-
Die Erfindung betrifft ein Positioniersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Derartige Positioniersysteme können beispielsweise dazu eingesetzt werden, ein Regalbediengerät an bestimmten Regalfächern eines Hochregallagers zu positionieren.
-
In Hochregallagern werden Hochregale mittels Regalbediengeräten be- und entladen. Ein derartiges Hochregal besteht aus einer Mehrfachanordnung von in horizontaler Richtung verlaufenden Riegeln und in vertikaler Richtung verlaufenden Stehern, wobei diese die einzelnen Regalfächer, im Folgenden Fächer genannt, des Hochregals begrenzen. In diese werden Gegenstände, insbesondere Paletten oder Boxen eingeladen.
-
Um mit dem Regalbediengerät an den jeweiligen Fächern Be- oder Entladevorgänge durchführen zu können, muss das Regalbediengerät exakt am jeweiligen Fach positioniert werden.
-
Typischerweise erfolgt hierzu zunächst eine Grobpositionierung des Regalbediengeräts, mittels eines am Regalbediengerät angebrachten Distanzsensors. Anschließend erfolgt eine Feinpositionierung mittels eines eine Kamera aufweisenden optischen Sensors. Zur Durchführung der Feinpositionierung wird mittels der Kamera eine Markierung an dem jeweiligen Fach erfasst und anhand dessen das Regalbediengerät in dessen Prozessbetrieb selbsttätig auf das Fach positioniert.
-
Ein derartiges Positioniersystem mit einem optischen Sensor ist aus der
DE 10 2013 111 187 A1 bekannt. Bei diesem optischen Sensor werden zur Feinpositionierung des Regalbediengeräts am Hochregallager in Abhängigkeit der erfassten Markierungen Messsignale generiert, die über mehrere Schaltausgänge an die Steuerung des Regalbediengeräts ausgegeben werden. Weiterhin weist der optische Sensor eine Anordnung von Eingängen und eine Ethernet-Schnittstelle auf, die insbesondere zur Diagnose des optischen Sensors genutzt werden können.
-
Die Anordnung von Ein- und Ausgängen bedingt einen unerwünscht hohen Verkabelungsaufwand zum Anschluss des optischen Sensors an externe Einheiten.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Positioniersystem bereitzustellen, das bei geringem konstruktivem Aufwand eine hohe Funktionalität aufweist.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Die Erfindung betrifft ein Positioniersystem mit einem einen Bildsensor aufweisenden optischen Sensor. Mit dem optischen Sensor werden Markierungen ortsaufgelöst erfasst und in Abhängigkeit hiervon Positionssignale generiert. In dem optischen Sensor ist eine IO-Link-Schnittstelle integriert.
-
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die im optischen Sensor integrierte IO-Link-Schnittstelle der Verkabelungsaufwand des optischen Sensors zu externen Einheiten erheblich reduziert werden kann, wodurch der gesamte konstruktive Aufwand des Positioniersystems verringert werden kann.
-
Besonders vorteilhaft sind mit der IO-Link-Schnittstelle die Eingänge und die Ausgänge des optischen Sensors ausgebildet.
-
Dies bedeutet, dass die IO-Link-Schnittstelle die gesamte Ein-/Ausgangsstruktur ausbildet, das heißt außer der IO-Link-Schnittstelle brauchen keine weiteren Ein- oder Ausgänge oder sonstige Schnittstellen vorgesehen sein.
-
Besonders vorteilhaft ist mit der IO-Link-Schnittstelle wenigstens ein Digitalausgang gebildet, über welchen digitalisierte Messwerte ausgebbar sind.
-
In diesem Fall werden die Messwerte des optischen Sensors ohne weitere Signalverarbeitung an eine externe Einheit ausgegeben, wo diese dann insbesondere zu Steuersignalen oder Schaltsignalen für einen Positioniervorgang weiterverarbeitet werden können. Vorteilhaft ist die externe Einheit eine Steuereinheit, die die jeweiligen Positioniervorgänge selbst steuert.
