DE3725896A1 - Verfahren und vorrichtung zum feststellen der position eines fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen der Position eines Fahrzeugs, wie eines Gabelstap­ lers, insbesondere eines Satelliten eines Förderfahrzeugs, re­ lativ zu einer Zielmarke in einer Entfernung bis zu einigen Metern.

Aus der DE-OS 33 28 241 ist ein Förderfahrzeug bekannt, mit dem mehrere Stückgutteile bei einer Fahrt entlang einer Lager­ straße zu mehreren Abstellplätzen gebracht bzw. von diesen aufgenommen werden können. Hierzu weist das Förderfahrzeug ein Satelliten-Fahrzeug auf, das mit dem Hauptförderfahrzeug entlang der Lagerstraße verfährt und an Be- oder Entladeplätzen vom Hauptfahrzeug trennbar ist und aus diesem ein Stückgutteil entnehmen und zu einem Lagerplatz bringen oder aber von einem Lagerplatz ein Stückgutteil aufnehmen und im Hauptförderfahr­ zeug unterbringen kann. Das Satelliten-Fahrzeug ist dabei mit dem Hauptförderfahrzeug über mehrgelenkige Arme verbunden, wobei die Armgelenke sowie die Antriebsachse des Satelliten- Fahrzeugs mit Winkelgebern versehen ist. Hierdurch können die Fahrten des Satelliten-Fahrzeugs vom Hauptförderfahrzeug aus gesteuert werden. Alternativ hierzu können gewünschte Bewegungen des Fahrzeugs voll vorprogrammiert werden, so daß diese die vorprogrammierte Bewegung ausführt.

Nachteilig ist hierbei, daß aufgrund von Ungenauigkeiten, bei­ spielsweise Lodenunebenheiten oder dergleichen, Fehler auftreten können, die sich über den Fahrweg vergrößern, so daß das Stück­ gutteil letztendlich nicht exakt in der gewünschten Position abgesetzt wird oder aber das Satelliten-Fahrzeug bei einem aufzunehmenden Stückgutteils nicht in die genaue Aufnahmepo­ sition gelangt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Feststellen der Position insbesondere eines solchen Fahrzeugs relativ zu einem Lagerplatz oder dergleichen zu schaffen, so daß aufgrund der Positionsbestimmung des Fahrzeugs dieses ins­ besondere durch wiederholte Positionsbestimmung exakt zum Lager­ platz hingelenkt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch ein gattungs­ gemäßes Verfahren gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Zielmarke mit einem vorgegebenen Strichmuster von einem Lichtstrahl über einen vorgegebenen Abtastwinkel abgetastet wird, daß das rückgestreute Muster durch einen Fotodetektor empfangen und das zeitliche Auftreten der durch das Strich­ muster gegebenen Empfangssignale gemessen werden.

Eine Vorrichtung zum Feststellen der Position eines solchen Fahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des vorgenannten Ver­ fahrens, sieht vor, daß durch eine am Zielort angeordnete Ziel­ marke mit einem vorbestimmten Muster von mit Abstand voneinander angeordneten Streifen mit gegenüber den Zwischenräumen zwischen den Streifen unterschiedlicher Reflektivität, durch einen den Reflektor mit seinem Strahl überstreichenden Lichtsender sowie eine Detektoreinrichtung am Fahrzeug und durch eine Auswerte­ einheit zum Bestimmen und Festhalten von Meßzeiten bis zum Auftreten von den einzelnen Streifen entsprechenden durch die Detektoreinrichtung empfangenen Meßimpulsen.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht also derart vor, daß ein Lichtstrahl, insbesondere ein Laser-Lichtstrahl über eine an einem vorgegebenen Ort angebrachte Zielmarke mit einem Streifen­ muster geführt wird. Das Licht wird auf eine Fotodiode rückge­ streut, die den einzelnen Streifen des Musters entsprechende Lichtimpulse aufnimmt, deren zeitlicher Abstand bzw. deren Ab­ stand von einem Zählbeginn festgestellt, insbesondere in einem mit Zählimpulsen beaufschlagten Zähler gezählt wird. Die Zähl­ summen werden gespeichert und können dann weiterverarbeitet werden. So sieht eine bevorzugte Ausgestaltung vor, daß durch Bestimmung des Verhältnisses der Zeiten, die der Lichtstrahl mit Überstreichen des Abstands zwischen zwei Musterstreifen im linken Bereich der Zielmarke einerseits und im rechten Be­ reich der Zielmarke andererseits benötigt, die Winkelstellung bestimmt wird und/oder durch die Bestimmung der Zeit, die der Lichtstrahl mit Überstreichen des Abstands zwischen zwei Strei­ fen unter Berücksichtigung des vorgegebenen absoluten Abstandes zwischen den Streifen die Entfernung zur Zielmarke bestimmt wird.

