions-Erfassungseinrichtung umzuschalten. Beim Umschalten wird der Inkrementalpositions-Erfassungseinrichtung eine Start-Bezugsposition von der Verarbeitungseinrichtung übermittelt, welche aufgrund von einem oder mehreren früher erfassten und gespeicherten Absolutpositionswerten ermittelt wird, bei denen die Signalqualität noch gut war, also der damit verbundene Fehler gering war.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass eine Absolutpositions-Erfassungseinrichtung, welche bei guter Signalqualität in der Regel stets denselben Fehler aufweist, durch eine Inkrementalpositions-Erfassungseinrichtung, die einen mit der Anzahl der Inkrementalschritte zunehmenden Fehler aufweist, wirkungsvoll ergänzt wird. Die Praxis hat gezeigt, dass in Anlagen, in denen solche Positionserfassungssysteme eingesetzt werden, die Größe und Anzahl der abgeschirmten Bereiche in der Regel kleiner ist als die Größe der nicht-abgeschirmten Bereiche. Auch verändern sich die abgeschirmten Bereiche in bestimmten Anlagen, beispielsweise in Lagerräumen durch Umverteilung von gelagerten Waren. Somit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine flexible Möglichkeit, solche Änderungen zu berücksichtigen und stets eine optimierte Positionsbestimmung zu bieten.
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In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird in einer Positionsspeichereinrichtung mindestens eine in der Vergangenheit in dem ersten Qualitätsbereich erfasste Absolutposition gespeichert und beim Umschalten vom Absolutmodus in den Inkrementalmodus die Bezugsposition anhand der gespeicherten Absolutposition aktualisiert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt ein automatisches Aktualisieren einer jeweiligen Bezugsposition des Fahrzeuges an vorbestimmten Orten innerhalb des vorgegebenen Bereichs im Inkrementalmodus jedesmal dann, wenn das Fahrzeug einen entsprechenden Ort passiert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Parameter eine Signalquälität der Absolutpositions-Erfassungseinrichtung.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird ein Trendverlauf aus einer Mehrzahl in der Vergangenheit in dem ersten Qualitätsbereich erfasster Absolutpositionen berechnet, wobei der Parameter eine Trendabweichung der Absolutposition ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird beim Umschalten vom Inkrementalmodus in den Absolutmodus die zuletzt ermittelte Inkrementalposition durch die entsprechende Absolutposition ersetzt.
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ZEICHNUNGEN
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Darstellung eines Positionserfassungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Wegediagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Positionserfassungssystems nach 1;
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3 eine schematische Darstellung einer Lagereinrichtung, in der das Positionserfassungssystem nach 1 einsetzbar ist;
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4 eine Darstellung eines Messstreifens für die Inkremental-Erfassungseinrichtung des Positionserfassungssystems nach 1;
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5 eine Darstellung des Messstreifens nach 4 zur Erläuterung des automatischen Festlegens einer jeweiligen Bezugsposition des Fahrzeuges;
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6 eine Darstellung von vom Messstreifen reflektierten Lasersignalen als Funktion der Zeit für zwei unterschiedliche Durchfahrtswinkel;
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7 eine Darstellung des Messstreifens zur Erläuterung der Ermittlung von x, y und α;
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8 eine Darstellung eines lokalen Absolutpositionserfassungssystems zur Erläuterung der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Problematik; und
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9 eine Darstellung der Signalquälität des lokalen Absolutpositionserfassungssystems in Abhängigkeit von des bestimmten Orten zugewiesenen Durchfahrzeit t.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.
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1 zeigt eine Darstellung eines Positionserfassungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 zeigt ein Wegediagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Positionserfassungssystems nach 1.
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In 1 bezeichnet Bezugszeichen APS eine Absolutpositions-Erfassungseinrichtung, IPS eine Inkrementalpositions-Erfassungseinrichtung, BZP eine Bezugspositions-Erfassungseinrichtung, PS1 ein Ausgangssignal der Absolutpositions-Erfassungseinrichtung APS, PS2 ein Ausgangssignal der Inkrementalpositions-Erfassungseinrichtung IPS, BP ein Ausgangssignal der Bezugspositions-Erfassungseinrichtung BZP, VE eine Verarbeitungseinrichtung, SSI ein Steuersignal, SW eine schaltbare Umschalteinrichtung, PSE eine Positionsspeichereinrichtung, SBP eine Start-Bezugsposition und AUS ein Ausgangssignal, das einen aktuellen Positionswert angibt.
