SE423840B - Sett att vid ett med dod rekning styrt hjulfordon anordna en uppdatering - Google Patents

Description

8006906-5 Dylika är kända, vilka innefattar en rad ljuskänsliga detektorer, vilka var och en kan fastställa närvaro eller frånvaro av en markering i en bild av en del av underlaget, företrädesvis be- stående av en smal remsa eller spalt i vagnens tvärriktning. Vid en dylik anordning är det lämpligt att utföra mätningen som en upprepad samplingsoperation, varvid var gång fastställes avstån- det mellan bilden av linjen och t.ex. mittpunkten av linjärdetek- torn. Det är då även lämpligt att använda någon typ av igenkän- ningsoperation för att fastställa med hög sannolikhet att den betraktade markeringen verkligen är den avsedda och inte någon förgrening eller skräp på underlaget. För detta ändamål är det lämpligt att ge markeringen formen av en igenkänningsbar linje.

Ett exempel härpå är en markering bestående av två olika breda, parallella linjer, vilken lämpligen igenkännes med en korrelations- metod.

Det är även möjligt att använda en linjärdetektor, som bygger på elektromagnetiska principer och detekterar för dylik avkänning avsedda markeringar. En känd typ av dylika markeringar består av en i underlaget monterad elektrisk ledare, som genomlöpes av en växelström. Linjärdetektorn kan då bestå av två detektorspolar, som var för sig mäter en elektromagnetisk signal från ledaren.

Om ledaren ligger mitt under den sålunda konstituerade linjär- detektorn, kommer de båda detektorspolarna att uppfånga likstora signaler, medan signalerna kommer att skilja sig åt, om en sido- avvikelse föreligger. Man kan därvid erhålla ett mått på sidoav- vikelsen, låt vara i regel med sämre noggrannhet än med de nämnda optiska medlen.

De särskilda fördelar och egenskaper som uppnås enligt det upp- finningsmässiga sättet för uppdatering, erhålles enligt uppfin- ningen därigenom att underlaget för fordonet förses med en marke- ring av begränsat omfång, innefattande minst en rät linje, att vagnen har en i en tvärriktning därtill anordnad linjärdetektor och varvid då vagnen befinner sig vid markeringenen flënningnæd räta linjen i markeringen fastställes minst två gånger, att av- ståndet mellan de två fastställda skärningarna fastställes som ett första avstånd, att avståndet utefter detektorns riktning mellan de båda skärningspunkterna fastställes som ett andra av- stånd och att ur de båda nämnda avstånden beräknas vinkeln mellan 8006906-5 fordonet och riktningen för markeringens nämnda räta linje.

I enlighet med en andra aspekt av uppfinningen mätes medelst linjärdetektorn sido- avvilrelsen för fordonet i förhållande till den räta linjen. CXn en dylik sidoavvi- kelse uppmätes först i förhållande till en första linje ingående i rnarkeringen och därefter, företrädesvis sedan vagnen efter svängning befinner sig med sin längdaxel 900 i vinkel i förhållande till den förstnämnda mätningen, utföres en andra mätning av den då föreliggande sidoavvikelsen, så kan man fastställa var vagnen befinner sig i ett koordinatsystem. Det väsentliga, allmänt sett, med sättet är sålunda att man medelst markeringarna, som avläses medelst en lin järdetektor, kan fastställa var vagnen faktiskt befinner sig.

Förutsättningen för att erhålla en tillförlitlig och fullständig uppdatering me- delst en enda linjemarkering i underlaget är att man har rröjlighet att bestänma in- te bara sidoavvikelse och rörelseriktning, utan också kan skaffa sig ett Inått ut- efter narkeringslinjens längdriktning. I enlighet med en föredragen utföringsform kan detta ske därigenom att man anordnar ett ytterligare linjeelement, som bildar en vinkel med det första. Man kan då genom två successiva nnätriingar på båda linje- elementen, vilka alltså uppvisar ett under fordonets rörelse varierande inbördes avstånd, bestämrna t.ex. var vagnen befinner sig i förhållande till skärningspunk- ten mellan dessa båda linjer. Det är då inte nödvändigt att linjerna eller ens nå- gon av dem är materialiserade i skärningspunkten. Emellertid kan man även anordna två varandra skärande linjer i form av en triangelspets och på enligt uppfinningen analogt sätt fastställa var vagnen befinner sig genom att låta linjärdetektorn två gånger efter varandra utföra nvätning av de båda linjernas skärning med linjedetek- torn, vilket :nan med någon eftertanke finner ge ett entydigt besked om var vagnen Det är känt att anordna en dödrälmingsstyrrxixig på så sätt, att man normalt styr ut- efter något slag av bana, t.ex. en strömslinga, varifrån fordonet avviker under dödräkningsstyrning, för att sedan återvända och styra in emot strömslingan. Man kan här inte tala om uppdatering i egentlig mening, utan vad som sker är en instyr- ning. I enlighet med uppfinningen däremot är det väsentliga att nan erhåller nya koordinatvärden, under det att de därav föranledda åtgärderna inte nödvändigtvis behöver bestå i en instyrning mot en markerad bana, utan korrektionen kan ske ef- ter hand eller exempelvis genom att en påföljande sväng tages tidigare eller sena- re. Detta :nedför bl.a. den fördelen, att de uppfinningsmässiga markeringarna kan vara relativt korta eller begränsade, då det ej är fråga om instyrning utan i förs- , ta hand om uppdatering.