In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß eine Messung über einen fest vorgegebenen Winkelbereich erfolgt, wobei eine wei­ tere Ausgestaltung vorsieht, daß die Entfernung durch das Ver­ hältnis des zeitlichen Abstandes beim Überstreichen zweier Musterstreifen zu der Zeit des Überstreichens des gesamten Meß­ winkels bestimmt wird. Die Feststellung der Zeitabstände, ins­ besondere ab dem Einsetzen der Messung erfolgt insbesondere dadurch, daß während der Meßzeiten bis zum Auftreten von den jeweiligen Spalten des Musters entsprechenden Signalen Impulse gezählt und die jeweilige Impulssumme zwischengespeichert und zur Weiterverarbeitung verwendet wird, wobei weiterhin vorge­ sehen sein kann, daß mit Überstreichen des Lichts über den Anfangspunkt des Meßwinkelbereichs ein Impulszähler gestartet, mit Überstreichen des Endpunkts des Meßwinkelbereichs durch das Licht des Zählers gestoppt und beim Ausgangswert zurückgesetzt wird und daß durch und der Meßstreifen auftretenden Impulse während des Meßintervalls jeweils vom Zähler gezählten Impuls­ zahlen festgehalten und zwischengespeichert werden. Durch ein vorgegebenes Strichmuster auf dem Reflektor wird insbesondere erreicht, daß das Auftreten einer im vorgegebenen Muster des Reflektors entsprechenden empfangenen Impulsfolge zur Vali­ dierung des Meßergebnisses während der jeweiligen Messung ver­ wendet werden kann.

Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, daß außerhalb des Frequenzbandes der durch das Überstreichen des Streifenmusters erfolgten Amplitudenmodulation des reflektierten Lichtstrahls liegende aufgenommene Frequenzen im Empfänger ausgefiltert werden.

Der Lichtstrahl überstreicht den Reflektor mit dem vorgegebenen Streifenmuster, tastet das Muster also ab. Dabei wird das vom Reflektor reflektierte Licht durch das Streifenmuster amplituden­ moduliert. Die Modulationsfrequenz hängt von der Entfernung der Sender zum Reflektor ab, da bei kleinerer Entfernung des Musters unter einem größeren Winkel gesehen wird, zur Abtastung also eine größere Zeit erforderlich ist als bei größerer Entfernung. Es wird ein elektrischer Filter vorgesehen, das einen die derart möglichen Frequenzen der Amplitudenmodulation umfassenden Durchlaßbereich hat, als nicht nur eine Frequenz, sondern ein endliches Frequenzband durchläßt, aber außerhalb dieses Bandes liegende Frequenzen, wie sie durch Störlicht gegeben sein können ausfiltert. Modulationsfrequenzen der Amplitudenmodulation liegen beispielsweise 10-100 Abtastungen/sec. eines Doppel­ spiegels bei den interessierenden Entfernungen von 0,30 bis 7 m und Strichabständen von 0,01 m im Bereich von unter 0,1 bis 1 MHz.

Die Vorrichtung sieht in Weiterbildung vor, daß in geringer Entfernung vor dem Lichtsender mit Relativabstand zueinander Fotodioden angeordnet sind, die aufgrund ihres Winkelabstandes bezüglich dem Sender einen Meßwinkelbereich bestimmen. Hier­ durch kann der Meßwinkelbereich festgelegt werden. Eine Mes­ sung wird nur vorgenommen, wenn der Lichtstrahl die erste Diode überstreicht und die Messungen, d.h. gegebenenfalls Zählung von Zählimpulsen wird beendet, wenn der Lichtstrahl die zweite Diode überstreicht. Anschließend kann dann eine erneute Messung vorgenommen werden.

In Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Empfängereinrichtung eine dem Detektor zugeordnete Filteranordnung aufweist, mit einem dem Band der Frequenzen der durch das Überstreichen des Streifenmusters bedingten Amplitudenmodulation des reflektier­ ten Lichtstrahls entsprechenden Durchlaßbereich und daß die Filteranordnung für den am weitesten vorgesehenen Arbeitsab­ stand optimal empfindlich eingestellt ist.

