WO2006128437A1 - Method and apparatus for position determination when moving transportation objects on conveyors - Google Patents

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WO2006128437A1
WO2006128437A1 PCT/DE2006/000936 DE2006000936W WO2006128437A1 WO 2006128437 A1 WO2006128437 A1 WO 2006128437A1 DE 2006000936 W DE2006000936 W DE 2006000936W WO 2006128437 A1 WO2006128437 A1 WO 2006128437A1
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conveyors
sensor
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signal sequences
conveyor
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PCT/DE2006/000936
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Inventor
Jörg MONECKE
Dietrich Ziems
Original Assignee
Otto-Von-Guericke-Universität Magdeburg
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P3/66—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using electric or magnetic means

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for position and position determination when moving transport objects on conveyors.
  • EP 0 698 568 discloses a device for detecting conveyed material on conveyor tracks, in particular piece goods in roller conveyors, in which light sensors arranged between the rollers are provided, which measure vertically against the floor of the transport objects and recognize them when they pass over their effective range ,
  • the conveyor track is divided into blocks by the sensors.
  • the disadvantage is the additional sensor system on the conveyor system and the discrete recognition of the transport objects. For conveyors with closed traction means, such. As belt conveyors, this device is not applicable.
  • EP 0 279 559 B1 relates to a device in which the edges of the transport objects are detected via an arrangement which is not described in greater detail.
  • the device has a counter, which passes by Transport objects are clocked at a lower rate than in the spaces between the transport objects. From the sequence of counts, the relative position between the objects is determined.
  • the disadvantage consists in the additional sensors on the conveyor system and in the fact that the detection of transport objects is only possible at individual, fixed points of a conveyor system.
  • a conveyor system is divided into its individual conveyor. Upon entry of the transport object in a conveyor this is detected by a position detection sensor installed on the system and tracked on its way along the conveyor line. The sensors' information is routed via a bus connection to a "position manager.” A control unit is used to influence the speeds of the individual conveyors, and the use of several position-sensing sensors in one conveyor is suggested Sensor technology with the required extensive signal transmission and processing.
  • JP 2003306217 A a synthetic resin conveyor belt is mixed with magnetic powder, and thus moving objects are detected by a metal detector. This solution is applicable only in the specific field of application of belt conveyors and requires the elaborate production of special straps.
  • the transport objects are equipped with a laterally mounted switching device consisting of at least two inductive sensors.
  • the conveyor system are also inductive sensors at certain target positions, which may be arranged spatially and in the switching distance differently. If the transport object reaches a destination point with a matching sensor arrangement, switching signals for further transport, transfer or arrest are triggered.
  • This solution requires the removal or retrofitting of the conveyor system with an additional sensor.
  • the analysis of the prior art thus results in a wide range of disadvantages of the known solutions, ranging from the limited field of application on additional technical effort to the conveyor systems to large additional costs.
  • the essence of the invention is that, according to the method, the position and position determination of the moving transport objects can take place from the detection of features, which inevitably result from constructive elements of the conveyor systems and individual conveyors.
  • the invention makes use of the fact that all conveyors, such. B. Geradrollen intensiveer, inclined roller conveyors, tapered roller conveyors, belt conveyors, curved conveyors, belt conveyors, chain conveyors, plate conveyors, side positioners and similar devices are characterized by typical design features that they are from the other sponsors differ.
  • sensors that are attached to a moving transport object, when moving or moving the transport object, the metallic components, such as rollers, frames, covers, directly or by non-metallic elements, such. B. conveyor belts, detect through.
  • a position generator with data analysis systems within the device claimed according to the invention assigns the signal sequences to the individual conveyors, branches and transitions.
  • the sensors preferably operate inductively, with an LC resonant circuit with a ferrite core coil or with a high-frequency alternating electromagnetic field, but can also be designed as capacitive sensors, ultrasonic sensors, optical sensors and radioactively operating sensors.
  • the method is inventively characterized by the position and orientation of transport objects without additional facilities on conveyors.
