EP3507666A1 - System zur lageerfassung und verfahren zur lageerfassung - Google Patents

System zur lageerfassung und verfahren zur lageerfassung

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Publication number
EP3507666A1
EP3507666A1 EP17740622.0A EP17740622A EP3507666A1 EP 3507666 A1 EP3507666 A1 EP 3507666A1 EP 17740622 A EP17740622 A EP 17740622A EP 3507666 A1 EP3507666 A1 EP 3507666A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optically readable
readable code
coordinate system
dimensional optically
camera
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP17740622.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Klumpp
Clemens Trautmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SEW Eurodrive GmbH and Co KG filed Critical SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Publication of EP3507666A1 publication Critical patent/EP3507666A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0234—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using optical markers or beacons
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • G06T7/74—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods involving reference images or patches
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/56—Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V30/00—Character recognition; Recognising digital ink; Document-oriented image-based pattern recognition
    • G06V30/10—Character recognition
    • G06V30/22—Character recognition characterised by the type of writing
    • G06V30/224—Character recognition characterised by the type of writing of printed characters having additional code marks or containing code marks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30204—Marker

Definitions

  • the invention relates to a system for position detection and a method for position detection.
  • the invention is therefore based on the object of developing a system for position detection and a method for position detection, wherein the system and the method should be simplified.
  • the object is achieved in the system for position detection according to the features specified in claim 1 and in the method for position detection according to the features specified in claim 8.
  • the system the object, a camera connected to the object and a
  • two-dimensional optically readable code in particular QR code
  • the two-dimensional optically readable code is spaced from the object
  • the camera being arranged to detect the two-dimensional optically readable code, wherein the spatial position of the two-dimensional optically readable code, in particular in a world coordinate system, is known.
  • the advantage here is that in the two-dimensional optically readable code information is written, such as the spatial position of the two-dimensional optically readable code in the world coordinate system and / or the size of the two-dimensional optically readable code, ie the length and width of the two-dimensional optically readable code ,
  • the two-dimensional optically readable code has positioning symbols that can be used to determine the orientation of the optically readable code in space.
  • the two-dimensional optically readable code functions both as a storage means and as a reference point for the determination of the spatial position. Both information can be detected in a simple manner by means of the optical camera in one step.
  • the two-dimensional optically readable code has the following information: a spatial position information of the two-dimensional optically readable code in the world coordinate system and / or
  • size information of the two-dimensional optically readable code in particular indicating the length and width of the two-dimensional optically readable code, and / or
  • the system has a storage means, in particular wherein the object has the storage means, wherein the storage means is arranged, an assignment of the two-dimensional optically readable code to the respective
  • Size information and / or the respective spatial position information store is compact executable, since the identity information of the two-dimensional optically readable code in the storage means with the spatial position information and / or the size information of the two-dimensional code can be linked.
  • the system has an evaluation means, in particular wherein the object has the evaluation means, wherein the evaluation means is arranged from a captured by the camera image of the two-dimensional optically readable code and the size information, the spatial position of the two-dimensional optically readable code in a first coordinate system whose origin is in the camera to determine.
  • the object is a driverless transport vehicle, wherein the movement of the driverless transport vehicle by means of the system for position detection is controllable, in particular wherein the evaluation means as a control means of the driverless
  • Transport vehicle has all the means for control and navigation in the world coordinate system.
  • the driverless transport vehicle is autonomous by means of the two-dimensional optically readable code or a plurality of two-dimensional optically readable codes in the world coordinate system, in particular a warehouse and / or a factory hall,
  • the camera is rigidly connected to the object, wherein the spatial position of the camera in a second coordinate system, in whose origin the object is located, is constant.
  • two-dimensional optically readable codes in the first coordinate system in a simple manner in the spatial position of the two-dimensional optically readable code in the second coordinate system is convertible.
  • the camera is pivotally connected to the object, wherein the system comprises an angle sensor for detecting a pivot angle of the camera relative to the object, wherein the spatial position of the camera in a second
  • Coordinate system in whose origin the object lies, is dependent on the swivel angle.
  • the advantage here is that by means of the pivotally mounted on the object camera, the two-dimensional optically readable code can be detected in a larger area than by means of a rigidly connected to the object camera.