Um Impulse im wesentlichen gleicher Intensität unabhängig von der Entfernung zwischen Reflektor und Lichtsender bzw. Foto­ empfänger zu erreichen sieht eine Weiterbildung vor, daß die Filteranordnung Widerstände aufweist, wobei der erste Wider­ stand in Reihe zu einer Spule geschaltet bzw. deren Ohmscher Widerstand ist und der zweite Widerstand parallel sowohl zur Spule als auch zu einem ebenfalls parallel zu dieser angeordneten Kondensator geschaltet ist, wobei insbesondere die Widerstände derart dimensioniert sind, daß die Signalintensität des durch­ gelassenen Signals im Nahbereich, in dem der Detektor relativ viel Licht empfängt, der durchgelassenen Intensität bei Reflek­ tion im Fernbereich, bei der der Detektor wenig zurückgestreutes Licht empfängt, bei optimaler Frequenzabstimmung in diesem Bereich entspricht.

Weitere Ausgestaltungen sehen vor, daß durch eine Steuereinheit und einen Zähler, der die Zeiten, die bis zum Auftreten ein­ zelner Meßsignale von durch das Streifenmuster reflektierten Licht, durch Zählung von unabhängig erzeugten Zählimpulsen mißt und durch Speicher in denen die jeweilige Zahl der gezählten Impulse gespeichert wird und daß durch einen Mikroprozessor sowie einen Schreib-Lesespeicher in dem die Zählwerte aus ein­ gelesen werden, so daß sie durch den Mikroprozessor mit eben­ falls im Speicher bereitgestellter Software zur Entfernung- und/ oder Winkelbestimmung eingesetzt werden können, wobei dem Mikro­ prozessor eine Eingabe-Ausgabeeinheit zur Weitergabe der durch die Messung erhaltenden umgerechneten Informationen, insbeson­ dere zur Steuerung des Weges des Fahrzeugs ausgegeben werden.

Das vom Fotodetektor erkannte und empfangene Signal wird da­ bei insbesondere mittels einer Folgeschaltung in Rechtecksig­ nale umgewandelt. Gemessen wird, wie gesagt, über einen durch die Anfangs- und Enddetektordiode vorgegebenen Abtastwinkel, wobei die Zeit für den gesamten Abtastwinkel die Zeit ab Be­ ginn des Abtastens bis zum Auftreten jeden der Streifen des Streifenmusters und damit der durch diese bedingten Signale in der Empfängereinrichtung bestimmt werden. Diese Zeiten werden als Zählimpulse in einen Schreib-Lesespeicher eines Mikro­ prozessorsystems übernommen und der dort ebenfalls vorgehaltener Software einerseits auf ihre Gültigkeit geprüft, andererseits in der erläuterten Weise zur Bestimmung von Entfernung und Winkelstellung von Lichtsender und Detektor relativ zum Re­ flektor damit zur Positionsbestimmung nach dem Triangulations- Prinzip verwendet.

Insbesondere zur Hinderniserkennung ist in bevorzugter Weise vorgesehen, daß ein hochfrequentes Lichtsignal ausgesendet und nach Rückstreuung durch einen Fotodetektor empfangen wird. Dadurch, daß das Licht unter einem kleinen Winkel zur Horizon­ talen nach unten gerichtet ausgesandt wird, wird erreicht, daß bis zu einer durch die Neigung vorgebbaren Entfernung ein Hindernis sicher erfaßt wird, während von entfernteren Objekten rückgestreutes Licht nicht mehr aufgenommen wird. Eine äußerst bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, daß das ein von der Ziel­ marke rückgestreuter Dauerstrich-Lichtstrahl und ein hoch­ frequent modulierter, von einem zweiten Objekt rückgestreuter Strahl gemeinsam empfangen, die empfangenen Signale elektronisch getrennt und separat weiterverarbeitet werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung für eine Einsatz­ möglichkeit der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Meßprinzips;

Fig. 3 eine Darstellung der bei der Messung der Fig. 2 empfangenen Signale;

Fig. 4a eine schematische Darstellung der Anordnung in Aufsicht;

Fig. 4b die Anordnung in Seitenansicht;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Eingangsstufe zur Gewinnung des Meßsignals;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Auswerteschaltung.