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Anhand von 1, 2, 8 und 9 soll nunmehr die Funktionsweise des derart aufgebauten Positionserfassungssystems erläutert werden.
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Gemäß 2 bewegt sich das Fahrzeug F1 auf einer durchgezogenen Linie TP, welche die tatsächliche Position angibt. Die strichpunktierte Linie zeigt die vom Absolutpositions-Erfassungssystem APS ermittelten Positionswerte, und die strichdoppelpunktierte Linie zeigt die vom Inkrementalpositions-Erfassungssystem IPS ermittelten Positionswerte.
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Deutlich erkennbar sind starke Abweichungen der strichpunktierten Linie vom Absolutpositions-Erfassungssystem APS während der Passage des abgeschirmeten Bereichs zwischen den Wänden W1, W2, also während der Phase schlechter Signalqualität SQ. Die Zeitpunkte t-1, t0, t1, t2 entsprechen dabei den in 9 angegebenen entsprechenden Zeitpunkten.
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Anfänglich, also vor dem Zeitpunkt t-1, befindet sich das Positionserfassungssystem im Absolutmodus und bestimmt die aktuelle Position mittels der Absolutpositions-Erfassungseinrichtung APS. Für diese Einstellung prüft die Verarbeitungseinrichtung VE, z. B. ein Mikrocomputer, die Signalqualität SQ der Absolutpositions-Erfassungseinrichtung APS (z. B. durch Vergleich mit der gespeicherten kritischen Signalschwelle SKQ) und liefert solange ein entsprechendes Steuersignal für den Absolutmodus an die Umschalteinrichtung SW, wie sich die Signalqualität SQ oberhalb der kritischen Signalschwelle SKQ befindet.
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Die Signalqualität SQ lässt sich dabei z. B. durch die empfangenen Signalpegel der Sendeeinrichtungen SE1 bis SE4 oder eine algorithmische Verarbeitung zuvor ermittelter Absolutpositionswerte festlegen. Ein Beispiel für eine algorithmische Verarbeitung wäre die Ermittlung von Trendabweichungen der erfassten Absolutpositionswerte entsprechend dem Signal PS1 oder die Ermittlung von physikalisch „verbotenen” Änderungen, z. B. seitliche Sprünge bei geradliniger Vorwärtsfahrt.
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Zum Zeitpunkt t1 ist die Signalqualität SQ der Absolutpositions-Erfassungseinrichtung APS unterhalb der kritischen Signalschwelle SQK abgefallen. Daher liefert die Verarbeitungseinheit VE ein entsprechendes Steuersignal SSI für den Inkrementalmodus an die Umschalteinrichtung SW.
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Gleichzeitig verwirft das Positionserfassungssystem den zum Zeitpunkt t1 von der Absolutpositions-Erfassungseinrichtung APS gelieferten Positionswert und bestimmt den Positionswert zum Zeitpunkt t1 durch zwei frühere in der Positionsspeichereinrichtung PSE gespeicherte Positionswerte, welche zu den Zeitpunkten t0 bzw. t-1 erhalten wurden, zu denen die Signalqualität SQ noch hinreichend gut war.
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Im vorliegenden Beispiel wird dazu von der Verarbeitungseinrichtung VE eine Gerade durch die Positionswerte zum Zeitpunkt t-1 und t0 gelegt und zum Zeitpunkt t1 hin extrapoliert. Diesen extrahierten Positionswert übergibt die Verarbeitungseinrichtung VE als Start-Bezugsposition SBP an die Inkrementalpositions-Erfassungseinrichtung IPS.
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Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird Position als Inkrementalposition sodann ausgehend von der Start-Bezugsposition STS ermittelt. Wie aus 2 erkenntlich, folgt diese ausgehend von der Start-Bezugsposition STS inkremental ermittelte augenblickliche Position sehr eng der Kurve der tatsächlichen Position TP, wohingegen die mit der Absolutpositions-Erfassungseinrichtung APS ermittelte strichpunktierte Kurve größere Abweichungen und Unstetigkeiten zeigen würde.
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Zum Zeitpunkt t2 schließlich ermittelt die Verarbeitungseinrichtung VE auf die beschriebene Art und Weise, dass die Signalqualität SQ wieder hinreichend für den Absolutmodus ist und sendet ein entsprechendes Steuersignal SSI an die Umschalteinrichtung SW, um vom Inkrementalmodus wieder in den Absolutmodus zurückzukehren. Hiernach könnte der inkremental ermittelte Positionswert zum Zeitpunkt t2, falls erwünscht, durch den entsprechenden absolut ermittelten Positionswert ersetzt werden.
