DE3325413A1 - Leitsystem fuer auf raedern fahrende fahrzeuge - Google Patents

Leitsystem fuer auf raedern fahrende fahrzeuge

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DE3325413A1 DE19833325413 DE3325413A DE3325413A1 DE 3325413 A1 DE3325413 A1 DE 3325413A1 DE 19833325413 DE19833325413 DE 19833325413 DE 3325413 A DE3325413 A DE 3325413A DE 3325413 A1 DE3325413 A1 DE 3325413A1
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Fritz von Dr.-El.-Ing. ETH Ballmoos
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Description

21941 - Ko /Gß - 6 - 12. 7. 1983
Die Erfindung betrifft ein Leitsystem für Fahrzeuge mittels einer am Boden angeordneten, berührungslos mit einem am Fahrzeug angeordneten Wahrnehmer zusammenwirkenden Leitspur.
Bei einem Leitsystem nach dem US-Patent Nr. 3 669 206 sind Leitdrähte im Boden eingelassen, an denen sich die Fahrzeuge berührungslos entlangtasten. Zum Einbringen der Leitdrähte muß der Boden mehrere Zentimeter tief eingefräst werden, was zur Rißbildung des Bodens Anlaß gibt und teuer ist. Eine durch Produktionsänderung oder durch Änderung des Warensortiments erforderlich gewordene Änderung der Leitspur ist mit großem Arbeitsaufwand sowie mit Staubentwicklung und Lärmbelästigung verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein preiswertes Leitsystem für auf dem Boden fahrende Fahrzeuge zu schaffen, das mit geringem Aufwand geändert warden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Leitspur für den Wahrnehmer aus am Boden in Abständen voneinander angeordneten Markierungsflächen und/oder Informationsträgerflächen gebildet ist. Das Fahrzeug tastet sich von einer Markierungsfläche bzw. Informationsträgerfläche zur anderen, wobei die Flächen so groß sind, daß sie auch bei geringen Abweichungen des Fahrzeuges von der vorgesehenen Leitspur noch erreicht werden. Die Flächen geben den Fahrzeugen je nach deren Auftreffstelle auf die Flächen einen Leit- oder Korrekturimpuls zur nächsten Fläche.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind an den Fahrzeugen senkrecht zur Fahrzeuglängsachse nebeneinander mindestens zwei zum Bogen gerichtete Wahrnehmer angeordnet, die mit einem Steuerungsrechner für das Fahrzeug verbunden sind.Die Lenkbewegung wird dem Steuerungsrechner über einen Geber zurückgemeldet. Dem Wahrnehmer kann ein Entfernungsmesser, z.B. ein mit Lichtschranken versehener Inkremental geber zugeordnet sein. Er ist mit dem
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Antrieb oder einem Rad verbunden und mißt die Fahrstrecke über die Umdrehungen. Der Inkremental geber kann auch zwei Lichtschranken haben, von denen eine die Vorwärtsfahrt und eine die Rückwärtsfahrt mißt. Der Inkremental geber kennt die Entfernung vom Standort des Fahrzeuges zur nächsten Entscheidungsstelle und stellt fest, wenn diese verfehlt wurde. Es können auch zwei Inkremental geber vorhanden sein, u.z. auf jeder Fahrzeugseite einer, z.B. an der Achse der Hinterräder. Die Inkremental geber stellen dann über unterschiedliche Drehzahlen fest, wenn das Fahrzeug einen Bogen fährt und dabei von der geraden Spur abkommt. Bei vorgegebenen Bogenfahrten werden Bogenabweichungen festgestellt. Bei Verwendung von zwei Inkremental geberη kann der Abstand der Markierungsflächen und/oder Informationsträgerflächen größer gewählt werden, als wenn nur einer vorhanden ist.
Die dem ankommenden Fahrzeug zugewandten Seiten der Flächen sind gerade, senkrecht zur Leitspur angeordnete Linien. Wenn das Fahrzeug etwas von der theoretischen Leitspur abgekommen ist, passieren die zum Boden gerichteten Wahrnehmer nicht gleichzeitig den Rand der Flächen und bewirken damit über den Steuerungsrechner eine Kurskorrektur für das Fahrzeug.