Es ist aus der DE-OS 32 28 241 ein Förderfahrzeug bekannt, mit dem bei einer Förderfahrt entlang einer Lagerstraße 1 mehrere Stückgutteile transportiert und zu verschiedenen Lagerstellen gebracht bzw. von verschiedenen Lagerstellen aufgenommen werden können. Hierzu weist das Förderfahrzeug ein mit ihm verfahr­ bares Satelliten-Fahrzeug 5 in Form eines Gabelstaplers auf, das in einem Aufnahme- bzw. Abladebereich sich vom Hauptfahr­ zeug trennt und beispielsweise ein Stückgutteil von diesem aufnimmt und zu seinem speziellen Lagerplatz selbständig trans­ portiert. Dies kann über Wegaufnehmer und Rechner gesteuert erfolgen. Hierdurch können sich aber Ungenauigkeiten, beispiels­ weise durch Unebenheiten des Bodens ergeben, die dazu führen, daß das Stückgut nicht paßgenau an seinem Lagerplatz 2 bzw. 3 abgesetzt wird, wobei diese insbesondere in unterschiedlichen Winkeln zur Lagerstraße 1 ausgerichtet sein können. Die Ent­ fernungen zwischen Lagerstraße 1 und Lagerplätzen 2 bis 3 können mehrere Meter, beispielsweise bis zu 7 m oder mehr betragen.

Die Erfindung sieht zunächst vor, daß mittig im rückwärtigen Bereich der Lagerplätze 2, 3, Zielmarken 6, 7 auf der Boden­ fläche angeordnet werden, die ein Streifenmuster 7 aufweisen. Die Zielmarken 6 sind vorzugsweise durch eine retrore­ flektierende entsprechend dem Muster 7 auf einem schwarzen Träger angeordnete Folie ausgebildet.

Der Abstand der Streifen 8 auf der Folie ist vorbestimmt und betrage beispielsweise sowohl zwischen in der linken Hälfte als auch in der rechten Hälfte der Zielmarke 6 angeordneten Folien­ streifen 8 jeweils von der vorderen Kante eines Streifens bis zur vorderen Kante des darauffolgenden Streifens d, während der Abstand zwischen den beiden innenliegenden Folienstreifen 8, ein Vielfaches von d beispielsweise 2 d beträgt.

Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß, wenn sich das Satelliten- Fahrzeug in einer Position P 1 vor dem Streifenmuster 7 befindet, die nicht zentral zu dem Streifenmuster 7, sondern winkelmäßig versetzt zu diesem angeordnet ist, dann der Winkelabstand a 1 zwischen den beiden äußeren Streifen 8 des linken Musterteils (der hier lediglich aus Gründen der zeichnerischen Deutlich­ keit benutzt wird) kleiner ist als der Winkelabstand b 1 zwischen den äußeren Streifen 8 des linken Musterteils des Musters 7. Gleiches gilt jeweils für die Abstände benachbarter Folien­ streifen 8 untereinander, aber auch insbesondere hinsichtlich der linken und der rechten Hälfte des Musters 7. Aus dem Ver­ hältnis der Winkelabstände a 1 und b 1 kann in an sich bekannter Weise die Winkelposition des Fahrzeugs berechnet werden.

Weiterhin ist aus der Fig. 2 ersichtlich, daß, wenn sich das Fahrzeug in der näher zur Zielmarke 6 liegenden Position b 2 befindet, der Winkelabstand a 2 zwischen gleichen Reflektions­ streifen 8 größer ist als der Winkelabstand a 1 bei der weiter entfernt liegenden Position. Zusammen mit dem vorgegebenen metrischen Abstand der Streifen 8 kann hieraus grundsätzlich die Entfernung des Fahrzeugs zur Zielmarke 6 berechnet werden. Entfernung und Winkelposition können zur Steuerung des Fahr­ zeugs auf dem Abstellplatz 2 bzw. 3 verwendet werden. Zur Ver­ feinerung der Messung können geeignet viele reflektierende Streifen sowie ein vorgegebener Meßwinkelbereich vorgesehen sein.