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Selbstverständlich kann während des Inkrementalmodus beim Passieren von fest vorgesehenen Bezugsmarkierungen eine intermediäre Auffrischung der Bezugsposition durch die Bezugspositions-Erfassungseinrichtung BZP vorgenommen werden. Dies wird im nachstehenden Beispiel näher erläutert.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Lagereinrichtung, in der das Positionserfassungssystem nach 1 einsetzbar ist.
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In 3 bezeichnen 100 einen vorgegebenen Bereich in Form einer Lagereinrichtung, B1–B8 Lagerteilbereiche, T eine Trennwand, E1 bzw. E2 Zuliefereingänge, A1 bzw. A2 Ablieferausgänge, S1–S4 Lagerstraßen, F1–F4 Fahrzeuge in Form von Staplern, O1–O4 Bezugsorte mit Messstreifen zur Festlegung von Bezugspositionen für die in den Fahrzeugen F1–F4 vorgesehene Bezugspositions-Erfassungseinrichtung BZP, 30 eine Sende-/Empfangseinrichtung sowie SE1 bis SE4 Sendeeinrichtungen für die in den Fahrzeugen F1–F4 vorgesehene Absolutpositions-Erfassungseinrichtung APS. Schließlich bezeichnen W1', W2' Wände mit bis zur Decke aufgestapelten Blechkisten, zwischen denen die Signalquälität SQ gemäß der Darstellung von 9 gestört ist, also unterhalb der kritischen Signalschwelle liegt.
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Die Stapler F1–F4 sind mit nicht dargestellten funknetzfähigen Grafikterminals ausgestattet. Diese kommunizieren z. B. über eine serielle Schnittstelle mit einem ebenfalls nicht dargestellten Positionsgeber. Dieser stellt anhand von übermittelten Sensordaten die genaue Position des jeweiligen Staplers F1–F4 im Lager fest und übermittelt sie dem Staplerterminal. Neben diesen Positionsdaten zeigt das Terminal dem Staplerfahrer die für ihn bestimmten Beladeaufträge. Alle Staplerfahrer können aufgrund geeigneter Masken und Menüs nach der Anwesenheitsmeldung auch Handeingaben wie z. B. Leerguterfassung, Ladekorrekturen und Fehlerbehebungen durchführen.
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Jeder Stapler F1–F4 weist eine Druck- und Dehnmessstreifen-Sensorik (DMS-Sensorik) an den Staplergabeln auf, mittels derer festgestellt werden kann, ob der betreffende Stapler F1–F4 gerade Waren transportiert oder nicht sowie die jeweilige Stapelbelegung.
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Alle Staplerterminals arbeiten entweder unmittelbar (online-Betrieb) oder zeitlich versetzt (offline-Betrieb) mit dem stationären Zentralrechner zusammen. Der online-Betrieb ist der Regelfall. Sind alle Staplerterminals offline betrieben worden, so muss zum Zurückkehren in den online-Betrieb eine Synchronisation der im offline-Betrieb vollzogenen Warenbewegungen zur Aktualisierung der Lagerbestände in der Datenbank des stationären Zentralrechners durchgeführt werden.
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Typische Funktionen in solch einem Lagerverwaltungssystem sind beispielsweise Einlagern von aus der Produktion oder einem Lieferanten angelieferten Waren, Auslagern von eingelagerten Waren, Auffinden bestimmter eingelagerter Waren, Umlagerung von eingelagerten Waren, Erstellen einer Bestandsaufnahme aller eingelagerter Waren.
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4 ist eine Darstellung eines Messstreifens für die Inkrementalpositions-Erfassungseinrichtung des Positionserfassungssystems nach 1.
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In 4 bezeichnen zusätzlich zu den bereits eingeführten Bezugszeichen MS Messstreifen, welche an den Orten O1–O4 nach 1 an der Decke der Lagereinrichtung angebracht sind, D einen nicht-reflektierenden Diagonalbereich, R1 bzw. R2 reflektierende Teilbereiche, L1 bzw. L2 eine erste, zweite Lasereinrichtung sowie ST1 und ST2 einen ersten bzw. zweiten Laserstrahl.
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Im Folgenden wird am Beispiel des Staplers F1 näher erläutert, wie bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Inkrementalposition des jeweiligen Staplers F1–F4 in der Lagereinrichtung 100 im Inkrementalmodus also in Abwesenheit eines zuverlässigen Absolutpositionssignals aufgefrischt werden kann.