Ehuru Inan enligt ett för närvarande föredraget utförirxgsexerrpel lälnpligen anordnar 8006906-5 en enda linjedetektor i vagnen och utför två successiva mätningar me- dan vagnen är i rörelse, är det även möjligt att anordna tvâ olika, med varandra parallella linjärdetektorer, vilka utför var sin mätning och där det inbördes avståndet är känt.

Ehuru det vidare för närvarande föredrages att erhålla vagnens full- ständiga koordinater för uppdatering genom att enbart mäta på linje- markeringar medelst en endimensionell linjärdetektor, alternativt två parallella sådana, är det även möjligt att erhålla en avståndsangivel- se utefter en linje genom särskilda avståndsmarkeringar. I och för sig kan dessa bestå av markeringens början eller slut, men i den mån man helst arbetar med en samplande linjärdetektor, som bara tar "ögon- blicksbilder" på visst avstånd från varandra, vilket i så fall skulle ge en osäkerhet i längdled motsvarande avståndet mellan två sampling- ar, kan det vara lämpligt att anordna en separat längdledsavkänning, t.ex. i form av ferromagnetiska markeringar. Detta kan ske på många olika sätt, och är beroende av lokala förhållanden. I många fall kan det i underlaget finnas för annat ändamål anordnade järnföremâl, och en med magnetiska medel avkänd stålinläggning utgörande en tröskel i en port kan mången gång göra god tjänst som avstândsmarkerare. Man kan även anordna någon separat markering, t.ex. i golvet inlagda, små permanentmagneter, vilkas överfarande kan utlösa en markerings- signal, som kompletterar de på sidoavvikelser grundade mätningarna med en linjärdetektor.Man inser alltså att en otalig mängd variatio- ner är möjliga inom ramen för föreliggande uppfinningstanke.

Uppfinningen kommer nu att närmare förklaras i anslutning till ett utföringsexempel. Fig. 1 visar ett fordon för uppfinningens tillämp- ning. Fig. 2 visar ett blockschema med vågformer. Fig. 3 visar ett exempel med skärande markeringar. Fig. 4 visar schematiskt i anslut- ning till fig. 3 hur markeringarnas skärning kan fastställas.

I fig. 2 visas schematiskt ett exempel på en anordning för igenkän- ning av ett linjemönsters läge på golvet. En videokamera 1 är riktad mot golvet, som tvärs kamerans riktning uppvisar det linjära mönstret P. Videokameran 1 är lämpligen en enradig fotodiodmatris, t.ex. av fabrikat Reticon, som har 256 element, vilka uppdelar en linje i li- ka många linjeelement. En videosignal avges därvid, vilken för varje element består av en analog signal. Videosignalen ledes till en trös- keldetektor 2, som avger binärsignaler, dvs man fâr 256 bitar, som är 0 eller 1, beroende på om intensiteten räcker för att fastställa nsrkeringens närvaro i bildelementet. I 3 visas en videosignal före digitalisering, 8006906-5 med tröskelvärdet T inritat, och i 4 visas den resulterande binära videosignalen. Denna, betecknad B.V., inläses via ett grindsystem i ett binärt skiftregister 5 med 256 bitar. Ett idealmönster, mot- svarande den förväntade konfigurationen (här två linjer med olika bredd) inläses i ett mönsterminne 7. För att nuíastställa en sido- avvikelse genomföres en korrelationsoperation.

Om videosignalens mönster är "centrerat" i kameran, skall i skift- registret 5 och i skiftregistret 7 i princip ligga likadana bit- serier. Genom en särskild jämförelse, som skall beskrivas, kan en sidoavvikelse fastställas.

