DE202005004466U1

DE202005004466U1 - Vorrichtung zur Erfassung von Objekten

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Publication number: DE202005004466U1
Application number: DE202005004466U
Authority: DE
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2005-03-19
Filing date: 2005-03-19
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2015-03-20

Abstract

Vorrichtung zur optoelektronischen Erfassung von Objekten und/oder Personen (16) mit wenigstens einer Erfassungseinrichtung (44) mit einer Sendeeinheit (32), die während des Betriebs bevorzugt gepulste elektromagnetische Strahlung in einem Überwachungsbereich aussendet, zumindest einer Empfangseinheit zum Empfang von aus dem Überwachungsbereich reflektierter Strahlung und einer Auswerteeinheit (34) zur Auswertung der empfangenen, reflektierten Strahlung, wobei eine Adaptionseinrichtung (36) vorgesehen ist, mit der wenigstens ein Betriebsparameter der Erfassungseinrichtung (44) zur Anpassung an die jeweilige Betriebssituation, insbesondere in Abhängigkeit von der aus der Auswerteeinheit (34) auf Basis der Auswertung der reflektierten Strahlung erfassten Eigenbewegungsgeschwindigkeit und Eigenbewegungsrichtung dynamisch angepasst wird und einer nachgeordneten Steuereinrichtung (38), die auf die bereitgestellten Umgebungsinformationen gemäß einer Reaktionsstrategie reagiert und ein Steuersignal bereitstellt, zur Steuerung eines führerlosen Transportsystems (1), dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung der Umgebung zwei Erfassungseinrichtungen (44), insbesondere zwei Laserscanner (20) mit jeweils mindestens einem Überwachungsbereich von 270° an dem führerlosen Transportsystem (1) angebracht sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Objekten und/oder Personen mit wenigstens einer Erfassungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Erfassungseinrichtungen sind grundsätzlich bekannt und werden beispielsweise an Fahrzeugen angebracht, um während eines Fahrbetriebs in einem Überwachungsbereich befindliche Objekte, insbesondere Personen, zu erkennen.
Aus der DE 198 45 568 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Objekterfassung für Kraftfahrzeuge bekannt. Diese Vorrichtung umfasst eine durch eine Vielzahl von Sensoren gebildete Abstands-Sensorik, die derart an dem Kraftfahrzeug angeordnet sind, dass diese eine Umgebung des Kraftfahrzeugs abtasten und eine Auswerteeinheit, die aus den Daten der Abstands-Sensorik die Bewegungsbahn und eine Geschwindigkeit eines Objektes relativ zu dem Kraftfahrzeug ermittelt, wobei die Abstands-Sensoren wahlweise durch die Auswerteeinheit ansteuerbar und die Reichweite und/oder die Betriebsart der Abstands-Sensoren veränderbar sind.
Nachteilig bei dem beschriebenen Verfahren und Vorrichtung ist, dass eine Vielzahl von Abstands-Sensoren notwendig sind, um den Bereich um das Kraftfahrzeug zu überwachen. Weiterhin nachteilig ist, dass das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs nicht beeinflussbar ist.
Weiterhin ist aus der DE 38 27 729 A1 eine Kollisionswarneinrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt. Die Einrichtung dient zur Vermeidung von Kollisionen mit stehenden Hindernissen im Nahbereich des Kraftfahrzeugs mit einer Abstandsmesseinrichtung zur berührungslosen Abstands- und Lageerkennung eines einen Gegenstands, die entsprechende Abstands- und Lagesignale abgibt. Es ist wenigstens ein Sensor zur Erfassung eines bestimmten, gerade vorliegenden Betriebszustandes entsprechenden Fahrkurses vorgesehen, der entsprechende Bewegungssignale abgibt. Die Abstands- und Lagesignale sowie die Bewegungssignale sind einer Auswerteeinheit zugeführt, die anhand dieser Signale unter Berücksichtigung der fahrzeugspezifischen Gegebenheiten errechnet, ob ein Kollisionskurs mit einem erkannten Gegenstand vorliegt. Falls dies der Fall ist, wird dies einem Fahrer durch eine angeschlossene Anzeigeeinheit mitgeteilt.
Auch bei der Einrichtung aus der DE 38 27 729 A1 ist nachteilig das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges nicht beeinflussbar. Es wird lediglich die Anzeigeeinheit angesteuert.