  • a suitable sensor or sensors on the transport object, preferably in the ground, the / z. B. detects the difference between metallic and non-metallic construction assemblies / detect, and its / their signal sequence (s), which is characterized by the constructive features of the conveyor / are, the position determination of the transport object is made.
  • the position of the transport object on the conveyors can be determined via the phase shift of the signal sequences.
  • Another important feature of the method is the use of multiple sensors with different detection depth or sensors with variable sensing distance. This increases the number of significant features of the signal sequences typical of the individual conveyors.
  • a further feature of the method is the possibility of determining the speed of the transport objects by using preferably two sensors arranged spatially offset in the direction of movement.
  • the essence of device invention consists in the arrangement of sensors on the moving transport object whose position and location is to be determined, these sensors are able to detect structural conditions of the conveyor or the conveyor in the movement of the transport object and their output Signal sequences to give the design conditions can be recognized and used as a Bais for a position and orientation.
  • the device according to the invention has directly or indirectly a position generator whose memory and Data analysis system contains typical signal sequences as a basis of comparison as well as the continuously recorded signals of the sensors of the transport object for analysis regarding current location and location receives.
  • Fig. 1 a scheme of a cargo handling system
  • FIG. 2 shows a diagram of a transport object with sensors
  • Fig. 5 is a diagram of the typical signal sequence at the transition between belt and roller conveyor
  • a piece goods conveying system may have belt conveyors GU1 to GU8, curve conveyors K1 to K5, straight roller conveyors GR1 to GR3, inclined roller conveyors SR, tapered roller conveyors KR, belt conveyors RF, side positioners SP, pushers PU and rotary tractors DA.
  • Gem. Fig. 2 are arranged as an embodiment of the device according to the invention sensors S1 to Sn on a transport object TO, z. B. send a magnetic field and generally structurally existing system elements of a conveyor, such as idlers, deflection and drive drums or the roller R shown in FIG. 2 of a belt conveyor GU, detect contactless and wear-free.
  • the direction of action of the sensors S1 to Sn is designed primarily perpendicular to the conveyor, but can also be designed laterally or upwardly if there are constructively present features to be detected.
  • the position generator stores the typical signal sequences of all sensors for each conveyor of a conveyor system.
  • the position (angle, rotation) of the transport object relative to the direction of movement of the conveyors is determined from the phase shift of the signal sequences s1 and s2 of the sensors S1 and S2. Due to the temporal offset of the signal sequences s1 and s3 of the sensors S1 and S3, the transport speed v can be determined.
  • Fig. 3 shows the position generator PG as a data analyzer and the connection of its inputs to the outputs of the sensors S1 to Sn.
  • the inputs of the position generator PG take over the signal sequences s1 to sn of the sensors S1 to Sn to be analyzed.
  • rollers R as in the roller conveyor, detected directly by the sensor field or the elements of a belt conveyor GU, such as drive and idler pulleys, idlers and support structures for the belt, are detected through the belt.
  • the use of sensors with a hysteresis in the switching point is advantageous.
  • Decision criterion for the position determination can acc.
  • the signal sequence s1 of the roller conveyor To the signal sequence s1 of the roller conveyor. the lower figure of Fig. 4 in addition to the pulse widths and the frequency of the signal.
  • FIG. 5 shows the signal sequence s1 for a transition of a roller conveyor to a belt conveyor GU.
  • the transition with its air gap at the distance between the conveyors also provides information for the data analysis for position and position determination.
  • FIG. 6 shows the use of sensors S1 and S2 with different depth of detection: both sensors S1 and S2 provide identical signal sequences s1 and s2 for the roller conveyor with its four rollers R shown.
  • the sensor S1 with the lower detection depth is not in the Able to detect structural elements of the conveyor through the belt - signal sequence s1 lacks the impulse for roller R of belt conveyor GU.
  • the advantage of the inventions is that the method according to the invention permits the position and position determination as well as the determination of further parameters of motion scenarios, such as acceleration and speed, derived therefrom, without any additional need for the conveyors or the conveyor systems in which the conveyors act Installations must be made.

