DE3332615A1

DE3332615A1 - Optisch gefuehrtes fahrzeug

Info

Publication number: DE3332615A1
Application number: DE19833332615
Authority: DE
Inventors: Shigeru Nagaokakyo Kyoto Hirooka; Shiuchi Kyoto Maeda; Toshihiko Kyoto Yamaguchi; Shigehiro Nagaokakyo Kyoto Yamamoto
Original assignee: Nippon Yusoki Co Ltd; Dac Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Yusoki Co Ltd; Dac Engineering Co Ltd
Priority date: 1982-10-21
Filing date: 1983-09-09
Publication date: 1984-05-03
Also published as: GB2131574A; GB2131574B; FR2535068A1; GB8325039D0; FR2535068B1; DE3332615C2

Description

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NIPPON YUSOKI CO., LTD.
Nagaokakyo-shi, Kyoto / JAPAN
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DAC ENGINEERING CO., LTD.
Kyoto-shi, Kyoto / JAPAN

Optisch geführtes Fahrzeug

Die Erfindung betrifft ein optisch geführtes, führerloses
Lasttransportfahrzeug, welches insbesondere eine Aufnahmekamera wie eine Industrie-Fernsehkamera aufweist und von

dieser automatisch gesteuert wird, d.h. in seiner Richtung gesteuert und in Bewegung gesetzt und angehalten wird, und das auf einfache Weise in bereits bestehende Fabrikräume
oder dergleichen eingeführt werden kann und neuartige Mit-

tei zum Abtasten eines Leitstreifens hat.

Üblicherweise wird für das Betreiben eines führerlosen Hebe, .fahrzeugs wie eines Gabelstaplers mit Armen, die gehoben und gesenkt werden können, in den Boden eine Führungslei-

tung eingelassen, von der elektrische Signale induziert werden, und ein Paar von Aufnahmespulen befindet sich im Fahrzeug, das so gehalten wird, daß die Führungsleitung stets
zwischen den Aufnahmespulen verläuft. Wird in den Spulen
eine unterschiedliche Spannung induziert, so wird die Spannungsdifferenz festgestellt und dient zur Steuerung des

Fahrzeugs. Gewöhnlich verläuft eine derartige Führungsleitung in einer Rinne im Boden oder ist in diesen Boden eingelassen. Eine derartige Rinne im Boden vorzusehen, erfordert zusätzliche Arbeit, was besonders schwierig ist, wenn das Gebäude bereits besteht. Besitzt das Gebäude eine nur

dünne Betondecke, wie dies in Obergeschossen der Fall sein kann, so kann eine derartige Rinne häufig kaum vorgesehen werden. Hinzu kommt, daß die im Beton enthaltene Armierung eine sekundäre elektromagnetische Strahlung hervorbringt, die das Steuersignal stört. Wird die Steuerleitung unterbrochen, so kann die gesamte Transportbahn nicht benützt werden. In einem Nuklearkraftwerk schließlich kann sich in der Rinne radioaktiver Staub ansammeln, weshalb es in derartigen Anlagen verboten ist, Bodenrillen anzubringen.

Es ist auch bekannt, Lasttransportfahrzeuge mittels Funk automatisch zu steuern, doch besteht bei dieser Art von Steuerung die Gefahr, daß Störsignale den Betrieb unmöglich machen.

Es ist auch bekannt, einen Magneten oder ähnliche Einrichtungen im Boden an einer Verbindungsstelle oder dergleichen einzulassen, doch entstehen hierdurch ähnliche Schwierigkeiten, wie sie in Verbindung mit der Induktionsleitung beschrieben wurden, die in einer Bodenaussparung untergebracht ist.

Schließlich sind im Stand der Technik optische Führungssysteme, geometrische Muster wie Dreiecke und Kreise auf dem Boden zur Steuerung führerloser Lastfahrzeuge bekannt. Ein Rechner jedoch benötigt zur Erkennung derartiger Muster eine relativ lange Zeit. Außerdem ist die Zahl der unterschiedlich geformten Muster begrenzt, so daß nur unzureichend Information übertragen werden kann und das System dadurch nicht ausreichend variabel ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein führerloses Lasttransportfahrzeug zu schaffen, für das keinerlei Rillen oder Aussparungen im Boden benötigt werden. 35

Darüber hinaus soll das führerlose Lasttransportfahrzeug mit höherer Zuverlässigkeit und Genauigkeit als herkömmliche Fahrzeuge dieser Art laufen können.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Führungsstreifen für ein führerloses Lasttransportfahrzeug zu schaffen, der verschiedene Strichcodes aufweist, die Halt, Verzögerung, Beschleunigung, Abzweigen und dergleichen bedeuten.

Die Aufgabe wird in der Weise gelöst, daß das erfindungsgemäße führerlose Lastfahrzeug eine Kamera besitzt, die von einem Führungsstreifen reflektiertes Licht auffängt, der aus einem reflektierenden Material besteht, während ferner eine Steuereinrichtung zum Steuern einer automatischen Antriebsapparatur vorhanden ist. Die Kamera kann so konstruiert sein, daß sie Licht sowohl von einem weiter entfernt liegenden als auch einem näher bei liegenden Feld auffängt, wodurch eine sehr zuverlässige und genaue automatisehe Fahrsteuerung erzielt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung durch eingehende Erläuterung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher verdeutlicht. Im einzelnen zeigen:
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Fig. 1 eine Ansicht eines führerlosen Fahr

zeugs, an dem die Erfindung verwirklicht ist;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Fahrzeug

nach Fig. 1;

Fig. 3 eine schematisierte Ausschnittsdarstellung von der Kameraröhre, aus der ihre Funktionsweise hervorgeht;

Fig.