Aus der DE 101 51 982 A1 ist eine optoelektronische Erfassungseinrichtung bekannt mit wenigstens einer Sendeeinheit, die während des Betriebs bevorzugt gepulste elektromagnetische Strahlung in einen Überwachungsbereich aussendet. Dazu ist eine Empfangseinheit zum Empfang von aus dem Überwachungsbereich reflektierter Strahlung und eine Auswerteeinheit zur Auswertung der empfangenen reflektierten Strahlung bekannt. Eine Adaptionseinrichtung ist vorgesehen, mit der wenigstens ein Betriebsparameter der Erfassungseinrichtung zur Anpassung an die jeweilige Betriebssituation, insbesondere in Abhängigkeit von vorgebbaren Bedingungen, änderbar ist. Die DE 101 51 982 A1 beschreibt außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Erfassungseinrichtung.
Die in der DE 101 51 982 A1 beschriebene Erfassungseinrichtung und das beschriebene Verfahren zum Betreiben der optoelektronischen Erfassungseinrichtung eignen sich dazu, um den Betriebsparameter der Erfassungseinrichtung an die jeweilige Betriebssituation anzupassen. Nachteilig ist eine Anpassung der Betriebsparameter des Fahrzeuges nicht vorgesehen.
Nachteilig kann die genannte Einrichtung ausschließlich die mittels der Erfassungseinrichtung selbst erfasste Umgebungssituation im Überwachungsbereich als Grundlage für eine Entscheidung heranziehen, ob der Betriebszustand der Erfassungseinrichtung verändert werden soll oder nicht. Eine Auswirkung auf das Fahrverhalten abhängig von der erfassten Umgebung ist nachteilig nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur optoelektronischen Erfassung von Objekten und/oder Personen mit wenigstens einer Erfassungseinrichtung mit einer Auswerteeinheit zur Auswertung der empfangen, reflektierten Strahlung bereitzustellen.
Gelöst wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung zur optoelektronischen Erfassung von Objekten und/oder Personen mit wenigstens einer Erfassungseinrichtung mit einer Sendeeinheit, die während des Betriebs bevorzugt gepulste elektromagnetische Strahlung in einem Überwachungsbereich aussendet, zumindest einer Empfangseinheit zum Empfang von aus dem Überwachungsbereich reflektierter Strahlung und einer Auswerteeinheit zur Auswertung der empfangenen, reflektierten Strahlung, wobei eine Adaptionseinrichtung vorgesehen ist, mit der wenigstens einer der Betriebsparameter der Erfassungseinrichtung zur Anpassung an die jeweilige Betriebssituation, insbesondere in Abhängigkeit von der aus der Auswerteeinheit auf Basis der Auswertung der reflektierten Strahlung erfassten Eigenbewegungsgeschwindigkeit und Eigenbewegungsrichtung dynamisch angepasst wird und einer nachgeordneten Steuereinrichtung, die auf die bereitgestellten Umgebungsinformationen gemäß einer Reaktionsstrategie reagiert und ein Steuersignal bereitstellt, zur Steuerung des führerlosen Transportsystems, wobei zur Überwachung der Umgebung zwei Erfassungseinrichtungen, insbesondere zwei Laserscanner mit jeweils mindestens einem Überwachungsbereich von 270°, an dem führerlosen Transportsystem angebracht sind.
Vorzugsweise werden zwei optoelektronische Sensoren mit einem Überwachungsbereich von 270° diagonal an den Ecken des führerlosen Transportsystems untergebracht. Dadurch kann mit nur zwei optoelektronischen Sensoren vorteilhaft der ganze Umgebungsbereich des führerlosen Transportsystems überwacht werden. Das führerlose Transportsystem kann sich in allen Richtungen frei bewegen.
Den optoelektronischen Sensoren sind vorteilhaft mehrere Erfassungsbereiche zugeordnet. Der Erfassungsbereich dient dazu, die Objekte in der Umgebung zu erfassen. Dieser Erfassungsbereich hat die größte Ausdehnung. Die erfassten Daten aus der Umgebungskontur werden einer sicheren Auswerteeinheit zur Bestimmung der Eigengeschwindigkeit und Eigenbewegungsrichtung zur Verfügung gestellt. Ein weiterer Erfassungsbereich hat die Funktion eines Warnfeldes. Das Warnfeld ist innerhalb des Erfassungsbereiches angeordnet. Eintretende Objekte oder Personen in das Warnfeld führen zu einem Warnsignal an die Auswerteeinheit oder eine Fahrzeugsteuerung. Aufgrund eintretender Objekte in das Warnfeld kann die Fahrzeugsteuerung ein Ausweichmanöver durchführen. Ein weiterer Erfassungsbereich hat die Funktion eines Schutzfeldes. Das Schutzfeld ist wiederum innerhalb des Warnfeldes angeordnet. Eintretende Objekte oder Personen in das Schutzfeld führen zu einem Nothalt des Fahrzeuges. Dazu wird ein sicheres Steuersignal vom optoelektronischen Sensor direkt an die Fahrzeugbremse gesendet. Die Fahrzeugbremse kann dann unmittelbar das Fahrzeug stoppen. Das Steuersignal kann auch einer Fahrzeugsteuerung zur Verfügung gestellt werden. Wird das Steuersignal direkt der Fahrzeugbremse zur Verfügung gestellt, so entfällt die Verzögerungszeit durch die Fahrzeugsteuerung.