-
Alternativ ist mit der IO-Link-Schnittstelle wenigstens ein Digitalausgang gebildet, über welchen aus Messwerten des optischen Sensors generierte Schaltsignale oder Steuersignale ausgebbar sind.
-
In diesem Fall findet bereits in dem optischen Sensor eine Weiterverarbeitung der Messwerte zu Steuersignalen oder Schaltsignalen für einen Positioniervorgang statt, die dann an eine externe Einheit ausgegeben werden, die wiederum von einer Steuereinheit gebildet sein kann.
-
Weiter vorteilhaft ist mit der IO-Link-Schnittstelle wenigstens ein Digitaleingang gebildet, über welchen digitalisierte Parametriersignale in den optischen Sensor eingebbar sind.
-
Damit können über die IO-Link-Schnittstelle nicht nur Daten ausgegeben, sondern auch eingegeben werden.
-
Besonders vorteilhaft bildet der optische Sensor mit der IO-Link-Schnittstelle einen IO-Link-Slave, der mit einem IO-Link-Master kommuniziert.
-
Der IO-Link-Master kann insbesondere eine Steuereinheit sein, die Positioniervorgänge steuert.
-
Der optische Sensor als IO-Link-Slave ist somit in ein Netzwerk bildendes IO-Link-System eingebunden. In diesem Netzwerk bildet generell der IO-Link-Master mit angeschlossenen IO-Link-Slaves Punkt-zu-Punkt Verbindungen aus, so dass die einzelnen IO-Link-Slaves nicht unter Adressen vom Master angesprochen werden müssen, das heißt das IO-Link-System ist kein Feldbus und weist damit einen äußerst einfachen Aufbau auf.
-
Zum Anschluss mehrerer IO-Link-Slaves weist der IO-Link-Master zur Ausbildung der Punkt-zu-Punkt Verbindungen mehrere Ports auf, wobei an jedem Port jeweils ein IO-Link-Slave mit seiner IO-Link-Schnittstelle angeschlossen werden kann. In der Kommunikation mit den IO-Link-Mastern kann die IO Link-Schnittstelle des IO-Link-Slaves in unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden, so dass die IO-Link-Schnittstelle wahlweise einen spezifischen Digitaleingang oder Digitalausgang ausbildet über welchen digitalisierte Daten ein- oder ausgegeben werden können.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Positioniersystems ist der optische Sensor auf einem Fahrzeug beweglich angeordnet. Die Markierungen sind an stationären Objekten, an welchen das Fahrzeug zu positionieren ist, angeordnet.
-
Die Positioniervorgänge, insbesondere die Feinpositionierung des Fahrzeugs an einer Sollposition des Objekts erfolgt dann generell derart, dass mit dem optischen Sensor eine die Sollposition definierende Markierung mit dem Bildsensor erfasst wird. Im optischen Sensor wird dann fortlaufend die Lage der Markierung auf dem Bildsensor erfasst und daraus die aktuelle Abweichung an der Sollposition bestimmt. Aus dieser Abweichung wird ein Steuerbefehl für eine Steuereinheit, die vorteilhaft der von Fahrzeugsteuerung des Fahrzeugs gebildet ist, generiert.
-
Gemäß einer besonders vorteilhaften Anwendung ist das Fahrzeug ein Regalbediengerät, das an einem Hochregallager positioniert wird.
-
Der für das Positioniersystem eingesetzte optische Sensor weist einen Bildsensor in Form einer CCD- oder CMOS-Matrixanordnung sowie eine Beleuchtungseinheit in Form einer Leuchtdiodenanordnung auf.
-
Durch eine hinreichend große Anzahl von lichtempfindlichen Elementen in der matrixförmigen CCD- oder CMOS-Anordnung des Bildsensors kann die Lage von Markierungen sehr genau bestimmt werden, wodurch eine exakte Positionierung des Fahrzeugs am Objekt ermöglicht wird.