Som framgår av fig. 7 föreligger två olika klocksignaler, näm- ligen signalen CL, som kommer från kameran 1 och är i takt med videosignalen, och en snabb klocksignal FCL, som användes för förflyttnings- och koordineringsändamål. Vid intagning av video- signalen BV i skiftregistret 5 användes därvid signalen CL, som intages via omkopplaren 9, och under styrning av en skiftpuls- räknare 11, som bryter då alla 256 bitar är inlästa, och under styrning av en styrsignal R.

Vid jämförelse ledes den snabba klocksignalen FCL under styrning av skiftpulsräknaren 11 till klockingången på skiftregistret 5 och under styrning av skiftpulsräknaren 10 till klockingângen på skiftregistret 6. De från skiftregistren kommande signalerna ledes dels till var sin ingång på en jämförare 8, dels åter- cirkuleras de under styrning av en_återcirkuleringssignal RC, så att respektive skiftregister cirkuleras. Jämföraren avger för varje bitpar en signal vid överensstämmelse, och överensstämmel- sesignalerna räknas i en räknare 12, som är försedd med parallell- utgångar kopplade till en jämförare iü, som även är inkopplad till ett minne 15.

Genom att skiftpulsräknaren 10 har divisionsfaktorn (256+1) kom- mer den att ge utsignal en puls senare, så att skiftregistret 6 vid cirkulation kommer att förskjutas med en puls för varje gång.

Denna puls nr 257 går vidare till en pulsräknare, som räknar an- talet separata jämförelseomgångar och efter 256 omgångar avger en slutsignal.

För varje "varv" räknas alltså antalet överensstämmelser 8006906-5 signalerade från jämföraren 8, och om antalet överensstämmelser överstiger det i minnet 13 lagrade talet, bringar kretsen 1Ä det högre talet till minnet 13. Samtidigt intages i så fall talet i räknaren 15 till minnet 16. När pulsräknaren 15 sedan blir full, då 256 jämförelser utförts, så kommer i minnet 16 att ligga ett tal som svarar emot den förskjutning mellan skiftregistren 5 och 6 som ger bästa överensstämmelse. Man vet då hur mönstret P lig- ger i förhållande till kamerans 1 sökfält, samtidigt som en klar- signal N avges från pulsräknaren 15.

Det är tydligt att styrsignalerna måste hämtas från en särskild styrenhet, som bestämmer arbetsförloppet genom att vid början av varje samplingsförlopp avge signalerna R och LP och därefter begär jämförelse genom signalen RC. Ur minnet 16 kan sedan samp- lingsresultatet hämtas som ett mått på sidfelet, t.eX. så att talet 128 betecknar att kameran/fordonet ligger mitt över marke- ringen (índexpunktens läge), ett lägre tal innebär sidoavvikelse åt vänster och ett högre tal sidoavvikelse åt höger om index- punkten.

Ehuru denna redogörelse för förloppet är starkt schematiserad, förmår den med mikrokretsar förtrogne elektronikern utan vidare med ledning därav och med standardkomponenter bygga upp en lämp- lig utrustning.

Sedan det nu förklarats hur sidoavvikelse mätes i förhållande till linjärdetektorn 1 och därmed för vagnen, skall det nu förklaras hur man i enlighet med en särskild aspekt av uppfinningen mäter vagnens läge i rörelseriktningen.

I fig. 3 visas ett exempel, där två olika linjärmönster A och B föreligger. Mönstret A tänkes därvid falla utefter vägen för for- donet, medan mönstret B bildar en vinkel med mönstret A. I fig. 3 visas vidare schematiskt vid linjer 30 och 31 hur videosignaler ter sig, då kameran riktas utefter dessa. Två mönster A och B visar sig alltså sida vid sida. Med hänvisning till fig. 2 gäller tydligen, om mönstret A är det mönster som ligger i mönsterminnet 7, att vad som enligt det tidigare beskrivna exemplet ger bästa korrelationen just är detta mönster, och man får ett värde på sidoavvikelsen för mönstret A, där existensen av mönstret B på 80Û6906~5 sin höjd medför en viss minskning av det högsta antalet koinciden- ser i jämföraren 8.

Vid den mätning som nu avses, med hänvisning till fig. 3, gäller det att erhålla en motsvarande sidoavvikelse för mönstret B.