Vorteilhaft sind die Erfassungsbereiche dynamisch veränderbar. Ein Erfassungsbereich hat die maximale Ausdehnung zur Erfassung der Objekte. Alle in diesem Bereich befindlichen Objekte oder Personen werden erkannt. Aufgrund dieser Erkennung wird die Position und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges bestimmt. Der weitere Erfassungsbereich, das Warnfeld, wird nun aufgrund der Fahrtgeschwindigkeit in seiner Ausdehnung erweitert. Die maximale Ausdehnung ist kleiner als der Erfassungsbereich mit der maximalen Ausdehnung.
Der weitere Erfassungsbereich wird auch aufgrund der Fahrtrichtung in Fahrtrichtung ausgerichtet und aufgrund der Fahrgeschwindigkeit in seiner Ausdehnung ausgeweitet. Dies führt dazu, dass nur die für die momentane Fahrtrichtung relevanten Objekte und Personen in dem Warnfeld betrachtet werden und dass die Objekte und Personen, die sich seitlich zur Fahrtrichtung befinden, nicht betrachtet werden. Das Schutzfeld kann ebenfalls auch aufgrund der Fahrtgeschwindigkeit in seiner Ausdehnung erweitert werden. Die maximale Ausdehnung ist kleiner als das Warnfeld.
Das Schutzfeld wird auch aufgrund der Fahrtrichtung in Fahrtrichtung ausgerichtet. Dies führt dazu, dass auch hier nur die für die momentane Fahrtrichtung relevanten Objekte und Personen in dem Schutzfeld betrachtet werden und dass die Objekte und Personen, die sich seitlich zur Fahrtrichtung befinden, nicht betrachtet werden. Dies hat den großen Vorteil, dass sich das Fahrzeug auf engstem Raum schnell, sicher und effizient bewegen kann, ohne dass das Fahrzeug abgebremst oder gestoppt werden muss. Die Warn- und Schutzfelder werden während der Fahrt um das ganze Fahrzeug automatisch optimal angepasst. Das Fahrzeug kann sich dadurch in Umgebungen mit beliebigen Umgebungskonturen frei bewegen.
Vorteilhaft kann die sichere Auswerteeinheit nach Auswertung des Warnfeldes ein Signal zur Ausführung eines Verzögerungsmanövers oder Ausweichmanövers des führerlosen Transportsystems ausgeben und/oder nach der Auswertung des dritten Erfassungsbereiches ein Signal zur Ausführung eines Nothalts des führerlosen Transportsystems ausgeben, wenn ein Objekt in dem Erfassungsbereich des Laserscanners erkannt wird. Zur Ausführung des Nothalts muss die Auswerteeinheit als sichere Auswerteeinheit ausgeführt sein. Vorteilhaft ist hierdurch eine zweistufige Reaktionsweise des Fahrzeugs auf die auftretenden Hindernisse möglich. In der ersten Stufe wird dem Objekt oder der Person ausgewichen. In einer zweiten Stufe wird das Fahrzeug gestoppt. Der Stopp des Fahrzeuges wird direkt nach Auswerten des Schutzfeldes über die Steuereinheit der Fahrzeugbremse mitgeteilt. Dadurch kann das Fahrzeug seine Fahrt effizient gestalten und im Falle der Gefährdung einer Person, das Fahrzeug unverzüglich gestoppt werden.
Weiterhin wird die maximale Eigenbahngeschwindigkeit einer Fahrzeugsteuerung zur Verfügung gestellt. Die Fahrzeugsteuerung kann damit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechend der Nähe zu Hindernissen sanft anpassen. Ignoriert der Fahrzeugrechner diese Information und es kommt zu einer Detektion im Erfassungsbereich, stoppt die sichere Auswerteeinheit das Fahrzeug, indem ein sicheres Steuersignal an die Fahrzeugbremse gesendet wird. Dies hat den Vorteil, dass die Fahrzeugsteuerung nicht als Sicherheitskomponente ausgeführt werden muss. Die Fahrzeugsteuerung ist in der Lage, das Fahrzeug zu steuern. Dies kann mit einer Standardsteuerung durchgeführt werden. Kommen jedoch Personen oder Objekte zu nah an das Fahrzeug, wird das Fahrzeug ohne Mitwirkung der Fahrzeugsteuerung gestoppt. Die Auswerteeinheit benötigt wenig Informationen und ist damit einfach zu konfigurieren.