Fig. 5a - c

Fig.

Fig. 7a - c

Fig.

Fig. 13a - c

Fig. 14a - t

Fig. 15 ■

ein Blockschaltbild von der Steuerung des Fahrzeugs nach Fig. 1;

Beispiele von Führungsstreifen-Abschnitten;

Abschnitte einer Fahrzeugbahn;

Bilder, wie sie die Kameraröhre des Fahrzeugs nach Fig. 1 aufnimmt;

die Draufsicht eines anderen führerlosen Lasttransportfahrzeugs nach der Erfindung;

das Fahrzeug aus Fig. 8 in Seitenansicht;

Beispiele von Strichbalkencodes;

die Kameraröhre des Fahrzeugs aus Fig. 8;

einen Abschnitt der Fahrzeugbahn;

Bilder, wie sie die Kameraröhre des Fahrzeugs aus Fig. 8 aufnimmt;

weitere Ausführungsbeispiele von Strichbälkencodes;

eine Fahrzeugbahn, die mit Strichbälkencodes gebildet ist.

In den Figuren 1 bis 4 ist ein Gabelstapler 1 dargestellt, auf dem eine Fernsehkamera 3 installiert ist, die von einem

Führungsstreifen 2 reflektiertes Licht auffängt, wobei der Führungsstreifen in Form von Reflektoren auf dem Boden F verlegt ist; das Fahrzeug weist ferner eine Steuerung 5 für den automatischen Fahrantrieb·4 auf. Vor der Fernsehkamera 3 sind ein erster und ein zweiter Reflektor M1 bzw. ' M2 angebracht, mit deren Hilfe ein nahe vor dem Fahrzeug befindliches Feld zur Kamera reflektiert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Lastfahrzeug zudem einen Detektor 6 auf, mit dem der Fahrabstand festgestellt wird, sowie einen Geschwindigkeitsdetektor 7.

Das Führungsband 2 besteht aus einem reflektierenden Material wie reflektierender Folie, in das Perlen oder dergleichen eingemischt ist, aus reflektierender oder Lumineszenz-Farbe oder aus einem Metallstreifen, wodurch natürliches Licht reflektiert wird oder auch Licht, das von einer Lichtquelle stammt, oder Licht von einem Projektor, der gegebenenfalls auf dem Lastfahrzeug 1 angebracht ist. Der Streifen hat eine Breite von etwa 3 - 6 cm und verläuft entlang der Fahrstrecke des Fahrzeugs 1, wo er festgeklebt ist. Der Führungsstreifen 2 besitzt gerade .Bahnabschnitte und gekrümmte Bahnabschnitte, wobei diese gekrümmten Bahnabschnitte auch als Streifen ausgebildet sind. Die geraden Bahnabschnitte bestehen aus langen Stücken 2a und etwa 20 bis 50 cm Länge und Zwischenräumen 2b von im wesentlichen derselben Länge oder etwas kürzer. Die Zwischenstücke können jedoch auch weggelassen werden, so daß die Bahn 2 durchlaufend ist. Es ist auch möglich, dunkle Stücke zu beiden Seiten des Streifens 2 anzubringen, um den Helligkeitskontrast zu verstärken. Auch können Vorsprünge 2d in jedem langen Stück 2a ausgebildet sein. Der Streifen hat Abzweigungen, an denen vom geraden Teil Bogenstücke abzweigen, so daß ein r-förmiges Teil a entsteht, wie in Fig. 5a dargestellt. Es

gibt aber auch Abzweigstellen, an denen die Abzweigung rechtwinklig erfolgt, wie bei b in Fig. 5b gezeigt. Schließlich sind auch Kreuzungsstellen des Führungsstreifens denkbar, wie bei c in Fig. 5c wiedergegeben. Der Führungsstreifen kann verschiedene Bahnstücke mit Abzweigungen und Schnittpunkten haben, wie sie oben beschrieben sind.

Die Kameraröhre 3 ist erhöht auf einem Podest 10 auf dem Fahrerschutzdach 9 einer Fahrerkabine angebracht und fängt reflektiertes Licht auf, das zwischen zwei Pfosten 11 hindurchtritt.

Der erste Reflektor M1 ist mit seiner Normalen gegenüber der optischen Achse des Kameraobjektivs unter einem Winkel Θ1 angestellt und liegt außerhalb des unmittelbar auf das Objektiv der Kameraröhre 3 auftreffenden reflektierten Lichtstroms. Der zweite Reflektor M2 befindet sich in der unteren Hälfte des Lichtstroms zum Objektiv unterhalb der optischen Achse und näher zum Objektiv hin und ist mit seiner Normalen unter einem Winkel 92 gegenüber der optischen Achse angestellt. Der Winkel Q2 ist ein spitzer Winkel, der kleiner als der Winkel Θ-1 ist. Das vom ersten Reflektor M1 reflektierte Licht kann auf diese Weise über den Reflektor M2 in die Kameraröhre 3 hineingelangen. Somit empfängt die Röhre 3 sowohl eine entfernter liegende Sichtfeldinformation aus der Richtung der optischen Achse des Kameraobjektivs mittels des direkten Lichtstroms oberhalb der optischen Achse und zusätzlich Information von einem näher gelegenen Sichtfeld, die der Kameraröhre 3 über den ersten Reflektor M1 und den zweiten Reflektor M2 in der unteren Hälfte des in sie eintretenden Lichtstroms ermittelt wird. Gewöhnlich dient als Kameraröhre 3 eine Industriefernsehkamera 3a, wenngleich auch eine Vidicon-oder Plumbicon-Röhre oder dergleichen verwendet werden kann.

