DE3113086A1 - Positioning sensor system for automatically controlled vehicles - Google Patents

Positioning sensor system for automatically controlled vehicles

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Abstract

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Description

Positionierungssensorsystem für automatisch ge-Positioning sensor system for automatically

steuerte Fahrzeuge FUr Lager, in denen die Güter in einer Ebene nebeneinander gelagert werden und fUr die Lagerbeschickung Transportfahrzeuge wie z.B. Hebefahrzeuge o.ä. eingesetzt werden, besteht eine wichtige Möglichkeit der Kostenreduzierung darin, das oder die Transportfahrzeuge automatisch an bestimmte Lagerorte zu steuern und den Lastaufnahmevorgang oder die Lastablage automatisch durchzuführen.controlled vehicles for warehouses in which the goods are next to each other on one level are stored and for the storage loading transport vehicles such as lifting vehicles etc. are used, there is an important possibility of reducing costs in automatically steering the transport vehicle (s) to certain storage locations and to automatically carry out the load pick-up process or the load deposit.

Zweck der Erfindung ist es, eine möglichst einfache Art der Sensortechnik fUr die Positionierung des Fahrzeuges zu erreichen. Um möglichst gute Platzausnutzung des Lagerraumes zu erzielen, muß der Raum für die Verkehrswege gering gehalten werden. Um Beschädigung der.GUter zu vermeiden, muß eine sehr exakte Führung der Fahrzeuge erfolgen.The purpose of the invention is to provide the simplest possible type of sensor technology for the positioning of the vehicle. To make the best possible use of space To achieve the storage room, the space for the traffic routes must be kept small. In order to avoid damage to the goods, the vehicles must be guided very precisely take place.

Gleichzeitig soll der infrastrukturelle Aufwand so gering wie möglich gehalten werden, um die Verwendungsart des Lagers ohne großen Kostenaufwand ändern zu können und die Betriebskosten gering zu halten.At the same time, the infrastructural effort should be as low as possible be kept to change the way the warehouse is used at no great expense to be able to and to keep the operating costs low.

Bisher wurden einerseits Gabelstapler verwendet, die Jeweils einen Fahrer benötigten und erheblich mehr Verkehrswegfläche verbrauchen oder Schienenfahrzeuge, die Steuersignale über am Boden eingebrachte Sensoren bekamen und über Schlepnkabel versorgt wurden oder iiber induktive im Boden verlegte Leitsysteme, die erheblichen Infrastrukturellen Aufwand erfordern, gesteuert wurden. Nachteilig ist jeweils der erhebliche Kostenaufwand und der hohe infrastrukturelle Aufwand, der bei Änderungen des Lagers ebenfalls erhebliche Kosten verursacht.So far, forklifts have been used on the one hand, one at a time Drivers require and consume considerably more traffic route space or rail vehicles, received the control signals via sensors installed on the ground and via towing cables were supplied or via inductive control systems laid in the ground, the considerable Requiring infrastructural effort were controlled. The disadvantage is in each case considerable costs and the high infrastructural effort involved in changes of the warehouse also causes considerable costs.