Ehuru detta kan utföras i ett annat arbetsmoment med samma appara- tur, är det lämpligt att dubblera apparaturen i fig. 2 och låta avbildningen av mönstret B ligga i den dubblerade apparatens minne 7. Efter fullbordad rotation kommer då sidoavvikelsen för ' mönstret B att ligga i motsvarande minne 16, i form av ett tal mellan O och 256.

Man beräknar nu för varje sampling, såsom samplingarna 30, 31 i fig. 3, avståndet mellan mönstren A och B, och ett mätetal därpå erhålles genom att ta skillnaden mellan talen i de båda minnena motsvarande minnet 16 i fig. 2. Successiva värden lagras tillsam- mans med värden på avståndet på golvet mellan samplingstillfällena.

Det är i princip möjligt att veta vagnens läge efter två samp- lingar. Om vi kallar skillnaden mellan mätetalen enligt samp- lingen 30 i fig. 5 för ašo och motsvarande för samplingen 31 för ašl och medelst avrullning mätt avståndet i vagnens rörelserikt- ning till sal, så framgår av elementära geometriska överväganden på grundval av likformiga trianglar att “S31 = 39 y a31 och man erhåller J a y = 831m + a-šg) 31 y är därvid avståndet mellan skärningspunkten M och samplings- läget 31 enligt fig. 5 och Ä. Man har därmed fastlagt vagnens verkliga läge, om man känner y och sidfelet för mönstret A vid samplingen 51, och man kan därmed uppdatera det värde som vagnen "tror" betecknar dess läge, på grundval av avrullningsmätningar enligt dödräkningsmetoden.

Efter det att den principiella metoden för igenkänning av marke- ringen genomgåtts, skall några ord sägas om redundansmetoder.

Det är tydligt att någon enstaka gång mönstret kan läsas fel, ibland beroende på att något annat tages för mönstret. Man kan 8006906-5 då lägga märke till att vid cirkulationen enligt fig. 2 efter jämförelsen mellan mönstret i minnet 7 och bilden i minnet 5 kom- mer att ligga ett tal i räknaren 15, som utgör ett slags godhets- tal. Det är då möjligt att anta eller förkasta mätningen beroende på om detta godhetstal överstiger ett visst tröskelvärde. I en på minsta kvadratmetoden byggande utjämningsmetod kan man vidare an- vända godhetstalen som viktningstal.

Det är vidare lämpligt att istället för de successivt inkommande mätvärdena använda glidande medelvärden, både när det gäller fastläggande av vagnens sidoavvikelse och dess attityd. En med statistiska metoder förtrogen fackman förmår utan vidare på grundval av dylika principer utarbeta lämpliga dataprogram, när han känner uppfinningens princip. Den därvid valda principen be- ror i hög grad på den datorkapacitet som man vill lägga ned i anläggningen. En kraftig besparing härvidlag kan uppnås genom dylik glidande medelvärdestegning. Vi kommer nu fram till den detaljerade samverkan med dödräkningsmetoden, varpå ett exempel skall lämnas. Vi antar att en dödräkningsstyrd truck, t.ex. sådan som beskrivits i vår inledningsvis nämnda patentansökan, startas från känt läge och vi kan sätta attitydvinkeln koordinaten till 0. Det förutsatta koordinatsystemet är därvid ej ett cartesianskt system utan ett bancentrerat system, där x anger truckens sidavvikelse från en trajektoria, medan y är ett mått på tillryggalagda avståndet utefter denna tänkta och ej materialiserade trajektoria.

Genom dödräkningen kommer man nu i trucken att i varje ögonblick ha beräknade värden påff, x och y. Dessa värden kommer att gradvis försämras på grund av hela tiden adderade mätfel. Någonstans ut- efter banan anordnas därför markeringar, t.ex. sådana som fram- går av fig. 3.

När enligt dödräkningen, och särskilt värdet på löpsträckan y, ett värde erhålles som sammanfaller med markeringens läge, igångsättes * ígenkännings- och uppdateringsförloppet. Som ovan anges, erhålles ett värde på körsträcka, motsvarande y, samt ett värde på sidfelet x.

Genom minst två sidfelsvärden i kombination med mellanliggande 8006906-5 korta körsträckor erhålles vidare ett värde på attityden f.

Dessa värden kan nu insättas istället för de värden som erhållits med död räkning.

