DE29712192U1

DE29712192U1 - Automatisches Spurführungssystem

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Publication number: DE29712192U1
Application number: DE29712192U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2007-07-11

Description

An das

Deutsche Patentamt 80297 München

Anmeldung eines Gebrauchsmusters mit der Bezeichnung:

Automatisches Spurführungssystem

Anmelder:

Sigmund Birle Hagmühleweg 22

88239 Wangen 4

Gebrauchsmuster Birlel4 Sigmund Birle 88239 Wangen 4 Seite 1

Immer öfter werden in Fertigungshallen usw. führerlose Transportsysteme eingesetzt. Das heisst, es werden Fahrzeuge eingesetzt, die automatisch ihren Weg finden. Das Hauptproblem solcher Anwendungen liegt im Bereich der Spurführung und der Verkehrsregelung der Fahrzeuge untereinander. Denn vorallem, wenn mehrere Fahrzeuge auf einem Kurs fahren besteht die ständige Gefahr des kollidierens. Aus Kostengründen ist aber auch eine Vereinfachung der Antriebstechnik von Nöten.

Auch im Bereich der Abstandshaltung bleiben viele Möglichkeiten ungenutzt. Obwohl es hervorragende Abstandssenoren gibt, bleiben deren Möglichkeiten oft nur allein durch ihre starre Befestigung am Fahrzeug weitgehend ungenutzt, weil der Erfassungsbereich eingschränkt ist. Dadurch werden dann oft mehrere Sensorsysteme an einem Fahrzeug eingesetzt, was sich durch einen beweglichen bzw. drehbaren Sensor erübrigen würde.

Auch im Bereich der Spurführung selbst werden viele Vereinfachungen noch nicht genutzt. So werden oft noch als Leitmedium durchgehende Leitstreifen auf der Fahrbahn verwendet. Diese sind aber auf besonders verkehrsreichen Flächen sehr beschädigungsgefährdet.

Der vorliegenden Erfindung liegt eine wesentliche Verbesserung der bisher genutzten Methoden vor.

Anstatt eines durchgehenden Leitstreifens auf der Fahrbahn besteht die Möglichkeit, in bestimmten Abständen einzelne Markierungen anzubringen welche jeweils in einer Art Freiflug, also Fahren ohne Leitmedium angepeilt werden können. Bei einer Geradeausfahrt ist dies z. B. sehr einfach möglich, in dem ein Fahrzeug ständig geradeausgelenkt wird, was durch den Einsatz von Meßaufnehmern an den Rädern, bzw. Drehgebern am Drehkranz einfach möglich ist. Damit lassen sich relativ lange Strecken im Freiflug überbrücken, wobei die optischen Markierungen dann nur noch als Referenzpunkte zum Ausgleich von dennoch entstandenen Abweichungen notwendig sind. Um solche Abweichungen auch

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in größeren Toleranzen auffangen zu können, bietet es sich an, die optischen Markierungen als eine Art Einfahrkeil Fig.B zu gestalten. Ein in Pfeilrichtung fahrendes Fahrzeug wird hier aufgefangen, wieder zur Mitte der Fahrstrecke gelenkt und kann dann seinen Freiflug praktisch wieder von Abweichung 0 an fortsetzen.

Noch viel flexibler wird das Ganze durch die Hinterlegung von Nachrichten an den Referenzpunkten entlang der Fahrstrecke. Dies ist besonders bei Zielsteuerungen nützlich. Hier bieten sich zum Beispiel Transponder an, welche sich einfach in der Fahrbahn unterbringen lassen. Liest man nun so eine Transpondernummer ein kann man anhand dieser dieser Nummer erkennen, wie die Strecke weiterführt und das Fahrzeug entsprechend bis zum nächsten Referenzpunkt lenken. So lässt sich z.B. mit einem CCD-Sensor und einem Transponderleser ein sehr effezientes Spurfuhrungssystem aufbauen, bei welchem als Fahrstreckenmarkierung nur noch, mit einem Transponder versehene optische Referenzpunkte notwendig sind. Um nicht das gesamte Rechnersystem in jedem Fahrzeug einzeln mitführen zu müssen, ist die Einbindung eines Funkmoduls möglich, dann kann der Referenzpunkt an einen Zentralrechner gefunkt und die weiteren Anweisungen von dort wieder zurückgefunkt werden.