Um eine schnelle und einfache Eigenbewegungsbestimmung zu erreichen, werden lineare Modellbeziehungen verwendet, mittels derer die Eigenbewegung anhand ortsfester und beweglicher Gegenstände ermittelt werden kann. Da eine lineare Funktion nur durch zwei Parameter festgelegt ist, erlaubt die Verwendung linearer Funktionen eine besonders schnelle Bestimmung der Eigenbewegungswerte. Darüber hinaus sind entsprechende Methoden zur Bestimmung der Eigenbewegungswerte aufgrund der Linearität besonders einfach und zuverlässig durchführbar. Weiterhin werden Gruppen von Datensätzen und die Relativbewegungsparameter durch Verwendung einer Hough-Transformation ermittelt. Die Hough-Transformation ist in der Bildverarbeitung grundsätzlich bekannt (vgl. etwa Haberäcker, P., „Praxis der digitalen Bildverarbeitung und Mustererkennung", Carl Hanser Verlag, München 1995 sowie Bräunl, Thomas, Feyer, Stefan, Rapf, Wolfgang, Reinhardt, Michael, „Parallele Bildverarbeitung", Addison-Wesley, Bonn 1995, Seite IX, 205 und Jähne, Bernd, „Digitale Bildverarbeitung", Springer Verlag, Berlin 1991) und dient dort dazu, in Bildern vorgegebene, geometrische Gebilde und insbesondere Geraden aufzufinden. Sie ist daher direkt auf die Bestimmung einer linearen Funktion, deren geometrische Darstellung eine Gerade ist, übertragbar. Die Verwendung der Hough-Transformation erlaubt eine einfache Bestimmung von Geraden bzw. der entsprechenden linearen Funktionen. Insbesondere kann bei der Hough-Transformation wesentlich treffgenau nach Häufungspunkten gesucht werden, da sich die Eigenbewegung eines Fahrzeugs und damit die Werte der Relativbewegungsparameter nicht beliebig schnell, sondern beispielsweise durch dessen Trägheitsmoment für Rotationen um eine Hochachse, dessen maximale Beschleunigung und dessen maximale Verzögerung, bedingt begrenzt schnell verändern kann.
Weiterhin bevorzugt ist die Verwendung einer linearen Funktion, die durch zwei Relativbewegungsparameter parametrisiert ist, wobei bei der Bestimmung wenigstens eines der Relativbewegungsparameter in einem Zyklus und der Wert wenigstens eines der Relativbewegungsparameter in wenigstens einem vorhergehenden Zyklus verwendet wird.
Ein Verdrehwinkel bezüglich der letzten Abtastung wird nun zusammen mit den ermittelten Verdrehwinkeln der anderen Sensoren bewertet und ein gemeinsamer Verdrehwinkel errechnet. Zusätzlich wird eine Erwartungshaltung anhand der letzten Rotationswerte z.B. durch Least-Square-Extrapolation mit linearer oder quadratischer Extrapolationsfunktion ermittelt und berücksichtigt.
Anhand des gemeinsamen Verdrehwinkels werden nun die einzelnen Sensormesswerte in jeweils einem zweidimensionalen Feld eingetragen und mit der letzten Sensor Messung korreliert. Dazu eignet sich z.B. ein zweidimensionaler Musterabgleich mit Aufbereitung der Bilder bezüglich linearer Verbindung der Messwerte und Aufweitung der Linienstärke in einem der Bilder. Auf diese Weise wird für jeden Sensor ein Translationsvektor ermittelt. Die Translationsvektoren der einzelnen Scanner ergeben zusammen den Translationsvektor des Fahrzeugs.