Die Messung erfolgt dadurch, daß ein Strahl 11 eines Lasers 12 mittels eines Abtasters 13 (Scanner), wie einem Drehspiegel (Polyganspiegel) einen bestimmten Winkelbereich überstreicht. Der Spiegel 13 weist erhebliche Dimensionen, die mindestens einen Faktor 10 über herkömmlichen Drehspiegeln liegen, auf und hat Reflektionsflächen von mindestens 5×5, vorzugsweise über 10×10 cm. Mit einem bestimmten Relativabstand sind vor dem Abtaster 13 und damit unter einem bestimmten Winkelabstand be­ züglich diesem eine Start-Diode 14 und eine Stop-Diode 16 ange­ ordnet, von denen die erste 14 bei Empfang eines Impulses durch den abtastenden Laserstrahl 11 einen Start-Impuls s abgibt - gegebenenfalls nach Umwandlung des empfangenen und in ein elektrisches Signal umgewandelten Lichtimpuls in ein Rechteck­ signal mittels einer Folgeschaltung. In gleicher Weise gibt der in Abtastrichtung nachfolgende Empfänger 16 bei Empfang eines Lichtsignals durch den Laserstrahl 11 ein Endsignal e ab.

Wenn der Laserstrahl 11 die Zielmarke 6 mit dem Muster 7 über­ streicht, streuen die Streifen 8 das auftreffende Laserlicht in einem engen, aber hinreichenden Winkelbereich zurück, was durch die retroreflektierende Folie sichergestellt ist. Das rück­ gestreute Laserlicht 17 wird in einer Detektoreinrichtung 18 über einen Fotodetektor 19 empfangen und über eine Filteranordnung 21 (Fig. 5) von Störlicht getrennt. Die Empfangsanordnung 18 enthält eine relativ große Linse 20 mit einem Durchmesser von mindestens 7 cm, vorzugsweise 10 cm. Hierdurch kann eine große Inten­ sität auf den Detektor 19 gebracht und damit die Empfindlich­ keit der Anordnung erheblich gesteigert werden. Der störende Einfluß von Randstrahlen wird weitgehend reduziert. Die Linse ist relativ stark brechend und weist beispielsweise eine Stärke von 30 mm auf. Es kann hierdurch bei vorgegebenen Bedingungen unter Verwendung eines relativ kleinflächigen Detektors (große Detektoren bedingen Homogenitätsprobleme hinsichtlich ihrer Empfangscharakteristik) ein großer Anteil des rückgestreuten Lichts empfangen werden; der Detektor empfängt Licht aus einem wesentlich größeren Winkelbereich als dies üblicherweise der Fall ist (typischerweise größer 150 Grad gegenüber beispiels­ weise unter 90 Grad). Bei der genannten Entfernung kann ein Laser mit einer Leistung von 2-5 mW eingesetzt werden.

Ein zweiter hochfrequent modulierter Laser 12 a (Halbleiterlaser) ist mit einer geringen Abwärtsneigung zur Horizontalen ange­ ordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist er auf der Seite der Empfangsanordnung 18 relativ zum Spiegel 13 angeordnet. Der Laser 12 a sitzt dabei oberhalb der Linse 20, so daß sein Ausgangsstrahl 12 b über die Linse 18 hinweggeht, auf den Spiegel 13 trifft und von diesem reflektiert wird. Trifft der Strahl 12 a auf den Boden, auf dem das Fahrzeug sich bewegt, so wird aufgrund des Auftreffwinkels kein Streulicht zum Detektor 19 zurückgestreut. Nur wenn ein Objekt 12 a in geeignetem Abstand vor dem Fahrzeug 5 auftrifft, wird aufgrund der Neigung und dem Rückstreuwinkel vom Objekt 12 a ein relevanter Lichtanteil vom Detektor 19 empfangen. Das Signal des vom Fremdobjekt 12 c rückgestreute hochfrequent modulierte Licht wird durch eine Filteranordnung 21 a ebenfalls von Störlicht getrennt. Auch trennen die Filteranordnungen 21, 21 a die Signale des Streifen­ musters und des hochfrequent modulierten Lichts, so daß die beiden Signale getrennt weiterverarbeitet werden (Fig. 5). Das Hindernissignal M′ (Fig. 5) wird in geeigneter Weise zum Abstoppen des Fahrzeugs eingesetzt.

Die Filteranordnung 21 ist grundsätzlich auf ein durch die Streifenanordnung bei vorgegebener Abtastwinkelgeschwindigkeit und interessierendem Abstandsbereich zwischen Fahrzeug und Re­ flektor gegebenes Modulationsfrequenzband eingestellt.