Im Bereich der Spurführung bietet sich auch die Möglichkeit, das Leitmedium anstatt auf der Fahrbahn, oberhalb des Fahrzeugs anzubringen. Hierzu kann man eine Art steckbares Schienensystem verwenden, welches sich z. B. an der Decke einer Halle befestigen lässt. Fig.A/1 zeigt die Möglichkeit einer solchen Schiene. Fig.A/10 ist der eigentliche Leitstreifen. Dieser besteht hier vorzugsweise aus einer dünnen Leuchtröhre. Die beiden äußeren Streifen Fig.A/11 zeigen die Randbegrenzung an. Fig.A/2 zeigt ein nach oben gerichtetes Kamerasystem, mit welchem jedes Fahrzeug ausgerüstet sein muß. Über dieses System kann der Leitstreifen nun erfaßt und das Fahrzeug diesem Leitstreifen entlanggeführt werden. Um fehlerfrei zu bleiben kann das Kamera-System noch mit einer automatischen Nivellierung ausgerüstet

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werden, um das System bei Fahrzeugschräglagen stets senkrecht zu halten und damit das Fahrzeug stets genau unter dem Leitstreifen entlangzuführen.

Fig.C zeigt ein weiteres Leitmedium, welches aus von oberhalb der Fahrbahn kommenden rotierenden Strahlen besteht. Der rotierende Strahl trifft bei jeder Umdrehung das Fahrzeug und kann somit erfaßt werden. Über die Erfassungssensorik kann die Steuerung dann so beeinflußt werden, daß eine seitliche Abweichung des Fahrzeugs ausgeglichen wird. Das Fahrzeug fährt also diesem Leitstrahl entlang. Allzuschräg sollten die Strahlen aber nicht ausgesandt werden, weil sonst im Erfassungswinkel stehende Objekte den Strahl unterbrechen können. Deshalb müssen die Strahlgeber in solchen Abständen angebracht sein, daß mindestens ein Geber das Fahrzeug erreichen kann. Um keinen allzugroßen Strahlensalat zu erhalten, sollte der Austrittswinkel des Strahlgebers begrenzbar sein. Fig.C/10+11 zeigt dieses Prinzip. Ob es sich nun um einen Laser- oder andere Strahlen handelt, ist nicht von Bedeutung. Wichtig ist, daß die Umgebung ein sicheres Abstrahlen eines gebündelten Strahls des eben jeweils verwendeten Mediums ermöglicht.

Als Abstandssensorik eignen sich hervorragend drehbare Ultraschallsensoren mit eigener Signalaustastung. Damit sind Ultraschallsensoren gemeint, welche aus dem Wellensalat vieler Sensoren ihr eigenes Signal erkennen können. Besonders mit zwei Sensoren bieten sich hier alle Möglichkeiten. Auch hier lässt sich in Verbindung mit Transpondern eine hervorragende Kombination erstellen. So kann man z.B über eine Transpondernummer den Sicherheitsabstand der Ultraschallsensorik an einer besonders engen Stelle für eine bestimmte Strecke eingrenzen, um ihn danach wieder aufzumachen. Auch eine Verkehrsregelung ist hier sehr einfach zu bewerkstelligen. Markiert man Kreuzungen mit Transpondernummern, ermöglicht dies z.B. einen US-Sensor nach rechts schauen zu lassen, um so einen Kreuzungsverkehr zu erkennen. Der zweite Sensor kann derweil für die Abstands- bzw. Objekterkennung eingesetzt werden. Eine Kombination zwischen

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CCD-Sensorik zur Erfassung des Leitmediums, einem Transpondersystem und US-Sensoren ergibt ein preiswertes und sehr komplettes FTS-System. Auch hier kann ein Funksystem angehängt werden.