Jede der Markierungsflächen kann in Fahrtrichtung eine ungleiche Breite haben, wobei die Begrenzungsflächen gerade sind. Die Markierungsflächen bilden Dreiecke, deren Spitzen immer zur gleichen Seite der Leitspur gerichtet sind. Es sind vorzugsweise stumpfwinklige Dreiecke mit einem öffnungswinkel von ca. 120*. Die lange Seite eines jeden Dreieckes ist die in Fahrtrichtung hintere Seite. Durch das stumpfwinklige Dreieck wird verhindert, daß ein Wahrnehmer eines schräg ankommenden Fahrzeuges vorzeitig seitlich aus dem Dreieck herauswandert und damit zu einem falschen Korrekturimpuls führt. Die Länge des Fahrweges der Wahrnehmer beim Oberqueren der Markierungsflächen gibt Aufschluß über die Entfernung der Wahrnehmer von der Spitze der Markierungsflächen und damit über das Maß der erfolgten Abweichung von der Soll-Leit-
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spur, so daß diese erfolgte Abweichung bei der Korrektur des Fahrzeugkurses durch den Steuerungsrechner mit berücksichtigt werden kann. Mit Hilfe des Inkremental geber s erfolgt die Rückmeldung, wann die betreffenden Strecken abgefahren sind, damit der Mikroprozessor den nächsten Wert in der Tabelle holen oder das ganze Korrekturmanöver abschließen kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung liegen die Markierungsflächen und/oder Informationsträgerflächen neben den Fahrspuren der Fahrzeugräder, damit diese die Markierungsflächen nicht überfahren und diese vor Verschmutzung waitestgehend geschützt sind. Da Fahrzeuge des innerbetrieblichen Transportsystems oftmals drei Räder haben, liegen die die Leitspur bildenden Flächen und die damit zusammenwirkenden, an den Fahrzeugen angeordneten Wahrnehmer neben der Fahrzeugmittenlängsachse.
Den Markierungsflächen können unterschiedliche Informationsträgerflächen zugeordnet sein, die aus unterschiedlichen, in Fahrtrichtung hintereinander liegenden Strichen gebildet sein können. Diese Informationsträgerflächen geben dem Leitstand des Fahrzeugleitsystems stets Auskunft über die jeweiligen Positionen aller Fahrzeuge.
Die Informationsträgerflächen, zusammen mit gewissen Bedingungen der Meßwerte der zwei Reflex-Pic-Ups, haben ferner zur Folge, daß ein Dreieck in der Gegenrichtung befahren werden kann, ohne daß ein Korrekturmanöver ausgelöst wird. Die Informationsträgerflächen sind daher stets in Fahrtrichtung vor den Markierungsflächen angeordnet und können auf dem Boden angebrachte Farbzeichen, z.B. Papierstreifen, sein. Wenn Verschmutzungsgefahr für die Farbzeichen besteht, können die Markierungsflächen und Informationstragerflächen auch Metall zeichen sein, die dann mit magnetischen Fühlern zusammenwirken. Die Metall zeichen können auch unter einem Bodenbelag angeordnet sein.
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Ein Fahrzeug kann durch ein auf dem Boden liegendes Hindernis aus der Fahrspur gerissen werden und bleibt dann nach einer bestimmten Fahrstrecke stehen, wenn es nicht eine der Markierungsflächen passiert hat. Für diesen Fall können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung den Markierungsflächen Reflektoren für an den Fahrzeugen angeordnete Sucher zugeordnet sein. Es schaltet sich dann der am Fahrzeug beweglich angeordnete Sucher ein, der die Steuerung des Fahrzeuges zu einem der Reflektoren und damit zum Leitsystem übernimmt. Die Reflektoren sind vorzugsweise Strahlungsreflektoren und können neben den Markierungsflächen angeordnet werden und sind dann von den Suchern, die an der Vorderseite der Fahrzeuge oben angeordnet sind, leicht zu ermitteln, so daß ein von der Leitspur abgekommenes Fahrzeug wieder den Weg in das Leitsystem zurückfindet. Wenn der Sucher hoch genug am Fahrzeug angeordnet ist, muß der Reflektor nicht unbedingt über die Markierungsfläche hinausragen. Der Sucher ist während des Überfahrens der Informationsträgerflächen und der Markierungsflächen ausgeschaltet, um die Kurskorrektur nicht zu beeinflussen. Mit Hilfe der Informationsträgerflächen ist es auch möglich, den Sucher nur bei besonders schlechten Fahrbahnverhältnissen einzuschalten. Trotz aller Vorsorge gegen Fehlleitungen ist das Leitsystem abschaltbar, um ein verirrtes Fahrzeug wieder zur vorgegebenen Strecke zurückzuführen.