Abstract

The inventions relate firstly to a method for position determination when moving transportation objects on conveyors, in which method at least one signal sequence from at least one sensor is detected during the movement of the transportation object, signal parameters of the said signal sequence directly or indirectly reflecting design features of the conveyors and/or their arrangement in relation to one another, with the signal sequences detected during transportation runs of the transportation objects continuously being compared with typical signal sequences which were obtained during calibration runs of a transportation object over all of the conveyors of a conveyor system, and in which method current information regarding the position of the moved transportation objects is finally obtained from the results of the comparisons of the signal sequences. The inventions also relate to an apparatus for position determination when moving transportation objects on conveyors, which apparatus has at least one sensor, which is arranged on the moved transportation object and detects the assemblies of conveyors, which are present for design-related reasons, in a contactless fashion, and has means for evaluating the signal sequence or sequences detected by the sensor or sensors when the transportation object is moved over the conveyors.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Positions- und Lagebestimmung beim Bewegen von Transportobjekten auf FörderernMethod and device for position and position determination when moving transport objects on conveyors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positions- und Lagebestimmung beim Bewegen von Transportobjekten auf Förderern.The invention relates to a method and a device for position and position determination when moving transport objects on conveyors.
Beim Bewegen oder Verfahren von Transportobjekten, wie z. B. Paletten, Kartons, Kästen usw., ist die Positions- und Lagebestimmung der Objekte auf einer Fördereinrichtung von Bedeutung. Daher existiert bereits eine größere Anzahl von Lösungen, mit denen diese Bestimmung erfolgen soll. Den nächstliegenden Stand der Technik bilden zusätzlich installierte Systeme, wie Lichtschranken, Laser, Transponder, GPS-Ortungen, Funkortung oder ähnliche Vorrichtungen. Alle Vorrichtungen sind durch einen hohen technischen Installations- und Wartungsaufwand und hohe Kosten gekenn- zeichnet. Das Medium zur Ortung der Transportobjekte muss bei allen genannten Vorrichtungen freien Zugang zum zu beobachtenden Objekt haben. Gebäudeteile, Tunnel, Traggerüste, Schaltschränke und ähnliche nicht zu vermeidende technische Enrichtungen führen in der Regel zu einer zeitweisen Unterbrechung der Positions- und Lagebestimmung.When moving or moving transport objects, such. As pallets, boxes, boxes, etc., the position and orientation of the objects on a conveyor of importance. Therefore, there are already a large number of solutions with which this determination should be made. The closest prior art are additionally installed systems, such as light barriers, lasers, transponders, GPS detectors, radio location or similar devices. All devices are characterized by high technical installation and maintenance costs and high costs. The medium for locating the transport objects must have free access to the object to be observed in all the devices mentioned. Building parts, tunnels, shoring, control cabinets and similar unavoidable technical facilities usually lead to a temporary interruption of the position and orientation.
Aus der EP 0 698 568 ist eine Einrichtung zum Erkennen von Fördergut auf Förderbahnen, insbesondere von Stückgut in Rollenförderem bekannt, bei der zwischen den Rollen angeordnete Lichttaster vorgesehen sind, die senkrecht gegen den Boden der Transportobjekte messen und diese beim Über- fahren ihres Wirkungsbereiches erkennen. Die Förderbahn wird durch die Sensoren in Blöcke unterteilt. Der Nachteil besteht in der zusätzlichen Sen- sorik an der Förderanlage und dem diskreten Erkennen der Transportobjekte. Bei Förderern mit geschlossenen Zugmitteln, wie z. B. Gurtförderern, ist diese Einrichtung nicht anwendbar.EP 0 698 568 discloses a device for detecting conveyed material on conveyor tracks, in particular piece goods in roller conveyors, in which light sensors arranged between the rollers are provided, which measure vertically against the floor of the transport objects and recognize them when they pass over their effective range , The conveyor track is divided into blocks by the sensors. The disadvantage is the additional sensor system on the conveyor system and the discrete recognition of the transport objects. For conveyors with closed traction means, such. As belt conveyors, this device is not applicable.