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Die Inkrementalpositions-Erfassungseinrichtung IPS in dem Stapler F1 enthält ein rotatorisches Sensorsystem auf Gyratorbasis und ein translatorisches Sensorsystem auf Encoderbasis.
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Der Gyrator hat bei diesem Beispiel eine Auflösung von 1/10° und ist ein Piezokreisel, dessen Messprinzip dem Focaultschen Pendel entspricht, also die Corioliskraft ausnutzt. Konkret wirkt diese Corioliskraft senkrecht auf einen linear vibrierenden Körper. Die Kraft ist proportional zur Winkelgeschwindigkeit, und der gewünschte Winkel lässt sich durch eine entsprechende Integration erhalten.
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Der Encoder hat bei diesem Beispiel eine Auflösung im Zentimeterbereich, typischerweise 30–40 cm auf ca. 500 m. Er ist z. B. ein Induktivgeber, der die Radnabe abtastet. Er kann bei geeigneter Auswahl sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsbewegungen erfassen. Zweckmäßig ist eine Korrektur des sich änderenden Radumfangs.
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Die so erreichbare Positioniergenauigkeit bei fehlendem Schlupf, konstantem Raddurchmesser und einer Auflösung von 48 Impulsen pro Umdrehung beträgt bei 100 m Geradeausfahrt +/–4,8 cm, der Winkelversatz 17,4 cm.
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Mit dieser Inkrementalpositions-Erfassungseinrichtung IPS ist also ein stetiges Erfassen des Betrages und des Winkels inkrementaler Bewegungsvektoren der Bewegung des Fahrzeuges F1 möglich.
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So lässt sich prinzipiell nach einmaliger Festlegung eines Bezugsortes der momentane Aufenthaltsort des Staplers F1 als Vektor darstellen, der eine Vektorsumme der durch die Inkrementalpositions-Erfassungseinrichtung IPS erfassten inkrementalen Bewegungsvektoren ist. Die Genauigkeit des momentanen Aufenthaltsortes nimmt, wie gesagt, relativ zur Bezugsposition mit steigender Anzahl von erfassten inkrementalen Bewegungsvektoren ab, da jeder erfasste inkrementale Bewegungsvektor mit einem endlichen Erfassungsfehler behaftet ist. Daher erfolgt bei dieser Ausführungsform der Erfindung jedesmal ein automatischen (Neu-)Festlegen einer jeweiligen Bezugsposition des Fahrzeuges F1 an den vorbestimmten Orten O1–O4 innerhalb der Lagereinrichtung 100 im Inkrementalmodus dann, wenn das Fahrzeug F1 einen entsprechenden Ort O1–O4 passiert. Die Orte O1–O4 sind derart ausgewählt, dass die Wahrscheinlichkeit des Passierens durch ein jeweiliges Fahrzeug hoch ist.
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Das Erfassen der aktuellen Position des Fahrzeuges F1 in dem vorgegebenen Bereich 100 erfolgt somit im Inkrementalmodus durch vektorielle Summation der erfassten inkrementalen Bewegungsvektoren zum Ortsvektor der momentanen Bezugsposition, die automatisch aufgefrischt wird. Somit kann man das Problem der abnehmenden Genauigkeit der Positionsbestimmung umgehen und stets hochgenaue Positionsdaten – typischerweise im Bereich von Zentimetern – erhalten.
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Wie aus 4 ersichtlich, ist die jeweilige Bezugsmarkierung bzw. der Messstreifen MS ein rechteckiger Streifen von typischerweise 10 cm Breite und 500 cm Länge, welcher zwei reflektierende Bereiche R1, R2 und einen nicht reflektierenden Bereich D entlang der Rechteckdiagonalen aufweist.
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Der Messstreifen MS ist an den Orten O1–O4 derart angebracht, dass das Fahrzeug F1 darunter durchfährt und gleichzeitig den Streifen mittels der zwei Laserstrahlen ST1, ST2, welche einen bekannten Abstand d voneinander aufweisen, abtastet. Dabei werden die Koordinaten der Bezugsposition und der Durchfahrtswinkel durch Auswertung des Zeitverlaufs der vom jeweiligen Messstreifen MS reflektierten Intensität der Laserstrahlen ST1, ST2 ermittelt.
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5 ist eine Darstellung des Messstreifens nach 4 zur Erläuterung des automatischen Festlegens einer jeweiligen Bezugsposition des Fahrzeuges, und 6 ist eine Darstellung von vom Messstreifen reflektierten Lasersignalen als Funktion der Zeit für zwei unterschiedliche Durchfahrtswinkel.