Die Resonanzfrequenz des Schwingkreises der Filteranordnung 21 ist derart eingestellt, daß für den am weitesten vorgesehenen Arbeitsabstand, beispielsweise also 7 m, bei vorgegebener Ab­ tastfrequenz der Filter 21 optimal empfindlich ist. Die Wider­ stände R 1 und R 2 sind dabei so dimensioniert, daß einerseits kein Nachschwingen auftritt und andererseits die Bandbreite bei verminderter Empfindlichkeit im Nahbereich ausreichend ist. Hierdurch wird erreicht, daß bei Messung im Fernfeld, also bei großem Abstand zum Reflektor 6, wobei nur relativ wenig zurückgestreutes Licht durch den Detektor aufgenommen wird, die Empfindlichkeit der Detektoranordnung 18 sehr hoch ist, während im Nahfeld, wenn also der Detektor nahe, beispiels­ weise 30 cm vor dem Reflektor steht, wobei viel rückgestreu­ tes Licht entfällt, eine geringere Empfindlichkeit des Detek­ tor gegeben ist. Aufgrund der Filteranordnung 21 sieht der Detektor aber nur das durch das Streifenmuster modulierte Laser­ licht, während Störeinflüsse und das hochfrequente Signal des Senders 12 a ausgefiltert werden und gibt nur aufgrund des vom Streifenmuster rückgestreuten Laserlichts Meßsignale M aus, d.h. nach Verstärkung und Umwandlung in Rechteckimpulse den Reflektorstreifen 8 entsprechende elektrische Impulse M (Fig. 3). Zur Verarbeitung der aufgenommenen Start- und Stoppimpulse s, e und der Meßimpulse M ist eine Verarbeitungseinheit mit einer Steuereinrichtung 21 vorgesehen, die über einen externen Eingang 22 mit Einschalten der Meßeinrichtung, d.h. Laser und Detektor ebenfalls eingeschaltet wird. Der Steuereinheit 21 ist ein Zähler 23 nachgeordnet, diesen sind Zwischenspeicher 24 nachge­ ordnet. Hierauf folgt ein Speicher, insbesondere ein Schreib- Lesespeicher 26, in dem ebenfalls die geeignete Verarbeitungs­ software 27 gespeichert ist, die aufgrund der Meßdaten in der eingangs angegebenen Weise Entfernung und Winkelstellung in einem Mikro­ prozessor 28 berechnen kann, wobei dieser dann über eine Ein­ gabe-Ausgabeeinheit 29 das Ergebnis und/oder Steuerbefehle zur Steuerung der Fahrt des Fahrzeugs, insbesondere des Sa­ telliten-Fahrzeugs ausgeben kann. Die Zwischenspeicher 24 und der Mikroprozessor 28 werden durch die Steuereinheit 21 über Steuerleitungen 31 gesteuert.

Bei Empfang eines Startimpulses s startet die Steuereinheit über einen Startimpuls "Start" dem Zähler 23, der über einen Zähl­ eingang 32 Zählimpulse mit hoher Zählrate (z.B. von einem hoch­ frequenten Quarzoszillator) erhält und während des Zählens asynchron ausgelesen werden kann. Der gestartete Zähler zählt dann zunächst die Zählsignale 33, die innerhalb einer Zeit T 1 bis zum Erscheinen des Meßsignals M des ersten Meß­ streifens 8 auftreten und übergibt die die Zeit T 1 repräsen­ tierende Zählzahl D 1 in den Zwischenspeicher 23 b, während der Zähler weiter zählt. Dabei wird von einer Übertragungseinheit 24 der zwischengespeicherte Zählerstand im Zwischenspeicher 23 b in den Schreib-Lese-Speicher 26 zur späteren Auswertung über­ tragen. Bei Auftreten des zweiten Meßsignals des zweiten Re­ flexionsstreifens 8 wird die die Meßzeit T 2 repräsentierende Zählzahl D 2 zwischengespeichert und übertragen usw., bis schließlich bei Auftreten des Stopsignals "Stop" aufgrund des Reflexionssignals der den Meßwinkel begrenzenden zweiten Diode 16 die gesamte Zählimpulszahl D 7 gemessen und gespeichert wird. Gleichzeitig wird die Zählung beendet und die Steuereinheit für einen erneuten Meßzyklus vorbereitet.