Die EP 0 279 559 B1 betrifft eine Vorrichtung, bei der über eine nicht näher beschriebene Anordnung die Kanten der Transportobjekte detektiert werden. Die Vorrichtung weist eine Zähleinrichtung auf, welche bei vorbeilaufenden Transportobjekten mit einer geringeren Rate getaktet wird als in den Räumen zwischen den Transportobjekten. Aus der Folge der Zählimpulse wird die relative Position zwischen den Gegenständen ermittelt. Der Nachteil besteht in der zusätzlichen Sensorik an der Förderanlage und darin, dass das Erken- nen von Transportobjekten nur an einzelnen, festgelegten Punkten einer Förderanlage möglich ist.EP 0 279 559 B1 relates to a device in which the edges of the transport objects are detected via an arrangement which is not described in greater detail. The device has a counter, which passes by Transport objects are clocked at a lower rate than in the spaces between the transport objects. From the sequence of counts, the relative position between the objects is determined. The disadvantage consists in the additional sensors on the conveyor system and in the fact that the detection of transport objects is only possible at individual, fixed points of a conveyor system.
Gemäß der DE 102 26 673 A1 wird eine Förderanlage in ihre einzelnen Förderer unterteilt. Beim Eintritt des Transportobjekts in einen Förderer wird dieses über einen an der Anlage installierten Positionserfassungssensor erkannt und auf seinem Weg entlang der Förderstrecke verfolgt. Die Informationen der Sensoren werden über eine Busverbindung an einen „Positionsverwalter" geleitet. Über eine Steuereinheit werden die Geschwindigkeiten der einzelnen Förderer beeinflusst. Es wird auch der Einsatz mehrerer Posi- tionserfassungssensoren in einem Förderer vorgeschlagen. Der Nachteil dieser Lösung besteht auch hier in der zusätzlichen Sensorik mit der erforderlichen umfangreichen Signalübertragung und -Verarbeitung.According to DE 102 26 673 A1, a conveyor system is divided into its individual conveyor. Upon entry of the transport object in a conveyor this is detected by a position detection sensor installed on the system and tracked on its way along the conveyor line. The sensors' information is routed via a bus connection to a "position manager." A control unit is used to influence the speeds of the individual conveyors, and the use of several position-sensing sensors in one conveyor is suggested Sensor technology with the required extensive signal transmission and processing.
Nach der JP 2003306217 A wird ein Fördergurt aus synthetischem Harz mit magnetischem Pulver vermischt und über einen Metalldetektor werden somit bewegte Objekte erkannt. Diese Lösung ist nur in dem speziellen Anwendungsgebiet der Gurtförderer anwendbar und erfordert die aufwendige Herstellung spezieller Gurte.According to JP 2003306217 A, a synthetic resin conveyor belt is mixed with magnetic powder, and thus moving objects are detected by a metal detector. This solution is applicable only in the specific field of application of belt conveyors and requires the elaborate production of special straps.
Gemäß der DE 35 13753 A1 werden die Transportobjekte mit einer seitlich montierten Schaltvorrichtung, bestehend aus mindestens zwei induktiven Sensoren, ausgerüstet. An der Förderanlage befinden sich an bestimmten Zielpositionen ebenfalls induktive Sensoren, die räumlich und im Schaltabstand unterschiedlich angeordnet sein können. Erreicht das Transportobjekt einen Zielpunkt mit übereinstimmender Sensoranordnung, werden Schaltsignale für den weiteren Transport, das Umschleusen oder das Anhalten ausgelöst. Auch der Einsatz dieser Lösung erfordert die Aus- oder Nachrüstung der Förderanlage mit einer zusätzlichen Sensorik. Die Analyse des Standes der Technik ergibt also eine breite Palette von Nachteilen der bekannten Lösungen, die vom begrenzten Anwendungsgebiet über zusätzlichen technischen Aufwand an den Förderanlagen bis zu großen zusätzlichen Kosten reicht.According to DE 35 13753 A1, the transport objects are equipped with a laterally mounted switching device consisting of at least two inductive sensors. At the conveyor system are also inductive sensors at certain target positions, which may be arranged spatially and in the switching distance differently. If the transport object reaches a destination point with a matching sensor arrangement, switching signals for further transport, transfer or arrest are triggered. The use of this solution requires the removal or retrofitting of the conveyor system with an additional sensor. The analysis of the prior art thus results in a wide range of disadvantages of the known solutions, ranging from the limited field of application on additional technical effort to the conveyor systems to large additional costs.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu entwickeln, mit der die Position und Lage von bewegten Transportobjekten auf Förderern zu bestimmen ist, ohne dass die Förderanlage spezifische Einrichtungen aufweist und die zudem einfach und zuverlässig sowie kostengünstig sind.It is therefore the object of the invention to develop solutions with which the position and position of moving transport objects on conveyors can be determined without the conveyor system having specific devices and which furthermore are simple, reliable and cost-effective.
Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den Merkmalen der Hauptansprüche gelöst. Unteransprüche sind dabei auf besonders vorteilhafte Ausgestaltun- gen der Erfindungen gerichtet.This object is achieved by the method according to the invention and the device according to the invention in accordance with the features of the main claims. Subclaims are directed to particularly advantageous embodiments of the inventions.
Das Wesen der Erfindung besteht dabei darin, dass verfahrensgemäß die Positions- und Lagebestimmung der bewegten Transportobjekte aus der Erfassung von Merkmalen erfolgen kann, die sich zwangsläufig aus konstruk- tiven Elementen der Förderanlagen sowie einzelner Förderer ergeben.The essence of the invention is that, according to the method, the position and position determination of the moving transport objects can take place from the detection of features, which inevitably result from constructive elements of the conveyor systems and individual conveyors.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass mit Sensoren im oder am Transportobjekt die konstruktiv vorhandenen Baugruppen von Förderern berührungslos und verschleißfrei erfasst werden können, um daraus Position und Lage von bewegten Transportobjekten auf Förderern zu bestimmen, ohne dass die Förderanlage spezifische Sensoren zur Positions- und Lagebestimmung aufweist.Surprisingly, it has been found that with sensors in or on the transport object, the constructive assemblies of conveyors can be detected contactless and wear-free in order to determine the position and location of moving transport objects on conveyors, without the conveyor having specific sensors for position and orientation.
Die Erfindung macht sich insofern die Tatsache zunutze, dass alle Förderer, wie z. B. Geradrollenförderer, Schrägrollenförderer, Kegelrollenförderer, Gurtförderer, Kurvenförderer, Riemenförderer, Kettenförderer, Plattenförderer, Seitenpositionierer und ähnliche Einrichtungen, durch typische konstruktive Merkmale gekennzeichnet sind, die sie von den anderen Förderern unterscheiden. Damit wird es möglich, dass Sensoren, die an einem bewegten Transportobjekt angebracht sind, beim Bewegen oder Verfahren des Transportobjekts die metallischen Baugruppen, wie Rollen, Rahmen, Abdeckungen, direkt oder auch durch nichtmetallische Elemente, wie z. B. Fördergurte, hindurch detektieren.The invention makes use of the fact that all conveyors, such. B. Geradrollenförderer, inclined roller conveyors, tapered roller conveyors, belt conveyors, curved conveyors, belt conveyors, chain conveyors, plate conveyors, side positioners and similar devices are characterized by typical design features that they are from the other sponsors differ. This makes it possible that sensors that are attached to a moving transport object, when moving or moving the transport object, the metallic components, such as rollers, frames, covers, directly or by non-metallic elements, such. B. conveyor belts, detect through.
Für jeden Förderer ergibt sich daraus eine typische Signalfolge, die durch Impulsbreiten, Impulsbreitenverhältnisse, Impulsfolgen, Frequenzen oder auch Amplituden gekennzeichnet ist.For each conveyor, this results in a typical signal sequence, which is characterized by pulse widths, pulse width ratios, pulse trains, frequencies or even amplitudes.
Auch Abzweigungen im Förderweg, z. B. bei Drehausschleusern und Pushern, sowie Luftspalte, z. B. vor und nach den Antriebsrollen von Gurtförderern, können durch das erfindungsgemäße Verfahren an Hand typischer Signalfolgen eindeutig einem bestimmten Ort zugeordnet werden.Also branches in the conveyor, z. B. in Dreeschschleusern and Pushers, and air gaps, z. B. before and after the drive rollers of belt conveyors can be clearly assigned to a specific location by the inventive method on the basis of typical signal sequences.