-
Weiter vorteilhaft ist, dass mit den optischen Sensoren unterschiedlich ausgebildete Markierungen exakt erfasst werden können. Damit können je nach Applikation verschiedene Markierungen an den Objekten angebracht werden.
-
Gemäß einer ersten Ausgestaltung sind die Markierungen von grafischen Mustern gebildet.
-
Insbesondere sind die Markierungen bildende grafischen Muster von 2D-Codes oder Marken, insbesondere Passermarken gebildet.
-
Die Muster können durch Aufdrucken oder dergleichen hergestellt werden.
-
Weiterhin sind die Markierungen von Reflektoren gebildet.
-
Bei den Reflektoren kann es sich um Massivteile bildende Retroreflektoren handeln, die durch mechanische Verbindungen wie Eindrücken, Einrasten, Einschnappen an den Objekten befestigt werden. Weiterhin können die Reflektoren als Reflexfolien ausgebildet sein, die auf den Objekten aufgeklebt werden. Vorteilhaft werden hierzu selbstklebende Reflexfolien eingesetzt.
-
Schließlich sind die Markierungen von mechanisch veränderten Strukturen der Objekte gebildet.
-
Dabei sind die mechanisch veränderten Strukturen in Form von Löchern oder Umformungen, insbesondere Prägungen, gebildet.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1: Schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Positioniersystems für ein Regalbediengerät an einem Hochregallager.
-
2: Schematische Einzeldarstellung des optischen Sensors des Positioniersystems.
-
1 zeigt schematisch ein Regalbediengerät 1 an einem Hochregallager 2. Das in 1 nur angedeutet dargestellte Hochregallager 2 besteht aus einer Anordnung von in horizontaler Richtung verlaufenden Profilen, sogenannten Querriegeln 3, sowie aus einer Anordnung von in vertikaler Richtung verlaufenden Profilen, sogenannten Stehern 4. Die Steher 4 und Querriegel 3 begrenzen Fächer, spezifisch Regalfächer. Mittels des Regalbediengeräts 1 werden Gegenstände wie Paletten 5 in diesen Fächern eingelagert beziehungsweise aus diesen entnommen.
-
Hierzu muss das fahrbare Regalbediengerät 1 exakt an dem jeweiligen Fach des Hochregallagers 2 positioniert werden. Zunächst erfolgt dabei eine Grobpositionierung des Regalbediengeräts 1, beispielsweise mittels eines am Regalbediengerät 1 angeordneten, nicht dargestellten Distanzsensors. Anschließend erfolgt eine Feinpositionierung des Regalbediengeräts 1.
-
Für diese Feinpositionierung wird das erfindungsgemäße Positioniersystem eingesetzt. Dieses Positioniersystem umfasst einerseits einen am Regalbediengerät 1 angeordneten, das heißt mit diesem mitfahrenden optischen Sensor 6. Andererseits weist das Positioniersystem an dem Hochregallager 2 angeordnete Markierungen auf. Im vorliegenden Fall ist die Markierung von einem Loch 7 im jeweiligen Querriegel 3 gebildet.
-
Alternativ können anstelle von Löchern 7 als Markierungen in die Querriegel 3 Umformungen wie zum Beispiel Prägungen eingearbeitet sein.
-
Ebenso können als Markierungen Reflektoren vorgesehen sein, die durch Einrasten oder Aufkleben an den Querriegeln 3 befestigt werden. Weiterhin können als Markierungen auch Reflexfolien verwendet werden, die auf den Querriegeln 3 aufgeklebt werden können.
-
Schließlich können als Markierungen grafische Muster wie 2D-Codes, Marken, insbesondere Passermarken, verwendet werden, die auf den Querriegeln 3 aufgedruckt, aufgeklebt oder in sonstiger Weise befestigt werden.