Die bereits erwähnte Steuerung 5 verarbeitet das von der Kamera 3a ihr zugeführte elektrische Signal und gibt ein Steuersignal an die automatische Fahreinrichtung 4 ab. Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel steuert die Steuereinrichtung 5 die Abweichung d vom Führungsstreifen 2 gegenüber der Mitte des Fahrzeugs und den Abweichungswinkel φ. Außerdem speichert die Steuereinrichtung 5 die Führungsstreifenabschnitte a, b und c (siehe Fig. 5a - c), vergleicht die von der Kamera 3a aufgenommenen Bildsignale mit den gespeicherten Mustern und unterscheidet zwischen verschiedenen Mustern, um auf diese Weise das Fahrzeug 1 sanft und richtig in die gewünschte Abzweigung zu lenken.

Gemäß der Darstellung der Fig. 4 weist die Steuereinrichtung 5 einen Vorverstärker 15 auf, der die elektrischen Signale verstärkt, welche ihm nach der Umwandlung der Bilder von der Kamera 3a zugehen, ferner eine Vorbehandlungsschaltung 19, einen Speicher 20 für vorübergehende Speicherung in Form eines Schieberegisters und eine Zentral- steuerschaltung 21.. Mit der Vorbehandlungsschaltung 19, die aus einer Binärschaltung besteht, ist eine erste Unterscheidungsschaltung 16 verbunden, mit deren Hilfe der Mindestdifferenzwert zwischen der Helligkeit des Bodens F und der Helligkeit des Führungsstreifens 2 festgelegt wird, d.h. die Differenz zwischen entsprechenden elektrischen Signalen. Ferner ist mit der Schaltung 19 eine zweite Unterscheidungsschaltung 17 verbunden, die zum Ausfiltern unerwünschter Lichtstrahlen und zur Festlegung eines Maximalwertes der Differenz zwischen diesen Spannungen dient. Die Vorbehandlungsschaltung 19 setzt ihre Eingangs-■ signale in Übereinstimmung mit Spannungen, welche in den Unterscheidungsschaltungen 16 und 17 vorgegeben sind, in Binärcodes um. Die Ausgangssignale von der Zentralsteuerschaltung 21 werden der automatischen Fahreinrichtung 4 über einen Eingabe/Ausgabe-Teil 22a und eine Frequenzwandlerschaltung 22b als Steuergrößen zugeführt. Mit einer Ver-

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Stärkerschaltung 23a ist eine Kathodenstrahlröhre 23b mit der Vorverstärkerschaltung 15 verbunden, so daß eine Bedienungsperson die aufgenommenen Bilder betrachten kann. Mit der Zentralsteuerscnaltung 21 sind übertragungsleitungen 25 und 26 verbunden, über die der Schaltung 21 verschiedene Informationen zugeführt werden wie der Neigungswinkel der Kamera 3a und damit der Abstand £1 zwischen dem Drehmittelpunkt O des Lastfahrzeugs 1 und dem Mittelpunkt des entfernteren Sichtfeldes A sowie der Abstand £2 zwischen dem Drehmittelpunkt O und dem Mittelpunkt des näher gelegenen Sichtfeldes B, und außerdem Geschwindigkeitsinformationen, die vom Geschwindigkeitsdetektor 7 stammen, und Abstandsinformationen, die vom Abstandsdetektor 6 stammen. Die Zentralsteuerschaltung 21 erhält überdies zuvor Koeffizienten zugeführt, die den Steuerungswinkel eines Lenkrads und den Kurvenradius des Fahrzeugs betreffen, ferner einen Verhältniswert zwischen Bremsstrecke und Bremskraft und weitere Parameter. Die gefahrene Strecke kann durch Zählen der langen Stücke 2a, über die das Fahrzeug hinweggefahren ist, erfaßt werden, jedoch auch durch einen Geschwindigkeitsmesser, indem die Umlauffrequenz des Fahrzeugrades und die Zeit festgestellt werden. Beim ersteren Fall läßt sich die Genauigkeit noch mit Hilfe der seitlich vorstehenden Teile 2d erhöhen. Eine Programmeingabe-Einrichtung 30 von verschiedenster möglicher Gestalt wie Magnetkarte, Stecker, Tastenfeld oder dergleichen ist mit der Zentralsteuereinheit 21 verbunden, so daß im voraus eine gewünschte Fahrstrecke für jedes einzelne Lastfahrzeug 1 ausgewählt werden kann, damit dieses an bestimmten Abzweigungen dann seinen richtigen Weg nimmt. Die Zentralsteuereinheit 21 enthält ferner eine erste Verarbeitungsschaltung-21a, in der die elektrischen Signale von der vorübergehenden Speicherschaltung 20 verarbeitet und die Abweichungen b und Winkelabweichungen φ berechnet werden, wodurch der Lauf des Fahrzeugs gesteuert wird, und eine zweite Verarbeitungs-