Eine große Vereinfachung lässt sich auch noch bei den Antriebsmotoren bewerkstelligen. Um externe Motorenansteuerungen umgehen zu können, empfiehlt es sich, ein Spurführungssystem so aufzubauen, daß damit Steuersignale erzeugt werden können, mit welchen Antriebs- und Lenkmotoren mit integrierter Ansteuerung betrieben werden können. Fig.D zeigt eine solche Lösung. Die Steuerung Fig.D/1 erzeugt Steuersignale, welche über die Steuerleitungen Fig.D/4 direkt in die Motoren Fig.F/2+3 geführt werden, in welchen dann der Fahrstrom entsprechend geregelt wird. Die Stromversorgung kann den Motoren dann über die Leitungen Fig.D/5 ebenfalls direkt zugeführt werden. Besonders effezient wird dies, wenn man als Fahrzeugsteuerung spezielle Spurführungssenoren verwendet,. welche auch noch direkt am Drehkranz bzw. Antrieb befestigt werden können. Dann benötigt man zum Lenken eines Fahrzeugs nur noch den Spurführungssensor und die Lenk- und Fahrmotorik. Solche Lenksensoren gibt es und deren Funktionsweise ist in Fig.E aufgezeigt. Fig.E/1 zeigt das Blockschaltbild. In Fig.E/2 wird gezeigt, wie ein solcher Spurführungssensor an einem FTS-Antrieb befestigt wird und hier vorzugsweise einen ca. 3cm schwarzen Leitstreifen als Leitmedium benötigt. Fig.E/3 zeigt den Antriebskopf von oben. Und das Arbeitsprinzip ist so, daß der Lenksensor den Leitstreifen über einen CCD-Sensor erfaßt, in digitale Bildpunkte umwandelt und bei dessen Abweichung aus der Mitte solche Signale erzeugt, daß die mit einer fertigen Motorbrücke ausgestatteten Motoren Fig.D/4 direkt angesteuert werden können. Damit ist zum Fahren eines FTS-Fahrzeugs außer dem Lenksenor und zwei Motoren keinerlei elektrische Steuerung mehr notwendig. Fig.D/5 zeigt informationshalber noch den Lenksensor in Originalgröße.

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Claims

Schutzansprüche:

1.) Automatisches Spurführungssystem dadurch gekennzeichnet,daß ein Fahrzeug eine vorgebbare Wegstrecke automatisch erkennen und dieser entlangfahren kann, und diese Wegstrecke sowohl aus einem, als auch aus mehreren verschiedenen Leitmedien bestehen kann.

2.) Automatisches Spurführungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als Leitmedium eine optische Markierung auf der Fahrbahn verwendet wird.

3.) Automatisches Spurführungssystem nach Anspruch 1-2 dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Leitmedium verwendet wird, welches über der Fahrbahn angebracht ist, sowie daß zur Erfassung eines solchen Leitmediums eine Teleoptik und/oder eine Vorrichtung zum waagerechten Nivellierung der Erfassungssensorik verwendet werden kann.

4.) Automatisches Spurführungssystem nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß als Leitmedium ein von oberhalb der Fahrbahn ausgesandter rotierender Strahl verwendet wird, sowohl ein als auch mehrere Strahlgeber verwendet werden, sowie daß der Austrittswinkel des Leitstrahls begrenzbar sein kann.

5.) Automatisches Spurführungssystem nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß Spurabweichungen von im Freiflug fahrenden Fahrzeugen durch Einlenken auf optische Markierungen ausgeglichen werden.

6.) Automatisches Spurführungssystem nach Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß zur Spurführung bzw. Zielsteuerung bzw. Ortserkennung ein Tranpondersystem verwendet wird.

7.) Automatisches Spurführungssystem nach Anspruch 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß Ultraschallsensoren mit austastbarem Signal verwendet werden, sowie daß diese Sensoren drehbar sein können.

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8.) Automatisches Spurführungssystem nach Anspruch 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Leitmedien kombinierbar sind.

9.) Automatisches Spurführungssystem nach Anspruch 1-8 dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung des Leitmediums eine CCD-Sensorik verwendet wird und diese mit deiLjlnsprüchen 5,6,7 und 8 kombiert wird, sowie daß als weitere Kombinationsmöglichkeit zusätzlich ein Funksystem verwendet werden kann.

10.) Automatisches Spurführungssystem nach Anspruch 1-9 dadurch gekennzeichnet, daß es ein Steuersystem gibt, mit welchem Lenkbzw. Fahrmotoren mit reinen Steuersignalen angesteuert werden, bzw. Motoren mit integrierter Ansteuerung verwendet werden.

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