Das erfindungsgemäße Sensorsystem zur Positionierung nutzt die Tatsache aus, daß bei Lagern in einer Ebene in einer bestimmten Höhe oberhalb der Lagergüter eine freie Sicht durch die Lagerhalle herrscht, die nur eventuell punktuell von Pfeilern die das Dach stützen, unterbrochen wird. Das bedeutet, daß die Lagerbegrenzungswände von den Lagerfahrzetlgen aus ab einer bestimmten Höhe frei sichtbar sind. Das Fahrzeug wird erfindungsgemäß mit elektrooptischen Entfernungsmessern versehen, die durch Messung der Entfernung auf die Lagerbegrenzungswände eine Positionsbestimmung durchführen können. Dabei werden die Lagerbegrenzungswände mit exakt senkrechten und rechtwinklig zueinander ausgerichteten, großflächigen, retroreflektierenden Materialien versehen, sodaß eindeutige Entfernungsmeßsignale erzielt werden können und gleichzeitig ein hoher Verschmutzungsgrad dieser Reflexionsfläche zugelassen werden kann. Soll das Fahrzeug in zueinander rechtwinkligen Wegen und zu den AuRenwänden parallelen oder senkrechten Wegen geführt werden und sind die Lagerplatzreihen entsnrechend organisiert, so kann durch jeweils 2 Entfernungsmesser auf einer Seite des Fahrzeugs mit dem Basisabstand der Fahrzeuglänge die jeweilige Schräglage zur Begrenzungswand gemessen werden. Die dabei erzielten Entfernungsmessinformationen können durch eine entsprechende Umrechnung in einen Rechner am Fahrzeug in Positions- und Schrägstellungsdaten umgerechnet werden, aus denen exakte Steuerungssignale zur Zielfindung des Fahrzeugs abgeleitet werden können. Mit heutigen elektrooptischen Entfernungsmessern können Genauigkeiten von r 5 mm in einer Taktfolge von mehr als 10 Messungen pro Sekunde erzielt werden. Bei einer angenommenen Basislänge von D m ergibt sich damit eine Schrägwinkelbestimmung von 2,5 mrad und damit hochgenaue Steuersignale. Da ertindungsgemäß auf Kabelverbindungen zum Fahrzeug verzichtet werden soll, wird die Ubertragung der Information über Zielorte und sonstige Arbeitsbefehle an das oder die Lagerfahrzeuge mit einer kabellosen Telemetrieeinrichtung durchgeführt.The sensor system according to the invention for positioning uses the fact from that in the case of storage in one level at a certain height above the stored goods there is an unobstructed view through the warehouse, which may only be selectively from Pillars that support the roof, is interrupted. That means that the bearing boundary walls are freely visible from the warehouse vehicles from a certain height. The vehicle is provided according to the invention with electro-optical rangefinders, which by Measure the distance to the bearing delimitation walls to determine the position can. The bearing boundary walls are exactly vertical and right-angled provided with large-area, retroreflective materials aligned with one another, so that clear distance measurement signals can be achieved and at the same time high degree of pollution of this reflective surface can be permitted. Should that Vehicle in paths at right angles to each other and parallel to the outer walls or vertical paths and the rows of storage bins are organized accordingly, so you can use 2 rangefinders on one side of the vehicle with the Base distance of the vehicle length, the respective inclination to the boundary wall is measured will. The distance measurement information obtained in this way can be provided by a corresponding Conversion in a computer on the vehicle converted into position and inclination data are derived from which exact control signals for targeting the vehicle can be. With today's electro-optical rangefinders, accuracies of r 5 mm can be achieved in a cycle sequence of more than 10 measurements per second. With an assumed base length of D m, this results in a Skew angle determination of 2.5 mrad and thus highly precise control signals. Since according to the invention on cable connections to the vehicle is to be dispensed with, the transmission of information about destinations and other work commands to the warehouse vehicle or vehicles with a wireless Telemetry facility carried out.

Mit diesem System werden besondere Vorteile erzielt: - Automatische Steuerung des oder der Lagerfahrzeuge mit extrem niedrigen Kosten infolge niedrigen apparativen Aufwand und geringen Anforderungen an die Infrastruktur innerhalb des Lagers.Special advantages are achieved with this system: - Automatic Control of the warehouse vehicle or vehicles with extremely low costs as a result of low outlay in terms of equipment and low demands on the infrastructure within the Camp.

- Positionierung in der Fläche an beliebige Orte innerhalb des Lagers auf beliebigen Wegen.- Positioning in the area at any location within the warehouse in any way.

- Schnelle Umrüstmöglichkeit auf verschiedene Lageranordnungen durch programmgesteuerte Führung.- Can be quickly converted to different storage arrangements program-controlled leadership.

- Schnelle Montage und Demontage bei Zweckänderung der Lagerhalle.- Fast assembly and disassembly when the warehouse changes purpose.

Anhand eines Ausftthrungsbeisiels wird das erfindungsgemäße Positionierungssensorsystem beschrieben: Fig. 1 zeigt ein Beispiel für ein horizontales Lager mit den einzelnen Lagerorten(la,)(1b,).(. .)und den Fahrtrichtungen des Lagerfahrzeuges mit X,Y-Pfeilen angegeben.The positioning sensor system according to the invention is illustrated using an exemplary embodiment described: Fig. 1 shows an example of a horizontal bearing with the individual Storage locations (la,) (1b,). (..) And the directions of travel of the storage vehicle with X, Y arrows specified.

Das Lagerfahrzeug soll auf der Straße (2) in Y-Richtung und in die Zeilen in X-Richtung derartig fahren, daß es die Lagergüter anheben kann und über bereits abgelegte Giiter hinwegheben kann. Das Fahrzeug (3) in Position A fährt in Y-Richtung solange, bis die Entfernungsnlessung mit den Entfernungsmessern (4,5) (rechte Sensoren) und (6,7) (linke Sensoren) die entsprechende Entfernung passend zur gewünschten Reihe in X-Richtung anzeigen.The storage vehicle should be on the road (2) in the Y-direction and in the Move lines in the X direction in such a way that it can lift the stored goods and over them can lift away already deposited Giiter. The vehicle (3) moves to position A. in Y-direction until the distance measurement with the range finders (4,5) (right sensors) and (6,7) (left sensors) the corresponding distance Display matching the desired row in the X direction.