Nun wird eine Gesamtansicht des einsehbaren Raumes anhand aller Messwerte zusammengebaut und entsprechend des Translationsvektors der minimale umschreibende Rahmen in Geschwindigkeitsrichtung entsprechend einer Bremsformel, die den maximalen Anhalteweg für eine Notbremsung bei einer Geschwindigkeit v und einer Totzeit t beschreibt, aufgeweitet. Zusätzlich wird das Warnfeld vorgelagert.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung müssen für den sicheren Stopp des Fahrzeuges nur die sicheren Schaltausgänge des optoelektronischen Sensors mit der Fahrzeugbremse verbunden werden. Die der Fahrzeugsteuerung übermittelte Geschwindigkeit muss von dieser nicht zwangsweise berücksichtigt werden. Dies führt dazu, dass sehr schnell auf die Person auf der Fahrbahn reagiert werden kann und ein Nothalt eingeleitet werden kann. Die korrekte Schutzfelddimensionierung wird von der sicheren Auswerteeinheit auf Basis der Daten vom sicheren Sensor autark gelöst und nicht einer nicht sicheren Fahrzeugsteuerung überlassen, die dann evtl. Eingänge für eine Umschaltung der Erfassungsbereiche des optoelektronischen Sensors steuert. Das Fahrzeug kann sich jederzeit in allen Richtungen frei bewegen. Die Vorrichtung funktioniert damit für alle Fahrzeugtypen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
1; eine schematische Darstellung des führerlosen Transportsystems;
2 eine weitere schematische Darstellung des führerlosen Transportsystems in verschiedenen Bewegungsphasen.
1 zeigt ein führerloses Transportsystem 1 während der Fahrt. Führerlose Transportsysteme werden in Industrieumgebungen und Lagerhallen zum Materialtransport eingesetzt. Die Umgebung wird mit Hilfe von Laserscannern 20 erfasst. Die führerlosen Transportsysteme 1 bewegen sich dabei selbstständig auf einer Fahrbahn und erkennen störende Hindernisse oder Personen. Führerlose Transportsysteme 1 sollen dabei so wenig wie möglich anhalten und so schnell wie möglich fahren, um das Material oder Transportgut an das vorgegebene Ziel zu transportieren. Die führerlosen Transportsysteme 1 oder auch Fahrzeuge 24 sind mit einem Antriebssystem 26 ausgestattet. Das Antriebssystem 26 wird von einer Fahrzeugsteuerung gesteuert. Zusätzlich verfügt das fahrerlose Transportsystem 1 über eine Fahrzeugbremse 28. Die Fahrzeugbremse 28 ist über eine Steuersignalleitung mit Sensorausgängen verbunden.
Das Fahrzeug 24 in 1 weist an zwei gegenüberliegenden Ecken zwei Laserscanner 20 auf. Die Laserscanner 20 überstreichen dabei vorzugsweise jeweils einen Erfassungsbereich 14 von 270°. Durch die Anordnung der zwei Laserscanner 20 an den gegenüberliegenden Ecken des Fahrzeuges 24 kann die gesamte Umgebung des Fahrzeugs 24 erfasst werden. Der Erfassungsbereich 14 der beiden Laserscanner 20 kann sich an den Ecken, an denen kein Laserscanner 20 montiert ist, überlappen. Innerhalb des Erfassungsbereichs 14 von 270° pro Laserscanner 20 können noch weitere Erfassungsbereiche, ein Warnfeld 4 und ein Schutzfeld 2 definiert sein. Das Warnfeld 4 und das Schutzfeld 2 sind kleiner und innerhalb des Erfassungsbereichs 14 angeordnet. Das Schutzfeld 2 ist wiederum kleiner als das Warnfeld 4 und innerhalb des Warnfeldes 4 angeordnet.
Die Laserscanner 20 weisen eine Auswerteeinheit 34 zur Auswertung der empfangenen, reflektierten Strahlung auf. Ein sicherer Schaltausgang der Auswerteeinheit 34 ist mit der Fahrzeugbremse 28 verbunden.
Abhängig von der Auswertung der empfangenen, reflektierten Strahlung kann das Schutzfeld 2 und das Warnfeld 4 über eine jeweils den Laserscannern 20 zugeordnete Adaptionseinheit 36 angepasst werden. Den Laserscannern 20 ist jeweils eine Steuereinrichtung 38 zugeordnet, die über Steuersignalleitungen 30 mit der Fahrzeugbremse 28 und der Fahrzeugsteuerung 40 verbunden sind. Die Fahrzeugsteuerung 40 ist wiederum mit einer Steuersignalleitung 30 mit dem Antriebssystem 26 des Fahrzeugs 24 verbunden.
Wie in 2 dargestellt, wird von den Laserscannern 20 ein Objekt oder ein Gegenstand 18 erfasst. Das Fahrzeug 24 ist in verschiedenen Bewegungsphasen dargestellt. Nachdem die Objekte innerhalb der Umgebung erfasst sind, wird die Eigenbewegungsrichtung und Eigenbewegungsgeschwindigkeit berechnet. Bei Verletzung des Warnfeldes 4 kann das Fahrzeug 24 über ein Steuersignal 30 an die Fahrzeugsteuerung verzögert werden. Bei Verletzung des Schutzfeldes 2 wird die Fahrzeugbremse 28 über ein Steuersignal 30 betätigt.