schaltung 21b, die die Mustersignale, die zuvor in der Musterspeicherschaltung 31 gespeichert wurden, mit denen von der Kamera 3a vergleicht, zwischen diesen Signalen unterscheidet und Ausgangssignale abgibt, mit deren Hilfe das Fahrzeug richtig und optimal in eine vorherbestimmte Bahnstrecke hineingesteuert wird, so daß diese mit dem Lenksignal von der Programmeingabe 30 übereinstimmt. Ein Taktgenerator 50 sorgt für Synchronismus zwischen Kamera 3a und Speicherschaltung 20.

Es wird nun in Verbindung mit Fig. 6 der Fall beschrieben, daß ein Lastfahrzeug 1 entlang einer Strecke fährt, die den Führungsstreifen a und den gekrümmten Abschnitt 2R vor dem Streifen a aufweist. Wenn das Fahrzeug 1 sich in der Stellung 1a befindet, werden von dem entfernt liegenden Sichtfeld A und dem näheren Sichtfeld B auf der Bildröhre 23b die Bilder Aa und Ba erzeugt, wie sie in der Fig. 7a dargestellt sind, wobei das Bild Aa sich in der oberen Hälfte des Bildschirms U der Bildröhre und das Bild Ba sich in der unteren Hälfte D des Bildschirms befinden. Die den Bildern Aa und Ba zugehörigen Signale werden in der ersten Ver-. arbeitungsschaltung 21a behandelt, so daß die Positionen der Mittellinienabschnitte 1a1 und 1a2 des Führungsstreifens 2 festgestellt werden können. Ein Punkt X3, an dem die Gerade k, die durch die Punkte X1 und X2 verläuft, die horizontale Linie hs schneidet, die durch den Drehmittelpunkt des Fahrzeugs 1 verläuft, ist leicht aufgefunden. An den Punkten X1 und X2 schneiden die Mittellinien 1a1, 1a2 die Abtastlinien ha und hb entsprechend den bereits erwähnten Abständen Π und O- auf den Schirmhälften ü und D. Damit kann das Streckenstück 0X3 als Abstand d zwischen dem Drehmittelpunkt 0 und dem Führungsstreifen 2 ermittelt werden, und es kann die Neigung der Geraden k ermittelt werden, welche die Winkelabweichung φ darstellt. Er werden daraufhin die Geschwindigkeit, die Fahrstrecke, das Verhältnis von

Einschlagwinkel zu Kurvenradius und weitere Parameter berechnet, und die entsprechenden Ausgangswerte werden der automatischen Fahrsteuerung 4 zugeführt, um das Fahrzeug 1 korrekt entlang dem Führungsstreifen 2 zu führen. 5

Sollte das nahgelegene Feld B Licht von einem sehr nahe am Drehmittelpunkt liegenden Punkt erhalten, dann kann der Abstand des Fahrzeugs nur durch die außermittige Position des Schnittpunkts X2 angenähert werden. Es ist auch möglich, die Meßgenauigkeit dadurch zu erhöhen, daß eine Abtastbewegung über mehrere Positionen für jedes Sichtfeld A und B durchgeführt und die Mittelposition herausgefunden wird und daß die Abweichung b vom Führungsstreifen 2 und der Abweichungswinkel φ dann von den einzelnen Sichtfeldern bestimmt wird. Wenn das Fahrzeug 1 die Position 1b erreicht hat, werden Bilder Ab und Bb gemäß Fig. 7b auf der oberen bzw. unteren Hälfte des Bildschirms dargestellt. Das dem entfernten Sichtfeld A entsprechende Bild Ab zeigt ein dem Führungsstreifen 2a entsprechendes Muster. Der Einfachheit halber ist der Streifen hier durchgehend gezeichnet. Die zweite Detektorschaltung 21b vergleicht nun dieses Muster mit den in der Musterspeicherschaltung 31 gespeicherten Mustern und stellt diese Muster einander gegenüber, wobei erkannt wird, daß der Führungsstreifen a eine Abzweigung entsprechend dem Buchstaben "r" an diesem Punkt aufweist. Außerdem vergleicht die Detektorschaltung 21b die Information von der Kameraröhre mit der Information von der Programmeingabe 30 und wägt ab, ob das Fahrzeug geradeaus fahren oder abbiegen soll. Die Schaltung 21b behält dann das Ausgangssignal, das anschließend der automatischen Laufsteuerung 4 zugeführt werden soll. Wenn ein Bild Bc, das dem Führungsstreifen a entspricht, im nahen Sichtfeld B erscheint, während sich das Fahrzeug 1 weiter vorwärts bewegt, vergleicht die zweite Verarbeitungsschaltung 21b die-5 se Information mit der gespeicherten Information, verarbei-

tet sie rechnerisch, versichert sich des vorher vom entfernten Sichtfeld A empfangenen Signals und des gespeicherten Signals und gibt dann an die automatische Fahrsteuerschaltung 4 ein bestimmtes Ausgangssignal ab. Genauer gesagt erzeugt die Verarbeitungsschaltung 21b ein Signal, wonach das Fahrzeug auf einer bestimmten Strecke richtig und sanft gerade dann gesteuert wird, wenn der Drehmittelpunkt 0 die Abzweigung erreicht hat. In diesem Augenblick erscheint auf dem Schirm U das Bild Ac von der Kurve 2R für das entfernte Sichtfeld A. Wenn der Krümmungsradius der Kurve relativ groß ist, ist es möglich, das Fahrzeug entlang dem Führungsstreifen 2 dadurch zu führen, daß die Abweichung d zwischen Führungsstreifen 2 und Fahrzeug 1 und die Winkelabweichungen φ festgestellt werden, wie anhand der Fig. 7a dargestellt. Ist der Krümmungsradius klein