  • the method comprises the following method steps: wherein in a first method step, a two-dimensional optically readable code, in particular a QR code, is detected by a camera, wherein in a second method step, the temporally after the first method step, a size information of the two-dimensional optical code from one of the
  • Camera is detected image of the two-dimensional optically readable code is evaluated and from the size information and the image, the spatial position of the two-dimensional optically readable code in the first coordinate system, in the origin of the camera is determined, wherein in a third step, the time after the second method step takes place, from the spatial position of the two-dimensional optically readable code in the first coordinate system and the spatial position of the camera in a second Coordinate system, in whose origin the object is located, the spatial position of the two-dimensional optically readable code is determined in the second coordinate system, wherein in a fourth method step, which occurs temporally after the third method step, from the spatial position of the two-dimensional optically readable code in the second Coordinate system, the relative orientation of the object is determined to the two-dimensional optically readable code in the second coordinate system, wherein in a fifth process step, the time after the fourth process step or at the same time takes place with the second process step and / or the third process step and / or the fourth process step, the image is evaluated and the spatial position of
  • the advantage here is that in the two-dimensional optically readable code information is written, such as the spatial position of the two-dimensional optically readable code in the world coordinate system and / or the size of the two-dimensional optically readable code, ie the length and width of the two-dimensional optically readable code ,
  • the two-dimensional optically readable code has positioning symbols that can be used to determine the orientation of the optically readable code in space.
  • the two-dimensional optically readable code functions both as a storage means and as a reference point for the determination of the spatial position. Both information can be detected in a simple manner by means of the optical camera in one step.
  • a fifth method step in the fifth method step, a
  • the advantage here is that the two-dimensional optically readable code is compact executable.
  • Size information determines the distance of the two-dimensional optically readable code to the camera.
  • the advantage here is that the distance of the two-dimensional optically readable code to the camera from the code itself can be determined. There is no need for another reference point.
  • the advantage here is that the two-dimensional optically readable code positioning symbols and a predetermined shape, in particular a rectangular shape, in particular square shape, from which the perspective distortion in a simple manner by means of the figure can be determined.
  • the spatial position of the two-dimensional optically readable code in the first coordinate system is determined from the distance of the two-dimensional optically readable code to the camera and the orientation of the two-dimensional optically readable code relative to the camera.
  • the advantage here is that from the spatial position of the two-dimensional optically readable code in the first coordinate system, the spatial position of the object relative to the two-dimensional optically readable code can be determined.
  • in the second method step is determined from the distance of the two-dimensional optically readable code to the camera and the orientation of the two-dimensional optically readable code relative to the camera.
  • FIG. 1 schematically shows a system according to the invention for position detection.
  • Figure 2 shows a method according to the invention for position detection in a schematic
  • the position detection system shown in FIG. 1 has a two-dimensional optically readable code 3, in particular a QR code, and an object 1, in particular a vehicle, which is movable in space.
  • the object 1, whose spatial position is detected by means of the system, has a camera 2, an evaluation means and a storage means.
  • the spatial position of an object is the combination of position and orientation of the object in space.
  • the position in the Cartesian coordinate system is given by three coordinates (x, y, z).
  • the orientation is defined by another coordinate system and its angular offset from the coordinate system.
  • the spatial position is thus specified by means of six coordinates.
  • the camera 2 is rigidly connected to the object 1.
  • An objective of the camera 2 is arranged so as to be deflected by the object 1 on the camera 2.
  • the spatial position of the camera 2 relative to the object that is to say in a second coordinate system 5 whose origin lies in the object 1, is known and stored in the storage means.
  • the orientation of the objective in the second coordinate system 5 is also known and stored in the storage means.
  • the two-dimensional optically readable code 3 is spaced from the object.
  • the two-dimensional optically readable code 3 has the following information: a spatial position information of the two-dimensional optically readable code 3 in a world coordinate system 6 and / or
  • the world coordinate system 6 designates the origin coordinate system with which the associated relative coordinate systems, ie the first coordinate system 4 and the second coordinate system 5, are referenced.
  • the world coordinate system 6 gives
  • the spatial location in an industrial plant such as warehouse or
  • the identity information and the spatial location information of the two-dimensional optically readable code 3 are in the
  • the evaluation means reads out from the storage means the spatial position information of the two-dimensional optically readable code 3 associated with the identity information in the world coordinate system 6 and the size information.
  • the codes 3 are stationary in the world coordinate system 6, that is immovable, arranged.
  • the camera 2 has a first coordinate system 4 whose origin lies in the camera 2. From a photograph of an object taken by the camera 2 and the actual size of the object, the spatial position of the object in the first coordinate system 4 can be determined by means of the evaluation means.
  • the camera 2 is pivotally connected to the object 1.
  • the tilt angle of the camera 2 by means of a
  • World coordinate system 6 the position of the camera 2 and the swivel angle are used.
  • the object 1 is designed as a driverless transport vehicle.