-
2 zeigt eine Ausführungsform des optischen Sensors 6 als Bestandteil des Positioniersystems. Der optische Sensor 6 weist ein Gehäuse 7 auf, in dem ein Bildsensor 8 und eine diesem zugeordnete Beleuchtungseinheit 9 integriert sind. Der Bildsensor 8 besteht aus einer matrixförmigen Anordnung von lichtempfindlichen Elementen, insbesondere einer quadratischen oder rechteckigen Anordnung. Vorzugsweise ist der Bildsensor 8 von einer CCD- oder CMOS-Matrixanordnung gebildet. Die Beleuchtungseinheit 9 besteht vorzugsweise aus einer Leuchtdiodenanordnung. Vorteilhaft ist eine den Bildsensor 8 umgebende ringförmige Anordnung von Leuchtdioden vorgesehen.
-
Weiterhin ist im Gehäuse 7 des optischen Sensors 6 eine Auswerteeinheit 10 angeordnet, die von einem Mikroprozessor oder dergleichen gebildet ist. Die Auswerteeinheit 10 steuert die Beleuchtungseinheit 9 und wertet die von den lichtempfindlichen Elementen des Bildsensors 8 generierten Empfangssignale aus.
-
Als einzige Schnittstelle zu einer externen Einheit, insbesondere zur Fahrzeugsteuerung des Regalbediengeräts 1, weist der optische Sensor 6 eine IO-Link-Schnittstelle 11 auf. Mit der IO-Link-Schnittstelle 11 kann der optische Sensor 6 als IO-Link-Slave an einem Port eines IO-Link-Masters angeschlossen werden, wobei der IO-Link-Master insbesondere von der Fahrzeugsteuerung gebildet sein kann. Da der IO-Link-Master typischerweise mehrere Ports aufweist, können mehrere IO-Link-Slaves, beispielsweise weitere Sensoren, an den IO-Link-Master angeschlossen werden.
-
Über den IO-Link-Master kann die Betriebsart der IO-Link-Schnittstelle 11 des IO-Link-Slaves, das heißt des optischen Sensors 6 gewählt werden. So kann die IO-Link-Schnittstelle 11 wahlweise als Digitaleingang oder Digitalausgang betrieben werden. Bei Betrieb als Digitalausgang kann der optische Sensor 6 digitalisierte Daten, insbesondere mit dem Bildsensor 8 erfasste Messwerte oder daraus abgeleitete Größen wie Schaltsignale oder Steuersignale für die Durchführung von Positioniervorgängen an die Fahrzeugsteuerung übertragen. Bei Betrieb als Digitalausgang können digitalisierte Daten, die insbesondere für eine Parametrierung des optischen Sensors 6 verwendet werden, in den optischen Sensor 6 eingelesen werden.
-
Zur Durchführung der Feinpositionierung erfolgt zunächst in einem Einrichtbetrieb eine Ausrichtung des optischen Sensors 6 auf die jeweilige Markierung. Die Lage der dabei registrierten Markierungen auf dem Bildensor 8 wird als Sollposition gespeichert. In dem auf den Einrichtbetrieb folgenden Prozessbetrieb erfolgt die Positionierung des Regalbediengeräts 1 an dem Hochregallager 2. Bei Verfahren des Regalbediengeräts 1 wird fortlaufend die Lage der Markierung auf dem Bildsensor 8 erfasst und daraus die aktuelle Abweichung von der Sollposition bestimmt. Die im optischen Sensor 6 registrierten Messwerte können direkt über die IO-Link-Schnittstelle 11 in die Fahrzeugsteuerung eingelesen werden, so dass anhand der Messwerte Steuerbefehle für die Feinpositionierung des Regelbediengeräts generiert werden. Alternativ können diese Steuerbefehle bereits im optischen Sensor 6 generiert werden und dann an die Fahrzeugsteuerung ausgegeben werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Regalbediengerät
- 2
- Hochregallager
- 3
- Querriegel
- 4
- Steher
- 5
- Palette
- 6
- optischer Sensor
- 7
- Loch
- 8
- Bildsensor
- 9
- Beleuchtungseinheit
- 10
- Auswerteeinheit
- 11
- IO-Link-Schnittstelle
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102013111187 A1 [0006]