Mit Hilfe von weiteren geometrischen Figuren der Markierungsflächen können beispielsweise gestauchte Fahrzeugkorrekturen, die Abweichungen von der Geradeausfahrt zur Folge haben, kompensiert werden. Zwei parallele Balken oder ein Balken kombiniert mit einem Dreieck dienen dazu.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Fahrzeug mit einem Ausschnitt aus einem Leitsystem,
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Fig. 2 eine Fahriknalle mit einem Leitsystem für Fahrzeuge,
Fig. 3 eine Kurskorrektur für ein Fahrzeug,
Fig. 4 eine Kursänderung für zueinander versetzte Fahrspuren.
Fig. 1 zeigt eine strichpunktiert gezeichnete Leitspur 1 mit Informationsträgerflächen 8, dreieckigen Markierungsflächen 7 und rechteckigen Markierungsflächen 7A für ein Fahrzeug 2, deren Räder 3 neben der Leitspur 1 und den Flächen rollen. Die Fahrzeuge 2 haben an der Hinterachse zu Boden gerichtete Wahrnehmer 4 und können zusätzlich an der Frontseite einen höhen- und seitenbeweglichen Sucher 5 zum Ermitteln von Reflektoren 9 neben den Markierungsflächen 7 haben. Der Sucher 5 wird eingeschaltet, wenn die Wahrnehmer 4 keine der Markierungsflächen 7 oder Informationsträgerflächen 8 nach einer vorbestimmten Wegstrecke passiert haben. Am stehenden Fahrzeug 2 bewegt sich dann der Sucher und ermittelt einen der Reflektoren und bewirkt dann das Leiten des Fahrzeugs 2 zur Leitspur 1.
Das Fahrzeug 2 hat einen Steuerungsrechner 6 und eine nicht gezeichnete Batterie für einen Elektromotor 10 zum Antreiben des Vorderrades 3, dessen Richtung von einem Lenkmotor 12 eingestellt wird. Diesem ist ein Geber 13 zugeordnet; ein weiterer Geber 11 ist dem Elektromotor 10 zugeordnet. Anstelle der Geber 11 und 13 können die Hinterräder 3 mit Inkrementalgebern 15.1 und 15.2 verbunden werden.
Der Abstand zwischen den Markierungsflächen 7 und den folgenden Informationsträgerflächen 8 ist in der praktischen Ausführung wesentlich größer als in der Fig. 1 dargestellt. Die rechteckigen Markierungsflächen 7A dienen dazu, die geradeausfahrt des Fahrzeugs 2 auf dem Parcour periodisch noch zu justieren (Chassis ist gestaucht).
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Ein ganzes Leitsystem mit Haupt-Leitspuren IA und öbergangs-Leitspuren IB für die Fahrzeuge 2 sind in Fig. 2 dargestellt. Die Markierungsflächen 7 und Informationträgerflächen 8 sind vereinfacht gezeichnet.
Bei der Kurskorrektur nach Fig. 3 ist die Fahrtrichtung durch einen Pfeil angegeben. Die Wahrnehmer 4 gelangen unterschiedlich spät an die Seite 7.1 der Markierungsfläche 7 und veranlassen einen Korrektur impuls, wobei die Anzahl Impulse des Gebers 11 bzw. der Geber 15.1, 15.2 Auskunft über den Auftreffwinkel geben. Die Länge der Strecken 4.1 und 4.2 über die Markierungsfläche bis zum Erreichen der Seite 7.2 ist ein Maß dafür, daß das Fahrzeug sich beim Auftreffen auf die Markierungsfläche 7 rechts von der Leitspur 1 befand. Die ermittelten Daten bewirken über den Steuerungsrechner 6 eine Kurskorrektur des Fahrzeuges 4 entlang der Korrektur-Leitspur 1.1 zur Soll-Leitspur 1.