  • the driverless transport vehicle is controlled by the evaluation, wherein the Evaluation means the spatial position of the driverless transport vehicle in the
  • World coordinate system 6 determined by means of the two-dimensional optically readable codes 3 and so controls the direction of travel of the driverless transport vehicle.
  • the inventive method for position detection of an object shown in FIG. 2 has the following temporally successive method steps:
  • a first method step A the two-dimensional optically readable code 3 is detected by the camera 2.
  • a second method step B the size information is evaluated from an image of the two-dimensional optically readable code 3 recorded by the camera 2. From the size information and the map of the two-dimensional optically readable code 3, the spatial position of the two-dimensional optically readable code 3 in the first
  • Coordinate system 4 determined. In this case, from the relative size of the two-dimensional optically readable code 3 in the image and the size information, the distance of the two-dimensional optically readable code 3 to the camera 2 is determined. From the
  • the orientation of the two-dimensional optically readable code 3 relative to the camera 2 is determined.
  • the spatial position of the two-dimensional optically readable code 3 in the first coordinate system 4 is determined from the distance to the camera 2 and the orientation relative to the camera 2.
  • a third method step C the spatial position of the two-dimensional optically readable code 3 in the second coordinate system 5 is determined from the spatial position of the two-dimensional optically readable code 3 in the first coordinate system 4 and the spatial position of the camera 2 in the second coordinate system 5.
  • a fourth method step D the relative position of the spatial position of the two-dimensional optically readable code 3 in the second coordinate system 5 becomes
  • Object 1 to the two-dimensional optically readable code 3 in the second coordinate system 5 determined.
  • a fifth method step E which takes place after the fourth method step D or at the same time as the second method step B and / or the third method step C and / or the fourth method step D, the identity information of the
  • a sixth method step F which takes place after the fourth method step D and the fifth method step E, the spatial position of the two-dimensional optically readable code 3 in the world coordinate system 6 and the relative orientation of the object 1 relative to the two-dimensional optically readable code 3 in FIG the second
  • Coordinate system 5 determines the spatial position of the object 1 in the world coordinate system 6 as a method result G.
  • the identity information of the two-dimensional optically readable code 3 is evaluated temporally after the first method step and before the second method step from the image of the two-dimensional optically readable code 3 detected by the camera 2. Thereafter, the information associated with the identity information of the two-dimensional optically readable code 3
  • Size information is read from the storage means.

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Abstract

System zur Lageerfassung und Verfahren zur Lageerfassung eines Objektes, insbesondere eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das System das Objekt, eine mit dem Objekt verbundene Kamera und einen zweidimensionalen optisch lesbaren Code, insbesondere QR-Code, aufweist, wobei der zweidimensionale optisch lesbare Code von dem Objekt beabstandet ist, wobei die Kamera zur Erfassung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes eingerichtet ist, wobei die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes, insbesondere in einem Weltkoordinatensystem, bekannt ist.

Description

System zur Lageerfassung und Verfahren zur Lageerfassung
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein System zur Lageerfassung und ein Verfahren zur Lageerfassung.
Aus der DE 695 18 098 T2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lesen eines optischen zweidimensionalen Codes bekannt.
Aus der DE 10 2012 208 132 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Verfahren zur Fahrzeuglokalisierung bekannt.
Aus der US 201 1 / 0121068 A1 ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung und zur
Bestimmung der räumlichen Drehlage eines Objektes bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Lageerfassung und ein Verfahren zur Lageerfassung weiterzubilden, wobei das System und das Verfahren vereinfacht werden sollen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem System zur Lageerfassung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und bei dem Verfahren zur Lageerfassung nach den in Anspruch 8 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem System zur Lageerfassung eines Objektes, insbesondere eines Fahrzeugs, sind, dass
das System das Objekt, eine mit dem Objekt verbundene Kamera und einen
zweidimensionalen optisch lesbaren Code, insbesondere QR-Code, aufweist, wobei der zweidimensionale optisch lesbare Code von dem Objekt beabstandet ist, wobei die Kamera zur Erfassung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes eingerichtet ist, wobei die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes, insbesondere in einem Weltkoordinatensystem, bekannt ist. Von Vorteil ist dabei, dass in den zweidimensionalen optisch lesbaren Code Informationen geschrieben sind, wie beispielsweise die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem Weltkoordinatensystem und/oder die Größe des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes, also die Länge und Breite des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes.