Dazu wird von den Laserscannern 20 die Umgebung zyklisch abgetastet. Die Abtastergebnisse werden zyklisch ausgewertet. Dazu werden die Ergebnisse des aktuellen Zyklus mit dem Abtastergebnis eines vorhergehenden Zyklus verarbeitet. Aufgrund dieser Daten und deren Auswertung kann die Verdrehung des Laserscanners 6 und des Laserscanners 8 berechnet werden. Aus der Verdrehung des ersten und zweiten Laserscanners 6 und 8 kann die Gesamtverdrehung, resultierend aus dem Laserscanner 6 und dem Laserscanner 8, berechnet werden. Die resultierende Gesamtverdrehung entspricht auch der Verdrehung des Fahrzeuges 24 zu einem bestimmten Zeitpunkt gegenüber einem vorhergehenden Zeitpunkt. Aus dem Ergebnis des aktuellen Zyklus mit dem Abtastergebnis des vorhergehenden Zyklus kann die Position der einzelnen Laserscanner 6 und 8 in Relation zur Umgebung erfasst werden. Aus den erfassten Daten kann für jeden Laserscanner 6 und 8 ein Bewegungsrichtungsvektor berechnet werden. Die Bewegungsrichtungsvektoren aus dem Laserscanner 6 und dem Laserscanner 8 ergeben zusammen einen gesamten Richtungsvektor. Dieser gesamte Richtungsvektor entspricht dem Richtungsvektor des Fahrzeugs 24. Aus dem Ergebnis des aktuellen Zyklus mit dem Abtastergebnis des vorhergehenden Zyklus und der Kenntnis der Zykluszeit kann die Eigengeschwindigkeit der einzelnen Laserscanner 6 und 8 bestimmt werden. Aus den Eigengeschwindigkeiten der einzelnen Laserscanner 6 und 8 kann die gesamte Geschwindigkeit des Fahrzeugs 24 berechnet werden.
Damit ist die Geschwindigkeit und die Richtung des Fahrzeugs 24 bekannt. Anhand dieser Daten werden nun das Warnfeld 4 und das Schutzfeld 2 angepasst. Die Anpassung des Schutzfeldes 2 erfolgt in zwei Schritten. In einer ersten Anpassung wird die Ausdehnung des Schutzfeldes 2 und des Warnfeldes 4 der Geschwindigkeit angepasst. Je höher die Geschwindigkeit, desto weiter soll das Fahrzeug 24 gegenüber Hindernissen im Bewegungsbereich sensibilisiert werden. Dazu wird das Schutzfeld 2 und das Warnfeld 4 in seiner Größe entsprechend der Geschwindigkeit ausgedehnt. Eine höhere Geschwindigkeit hat ein größeres Schutzfeld 2 und Warnfeld 4 zur Folge. Wird die Geschwindigkeit reduziert, wird das Schutzfeld 2 und das Warnfeld 4 in seiner Ausdehnung reduziert.
Bei der Anpassung des Schutzfeldes 2 und Warnfeldes 4 aufgrund der Geschwindigkeit wird auch der maximale Anhalteweg für eine Notbremsung bei der Geschwindigkeit v und einer Totzeit Tt berücksichtigt. Ausgehend von einer Bremsformel B(v) = f(v²) + v*Tt. Der Bremsweg ist dabei abhängig vom Quadrat der Geschwindigkeit, zuzüglich dem Produkt aus Totzeit oder auch Reaktionszeit mal der Geschwindigkeit. Je schneller das Fahrzeug 24 ist, desto größer wird der Bremsweg. Der Bremsweg wächst nach der Bremsformel quadratisch mit der Geschwindigkeit. Das Schutzfeld 2 und das Warnfeld 4 werden bei wachsender Geschwindigkeit auch quadratisch erhöht. Bei einer Verdopplung der Geschwindigkeit wird das Schutzfeld 2 mindestens um den Faktor 4 ausgedehnt.
Das Schutzfeld 2 und das Warnfeld 4 sind dabei immer innerhalb des Erfassungsbereiches 14 angeordnet. Bei Erreichen der maximal möglichen Ausdehnung des Schutzfeldes 2 und des Warnfeldes 4 kann die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 24 nicht mehr erhöht werden.