Dabei werden die Lichtsignale auf die Reflektionsflächen (8) gesendet. Aus der Differenz der Entfernung von Sensor (4) zu Sensor (5) bzw. Sensor (6) zu Sensor (7) kann die Schräglage zur X- und Y-Achse bestimmt werden, sodaß das Fahrzeug nach Erreichen der Y-Position richtig ausgerichtet in die X-Richtung einfahren kann. Der Sensor (10) überwacht dabei die Entfernung zur Reflexionsfläche (9) und liefert Signale zur Kurshaltung in Y-Richtung. Die X-Zielposition wird ebenfalls über den Sensor (10) angesteuert. Auf den Strassen (11) kann das Fahrzeug in einen Produktionsbereich oder weiteren Lagerbereich ## einfahren und nach gleicher Technik positioniert werden. Mit Hilfe des Senders (13) werden dem oder den Fahrzeugen Instruktionen erteilt, die von den Empfängern (1l*) empfangen, decodiert und an den Bordrechner weitergegeben werden.The light signals are sent to the reflective surfaces (8). From the difference in the distance from sensor (4) to sensor (5) or sensor (6) to Sensor (7) the inclination to the X and Y axes can be determined so that the vehicle can retract correctly aligned in the X direction after reaching the Y position. The sensor (10) monitors the distance to the reflective surface (9) and delivers Signals for course maintenance in Y-direction. The X target position is also determined via the Sensor (10) activated. On the streets (11) the vehicle can enter a production area or move into another storage area ## and position it using the same technique. With the help of the transmitter (13), instructions are given to the vehicle (s), received by the receivers (1l *), decoded and passed on to the on-board computer will.

Der Sender ist in diesem Ausführungsbeispiel ein kodiert angesteuerter Halbleiterlaser, dessen Abstrahlung durch eine entsprechende Vorsatzoptik in den gesamten oberen Lagerraum gesendet wird, sodaß bei jeder Position die die Lagerfahrzeuge einnehmen, das Oberteil beleuchtet wird. Die Empfänger sind optische Empfänger, die über Photodioden die Lichtsignale des Lasers empfangen und verstärken. Das Vorhandensein von vertikalen Hindernissen wie Säulen, Pfeiler o.ä. kann durch kurzzeitigen Verzicht auf den jeweils verdeckten Sensor oder EmDfänger überbrückt werden.In this exemplary embodiment, the transmitter is a coded controlled one Semiconductor laser, the emission of which through a corresponding lens attachment in the entire upper storage room is sent, so that the storage vehicles in each position ingestion, the upper part is illuminated. The receivers are optical receivers, which receive and amplify the light signals from the laser via photodiodes. The presence vertical obstacles such as columns, pillars or similar can be avoided by temporarily doing without be bridged to the respectively covered sensor or receiver.

In einem erweiterten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind die Empfänger (14) zusätzlich mit rundum, sendenden Lasern ausgerüstet und der Informationssender (13) zusätzlich mit einem rundum empfangenden Empfänger, sodaß ein Datenaustausch in zwei Richtungen und eine Quittierung der gesendeten und empfangenen Signale ermöglicht wird.In an expanded exemplary embodiment according to the invention, the Receiver (14) also equipped with all-round, transmitting lasers and the information transmitter (13) Additionally with an all-round receiving receiver, so that a data exchange in two directions and an acknowledgment of the sent and received Signals is made possible.

In einem zweiten erweiterten erfindungsgemäßen Ausführungabeispiel wird die Informationsübertragung mit herkömmlichen Funkverbindungen realisiert.In a second expanded exemplary embodiment according to the invention the information transfer is realized with conventional radio links.

Fig. 2 zeigt in einem Anwendungsbeispiel den erfindungsgemäßen Aufbau des Positionierungssensorsystems.2 shows the structure according to the invention in an application example of the positioning sensor system.

Die Sensoren (15-19) sind an einen Steuerungsprozes-(zo) sor angeschlossen und liefern in der vom Prozessor geforderten Folge die Entfernungswerte. Im Prozessor werden diese Daten ausgewertet und mit einem entsprechenden Algorithmus auf die Schrägwinkelwerte und Positionsdaten reduziert. Dem Prozessor werden auch die empfangenen Daten der Empfänger (21,22) zugeführt, die dekodiert der Steuerungselektronik (23) des Fahrzeugs zugeleitet werden, dort in Steuersignale fir die Fahrzeuglenkeinrichtung umgesetzt werden.The sensors (15-19) are connected to a control processor (zo) sensor and deliver the distance values in the sequence required by the processor. In the processor this data is evaluated and applied to the Skew angle values and position data reduced. The processor will also receive the Data supplied to the receiver (21, 22), which is decoded by the control electronics (23) of the vehicle, there in control signals for the vehicle steering device implemented.

Alle Geräte werden vom Fahrzeugversorgungsnetz elektrisch versorgt.All devices are supplied with electricity from the vehicle supply network.

