DE2063809A1 - Measuring head for an inductive vehicle control system - Google Patents
Measuring head for an inductive vehicle control systemInfo
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Description
Patentbeschreibung Meßkopf für ein induktives Fahrzeugleitsystem Die Erfindung befaßt sich mit einem Meßkopf, einschließlich der dazugehörigen elektronischen Schaltung, für ein induktives Fahrzeugleitsystem.Patent description measuring head for an inductive vehicle control system Die Invention relates to a measuring head, including the associated electronic Circuit for an inductive vehicle control system.
Für eine automatische Fahrzeugführung ist es notwendig, die jeweilige Position des Fahrzeugs (Ist-Wert), bezogen auf die vorgegebene Bahn (Soll-Wert), zu kennen, um ein Regelsignal zu erstellen, das nach entsprechender elektrischer oder hydraulischer Verstärkung eine Veränderung der gelenkten Räder des Fahrzeugs bewirkt. Eine solche vorgegebene Bahn oder Leitlinie zur automatischen fahrerlosen Führung von Fahr zeugen kann durch einen we chselstromdurchfloss enen Leiter, beispielsweise in Form eines Drahtes, gebildet werden. Mit Hilfe von Spulen wird das den Leitdraht umgebende konzentrische elektromagnetische Wechselfeld gemessen, seine Stärke ist ein Maß für den Abstand der Spulen und damit des Fahrzeugs zum Leitdraht, d. h. der Position des Fahrzeugs zum Leitdraht. Verfahren dieser Art, die als induktives F ahrzeugleitsystem oder auch kurz "Leitkabelsystem'l bezeichnet werden, sind seit längerem bekannt (British Patent Specification 549674 (1941) und British Patent Specification 963349 (1961)) und werden z. B.For automatic vehicle guidance it is necessary to select the respective Position of the vehicle (actual value), based on the specified path (target value), to know in order to create a control signal which, according to the corresponding electrical or hydraulic amplification a change in the steered wheels of the vehicle causes. Such a predetermined path or guideline for automatic driverless Driving vehicles can be through an alternating current flow-through conductor, for example in the form of a wire. With the help of coils this becomes the guide wire surrounding concentric alternating electromagnetic field measured, its strength is a measure of the distance between the coils, and thus the vehicle, from the guide wire, d. H. the position of the vehicle in relation to the guide wire. Procedure of this kind, which is called inductive F ahrzeugleitsystem or also called "Leitkabelystem'l" for short, are since Known for some time (British Patent Specification 549674 (1941) and British Patent Specification 963349 (1961)) and are e.g. B.
bei Flurförderzeugen angewandt.used in industrial trucks.
Alle bisher bekannten Verfahren dieser Art haben jedoch entscheidende Nachteile, die durch die Art der Spulenanordnung - Aufbau des Meßkopfes und der Art der Umformung der im Meßkopf empfangenen Signale - Schaltungsanordnung - begründet sind. Die Nachteile sina so gravierend, daß bisher nur ausgezeichnete Positionen zum Leitdraht, beispielsweise bei einem im Erdboden verlegten Leitkabel senkrecht darüber, als vorgegebene Bahn benutzt werden konnten. Die Nachteile des Leitkabelsystems mit ihrer bisherigen Form des Meßkopfes und der Schaltungsanordnung lassen sich wie folgt zusammenfassen: das von einer Spule empfangene Signal, wenn diese auf einer Geraden (11) rechtwinklig im Abstand (h) zu einem wechselstromdurchflossenen Leiter (8) geführt wird, ist nicht nur abhängig von dem seitlichen Abstand x vom Leitdraht, sondern auch von allen anderen Bewegungen des Fahrzeugs und damit des Meßkopfes. Darüber hinaus ist es stark nichtlinear.However, all previously known methods of this type have decisive ones Disadvantages caused by the type of coil arrangement - construction of the measuring head and the Type of conversion of the signals received in the measuring head - circuit arrangement - justified are. The disadvantages are so serious that so far only excellent positions perpendicular to the guide wire, for example in the case of a guide cable laid in the ground above, could be used as a given path. The disadvantages of the guide wire system with their previous form of the measuring head and the circuit arrangement can summarize as follows: that of a coil received signal, if this is on a straight line (11) at right angles at a distance (h) to an alternating current Head (8) is guided is not only dependent on the lateral distance x from Guide wire, but also from all other movements of the vehicle and thus of the Measuring head. In addition, it is strongly non-linear.