Vorteilhafterweise weist der zweidimensionale optisch lesbare Code Positionierungssymbole auf, die zur Bestimmung der Orientierung des optisch lesbaren Codes im Raum verwendbar sind. Somit fungiert der zweidimensionale optisch lesbare Code sowohl als Speichermittel als auch als Referenzpunkt für die Bestimmung der räumlichen Lage. Beide Informationen sind in einfacher Art und Weise mittels der optischen Kamera in einem Arbeitsschritt detektierbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der zweidimensionale optisch lesbare Code folgende Informationen auf: eine räumliche Lageinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem Weltkoordinatensystem und/oder
eine Größeninformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes, insbesondere die die Länge und Breite des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes angibt, und/oder
eine Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes und/oder eine Prüfsumme. Von Vorteil ist dabei, dass die jeweilige Information in dem zweidimensionalen optisch lesbaren Code als Helligkeitskontrast und/oder Farbkontrast speicherbar ist und in einfacher Art und Weise auslesbar ist. Mittels der Prüfsumme ist die Sicherheit beim Speichern und Auslesen der Informationen verbessert. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das System ein Speichermittel auf, insbesondere wobei das Objekt das Speichermittel aufweist, wobei das Speichermittel eingerichtet ist, eine Zuordnung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes zu der jeweiligen
Größeninformation und/oder der jeweiligen räumlichen Lageinformation zu speichern. Von Vorteil ist dabei, dass der zweidimensionale optisch lesbare Code kompakt ausführbar ist, da die Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem Speichermittel mit der räumlichen Lageinformation und/oder der Größeninformation des zweidimensionalen Codes verknüpfbar ist. Somit sind die räumliche Lageinformation und/oder die
Größeninformation mittels der Identitätsinformation beim Auslesen des Speichermittels dem zweidimensionalen optisch auslesbaren Code eindeutig zuordenbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das System ein Auswerte mittel auf, insbesondere wobei das Objekt das Auswerte mittel aufweist, wobei das Auswertemittel eingerichtet ist, aus einer von der Kamera erfassten Abbildung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes und der Größeninformation die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in einem ersten Koordinatensystem, dessen Ursprung in der Kamera liegt, zu bestimmen. Von Vorteil ist dabei, dass aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem ersten Koordinatensystem die räumliche Lage des Objekts relativ zum zweidimensionalen optisch lesbaren Code mittels des Auswerte mittels bestimmbar ist und daraus mit der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes im Weltkoordinatensystem die räumliche Lage des Objekts im Weltkoordinatensystem mittels des Auswertemittels bestimmbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Objekt ein fahrerloses Transportfahrzeug, wobei die Bewegung des fahrerlosen Transportfahrzeugs mittels des Systems zur Lageerfassung steuerbar ist, insbesondere wobei das Auswertemittel als Steuermittel des fahrerlosen
Transportfahrzeugs ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass das fahrerlose
Transportfahrzeug alle Mittel zur Steuerung und Navigation im Weltkoordinatensystem aufweist. Somit ist das fahrerlose Transportfahrzeug autonom mittels des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes oder mehrerer zweidimensionaler optisch lesbarer Codes in dem Weltkoordinatensystem, insbesondere einer Lagerhalle und/oder einer Fabrikhalle,
navigierbar. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kamera starr mit dem Objekt verbunden, wobei die räumliche Lage der Kamera in einem zweiten Koordinatensystem, in dessen Ursprung das Objekt liegt, konstant ist. Von Vorteil ist dabei, dass die räumliche Lage des
zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem ersten Koordinatensystemsystem in einfacher Art und Weise in die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem zweiten Koordinatensystem umrechenbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kamera schwenkbar mit dem Objekt verbunden, wobei das System einen Winkelsensor aufweist zur Erfassung eines Schwenkwinkels der Kamera relativ zum Objekt, wobei die räumliche Lage der Kamera in einem zweiten
Koordinatensystem, in dessen Ursprung das Objekt liegt, von dem Schwenkwinkel abhängig ist. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der schwenkbar an dem Objekt angeordneten Kamera der zweidimensionale optisch lesbare Code in einem größeren Bereich erfassbar ist als mittels einer starr mit dem Objekt verbundenen Kamera.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zur Lageerfassung eines Objektes, insbesondere mittels eines Systems zur Lageerfassung wie zuvor beschrieben
beziehungsweise nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, sind, dass das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: wobei in einem ersten Verfahrensschritt ein zweidimensionaler optisch lesbarer Code, insbesondere ein QR-Code, von einer Kamera erfasst wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt, der zeitlich nach dem ersten Verfahrensschritt erfolgt, eine Größeninformation des zweidimensionalen optischen Codes aus einer von der