Mit dem stationären Sender (30) werden vom Lagerverwaltungsrechner (31) oder über das Eingabeterminal (32) eingegebenen Daten an das Fahrzeug gesendet.With the stationary transmitter (30) from the warehouse management computer (31) or data entered via the input terminal (32) is sent to the vehicle.

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Claims (6)

PatentansprUche 1) Positionierungssensorsystem für automatisch gesteuerte Fahrzeuge, deren Aktionsfeld auf eine begrenzte Fläche eingeschränkt ist gekennzeichnet durch am Fahrzeug angebrachte Entfernungsmesser, deren Zielrichtung horizontal, parallel und quer ?ur Fahrzeuglängsachse zeigt und an den Begrenzungsflächen des Aktionsfeldes angebrachten senkrecht zur Bodenfläche und rechtwinklig zueinander ausgerichteten retroreflektierenden Flächen, zu denen vom Fahrzeug mit den Entfernungsmessern die Entfernung gemessen wird und diese meßdaten in einem Prozeßrechner zu Positionsdaten des Fahrzeuges in der Aktionsfläche umgerechnet werden, die zum automatischen steuern und Positionieren des Fahrzeuges zu einem Zielpunkt benutzt werden.Claims 1) Positioning sensor system for automatically controlled Vehicles whose field of action is restricted to a limited area are marked by means of rangefinders attached to the vehicle whose aiming direction is horizontal, parallel and transverse to the longitudinal axis of the vehicle and on the boundary surfaces of the Action field attached perpendicular to the floor surface and at right angles to each other aligned retroreflective surfaces to those of the vehicle with the rangefinder the distance is measured and these measured data in a process computer to position data of the vehicle in the action area can be converted to the automatic control and positioning the vehicle to a destination point. 2) Positionierungssensorsystem nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, daß an den Fahrzeugen auf einer oder mehr Seiten mindestens 2 Entfernungsmesser angebracht sind, die parallel ausgerichtet die Entfernungsmeßwerte zur jeweilig gegentiberliegenden Reflexionsfläche messen, sodaß mit einer elektronischen Differenzbildung dieser Werte Schragstellungswinkel über den Basisabstand beider Entfernungsmesser errechnet werden können und daraus Kurakorrekturdaten zur exakten automatischen Zielansteuerung der Fahrzeuge auf vorbestimmten Wegen, z.B. parallel zu den Begrenzungsflächen errechenbar sind.2) positioning sensor system according to claim 1) characterized in that that on the vehicles on one or more sides at least 2 rangefinders are attached, which are aligned parallel to the measured distance values Measure the opposing reflective surface so that an electronic difference is formed of these values, the angle of inclination over the basic distance between the two rangefinders can be calculated and from this cure correction data for the exact automatic Target control of the vehicles on predetermined routes, e.g. parallel to the boundary areas are calculable. ) Positionierungssensorsystem nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, daß Zieldaten,Operations- und weitere Befehle über eine Telemetrieeinrichtung drahtlos zum Fahrzeug übermittelt werden.) Positioning sensor system according to claim 1) characterized in that that target data, operational and other commands wirelessly via a telemetry device transmitted to the vehicle. 4) Positionierungssensorsystem nach Anspruch 1) dadurch gSkennzeichnet, daß Zieldaten und Operationsbefehle über einen elektrooptischen Sender mit Lichtemittierenden Dioden oder Halbleiterlaser als Lichtquelle von einem stationären Punkt in den Lagerraum als kodierte Lichtsignale gesendet werden, die von optischen Empfängern am Fahrzeug empfangen werden.4) Positioning sensor system according to claim 1) characterized by gS, that target data and operation commands via an electro-optical transmitter with light emitting Diodes or semiconductor lasers as a light source from a stationary point into the storage room as coded light signals are sent by optical receivers on the vehicle be received. 5) Positionierungssensorsystem nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, daß der Datenaustausch mittels einer zweiten rundum sendenden Lichtquelle am Fahrzeug und einem rundum empangenden optischen Empfänger am stationären Sendeort in beide Richtungen möglich ist.5) positioning sensor system according to claim 1), characterized in that that the data exchange by means of a second all-round light source on the vehicle and an all-round receiving optical receiver at the stationary transmission location in both Directions is possible. 6) Positionierungssensorsystem nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektiernde Fläche aus einer selbstklebenden Reflexionsfolie besteht, die auf einer genau ausgerichteten senkrechten Fläche aufgebracht wird und das Aktionsfeld in einem mit rechten Winkeln gebildeten mindestens zweiseitig geschlossenem Vieleck umgibt.6) positioning sensor system according to claim 1), characterized in that that the retroreflective surface consists of a self-adhesive reflective film, which is applied to a precisely aligned vertical surface and the field of action in a polygon that is closed at least on two sides and formed at right angles surrounds.
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