Besonders Höhenschwankungen des Fahrzeugs (d h) und damit des Meßkopfes wirken sich sehr stark auf das Meßsignal aus, so daß dem Meßsignal nicht zu entnehmen ist, ob das Fahrzeug über eine Bodenunebenheit fährt oder von der vorgegebenen Bahn abgewichen ist.Especially height fluctuations of the vehicle (d h) and thus of the measuring head have a very strong effect on the measurement signal, so that the measurement signal cannot be inferred is whether the vehicle is driving over a bump in the ground or off the specified path has deviated.
Ebenso wie Höhenschwankungen wirken sich Roll-, Gier- und Nickbewegungen des Fahrzeugs und damit des Meßkopfes auf das gebildete Meßsignal aus.Rolling, yawing and pitching movements have the same effect as changes in altitude of the vehicle and thus of the measuring head on the measurement signal formed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßsignal zu erstellen, das es bei einer Verlegung des Leitdrahtes vorzugsweise in einer waagerechten Fläche, beispielsweise der Erdoberfläche, gestattet, den Abstand des Lotpunktes des Meßsystems in dieser Fläche und damit den Abstand des Fahrzeugs zum Leitkabel in einduetiger Weise im einfachsten Fall linear zu verknüpfenand das darüber hinaus die oben erwähnten Fehler völlig vermeidet oder ihren Einfluß auf das Meßsignal erheblich herabmindert.The invention is based on the object of creating a measurement signal that when the guide wire is laid, preferably in a horizontal surface, for example the surface of the earth, allows the distance of the plumb point of the measuring system in this area and thus the distance between the vehicle and the guide wire Way to link linearly in the simplest case and that in addition to the above mentioned Avoids errors completely or significantly reduces their influence on the measurement signal.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei rechtwinklig gekreuzte Spulen, deren Ebenen parallel zum Leitdraht ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ausgänge (4, 5) der beiden Spulen (1, 2) eine die von diesen empfangenen elektrischen Signale quadrierende und addierende elektronische Schaltung (7) und an diese eine zweite elektronische Schaltung (9) angeschlossen ist, die das induzierte Signal jener Spule (1), deren Ebene zu den zu ermittelnden Abstand vom Leitkabel (8) parallel liegt, durch die in der ersten Schaltung (7) gebildeten elektrischen Größe dividiert. Elektronische Schaltungen mit den oben angeführten Eigenschaften sind leicht zu erstellen oder als fertige "Analogbausteine" käuflich, so daß hierauf im einzelnen nicht eingegangen zu werden braucht.The object is achieved in that two at right angles crossed coils, the planes of which are aligned parallel to the guide wire, thereby characterized in that at the outputs (4, 5) of the two coils (1, 2) one of the Electronic squaring and adding of these received electrical signals Circuit (7) and connected to this a second electronic circuit (9) is the induced signal of that coil (1) whose level is to be determined Distance from the guide wire (8) is parallel, through which in the first circuit (7) formed electrical quantity divided. Electronic circuits with the above listed properties are easy to create or as a finished "Analog modules" are available for sale, so that they will not be discussed in detail needs.
Eine Ausrichtung der Spulenebene parallel zum Leitdraht kann dadurch erreicht werden, daß derselbe vorzugsweise in einer horizontalen Ebene , beispielsweise der Erdoberfläche (10) verlegt wird und die rechtwinklig gekreuzten Spulen, beispielsweise durch eine kardanische Aufhängung (hier nicht gezeichnet) unter Ausnutzung des Schwerefeldes der Erde so am Fahrzeug angebracht werden, daß die Ebene der einen Spule (1) stets parallel und die der anderen Spule (2) stets senkrecht zur Erdoberfläche und außerdem in Fahrzeuglängsrichtung gehalten wird.An alignment of the coil plane parallel to the guide wire can thereby be achieved that the same preferably in a horizontal plane, for example the earth's surface (10) is laid and the coils crossed at right angles, for example by a cardanic suspension (not shown here) using the gravitational field the earth are attached to the vehicle so that the plane of a coil (1) always parallel and that of the other coil (2) always perpendicular to the earth's surface and also is held in the longitudinal direction of the vehicle.