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oder verläuft die. Abzweigung unter einem rechten Winkel, so kann ein genauer automatischer Fahrzeuglauf durch Vergleich der auftretenden Muster mit bereits im Musterspeicher 31 gespeicherten Mustern in der Weise, wie sie als Führungsbahnabschnitte a bis c gezeigt sind, und arithmetische Verarbeitung der Muster erfolgen. Wenn das Fahrzeug gemäß der Erfindung an den Führungsstreifenabschnitten b oder c, wo die Strecken sich rechtwinklig schneiden gedreht werden soll, wird von der automatischen Fahrsteuerung 4 gleichzeitig ein Signal zur Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf nahezu Null in der Nähe der Abzweigstelle abgegeben.

Bei dem beschriebenen erfindungsgemäßen Fahrzeug sind der erste und der zweite Reflektor unter bestimmtem Winkel zur . optischen Achse der Kamera vor dieser angebracht, so daß vom Führungsstreifen, der am Boden verlegt ist und aus einem reflektierenden Material besteht, reflektiertes Licht aufgefangen wird, so daß der Führungsstreifen wesentlich leichter angebracht werden kann, als dies in Verbindung mit

Lastfahrzeugen geschehen konnte, die eine herkömmliche Steuerung mit Tastspulen besitzen, über die Ströme aufgenommen werden, die von in Rillen im Boden verlegten Drähten induziert werden. Außerdem lassen sich die Führungsstreifen gemäß der Erfindung auch leicht in bereits bestehenden Gebäuden und Anlagen installieren. Funkwellen oder dergleichen können überdies keine Störungen hervorrufen, so daß eine exakte führerlose Steuerung möglich ist. Da außerdem die Information von zwei Sichtfeldern abgeleitet wird, können die Abstände und die Abweichungswinkel· genau festgestellt werden, und dort , wo die Führungsstreifen diskret vorhanden sind, können die zwei Sichtfelder reflektiertes Licht komplementär erzeugen. Es ist deshalb möglich, die Gesamtlänge des Führungsstreifens zu verringern und dadurch seine Installation zu vereinfachen. Ein weiterer'Vorteil besteht darin, daß das Fahrzeug die Information des nahen Sichtfeldes, die in der Nähe des Fahrzeugs aufgenommen wird, praktisch unabhängig von der Größe der Last auf der Hebegabel erkennen und damit den automatischen Fahrbetrieb stabilisieren kann, weil die beiden Reflektoren unter den vorgegebenen Winkeln zur optischen Achse vor der Kameraröhre angeordnet sind. Die Neigungswinkel der Reflektoren können groß gemacht werden im Vergleich zu einem Winkel bei Verwendung nur eines Reflektors, so daß der Einfluß eines Winkelfehlers bei der Anbringung der Reflektoren vermindert werden kann. Daraus ergibt sich, daß die Information des nahegelegenen Sichtfeldes stabil aufgefangen werden kann. Wird die Kamera an einem höheren Punkt am Fahrzeug befestigt, dann ist der Neigungswinkel der Kamera in Bezug auf den Drehpunkt groß, so daß die Auswirkung von Fehlern bei der Anbringung der Reflektoren vermindert wird. Die Kamera wird auch weniger leicht verschmutzt, als wenn sie nahe dem Boden angebracht ist. Bei Einsatz einer Industrie-Fernsehkamera läßt sich das entfernt liegende Sichtfeld gut erkennen.

In den Figuren 8, 9 und 10 ist ein weiteres ■Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei welchem der Führungsstreifen 2 für ein führerloses Lasttransportfahrzeug 8 aus Balkencodes besteht.
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Das Fahrzeug 8 ist mit der Kamera 3 ausgestattet, die vom Führungsstreifen 2, der am Boden verlegt ist, reflektiertes Licht aufnimmt. Ferner ist im Fahrzeug die Steuerung 5 zum Steuern der automatischen Fahreinrichtung 4 untergebracht. Im Fahrzeug befinden sich ferner der Detektor 6, mit dem die Fahrstrecke erfaßt wird, sowie der Geschwindigkeitsdetektor 7. Das Fahrzeug 8 hat ein Räderpaar W, das mit einer Antriebsguelle verbunden ist, und ist als auf der Stelle drehendes Fahrzeug ausgebildet, das auf die Weise automatisch gesteuert oder um seine Achse gedreht wird, daß die Räder auf beiden Fahrzeugseiten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angetrieben werden. Der Führungsstreifen 2 ist in Form verschiedener Balkencodes ausgebildet mit z. B. jeweils sechs Codebalken s. Jeder Balken s besteht." aus reflektierendem Material, das natürliches Licht, von Lichtquellen ausgestrahltes Licht oder von einem im Fahrzeug 8 installierten Projektor ausgestrahltes Licht reflektieren kann. Die Balken s sind etwa 12 mm breit und haben voneinander geeignete Abstände; sie sind am Boden angebracht.