Kamera erfassten Abbildung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes ausgewertet wird und aus der Größeninformation und der Abbildung die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem ersten Koordinatensystem, in dessen Ursprung die Kamera liegt, bestimmt wird, wobei in einem dritten Verfahrensschritt, der zeitlich nach dem zweiten Verfahrensschritt erfolgt, aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem ersten Koordinatensystem und der räumlichen Lage der Kamera in einem zweiten Koordinatensystem, in dessen Ursprung das Objekt liegt, die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem zweiten Koordinatensystem bestimmt wird, wobei in einem vierten Verfahrensschritt, der zeitlich nach dem dritten Verfahrensschritt erfolgt, aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem zweiten Koordinatensystem die relative Ausrichtung des Objekts zum zweidimensionalen optisch lesbaren Code in dem zweiten Koordinatensystem bestimmt wird, wobei in einem fünften Verfahrensschritt, der zeitlich nach dem vierten Verfahrensschritt oder zeitgleich mit dem zweiten Verfahrensschritt und/oder dem dritten Verfahrensschritt und/oder dem vierten Verfahrensschritt erfolgt, die Abbildung ausgewertet wird und die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in einem Weltkoordinatensystem bestimmt wird, wobei in einem sechsten Verfahrensschritt, der zeitlich nach dem vierten Verfahrensschritt und dem fünften Verfahrensschritt erfolgt, aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem Weltkoordinatensystem und der relativen Ausrichtung des Objekts relativ zum zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem zweiten Koordinatensystem die räumliche Lage des Objekts in dem Weltkoordinatensystem bestimmt wird.
Von Vorteil ist dabei, dass in den zweidimensionalen optisch lesbaren Code Informationen geschrieben sind, wie beispielsweise die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem Weltkoordinatensystem und/oder die Größe des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes, also die Länge und Breite des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes.
Vorteilhafterweise weist der zweidimensionale optisch lesbare Code Positionierungssymbole auf, die zur Bestimmung der Orientierung des optisch lesbaren Codes im Raum verwendbar sind.
Somit fungiert der zweidimensionale optisch lesbare Code sowohl als Speichermittel als auch als Referenzpunkt für die Bestimmung der räumlichen Lage. Beide Informationen sind in einfacher Art und Weise mittels der optischen Kamera in einem Arbeitsschritt detektierbar. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im fünften Verfahrensschritt eine
Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes ausgewertet und die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem
Weltkoordinatensystem aus einem Speichermittel ausgelesen. Von Vorteil ist dabei, dass der zweidimensionale optisch lesbare Code kompakt ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im zweiten Verfahrensschritt aus der relativen Größe des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in der Abbildung und der
Größeninformation der Abstand des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes zu der Kamera bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass der Abstand des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes zu der Kamera aus dem Code selbst bestimmbar ist. Es ist kein weiterer Referenzpunkt erforderlich.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im zweiten Verfahrensschritt aus der
perspektivischen Verzerrung und der Position des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in der Abbildung die Orientierung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes relativ zu der Kamera bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass der zweidimensionale optisch lesbare Code Positionierungssymbole und eine vorgegebene Form, insbesondere eine rechtwinklige Form, insbesondere quadratische Form aufweist, aus denen die perspektivische Verzerrung in einfacher Art und Weise mittels der Abbildung bestimmbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird aus dem Abstand des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes zur Kamera und der Orientierung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes relativ zur Kamera die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem ersten Koordinatensystem bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem ersten Koordinatensystem die räumliche Lage des Objekts relativ zum zweidimensionalen optisch lesbaren Code bestimmbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im zweiten Verfahrensschritt die
Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes aus der Abbildung ausgewertet, wobei die zu der Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes zugehörige Größeninformation aus dem Speichermittel ausgelesen wird. Von Vorteil ist dabei, dass der zweidimensionale optisch lesbare Code kompakt ausführbar ist. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen
Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes System zur Lageerfassung schematisch dargestellt.
Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Lageerfassung in schematischer
Darstellung.
Das in Figur 1 dargestellte System zur Lageerfassung weist einen zweidimensionalen optisch lesbaren Code 3, insbesondere einen QR-Code, und ein im Raum bewegliches Objekt 1 , insbesondere ein Fahrzeug, auf. Das Objekt 1 , dessen räumliche Lage mittels des Systems erfasst wird, weist eine Kamera 2, ein Auswertemittel und ein Speichermittel auf.