Wenn ein Fahrzeug 2 von der Leitspur 1 abgekommen ist und trotzdem im rechten Winkel auf die Seite 7.1 trifft, stellt der Steuerungsrechner 6 fest, daß die Strecken 4.1 und 4.2 entweder bei einer Abweichung nach rechts zu lang oder bei einer Abweichung nach links zu kurz sind und veranlaßt eine entsprechende Kurskorrektur.
Bei einer leicht versetzten Leitspur 1 nach Fig. 4 ist die Markierungsfläche 7a schräg zur Leitspur 1 angeordnet und bewirkt das Umlenken des Fahrzeugs zur Markierungsfläche 7b, die ebenfalls geneigt zur Fahrspur angeordnet ist und das Leiten des Fahrzeuges zur Markierungsfläche 7c bewirkt.
Vor dieser Markierungsfläche 7c ist eine Informationsträgerfläche 8 in Form eines Strichcodes mit unterschiedlichen Strichstärken
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und unterschiedlichen Strichabständen angeordnet, der folgende Informationen enthalten kann:
Nummer der Markierungsfläche,
Kennzeichnung aus Informationsaustausch-Stelle, Abstand bis zur nächsten Markierungsfläche, Radius des nächsten zu fahrenden Bogens,
direkte Information zum Abfahren einer aus Geraden und Bögen zusammengesetzten Leitspur.
Die Informationsträger können folgende Befehle geben: Stop, das Fahrzeug hält an und muß zur Weiterfahrt neu gestartet werden, langsame Fahrt, schnelle Fahrt oder eine vorbestimmte Zeit warten.
Rechtsabzweigung, z.B. 90* oder Rechtsdrehung 180*. Linksabzweigung, z.B. 90* oder Linksdrehung 180*. Eine Drehung kann im bestimmten Radius erfolgen, damit das Fahrzeug in einer Parallel straße zurückfahren kann.
Kleine Richtungsänderungen können ohne den Markierungsflächen vorgelagerte Inforraationsträgerflächen 8 oder durch rechteckige Markierungsflächen 7A, die in Fig. 1 auch eingezeichnet sind, eingeleitet werden. In allen Fällen werden die Fahrkorrekturen entsprechend den gemessenen Werten 4.1 und 4.2 entweder unmittelbar nach der Messung mit Hilfe eines Mikroprozessors berechnet, oder die entsprechenden Werte werden im voraus berechnet und in einer Tabelle abgelesen. Nach der Messung der Werte 4.1 und 4.2 können die einzelnen Korrekturwerte dort aufgesucht und interpoliert werden.
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Die Korrektur werte werden als Sollwerte ausgegeben, wobei mit Hilfe von Inkremental- bzw. Meßwertgeber die ausgeführten Bewegungen zurückgemeldet, überwacht und allenfalls korrigiert werden. Die Steuerung ist so ausgelegt, daß relativ große Verschmutzungen der Markierungsflächen und der Positionsanzeigeflächen keinen Einfluß auf die Ablesung der Werte 4.1 und 4.2 haben. Zur Erhöhung der Meßsicherheit können jedoch mehrere, z.B. fünf Fühler nebeneinander angeordnet sein, so daß mit Hilfe von Mehrfachmessungen Quervergleiche und Mittelwertbildungen die Richtungskorrektur erfolgen kann. Durch die Verwendung mehrerer Wahrnehmer kann die Redundanz der Dreiecksablesung sehr stark erhöht werden, da die Mehrfachablesung quer zur Fahrtrichtung erfolgt, was bei einer Abtastung entlang einer ununterbrochenen Leitlinie der bisherigen Steuerungssysteme schlecht möglich ist.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Leitsystems liegt darin, daß nach erfolgter Kurskorrektur die ganze Regeleinrichtung ausgeschaltet werden kann, bis die Wahrnehmer 4 eine neue Informationsträgerfläche 8 oder eine Markierungsfläche 7 feststellen; dadurch kann Energie gespart werden, und das Fahrzeug pendelt nicht dauernd um den Sollkurs, z.B. wenn die Abweichung des Fahrzeuges 2 von der vorgegebenen Leitspur 1 vernachlässigbar klein ist. Es ist zum Beispiel bei einem Abstand zwischen den einzelnen Markierungsflächen von 3 m und einer Größe der Markierungsflächen von 1/2 DIN A4-Bogen eine Kurskorrektur erst erforderlich, wenn die Abweichung 3 cm überschreitet.