Mit dem beschriebenen System wird erreicht, daß das am Ausgang der elektronischen Schaltung (9) anstehende elektrische Signal proportional der Entfernung des Lotpunktes des Meßkopfes vom Leitdraht ist, unabhängig von Höhenschwankungen ( o h) oder von Nick- bzw.With the system described it is achieved that the output of the electronic circuit (9) pending electrical signal proportional to the distance of the plumb point of the measuring head from the guide wire is independent of height fluctuations (o h) or by nodding resp.
Rollbewegungen des Fahrzeugs. Gierbewegungen haben zwar noch einen Einfluß; es ist jedoch in erster Näherung zulässig anzunehmen, daß sie vernachlässigt werden können, da im stabilen Fahrzustand praktisch die Fahrzeuglängsachse stets parallel zum Leitkabel ausgerichtet ist.Rolling movements of the vehicle. Yaw movements still have one Influence; however, as a first approximation it is permissible to assume that it is neglected as the vehicle's longitudinal axis is practically always in the stable driving condition aligned parallel to the guide wire.
In Erweiterung des Erfindungsgedankens kann dadurch, daß die erste die elektrischen Signale der beiden Spulen (1, 2) quadrierende und addierende elektronische Schaltung (7) dahingehend ergänzt ist, daß zu ihrer elektrischen Ausgangsgröße das Quadrat des in einer dritten zu den beiden erstgenannten Spulen (1, 2) senkrecht angeordneten Spule (3) induzierten elektrischen Signals addiert wird, erreicht werden, daß auch der Einfluß der Gierbewegungen auf das Meßergebnis völlig eliminiert wird, d.h. der rechtwinklige Abstand des Lotpunktes des Meßsystems zum Leitdraht kann völlig unabhängig von der Bewegung des Fahrzeugs und damit des Meßkopfes gemessen werden.As an extension of the inventive concept, the fact that the first the electrical signals of the two coils (1, 2) squaring and adding electronic Circuit (7) is supplemented to the effect that the electrical output variable Square of the in a third to the two first-mentioned coils (1, 2) perpendicular arranged coil (3) induced electrical signal is added, can be achieved, that the influence of yaw movements on the measurement result is completely eliminated, i.e. the right-angled distance of the plumb point of the measuring system for Guide wire can be completely independent of the movement of the vehicle and thus of the measuring head be measured.
In Fortsetzung des Erfindungsgedankens wird das beschriebene Fahrzeugleitsystem dadurch erweitert, daß das Leitkabel (8) Teil einer Drahtschleife mit einer vorzugsweise parallel zu ihm verlaufenden und gegebenenfalls die Meßgröße beeinflussenden Rückführung (12) ist, wobei die Querverbindungen (13) beider Leiter (8, 12) ferromagnetisch abgeschirmt sind.The vehicle control system described is a continuation of the inventive concept expanded in that the guide cable (8) part of a wire loop with a preferably feedback running parallel to it and possibly influencing the measured variable (12), the cross connections (13) of both conductors (8, 12) being ferromagnetic are shielded.
Die Funktion des Meßkopfes für ein Fahrzeugleitsystem wird an Hand der Figuren 1 bis 4 näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 Die perspektivische Anordnung des Fahrzeugleitsystems bestehend aus den Spulen (t, 2, 3) des Meßkopfes und dem Leitdraht (8).The function of the measuring head for a vehicle control system is shown on hand of Figures 1 to 4 described in more detail. They show: FIG. 1 the perspective arrangement of the vehicle control system consisting of the coils (t, 2, 3) of the measuring head and the Guide wire (8).
Figur 2 Die Darstellung des Fahrzeugleitsystems in der Z-X-Ebene.Figure 2 The representation of the vehicle control system in the Z-X plane.
Figur 3 Die Schaltungsanordnung zur Verarbeitung der im Meßkopf induzierten elektrischen Signale.Figure 3 The circuit arrangement for processing the induced in the measuring head electrical signals.