In einer weiteren Anpassung wird das Schutzfeld 2 und das Warnfeld 4 auch entsprechend der Richtung des Fahrzeugs 24 in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 24 ausgerichtet. Wenn das Fahrzeug 24 beispielsweise wie in 2 dargestellt, nach rechts abbiegt, werden das Schutzfeld 2 und das Warnfeld 4 nach rechts in Bewegungsrichtung ausgerichtet. Je nach Grad der Richtungsänderung wird das Schutzfeld 2 mehr oder weniger stark in seiner Richtung geändert. Dadurch wird das Fahrzeug 24 nur in diesem Bereich der Fahrtrichtung gegenüber Hindernissen sensibel. Hindernisse, die das Fahrzeug 24 aufgrund der Bewegungsrichtung umfährt, werden nicht innerhalb des Schutzfeldes 2 und des Warnfeldes 4 detektiert. Das Fahrzeug 24 kann sich somit mit optimaler Verfügbarkeit und maximaler Sicherheit bewegen. Gefährdete oder störende Objekte oder Personen 16 werden frühzeitig erkannt und das Fahrzeug 24 kann gestoppt werden. Es werden aber nur die notwendigen Objekte oder Personen 16 betrachtet, die durch das Fahrzeug 24 in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 24 gefährdet werden könnten. Auf Objekte, die nicht in Fahrtrichtung auftauchen, wird nicht reagiert.
Es ist lediglich eine Verbindung über eine Steuersignalleitung 30 von den sicheren Schaltausgängen der Auswerteeinheit 34 zur Fahrzeugbremse 28 notwendig. Eine der Fahrzeugsteuerung 40 übermittelte Geschwindigkeit muss von dieser nicht berücksichtigt werden. Die ermittelte Geschwindigkeit kann zur Information oder Diagnose an die übergeordnete Fahrzeugsteuerung 40 übermittelt werden. Mit Hilfe dieser Information können Warnleuchten aktiviert werden oder Warnsignale in akustischer Form ausgegeben werden.
Aus den erfassten Umgebungsdaten wird die Eigenrotation, die Eigenrotationsrichtung, die Eigenbahngeschwindigkeit und die Eigenbahnrichtung des Fahrzeuges wie oben beschrieben ermittelt. Die Ermittlung dieser Werte kann nach verschiedenen Methoden stattfinden. Beispielhaft wird die Objekterkennung durch Auswerten linearer Funktionen detailliert beschrieben.
Eine einzige erste lineare Funktion für ortsfeste Gegenstände 18 beschreibt die Abhängigkeit einer Komponente v_X der Relativgeschwindigkeit in einer ersten Bezugsrichtung X von einer komplementären Komponente s_y einer Relativposition in einer zu der ersten Bezugsrichtung orthogonalen zweiten Bezugsrichtung Y. Entsprechend beschreibt eine einzige zweite lineare Funktion für alle ortsfesten Gegenstände die Abhängigkeit der Komponente v_y der Relativgeschwindigkeit in einer zweiten Bezugsrichtung Y von der komplementären Komponente s_X der Relativposition in der ersten Bezugsrichtung X.
Die erste lineare Funktion ist dabei in einer Darstellung v_X = a_X s_X + b_X parametrisiert durch zwei Relativbewegungsparameter, nämlich durch einen ersten Proportionalitätskoeffizienten a_X, dessen Wert das Negative der Winkelgeschwindigkeit des Rotationsanteils der Relativgeschwindigkeit der ortsfesten Gegenstände bzw. die Winkelgeschwindigkeit der Rotation des Fahrzeugs 24, d.h. dessen Eigenrotationsgeschwindigkeit ist und durch eine erste Konstante b_x, die gleich dem Translationsanteil U_X der Relativgeschwindigkeit der ortsfesten Gegenstände in der ersten Bezugsrichtung bzw. der negativen Komponente der Eigenbahngeschwindigkeit v des Fahrzeugs in der ersten Bezugsrichtung ist.
Die zweite lineare Funktion ist entsprechend in einer Darstellung v_y = a_y s_y + b_y parametrisiert durch zwei andere Relativbewegungsparameter, nämlich durch einen zweiten Proportionalitätskoeffizienten a_y, der wiederum gleich der Winkelgeschwindigkeit des Rotationsanteils der Relativgeschwindigkeit der ortsfesten Gegenstände ist und eine zweite Konstante b_y, die gleich dem Translationsanteil U_y der Relativgeschwindigkeit der ortsfesten Gegenstände in der zweiten Bezugsrichtung bzw. der negativen Eigenbahngeschwindigkeit v des Fahrzeugs in der zweiten Bezugsrichtung ist. Durch Auffinden einer linearen Beziehung zwischen der Komponente v_X bzw. v_y der Relativgeschwindigkeit in der ersten bzw. zweiten Bezugsrichtung X bzw. Y und der komplementären Komponente s_y bzw. s_X in der zweiten bzw. ersten Bezugsrichtung Y bzw. X können daher die Relativbewegungsparameter und damit die Eigenrotationsgeschwindigkeit und die Eigenbahngeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt werden. Da die Relativgeschwindigkeiten und die Relativpositionen der bewegten Gegenstände 16 diesen linearen Funktionen im allgemeinen nicht genügen, können so die bewegten von den ortsfesten Gegenständen unterschieden werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird statt einer Erkennung der ortsfesten Gegenstände mittels der Objektverfolgung eine Hough-Transformation durchgeführt. Die Durchführung der Hough-Transformation zur Geradenerkennung ist in der eingangs zitierten Literatur genauer beschrieben. Mit Hilfe der Hough-Transformation werden auch die Eigenrotationsgeschwindigkeit und die Eigenbahngeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt.