-Hf·
- Leerseite -

Claims (1)

  1. Mannesmann Aktiengesellschaft 12. Juli 1983
    Mannesmannufer 2 21941 - Ko /Gß
    Düsseldorf
    Leitsystem für auf Rädern fahrende Fahrzeuge
    Patentansprüche
    1. Leitsystem fur auf Rädern fahrende Fahrzeuge mittels einer am Boden angeordneten, berührungslos mit einem am Fahrzeug angeordneten Wahrnehmer zusammenwirkenden Leitspur, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Leitspur (1) für den Wahrnehmer (4) aus am Boden in Abständen voneinander angeordneten Markierungsflächen (7) und/oder Informationsträgerflächen (8) gebildet ist.
    2. Leitsystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an den Fahrzeugen (2) senkrecht zur Fahrzeuglängsachse nebeneinander mindestens zwei zum Boden gerichtete Wahrnehmer (4) angeordnet sind.
    21941 - Ko /Gß - 2 - 12. 7. 1983
    3. Leitsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wahrnehmer (4) ein Entfernungsmesser (11) zugeordnet ist.
    4. Leitsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entfernungsmesser ein mit Lichtschranken versehener Inkremental geber (15) ist.
    5. Leitsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Inkremental geber (15) zwei Lichtschranken, u.z. einen zum Messen der Vorwärtsfahrt und einen zum Messen der Rückwärtsfahrt hat.
    6. Leitsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Inkrementalgeber(15.1,15.2) an auf beiden Seiten des Fahrzeuges vorhandenen Rädern einer Achse angeordnet sind.
    7. Leitsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahrnehmer (4) mit einem Steuerungsrechner (6) für das Fahrzeug verbunden sind.
    8. Leitsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerungsrechner (6) mit einem Geber (13) des Lenkrades (3) verbunden ist.
    9. Leitsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ankommenden Fahrzeug (2) zugewandten Seiten (7.1) der Markierungsflächeo(7) gerade Linien bilden.
    12· 7. 1983
    gTeichen Seite d" (7) "reie* etwa 120- beträgt.
    1 ^1» 7·2, 7.3)
    21941 - Ko /Gß - 4 - 12. 7. 1983
    16. Leitsystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß den Markierungsflächen (7) unterschiedliche Informationsträgerflächen (8) zugeordnet sind.
    17. Leitsystem nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Informationsträgerflächen (8) aus unterschiedlich breiten, in Fahrtrichtung hintereinander liegenden Strichen gebildet si nd.
    18. Leitsystem nach Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Informationsträgerflächen (8) in Fahrtrichtung vor den Markierungsflächen (7) angeordnet sind.
    19. Leitsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurchgekennzeichnet,
    daß die Markierungsflächen (7) und Informationsträgerflächen (8) im Boden angebrachte Metall zeichen sind.
    20. Leitsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Markierungsflächen (7) und Informationsträgerflächen (8) auf dem Boden angebrachte Metall zeichen sind.
    21. Leitsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß den Markierungsflächen (7) Refelktoren (9) für an den Fahrzeugen angeordnete Sucher (5) zugeordnet sind.
    21941 - Ko /Gß - 5 - 12. 7. 1983
    22. Leitsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (9) neben den Markierungsflächen (7) angeordnet sind.
    23. Leitsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (9) Strahlungsreflektoren sind.
    24. Leitsystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (9) über die Markierungsflächen (7) hinausragen.
    25. Leitsystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (9) gewölbt sind.
    26. Leitsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Sucher (5) an der Vorderseite des Fahrzeuges (2) oben angeordnet ist.
    27. Leitsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur der Lenkgeometrie die Markierungsfläche als zwei parallele Balken (7A) ausgebildet sind.
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