Verschiedene Ausführungsformen von Balkencodierungen sind in der Fig. 10 dargestellt, wobei sechs gleichmäßige Balken s (Muster a) Geradeauslauf bedeuten, während das Muster b, bei dem der zweite und der fünfte Balken fehlen, Verzögerung, Muster c, bei dem der fünfte Balken fehlt, Lenken nach rechts und Muster d, bei dem der zweite Balken fehlt, Lenken nach links bedeuten. Auf diese Weise lassen sich gewünschte Bahnverläufe für das führerlose Fahrzeug 8 durch entsprechende Kombination der Codebalken erzeugen. Wenn-

gleich jede Kombination der Balken s ein Stück der Information ,gemäß vorhergehender Beschreibung darstellt, ist es auch möglich, jeder Position der Balken s eine spezielle Bedeutung zuzuteilen. Außerdem kann die Menge der Steuerinformation dadurch erhöht werden, daß die Breite der Balken variiert oder ihre Anzahl je Muster vergrößert wird.

Am Fahrzeug sind jeweils hinten und vorn eine Kamera 3 angebracht, damit das Fahrzeug rückwärts und vorwärts fahren kann. Fig. 11 zeigt, daß der Reflektor M wieder aus einem ersten Spiegel M1 und einem zweiten Spiegel M2 besteht, die vor jedem Kameraobjektiv 3 angebracht sind. Der erste Spiegel M1 befindet sich außerhalb des in das Objektiv der Kamera 3 gelangenden Lichtstroms. Der zweite Spiegel M2 deckt die untere Hälfte des Lichtstroms unterhalb der optischen Achse ab und reflektiert das vom ersten Spiegel 1 auf ihn gelenkte Licht in das Objektiv der Kamera 3. Damit erhält die Kamera Licht vom entfernten Sichtfeld A und vom nahen Sichtfeld B.

Die Steuereinrichtung 5 verarbeitet das elektrische Signal, das ihm von der Kameraröhre 3 wie einer Industriekamera 3a zugeführt wird, und gibt ein Steuersignal an die automatische Fahrsteuerung 4 ab. Bei diesem speziellen Beispiel steuert die Steuereinrichtung 5 den Abstand d von dem Führungsstreifen 2 zum Drehmittelpunkt des Fahrzeugs und den Abweichungswinkel φ. Außerdem speichert die Steuereinrichtung 5 im voraus Strichcodemuster, vergleicht die von der Kamera 3a aufgenommenen Muster mit den gespeicherten Mustern und entscheidet aufgrund dieser Muster, wie das Fahrzeug 8 sanft und korrekt in die Richtung einer gewünschten Abzweigung gedreht wird.

Wie schematisch in Fig. 4 gezeigt, enthält die Steuereinrichtung 5 eine Vorverstärkerschaltung 15, mit der das elektrische Signal, das durch die Umwandlung des Bildes von

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der Kamera 3a erhalten wird, verstärkt wird, ferner eine Vorbehandlungsschaltung 19, einen Zwischenspeicherkreis 20, der aus einem Schieberegister bestehen kann, und eine Zentral Steuer schaltung 21. Eine erste Begrenzungsschaltung 17 für das Einstellen eines Minimalwertes der Differenz zwischen Helligkeit auf dem Boden F und Helligkeit des Führungsstreifens 2, d.h. der Differenz zwischen entsprechenden elektrischen Signalen, ist mit der Vorbehandlungsschaltung 19 verbunden, welche z. B. aus einer Binärschaltung besteht.

Mit der Schaltung 19 ist auch eine zweite Begrenzungsschaltung 17 verbunden, mit der unerwünschte Lichtstrahlen ausgefiltert werden und ein ■ Maximalwert der Differenz zwischen diesen Spannungen vorgegeben wird. Die Vorbehandlungsschaltung 19 codiert die Eingangssignale binär in Überein-Stimmung zu den durch die Begrenzungsschaltungen 16 und 17 vorgegebenen Spannungen. Das Ausgangssignal von der Zentralsteuerschaltung 21 wird der automatischen Fahreinrichtung 4 über eine Eingangs/Ausgangs-Stufe 22a und eine Freguenzwanderschaltung 22b zugeführt, um jene zu steuern.

über einen Verstärker 23a ist eine Kathodenstrahlröhre 23b mit dem Vorverstärker 15 verbunden, so daß das von der Kamera aufgenommene Bild auf einem Monitor beobachtet werden kann. Übertragungsleitungen 25 und 26 sind mit der Zentralsteuereinheit 21 verbunden, so daß ihr verschiedene Informationen zugeführt werden können, zu denen auch der Neigungswinkel der Kamera 3 und damit der Abstand V\ zwischen Drehmittelpunkt O des Fahrzeugs 8 und der Mitte des entfernt liegenden Sichtfeldes A sowie der Abstand t2 zwischen dem Mittelpunkt O und der Mitte des näher liegenden Sichtfeldes B eingegeben werden können wie auch Geschwindigkeitsinformationen von einem Geschwindigkeitsdetektor 7 und Abstandsinformation von einem Abstandsdetektor 6. Die Programmeingabeeinrichtung 30 in Form einer Magnetkarte, eines Steckers, eines Tastenfeldes oder dergleichen ist mit der ZentralSteuereinheit 21 verbunden, so daß im voraus

eine gewünsch tie Strecke ausgewählt werden kann, auf der das jeweilige Fahrzeug 8 fahren soll.