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In 5 und 6 bezeichnen AL1, AL2 und AL1', AL2' Abtastwege von den Laserstrahlen ST1 und ST2 auf dem Messstreifen ST, γ einen Winkel, t die Zeit, Δt eine Zeitdifferenz, SL1, SL2 und SL1', SL2' Signalverläufe der reflektierten Intensität für die Laserstrahlen ST1 und ST2, M1, M2 und M1', M2' Minima der Signalverläufe der reflektierten Intensität für ST1 und ST2 und t0 einen Bezugszeitpunkt.
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Unter der Annahme, dass der Stapler F1 senkrecht zur Längsrichtung des Messstreifens MS (also α = 0°) unter dem Messstreifen MS durchfährt, seien die Abtastwege von den Laserstrahlen ST1 und ST2 die mit AL1, AL2 bezeichneten Wege. Die entsprechenden Signalverläufe der reflektierten Intensität für die Laserstrahlen ST1 und ST2 sind SL1 und SL2 in 4. Wie ersichtlich, gibt es in diesem Fall keine Phasenverschiebung bzw. keine Zeitdifferenz Δt zwischen SL1 und SL2.
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Unter der Annahme, dass der Stapler F1 nicht senkrecht zur Längsrichtung des Messstreifens MS (also α verschieden von 0°) unter dem Messstreifen MS durchfährt, seien die Abtastwege von den Laserstrahlen ST1 und ST2 die mit AL1', AL2' bezeichneten Wege. Die entsprechenden Signalverläufe der reflektierten Intensität für die Laserstrahlen ST1 und ST2 sind SL1' und SL2' in 4. Wie ersichtlich, gibt es in diesem Fall eine Phasenverschiebung bzw. eine Zeitdifferenz Δt zwischen SL1' und SL2'.
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7 ist eine Darstellung des Messstreifens zur Erläuterung der Ermittlung von x, y und α. Es ergibt sich die x-Koordinate des Bezugsortes aus den gemessenen Zeiten t
1, t
2, t
3, t
4, t
d1, t
d2 in den Signalverläufen SL1 und SL2 sowie der Streifengeometrie a, b, d gemäß folgender Gleichung:
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Die y-Koordinate ergibt sich aus:
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Der Winkel α kann gewonnen werden aus:
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Im folgenden soll anhand eines einfachen Beispiels ein typischer Lagerverwaltungsvorgang beschrieben werden.
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Die Stapler F1–F4 melden sich zunächst beim Zentralrechner über ihre Sende-/Empfangseinrichtung 30 an. Dann wird der Fahrer – sollte er sich in einem abgeschirmten Bereich aufhalten – aufgefordert, einen ersten Messstreifen anzufahren oder seine derzeitige Position als erste Bezugsposition direkt am Terminal einzugeben.
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Sodann erfolgt im Inkrementalmodus ein ständiges Berechnen Positionssignals PS2 entsprechend der momentanen Position durch die Inkrementalpositions-Erfassungseinrichtung IPS. Dies geschieht solange, bis es wieder möglich ist, in den Absolutmodus zu wechseln, in dem ein ständiges Berechnen Positionssignals PS1 entsprechend der momentanen Position durch die Absolutpositions-Erfassungseinrichtung APS erfolgt.
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Jetzt sei angenommen, dass der Auftrag erfolgt, eine Ware am Zuliefereingang E1 abzuholen und an einer freien Lagerposition im Lagerteilbereich B7 am Ablieferausgang A2 zu lagern.
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Der Stapler F1 wird dazu vom Zentralrechner bestimmt, da er sich am nächsten vom Zuliefereingang E1 befindet. Der Stapler F1 begibt sich also zum Zuliefereingang E1 und nimmt die Ware auf seine Gabeln, was durch den entsprechenden Dehnungssensor erfasst wird. Gleichzeitig wird die Warenübernahme dem Zentralrechner über die Sende-/Empfangseinrichtung gemeldet und dort registriert. Da sich der Stapler F1 nicht im abgeschirmeten Bereich zwischen den Wänden W1, W2 befindet, geht das Positionserfassungssystem in den Absolutmodus.
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Dann fährt der Stapler F1 die Lagerstraße S1 entlang in Richtung Ablieferausgang A1, wobei ständig seine Position im Absolutmodus erfasst wird.