Figur 4 Das zur Drahtschleife erweiterte Leitkabel (8, 12).Figure 4 The guide cable (8, 12) extended to a wire loop.
Hierin sind im einzelnen aufgezeigt: Die Spulen (1, 2), deren Spulenebene parallel zum Leitdraht (8) angeordnet ist (in den Fig. 1 und 2) und die Spule (3), deren Ebene senkrecht zu den beiden erstgenannten und damit auch senkrecht zum Leitdraht steht. In der Fig. 2 ist durch die Erdoberfläche (10) beispielsweise eine horizontale Verlegung des Leitkabels (8) angedeutet, während durch die Gerade (11) die horizontale Führung des Meßkopfes im Abstand h dargestellt ist. In Fig. 3 sind die drei Spulen (1, 2, 3) symbolisch in ihrer Stellung zum Leitdraht (8) und die elektronische Verarbeitung ihrer Signale in der elektronischen Schaltung (7) bestehend aus zwei bzw. drei quadrierenden (Q) und einem addierenden (+) Element und der Schaltung (9) bestehend aus einem dividierenden Element (D) dargestellt. Alle diese elektronischen Schallungen sind als "Analogbausteine" auf dem Markt erhältlich. Die Fig. 4 zeigt die Erweiterung des Leitkabels (8) zu einer Drahtschleife (8, 12), die durch einen Wechselstromgenerator (14) üblicher Bauart gespeist wird, und deren Querenden durch ferromagnetische Rohre abgeschirmt sind.The following are shown in detail: The coils (1, 2), their coil plane is arranged parallel to the guide wire (8) (in Figs. 1 and 2) and the coil (3), their plane perpendicular to the first two and thus also perpendicular to the guide wire stands. In Fig. 2 is through the earth's surface (10), for example, a horizontal Laying of the guide cable (8) indicated, while the horizontal line (11) Guide of the measuring head is shown at a distance h. In Figure 3 are the three coils (1, 2, 3) symbolically in their position to the guide wire (8) and the electronic processing their signals in the electronic circuit (7) consisting of two or three squaring (Q) and an adding (+) element and the circuit (9) consisting of one dividing element (D) shown. All of these electronic circuits are as "Analog modules" available on the market. Fig. 4 shows the extension of the Guide cable (8) to a wire loop (8, 12) running through an alternator (14) of conventional design is fed, and their transverse ends by ferromagnetic tubes are shielded.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702063809 DE2063809A1 (en) | 1970-12-24 | 1970-12-24 | Measuring head for an inductive vehicle control system |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19702063809 DE2063809A1 (en) | 1970-12-24 | 1970-12-24 | Measuring head for an inductive vehicle control system |
Publications (1)
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DE2063809A1 true DE2063809A1 (en) | 1972-07-13 |
Family
ID=5792192
Family Applications (1)
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DE19702063809 Pending DE2063809A1 (en) | 1970-12-24 | 1970-12-24 | Measuring head for an inductive vehicle control system |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2063809A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3122970A1 (en) * | 1980-06-11 | 1982-02-04 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho, Tokyo | STEERING DEVICE FOR CONTROLLING THE STEERING OF AN UNMANNED VEHICLE |
EP0091000A1 (en) * | 1982-04-07 | 1983-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Device for measuring the magnetic field of the earth as a navigational aid |
EP1772720A2 (en) * | 2005-10-10 | 2007-04-11 | STILL WAGNER GmbH & Co KG | Remote diagnostics system and method for diagnosing a floor conveyor remotely |
-
1970
- 1970-12-24 DE DE19702063809 patent/DE2063809A1/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3122970A1 (en) * | 1980-06-11 | 1982-02-04 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho, Tokyo | STEERING DEVICE FOR CONTROLLING THE STEERING OF AN UNMANNED VEHICLE |
EP0091000A1 (en) * | 1982-04-07 | 1983-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Device for measuring the magnetic field of the earth as a navigational aid |
EP1772720A2 (en) * | 2005-10-10 | 2007-04-11 | STILL WAGNER GmbH & Co KG | Remote diagnostics system and method for diagnosing a floor conveyor remotely |
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