Die Zentralsteuerschaltung 21 enthält darüber hinaus eine erste Verarbeitungsschaltung 21a, die das elektrische Signal von der vorübergehenden Speicherschaltung 20 verarbeitet und die Abstände d und Winkelabweichungen φ berechnet, wodurch der Fahrzeuglauf gesteuert wird, während eine zweite Verarbeitungsschaltung 21b das Signal von der Kamera 3a mit den Balkencodemustern vergleicht, die in der Speicherschaltung 31 gespeichert sind, eine Auswahl zwischen diesen Signalen trifft und Ausgangssignale abgibt, um das Fahrzeug richtig und optimal auf einen bestimmten Streckenast zu schwenken, damit die Strecke mit dem Schwenksignal von der Programmeingabeeinheit 30 übereinstimmt.

Die Art und Weise, wie das soeben beschriebene führerlose Lasttransportfahrzeug 8 sich auf der Fahrstrecke vorwärtsbewegt, die eine Rechtskurve R aufweist, wird nachfolgend anhand der Fig. 13a - c beschrieben.

Wenn das Fahrzeug 8 sich auf der geraden Strecke in der Position 1a befindet und seine Mittellinie nach rechts verdreht ist, wird durch die reflektierten Lichtanteile vom entfernten Feld A und vom nahen Feld B auf dem Bildschirm 23b das in Fig. 13a dargestellte Muster Aa und Ba erzeugt. Die oberen Hälfte U des Schirms des Monitors 23b zeigt das entfernte Sichtfeld A, die untere Hälfte D das nahe Sichtfeld B. Die Verdrehung der Muster Aa und Ba in ihrer Gestalt als Balkencodes gegenüber den Mittellinien 1a1 und 1a2 läßt sich durch Abtasten dieser Muster in einem mehrstufigen Verfahren mit der ersten Verarbeitungsschaltung 21a und durch ihre Verarbeitung feststellen. Damit läßt . sich der Abstand d und die Winkelabweichung φ unter Zugrundelegung des Neigungswinkels und der Information über die

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Abstände 2λ und C2 berechnen. Die die Geschwindigkeit und die gefahrene Strecke betreffende Information, die Koeffizienten, welche den Drehwinkel des Steuerhandrades betreffen, und weitere Parameter werden berechnet, um einen bestimmten Ausgangswert für die automatische Fahrsteuerung 4 zu erhalten, damit die Räder W dan'n mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden. So wird das Fahrzeug 8 dann korrekt entlang dem Führungsstreifen 2 geführt. Die Information vom entfernten Musterbild Aa dient auch zur Aufdatierung der Berechnungsergebnisse über die vom nahen Sichtfeld erhaltene Information. Wenn das Fahrzeug 8 in die Position 1b gelangt ist, werden auf den beiden Hälften des Monitorschirms die Muster Ab und Bb gemäß Fig. 13b abgebildet, wobei im entfernten Sichtfeld A ein Verzögerungsmuster b erscheint. Die zweite Detektorschaltung 21b vergleicht dieses Muster mit den im Musterspeicher 31 gespeicherten Mustern und erkennt richtig, daß es sich um ein Verzögerungsmuster b handelt. Gleichzeitig vergleicht die Detektorschaltung 21b diese Information mit der in der Programmeingabe 30 enthaltenen Information, stellt einen Vergleich zwischen diesen beiden Informationsteilen an und hält einen Ausgangswert bereit, der an die automatische Fahrsteuerung 4 abgegeben werden kann. Wenn das Fahrzeug 8 dann weiter voranfährt, erscheint das Verzögerungsmuster b im nahen Sichtfeld B, so daß das Muster b nunmehr im Schirmbereich Bc gemäß Fig. 13c auftritt. In diesem Zeitpunkt vergleicht die zweite Verarbeitungsschaltung 21b dieses Muster Bc mit gespeicherten Mustern, führt damit eine Rechnung durch, überprüft das Signal, was von dem entfernten Sichtfeld A gewonnen und bereits gespeichert wurde, . und gibt dann ein bestimmtes Verzögerungsausgangssignal an die automatische Fahrsteuerung 4 ab, wie dies bereits an früherer Stelle beschrieben wurde. Wenn das Fahrzeug weiter voranfährt, wird das eine Abbiegung nach rechts anzeigende vordere Muster c aufgenommen und verarbeitet. Wenn

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der Drehmittelpunkt des Fahrzeugs diese Stelle dann erreicht oder kurz davor oder danach, wird ein Signal abgegeben, wodurch das Fahrzeug dann korrekt und sanft entlang einer vorgegebenen Bahn geführt wird. In diesem Falle, bei dem die Bahnkrümmung relativ sanft ist, erscheint im entfernten Sichtfeld A auf dem Schirm U ein Strichcodemuster. Ist dagegen der Krümmungsradius klein oder soll das Fahrzeug im rechten Winkel zur Hauptstrecke abzweigen, erscheint im Bereich des entfernten Sichtfeldes auf dem Bildschirm kein Muster, so daß die Uberwachungsperson zur Aufmerksamkeit gerufen ist. · .