Die räumliche Lage eines Gegenstandes ist die Kombination von Position und Orientierung des Gegenstandes im Raum. Im dreidimensionalen Raum wird die Position im kartesischen Koordinatensystem durch drei Koordinaten (x, y, z) angegeben. Die Orientierung wird durch ein weiteres Koordinatensystem und dessen Winkelversatz zum Koordinatensystem definiert. Die räumliche Lage wird also mittels sechs Koordinaten angegeben. Die Kamera 2 ist starr mit dem Objekt 1 verbunden. Ein Objektiv der Kamera 2 ist von dem Objekt 1 abweisend ausgerichtet an der Kamera 2 angeordnet. Die räumliche Lage der Kamera 2 relativ zu dem Objekt, also in einem zweiten Koordinatensystem 5, dessen Ursprung in dem Objekt 1 liegt, ist bekannt und in dem Speichermittel gespeichert. Die Ausrichtung des Objektivs in dem zweiten Koordinatensystem 5 ist ebenfalls bekannt und in dem Speichermittel gespeichert.
Der zweidimensionale optisch lesbare Code 3 ist von dem Objekt beabstandet angeordnet. Der zweidimensionale optisch lesbare Code 3 weist folgende Informationen auf: - eine räumliche Lageinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in einem Weltkoordinatensystem 6 und/oder
eine Größeninformation, die die Länge und Breite des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 angibt und/oder eine Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 und/oder eine Prüfsumme.
Das Weltkoordinatensystem 6 bezeichnet das Ursprungskoordinatensystem, mit dem die damit verknüpften relativen Koordinatensysteme, also das erste Koordinatensystem 4 und das zweite Koordinatensystem 5, referenziert sind. Das Weltkoordinatensystem 6 gibt
beispielsweise die räumliche Lage in einer industriellen Anlage, wie Lagerhalle oder
Fabrikhalle an. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Identitätsinformation und die räumliche Lageinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem
Weltkoordinatensystem 6 und die Größeninformation in dem Speichermittel gespeichert, so dass der zweidimensionale optisch lesbare Code 3 nur die Identitätsinformation, insbesondere die Identitätsinformation und die Prüfsumme, aufweist. Das Auswertemittel liest aus dem Speichermittel die zu der Identitätsinformation zugehörige räumliche Lageinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem Weltkoordinatensystem 6 und die Größeninformation aus.
Die Codes 3 sind im Weltkoordinatensystem 6 stationär, also unbeweglich, angeordnet.
Die Kamera 2 weist ein erstes Koordinatensystem 4 auf, dessen Ursprung in der Kamera 2 liegt. Aus einer von der Kamera 2 aufgenommenen Abbildung eines Gegenstandes und der tatsächlichen Größe des Gegenstandes ist die räumliche Lage des Gegenstandes in dem ersten Koordinatensystem 4 mittels des Auswertemittels bestimmbar.
In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kamera 2 schwenkbar mit dem Objekt 1 verbunden. Dabei wird der Schwenkwinkel der Kamera 2 mittels eines
Winkelsensors erfasst. Die räumliche Lage der Kamera 2 ist abhängig von dem
Schwenkwinkel. Zur Bestimmung der räumlichen Lage der Kamera 2 im
Weltkoordinatensystem 6 werden die Position der Kamera 2 und der Schwenkwinkel verwendet.
Vorzugsweise ist das Objekt 1 als ein fahrerloses Transportfahrzeug ausgeführt. Das fahrerlose Transportfahrzeug wird von dem Auswertemittel gesteuert, wobei das Auswertemittel die räumliche Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs in dem
Weltkoordinatensystem 6 mittels der zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 bestimmt und so die Fahrtrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs steuert. Das in Figur 2 dargestellte erfindungsgemäße Verfahren zur Lageerfassung eines Objekts weist die folgenden zeitlich aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte auf:
In einem ersten Verfahrensschritt A wird der zweidimensionale optisch lesbare Code 3 von der Kamera 2 erfasst.
In einem zweiten Verfahrensschritt B wird die Größeninformation aus einer von der Kamera 2 erfassten Abbildung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 ausgewertet. Aus der Größeninformation und der Abbildung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 wird die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem ersten
Koordinatensystem 4 bestimmt. Dabei wird aus der relativen Größe des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in der Abbildung und der Größeninformation der Abstand des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 zu der Kamera 2 bestimmt. Aus der
perspektivischen Verzerrung und der Position des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in der Abbildung wird die Orientierung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 relativ zu der Kamera 2 bestimmt. Anschließend wird aus dem Abstand zu der Kamera 2 und der Orientierung relativ zur Kamera 2 die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem ersten Koordinatensystem 4 bestimmt.
In einem dritten Verfahrensschritt C wird aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem ersten Koordinatensystem 4 und der räumlichen Lage der Kamera 2 in dem zweiten Koordinatensystem 5 die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem zweiten Koordinatensystem 5 bestimmt.