1: führerloses Transportsystem
2: Schutzfeld
4: Warnfeld
6: erster Laserscanner
8: zweiter Laserscanner
10: Translationsvektor 1
12: Translationsvektor 2
14: Erfassungsbereiche der optoelektronischen Sensoren
14': erster Erfassungsbereich
14": zweiter Erfassungsbereich
16: Person
18: Objekt
20: Laserscanner
24: Fahrzeug
26: Antriebsszstem
28: Fahzeugbremse
30: Steuersignalleitung
32: Sendeeinheit
34: Auswerteeinheit
36: Adaptionseinheit
38: Steuereinrichtung
40: Fahrzeugstererung
42: Schnittstelle
44: Erfassungseinrichtung

Claims

Vorrichtung zur optoelektronischen Erfassung von Objekten und/oder Personen (16) mit wenigstens einer Erfassungseinrichtung (44) mit einer Sendeeinheit (32), die während des Betriebs bevorzugt gepulste elektromagnetische Strahlung in einem Überwachungsbereich aussendet, zumindest einer Empfangseinheit zum Empfang von aus dem Überwachungsbereich reflektierter Strahlung und einer Auswerteeinheit (34) zur Auswertung der empfangenen, reflektierten Strahlung, wobei eine Adaptionseinrichtung (36) vorgesehen ist, mit der wenigstens ein Betriebsparameter der Erfassungseinrichtung (44) zur Anpassung an die jeweilige Betriebssituation, insbesondere in Abhängigkeit von der aus der Auswerteeinheit (34) auf Basis der Auswertung der reflektierten Strahlung erfassten Eigenbewegungsgeschwindigkeit und Eigenbewegungsrichtung dynamisch angepasst wird und einer nachgeordneten Steuereinrichtung (38), die auf die bereitgestellten Umgebungsinformationen gemäß einer Reaktionsstrategie reagiert und ein Steuersignal bereitstellt, zur Steuerung eines führerlosen Transportsystems (1), dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung der Umgebung zwei Erfassungseinrichtungen (44), insbesondere zwei Laserscanner (20) mit jeweils mindestens einem Überwachungsbereich von 270° an dem führerlosen Transportsystem (1) angebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserscanner (20) diagonal an zwei gegenüberliegenden Ecken des führerlosen Transportsystems (1) angebracht sind, um den Umgebungsbereich um das führerlose Transportsystem (1) vollständig zu erfassen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserscanner (20) jeweils mindestens zwei verschiedene Erfassungsbereiche (14', 14") zur unterschiedlichen Auswertung des Umgebungsbereiches und daraus unterschiedliche Reaktionsstrategien ableitbar sind, aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (34) als Sicherheitsgerät ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die sichere Auswerteeinheit (34) ausgebildet ist zur Ausgabe eines Signals, bezüglich der Auswertung des ersten Erfassungsbereiches (14') zur Ausführung einer Verzögerung oder Ausweichmanövers des führerlosen Transportsystems (1) und/oder zur Ausgabe eines Signals bezüglich der Auswertung des zweiten Erfassungsbereiches (14") zur Ausführung eines Nothalts des führerlosen Transportsystems (1), wenn sich ein Objekt in dem Erfassungsbereich (14) des Laserscanners (20) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die sichere Auswerteeinheit (34) ausgebildet ist zur Ausgabe einer ermittelten Eigenbahngeschwindigkeit an eine Fahrzeugsteuerung (40).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsteuerung (40) ausgebildet ist zur Ausgabe eines Signals aufgrund der ermittelten maximalen Eigenbahngeschwindigkeit und der ermittelten Entfernung zu Objekten (18) zur Steuerung der Eigenbahngeschwindigkeit des führerlosen Transportsystems (1).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenbewegungsrichtung und/oder die Eigenbewegungsgeschwindigkeit durch Inkrementalgeber aufgenommen wird.