Die im Zwischenspeicher gespeicherten Werte werden anschließend an den Schreib-Lesespeicher 26 übergeben und in der oben unter Bezugnahme auf die Fig. 2 erläuterten Weise für die Bestimmung von Winkelposition und Entfernung der Detektorein­ heit und damit des entsprechenden Fahrzeugs, wie eines Satel­ liten-Fahrzeugs zum Reflektor 6 und damit dem entsprechenden Abstell- und Aufnahmeplatz 2, 3 in an sich bekannter Weise be­ rechnet. Dabei werden die Mehrzahl der gleich beabstandeten Streifen 8 des Musters 7 zur Validierung des Signals genutzt, d. h. die Positionsbestimmung wird nur durchgeführt, wenn die Differenzen der Impulszahlen in derartigen Verhältnissen zu­ einander stehen, daß sie die Streifen 8 des Musters 7 reprä­ sentieren können.

Hierdurch wird eine verfälschende Positionsbestimmung durch Zusatzinformationen, die durch Reflektion in der Umgebung oder dergleichen auftreten können, unterdrückt, da das Ziel ein signifikantes Informationsmuster 7 enthält.

Claims (27)

1. Verfahren zum Feststellen der Position eines Fahrzeugs, wie eines Gabelstaplers, insbesondere eines Satelliten eines Förderfahrzeugs, relativ zu einer Zielmarke in einer Entfernung bis zu einigen Metern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zielmarke mit einem vorgegebenen Strichmuster von einem Lichtstrahl über einen vorgegebenen Abtastwinkel abge­ tastet wird, daß das rückgestreute Muster durch einen Foto­ detektor empfangen und das zeitliche Auftreten der durch das Strichmuster gegebenen Empfangssignale gemessen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Bestimmung des Verhältnisses der Zeiten, die der Lichtstrahl mit Überstreichen des Abstands zwischen zwei Musterstreifen im linken Bereich der Zielmarke einerseits und im rechten Bereich der Zielmarke andererseits benötigt, die Winkelstellung bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Bestimmung der Zeit, die der Lichtstrahl mit Überstreichen des Abstands zwischen zwei Streifen unter Berücksichtigung des vorgegebenen absoluten Abstands zwischen den Streifen die Entfernung zur Zielmarke bestimmt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Messung über einen fest vorgege­ benen Winkelbereich erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung durch das Verhältnis des zeitlichen Ab­ standes beim Überstreichen zweier Musterstreifen zu der Zeit des Überstreichen des gesamten Meßwinkels bestimmt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Meßzeiten bis zum Auftreten von den jeweiligen Streifen des Musters entsprechenden Sig­ nalen Impulse gezählt und die jeweilige Impulssumme zwischen­ gespeichert und zur Weiterverarbeitung verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit Überstreichen des Lichts über den Anfangspunkt des Meßwinkelbereichs ein zuvor rückgesetzter Impulszähler gestartet, mit Überstreichen des Endpunkts des Meßwinkelbereichs durch das Licht der Zähler gestoppt und beim Ausgangswert zurückgesetzt wird und daß durch und der Meßstreifen auftretenden Impulse während des Meßintervalls jeweils vom Zähler gezählten Impulszahlen festgehalten und gespeichert werden.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftreten einer dem vorgegebenen Muster der Zielmarke entsprechenden empfangenen Impuls­ folge zur Validierung des Meßergebnisses während der je­ weiligen Messung verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Frequenzbandes der durch das Überstreichen des Streifenmusters erfolgten Amplituden­ modulation des gerichtet rückgestreuten Lichtes liegende auf­ genommene Frequenzen im Empfänger ausgefiltert werden.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einfarbiges, kohärentes Licht einge­ setzt wird.

11. Verfahren insbesondere nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein hochfrequentes Lichtsignal ausgesendet und nach Rückstreuung durch einen Fotodetektor empfangen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht unter einem kleinen Winkel zur Horizontalen nach unten gerichtet ausgesandt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12 in Verbindung mit einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Zielmarke rückgestreuter Dauerstrich-Lichtstrahl und ein hochfrequent modulierter, von einem zweiten Objekt rückgestreuter Strahl gemeinsam empfangen, die empfangenen Signale elektronisch getrennt und separat weiterverarbeitet werden.