In einem vierten Verfahrensschritt D wird aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem zweiten Koordinatensystem 5 die relative Ausrichtung des
Objekts 1 zum zweidimensionalen optisch lesbaren Code 3 in dem zweiten Koordinatensystem 5 bestimmt. In einem fünften Verfahrensschritt E, der zeitlich nach dem vierten Verfahrensschritt D oder zeitgleich mit dem zweiten Verfahrensschritt B und/oder dem dritten Verfahrensschritt C und/oder dem vierten Verfahrensschritt D erfolgt, wird die Identitätsinformation des
zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 ausgewertet und die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem Weltkoordinatensystem 6 aus dem Speichermittel ausgelesen.
In einem sechsten Verfahrensschritt F, der zeitlich nach dem vierten Verfahrensschritt D und dem fünften Verfahrensschritt E erfolgt, wird aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem Weltkoordinatensystem 6 und der relativen Ausrichtung des Objekts 1 relativ zum zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem zweiten
Koordinatensystem 5 die räumliche Lage des Objekts 1 in dem Weltkoordinatensystem 6 als Verfahrensergebnis G bestimmt. In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird zeitlich nach dem ersten Verfahrensschritt und vor dem zweiten Verfahrensschritt die Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 aus der von der Kamera 2 erfassten Abbildung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 ausgewertet. Danach wird die zu der Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 zugehörige
Größeninformation aus dem Speichermittel ausgelesen.
Bezugszeichenliste
1 Objekt, insbesondere Fahrzeug
2 Kamera
3 zweidimensionaler optisch lesbarer Code, insbesondere QR-Code
4 erstes Koordinatensystem
5 zweites Koordinatensystem
6 Weltkoordinatensystem
A erster Verfahrensschritt
B zweiter Verfahrensschritt
C dritter Verfahrensschritt
D vierter Verfahrensschritt
E fünfter Verfahrensschritt
F sechster Verfahrensschritt
G Verfahrensergebnis

Claims

Patentansprüche:
1 . System zur Lageerfassung eines Objektes (1 ), insbesondere eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das System das Objekt (1 ), eine mit dem Objekt (1 ) verbundene Kamera (2) und einen zweidimensionalen optisch lesbaren Code (3), insbesondere QR-Code, aufweist, wobei der zweidimensionale optisch lesbare Code (3) von dem Objekt (1 ) beabstandet ist, wobei die Kamera (2) zur Erfassung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) eingerichtet ist, wobei die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3), insbesondere in einem Weltkoordinatensystem (6), insbesondere also erstem Koordinatensystem, bekannt ist. insbesondere wobei das Weltkoordinatensystem (6) dasjenige
Ursprungskoordinatensystem bezeichnet, mit welchem damit verknüpfte relative
Koordinatensysteme, also das erste Koordinatensystem 4 und das zweite
Koordinatensystem 5, referenziert sind.
2. System zur Lageerfassung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweidimensionale optisch lesbare Code (3) aufweist: eine räumliche Lageinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) in dem Weltkoordinatensystem (6) und/oder
eine Größeninformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3), insbesondere die die Länge und Breite des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) angibt, und/oder
eine Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) und/oder eine Prüfsumme.
3. System zur Lageerfassung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das System ein Speichermittel aufweist, insbesondere wobei das Objekt (1 ) das Speichermittel aufweist, wobei das Speichermittel eingerichtet ist, eine Zuordnung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) zu der jeweiligen Größeninformation und/oder der jeweiligen räumlichen Lageinformation zu speichern.
4. System zur Lageerfassung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das System ein Auswertemittel aufweist, insbesondere wobei das Objekt (1 ) das
Auswerte mittel aufweist, wobei das Auswertemittel eingerichtet ist, aus einer von der Kamera (2) erfassten Abbildung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) und der Größeninformation die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) in einem ersten Koordinatensystem (4), dessen Ursprung in der Kamera (2) liegt, zu bestimmen.
5. System zur Lageerfassung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Objekt (1 ) ein fahrerloses Transportfahrzeug ist, wobei die Bewegung des fahrerlosen Transportfahrzeugs abhängig von den mittels des Systems zur Lageerfassung erfassten Lagewerten, steuerbar ist, insbesondere wobei ein zu einem jeweiligen Zeitpunkt erfasster Lagewert auf einen vorgegebenen Soll-Lagewert hingeregelt wird durch entsprechendes Ansteuern des Antriebs und/oder der Lenkeinheit des Fahrzeugs, insbesondere wobei das Auswertemittel als Steuermittel des fahrerlosen Transportfahrzeugs ausgeführt ist.