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Unmittelbar nach Passieren der Lagerstraße S3 in Richtung Ablieferausgang A1 gerät der Stapler F1 in den abgeschirmeten Bereich zwischen den Wänden W1, W2. Daher geht das Positionserfassungssystem in den Inkrementalmodus, wobei es von der Verarbeitungseinrichtung VE eine Start-Bezugsposition STS erhält.
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Beim Passieren des Ortes O1 treten die Laserstrahlen S1, S2 in Wechselwirkung mit dem dort befindlichen Messstreifen MS, und eine neue Bezugsposition wird gemäß dem oben beschriebenen Verfahren vom Zentralrechner bestimmt. Ab diesem Zeitpunkt erfolgt die Positionserfassung in Bezug auf den neuen Bezugspunkt.
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Nach Verlassen des abgeschirmten Bereichs zwischen den Wänden W1, W2 geht das Positionserfassungssystem wieder in den Absolutmodus.
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An der Kreuzung mit der Lagerstraße S2 biegt der Stapler F1 links ab und fährt bis zur Lagerstraße S4, biegt dort rechts ab und erreicht den Ort O4. Beim Passieren des Ortes O4 treten die Laserstrahlen S1, S2 in Wechselwirkung mit dem dort befindlichen Messstreifen MS, und wieder wird ein neuer Bezugspunkt für die Inkrementalpositions-Erfassungseinrichtung IPS bestimmt. Allerdings ist dies für die augenblickliche Positionserfassung irrelevant, da sich das Positionserfassungssystem im Absolutmodus befindet.
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Schließlich erreicht der Stapler F1 den Einlagerort, der unmittelbar vor dem Ablieferausgang A2 liegt. Dort wird die Ware am vorgesehenen Ort eingelagert und dies dem Zentralrechner gemeldet. Letzterer speichert den Lagervorgang einschließlich der genauen Lagerortkoordinaten.
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So lässt sich prinzipiell jeder Lagervorgang genau speichern und nachvollziehen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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Die Positionsberechnung und Qualitätsermittlung und Umschaltung kann in einem Zentralrechner anhand übermittelter Sensordaten erfolgte oder im Mikrocomputer des Fahrzeuges erfolgen, wie oben beschreiben.
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Auch ist die Erfindung nicht auf Lagerfahrzeuge beschränkt, sondern auf beliebige begrenzte Areale verallgemeinerbar.
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Des Weiteren kann die Festlegung der Bezugsorte nicht nur mittels dem beschriebenen Lasersystem geschehen, sondern mit beliebigen kontaktlosen Positionssensoren, welche die Bezugsmarkierung mit mindestens zwei Signalen abtasten, z. B. Induktivgebern, Lichtschranken usw. Im Übrigen könnten dabei auch mehr als zwei Signale zum Abtasten verwendet werden.
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Auch ist die Bezugsmarkierung nicht auf den gezeigten rechteckigen Streifen, welcher zwei reflektierende Bereiche und einen nicht reflektierenden Bereich entlang der Rechteckdiagonalen aufweist, worunter das Fahrzeug durchfährt, beschränkt. Vielmehr können mehrere solcher Streifen nebeneinander gesetzt werden, um einen Gesamtstreifen zu bilden, der aus einer Mehrzahl von Segmenten zusammengesetzt ist, welche jeweils zwei reflektierende Bereiche und einen nicht reflektierenden Bereich entlang der Rechteckdiagonalen aufweisen. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn die Bezugsmarkierung eine bestimmte Breite überschreitet, denn in diesem Falle sinkt die Geradensteigung des nicht reflektierenden Bereich entlang der Rechteckdiagonalen und somit die Auflösungsgenauigkeit.
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Beim obigen Beispiel der Bezugsmarkierung in Form des rechteckigen Streifens, welcher zwei reflektierende Bereiche und einen nicht reflektierenden Bereich entlang der Rechteckdiagonalen aufweist, ist vorteilhafterweise eine analytische Lösung bei der Ermittlung der Koordinaten der Bezugsposition und des Durchfahrtswinkels durch Auswertung des Zeitverlaufs der reflektierten Intensität der Signale möglich.
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Jedoch sind selbstverständlich auch andere Streifengeometrien vorstellbar, wobei z. B. nur eine numerische Lösung bei der Ermittlung der Koordinaten der Bezugsposition und des Durchfahrtswinkels durch Auswertung des Zeitverlaufs der reflektierten Intensität der Signale möglich ist bzw. eine wesentlich komplexere analytische Lösung.
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Weiterhin kann die Signalqualität auch aus mehreren verschiedenen Parametern ermittelt werden.