14. Vorrichtung zum Bestimmen der Position eines Fahrzeugs, wie eines Gabelstaplers, insbesondere eines Satelliten eines Förderfahrzeugs relativ zu einen vorgegebenen Ort in der Entfernung von einigen Metern, gekennzeichnet durch eine am Zielort (2) angeordnete Zielmarke (6) mit einem vorbestimmten Muster (7) von mit Abstand voneinander ange­ ordneten Streifen (8) mit gegenüber den Zwischenräumen zwischen den Streifen (8) unterschiedlicher Reflektivität, durch einen den Reflektor mit seinem Strahl überstreichen­ den Lichtsender (12, 13) sowie eine Detektoreinrichtung (18) am Fahrzeug und durch eine Auswerteeinheit zum Bestimmen und Festhalten von Meßzeiten bis zum Auftreten von den einzelnen Streifen (8) entsprechenden durch die Detektor­ einrichtung (18) empfangenen Meßimpulsen (M).

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in geringer Entfernung vor dem Lichtsender (12, 13) mit Relativabstand zueinander Fotodioden (14, 16) angeordnet sind, die aufgrund ihres Winkelabstandes bezüglich dem Sender (11, 12) einen Meßwinkelbereich bestimmen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Empfängereinrichtung (18) eine dem Detektor (19) zugeordnete Filteranordnung (21) aufweist, mit einem dem Land der Frequenzen der durch das Überstreichen des Streifenmusters (7) bedingten Amplitudenmodulation des re­ flektierten Lichtes entsprechendem Durchlaßbereich.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranordnung für den am weitesten vorgesehenen Ar­ beitsabstand optimal empfindlich eingestellt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranordnung (21) einen maximalen Arbeitsabstand von etwa 7 m optimal eingestellt ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeich­ net, daß die Filteranordnung (21) Widerstände (R 1 und R 2) aufweist, wobei der erste Widerstand (R 1) in Reihe zu einer Spule geschaltet bzw. deren Ohmscher Widerstand ist und der zweite Widerstand (R 2) parallel sowohl zur Spule als auch zu einem ebenfalls parallel zu dieser angeordneten Kondensator geschaltet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (R 1, R 2) derart dimensioniert sind, daß die Bandbreite der Filteranordnung (21) bei verminderter Empfindlichkeit im Nahbereich ausreichend ist und das Nach­ schwingen über den gesamten Meßbereich hinreichend bedämpft ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (R 1, R 2) derart dimensioniert sind, daß die Signalintensität des durchgelassenen Signals im Nah­ bereich, in dem der Detektor relativ viel Licht empfängt, der durchgelassenen Intensität bei Reflektion im Fernbe­ reich, bei der der Detektor wenig zurückgestreutes Licht empfängt, bei optimaler Frequenzabstimmung in diesem Be­ reich entspricht.

22. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch eine Steuereinheit (21) und einen Zähler (23), der die Zeiten, die bis zum Auftreten einzelner Meß­ signale (M) von durch das Streifenmuster (7) reflektierten Licht, durch Zählung von unabhängig erzeugten Zählimpulsen (32) mißt und durch eine Übertragungseinheit (24) die je­ weilige Zahl der gezählten Impulse (D 1, D 2,....) in den Speicher (26) übertragen wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch einen Mikroprozessor (28) sowie einen Schreib-Lesespeicher (26), in dem die Zählwerte (D 1, D 2,...) eingelesen werden, so daß sie durch den Mikroprozessor (28) mit ebenfalls im Speicher (26) bereitgestellter Software (27) zur Entfernungs- und/ oder Winkelbestimmung eingesetzt werden können, wobei dem Mikroprozessor (28) eine Eingabe-Ausgabeeinheit zur Weiter­ gabe der durch die Messung erhaltenden umgerechneten Infor­ mationen, insbesondere zur Steuerung des Weges des Fahrzeugs zugeordnet ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender Halbleiter-Dauerstrich- Laserdioden im sichtbaren Bereich aufweist, sich mit hoher Frequenz modulieren lassen und über Laufzeit- bzw. Phasen­ differenzmessungen eine Entfernungsmessung unabhängig zu oben genanntem Triangulationsverfahren gestatten.

25. Vorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 14 bis 24, gekennzeichnet durch einen hochfrequent modulierten Laser, vorzugsweise Halbleiterlaser und eine diesem zuge­ ordnete Fotodiode.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser gegenüber der Horizontalen geringfügig nach unten geneigt angeordnet ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26 in Verbindung mit einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Lichtdetektor für den von der Zielmarke rückgestreuten Dauerstrich-Lichtstrahl und den hoch­ frequenten, von einem weiteren Objekt rückgestreuten Licht­ strahl vorgesehen ist und Filter zur Trennung der Signale vorgesehen sind.