6. System zur Lageerfassung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kamera (2) starr mit dem Objekt (1 ) verbunden ist, wobei die räumliche Lage der Kamera (2) in einem zweiten Koordinatensystem (5), in dessen Ursprung das Objekt (1 ) liegt, konstant ist.
7. System zur Lageerfassung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kamera (2) schwenkbar mit dem Objekt (1 ) verbunden ist, wobei das System einen Winkelsensor aufweist zur Erfassung eines Schwenkwinkels der Kamera (2) relativ zum Objekt (1 ), wobei die räumliche Lage der Kamera (2) in einem zweiten Koordinatensystem (5), in dessen Ursprung das Objekt (1 ) liegt, von dem Schwenkwinkel abhängig ist.
8. Verfahren zur Lageerfassung eines Objektes (1 ) mittels eines Systems zur Lageerfassung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,
aufweisend die Verfahrensschritte: wobei in einem ersten Verfahrensschritt (A) ein zweidimensionaler optisch lesbarer Code (3), insbesondere ein QR-Code, von einer Kamera (2) erfasst wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt (B), der zeitlich nach dem ersten Verfahrensschritt (A) erfolgt, eine Größeninformation des zweidimensionalen optischen Codes (3) aus einer von der Kamera (2) erfassten Abbildung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) ausgewertet wird und aus der Größeninformation und der Abbildung die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) in dem ersten Koordinatensystem (4), in dessen Ursprung die Kamera (2) liegt, bestimmt wird, wobei in einem dritten Verfahrensschritt (C), der zeitlich nach dem zweiten Verfahrensschritt (B) erfolgt, aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) in dem ersten Koordinatensystem (4) und der räumlichen Lage der Kamera (2) in einem zweiten Koordinatensystem (5), in dessen Ursprung das Objekt (1 ) liegt, die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) in dem zweiten Koordinatensystem (5) bestimmt wird, wobei in einem vierten Verfahrensschritt (D), der zeitlich nach dem dritten Verfahrensschritt (C) erfolgt, aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) in dem zweiten Koordinatensystem (5) die relative Ausrichtung des Objekts (1 ) zum
zweidimensionalen optisch lesbaren Code (3) in dem zweiten Koordinatensystem (5) bestimmt wird, wobei in einem fünften Verfahrensschritt (E), insbesondere der zeitlich nach dem vierten Verfahrensschritt (D) erfolgt, die Abbildung ausgewertet wird und die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) in einem Weltkoordinatensystem (6) bestimmt wird, wobei in einem sechsten Verfahrensschritt (F), der zeitlich nach dem vierten Verfahrensschritt (D) und dem fünften Verfahrensschritt (E) erfolgt, aus der räumlichen Lage des
zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) in dem Weltkoordinatensystem (6) und der relativen Ausrichtung des Objekts (1 ) relativ zum zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) in dem zweiten Koordinatensystem (5) die räumliche Lage des Objekts (1 ) in dem
Weltkoordinatensystem (6) bestimmt wird, insbesondere wobei das Weltkoordinatensystem (6) dasjenige
Ursprungskoordinatensystem bezeichnet, mit welchem damit verknüpfte relative
Koordinatensysteme, also das erste Koordinatensystem (4) und das zweite
Koordinatensystem (5), referenziert sind.
9. Verfahren zur Lageerfassung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
im fünften Verfahrensschritt (E) eine Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) ausgewertet wird und die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) in dem Weltkoordinatensystem (6) aus einem Speichermittel ausgelesen wird.
10. Verfahren zur Lageerfassung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
im zweiten Verfahrensschritt (B) aus der relativen Größe des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) in der Abbildung und der Größeninformation der Abstand des
zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) zu der Kamera (2) bestimmt wird.
1 1 . Verfahren zur Lageerfassung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
im zweiten Verfahrensschritt (B) aus der perspektivischen Verzerrung und der Position des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) in der Abbildung die Orientierung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) relativ zu der Kamera (2) bestimmt wird.
12. Verfahren zur Lageerfassung nach Anspruch 10 und 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
aus dem Abstand des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) zur Kamera (2) und der Orientierung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) relativ zur Kamera (2) die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) in dem ersten
Koordinatensystem (4) bestimmt wird.
13. Verfahren zur Lageerfassung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
im zweiten Verfahrensschritt (B) die Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) aus der Abbildung ausgewertet wird, wobei die zu der Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes (3) zugehörige Größeninformation aus dem Speichermittel ausgelesen wird.
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