In jedem Fall wird, wenn eine Abzweigung oder dergleichen entlang der Fahrstrecke auftritt, jedes Informationsteil, das aufgefangen wird, der Reihe nach mit der aus der Programmeingabeschaltung 30 erhaltenen Information verglichen, damit das Fahrzeug stets entlang einer durch das Programm vorgegebenen Bahn fährt.

In den Figuren 14a bis 14t sind weitere Ausführungsbeispiele von Balkencodes dargestellt mit Zwischenbalken, die von den vorderen und hinteren Balkenstrichen abweichen und mit denen jeweils eine bestimmte Fahrzeugbewegung bestimmt werden kann. Der zweite und der fünfte Strichbalken bedeuten gerade Bewegung, der dritte und vierte Balken bedeuten Kurvenbewegung. Außerdem bedeuten Breite und Position der einzelnen Strichbalken S die Größe. Das Muster al der Fig. 14a bedeutet Geradeausbewegung. Muster b1 der Fig. 14b, bei der der vierte Balken fehlt, bedeutet eine r-förmige Abzweigung gemäß V1 in Fig. 15. Muster c1 nach Fig. 14c, bei dem der vierte und der fünfte Strichbalken fehlen, bedeutet eine einfache Kurve R nach rechts ohne geraden Abschnitt. Muster d1 der Fig. 14d mit einem breiten Balken S bedeutet eine scharfe r-förmige Abzweigung V2.

In dieser Form sind die verschiedenen Strichbalkencodes

durch Position, und Breite der Strichbalken charakteristisch und haben unterschiedliche Bedeutung. Die Fahrstrecken des Fahrzeugs, die den Mustern al bis ti entsprechen, sind in der Fig. 15 dargestellt.
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Da der Führungsstreifen für das führerlose Lasttransportfahrzeug gemäß der Erfindung in der Gestalt von Strichbalkencodes unter Verwendung von auf dem Boden verlegten, reflektierenden Materials hergestellt ist, ist das beschriebene System einfacher als andere Bildverarbeitungssysteme und kann eine größere Anzahl von Informationen enthalten. Gleichzeitig kann die vom Computer zu verarbeitende Datenmenge reduziert werden, so daß die für die Datenverarbeitung erforderliche Zeit abgekürzt werden kann und damit eine schnelle Verarbeitung möglich wird. Da außerdem ein verbessertes Verhältnis von Nutzinformation zu Störinformation erzielt wird, wirken die Strichbalkencodes auch dann noch, wenn sie unvollständig oder verschmutzt sind. Das führerlose Lasttransportfahrzeug kann überdies auch in flexiblen Verarbeitungssystemen eingesetzt werden, da die Fahrstrecken leicht verändert werden können, was von bedeutendem praktischen Nutzen ist. Wenn ein System so konstruiert ist, daß es Licht von einem entfernten Sichtfeld und einem nahen Sichtfeld in Verbindung mit dem Führungsstreifen gemaß der Erfindung aufnimmt, dann können die Unterschiede zwischen einem Muster, das von einem Bild über das entfernte Sichtfeld aufgenommen wird, und einem anderen Muster, das über ein Bild von einem nahen Sichtfeld aufgenommen wird, zur Steuerung des Fahrzeugs in Rückkopplungsmanier berechnet werden, wodurch eine noch genauere Schwenkbewe-. gung an der Gabel und ein automatischer Fahrzeuglauf erreicht werden, können.

Claims

39 176 NIPPON YUSOKI CO., LTD. Nagaokakyo-shi, Kyoto / JAPAN 5 DAC ENGINEERING CO., LTD. Kyoto-shi, Kyoto / JAPAN Optisch geführtes Fahrzeug Patentansprüche

1./ Optisch geführtes Fahrzeug,

adurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Fahrzeugs eine Kamera (3) angebracht ist, mit der von einem auf dem Boden (F) verlegten Führungsstreifen (2), der reflektierendes Material enthält, reflektiertes Licht empfangen und in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, und daß im Fahrzeug eine Steuereinrichtung (5) enthalten ist, die das elektrische Signal empfängt und eine automatische FahrSteuereinrichtung (4) steuert.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . daß die Kamera (3) eine Industrie-Fernsehkamera (3a) ist.

3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kamera (3) ein Reflektor (M1, M2) vorgesetzt

ist, von dem ein Teil des Lichtes im Lichteinfallsbereich abgelenkt wird, wodurch die Kameraröhre (3) reflektiertes Licht sowohl von einem entfernteren Sichtfeld (A) als auch von einem näheren Sichtfeld (B) aufnehmen kann. 5

4. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Reflektor (M1) zur Aufnahme von Information vom näheren Sichtfeld (B) und ein zweiter Reflektor (M2) zur übertragung der Information des näheren Sichtfeldes (B) vom ersten Reflektor zur Kameraröhre (3) dient, wobei die Reflektoren (M1 und M2) unter bestimmten Winkeln zur optischen Achse der Kameraröhre (3) vor dieser angeordnet sind.

5. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsstreifen (2) verschiedene Strichbalkencodierungen aufweist, die Halt, Verzögerung, Lastaufnähme und dergleichen bedeuten.