Det är även möjligt att beräkna och för senare korrektion bevara _den föreliggande skillnaden mellan dödräknat läge och uppdaterat värde. Av en serie dylika skillnader kan man nämligen beräkna systematiska fel. Exempelvis kan avrullningsvärdena vara felaktiga på grund av att den verksamma hjulomkretsen är mindre än den be- räknade, antingen genom slitage eller genom att belastningen in- verkar. Dylika fel kan således i längden korrigeras för.

Som inledningsvis nämnts, är det även möjligt att utföra uppdate- ring utan användning av vinklade markeringar, om man nämligen mäter sidfelet i förhållande till två olika markeringar med t.ex. en mellanliggande 900 sväng. Om man då första gången uppdaterar x och Q , kommer det andra gången varseblivna sidfelet att mot- svara ett faktiskt längdfel i banan, och detta sidfel användes sålunda för korrigering av y.

I fig. 1 visas en gaffeltruck, som styres enligt uppfinningen.

Ett linjepar L är målat på golvet, och en linjärdetektor 1 är riktad däremot. För dödräkningens skull är dess två bärhjul 50 och 31 försedda med givare 32, vilka avger signaler då vid hjulen fästa kugghjul passerar förbi med sina kuggar, så att man kan mäta avrullningen. Som beskrivits i vår ovannämnda svenska patent- ansökan kan dödräkning ske med hjälp av signalerna från dessa givare 32 (varav blott en är visad), och styrning sker normalt via styrhjulet 35, som via kopplingsdon BH är kopplade till ett styrdon 35, vilket inställer en styrvinkel J. I enlighet med upp- finningen sker nu inställningen av styrvinkeln Ä via styrdonet 55 i enlighet med uttrycket (2), varvid värden på 9 och AX hämtas från dödräkningen, då fordonet fungerar enligt dödräkningsmetoden.

De dödräknade variablerna kan nu enligt uppfinningen ersättas med uppfriskade eller uppdaterade värden, då sådana genom passage över en markering står att få.

Claims (2)

1. 8006906-5 io Patentkrav 1. Sätt att vid ett med död räkning styrt hjulfordon anordna en uppdatering med hjälp av i underlaget anordnade markeringar, var- vid i vagnen finnes en genom avrullningsmedel kontinuerligt upp- daterad enhet, som registrerar vagnens medelst den döda räkningen beräknade läge och attityd, k ä n n e t e c k n a t av att under- laget förses med en markering av begränsat omfång, innefattande minst en rät linje, att vagnen har en i en tvärriktning därtill anordnad linjär- detektor och varvid, då vagnen befinner sig vid markeringen, en skärning med den räta linjen i markeringen fastställes minst två gånger, att avståndet mellan de två fastställda skärningarna fastställes som ett första avstånd, att avståndet utefter detektorns riktning mellan de båda skär- ningspunkterna fastställes som ett andra avstånd och att ur de båda nämnda avstånden beräknas vinkeln mellan for- donet och riktningen för markeringens nämnda räta linje.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att två linjär- detektorer anordnas parallellt med varandra och förskjutet i vagnens huvudriktning, varvid de båda linjärdetektorerna samtidigt mäter var sin sidoavvikelse, varur det andra avståndet är lika med avståndet mellan linjärdetektorerna. 5. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att linjedetektormätningarna utföres samplingsvis och vid den nämnda räta linjen är anordnade avstândsmarkeringar, så att fordonets läge i linjens längdriktning är fastställbart. U. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda av- ståndsmarkeringar innefattar ett linjeelement som bildar en bestämd vinkel i förhållande till den nämnda räta linjen, och linjärdetektorn anordnas att vid sampling mäta avståndet mellan den räta linjen och linjeelementet, utgörande ett mått på avstån- det från en skärningspunkt mellan riktningen för linjen och rikt- ningen för linjeelementet. 8006906-5 11 5. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t 'av att nämnda av- ståndsmarkeringar innefattar korta markeringar, anordnade att detekteras av särskilda detektormedel i fordonet, vilka alstrar förbifartssignaler vid fordonets passage. 6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att de korta markeringarna är ferromagnetiska markeringar och de särskilda detektormedlen är magnetiska detektorer. 7. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att i markeringen tvâ olika räta linjer, anordnade i huvudsak i rät vinkel mot varandra, varvid en första sidoavvikelse först fast- ställes för fordonet i förhållande till en första linje, och där~ efter, sedan vagnen genom svängning intagit en med den andra linjen i huvudsak parallell riktning, en andra sidoavvikelse fastställes i förhållande till den andra linjen, varigenom två mot varandra vinkelräta koordinater fastställes och vagnens upp- datering är möjlig utan användning av avståndsmarkeringar.