Ein Positionsgenerator mit Datenanalysesystemen innerhalb der erfindungsgemäß beanspruchten Vorrichtung ordnet die Signalfolgen den einzelnen Förderern, Abzweigungen und Übergängen zu. Die Sensoren arbeiten vorzugsweise induktiv, mit einem LC-Resonanzkreis mit einer Ferritkernspule oder mit einem hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld, können aber auch als kapazitive Sensoren, Ultraschallsensoren, optische Sensoren und radioaktiv arbeitende Sensoren ausgeführt sein.A position generator with data analysis systems within the device claimed according to the invention assigns the signal sequences to the individual conveyors, branches and transitions. The sensors preferably operate inductively, with an LC resonant circuit with a ferrite core coil or with a high-frequency alternating electromagnetic field, but can also be designed as capacitive sensors, ultrasonic sensors, optical sensors and radioactively operating sensors.
Das Verfahren ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Positions- und Lagebestimmung von Transportobjekten ohne zusätzliche Einrichtungen an Förderanlagen. Durch die Anordnung eines geeigneten Sensors oder mehrerer Sensoren am Transportobjekt, vorzugsweise im Boden, der/die z. B. den Unterschied zwischen metallischen und nichtmetallischen Konstruktionsbaugruppen detektiert/detektieren, und dessen/deren Signalfolge(n), die durch die konstruktiv vorhandenen Merkmale der Förderanlage geprägt ist/sind, wird die Positionsbestimmung des Transportobjekts vorgenommen. Beim Einsatz von mindestens zwei Sensoren, orthogonal zur bevorzugten Bewegungsrichtung des Transportobjekts angeordnet, kann über die Phasenverschiebung der Signalfolgen die Lage des Transportobjekts auf den Förderern ermittelt werden.The method is inventively characterized by the position and orientation of transport objects without additional facilities on conveyors. By arranging a suitable sensor or sensors on the transport object, preferably in the ground, the / z. B. detects the difference between metallic and non-metallic construction assemblies / detect, and its / their signal sequence (s), which is characterized by the constructive features of the conveyor / are, the position determination of the transport object is made. When using at least two sensors, arranged orthogonally to the preferred direction of movement of the transport object, the position of the transport object on the conveyors can be determined via the phase shift of the signal sequences.
Ein weiteres wichtiges Merkmal des Verfahrens ist der Einsatz von mehreren Sensoren mit unterschiedlicher Detektionstiefe oder von Sensoren mit variablem Schaltabstand. Dadurch wird die Anzahl der signifikanten Merkmale der für die einzelnen Förderer typischen Signalfolgen erhöht.Another important feature of the method is the use of multiple sensors with different detection depth or sensors with variable sensing distance. This increases the number of significant features of the signal sequences typical of the individual conveyors.
Sensoren mit vergleichsweise geringem Schaltabstand detektieren z. B. Rollen eines Rollenförderers, nicht aber Objekte unter einem Zugmittel, wie z. B. einem Gurt. Konstruktive Merkmale von z. B. Kegelrollen-, Platten- und Gurt- förderem werden durch Sensoren mit unterschiedlicher Detektionstiefe hochauflösender erkannt als beim Einsatz von Sensoren mit konstanter Empfindlichkeit.Detect sensors with comparatively small switching distance z. B. roles of a roller conveyor, but not objects under a traction device, such. B. a belt. Constructive features of z. B. Tapered roller, plate and belt conveyors are detected with higher resolution by sensors with different detection depths than when using sensors with constant sensitivity.
Ein weiteres Merkmal des Verfahrens besteht in der Möglichkeit, die Be- Stimmung der Geschwindigkeit der Transportobjekte durch den Einsatz von vorzugsweise zwei in Bewegungsrichtung räumlich versetzt angeordneten Sensoren vorzunehmen.A further feature of the method is the possibility of determining the speed of the transport objects by using preferably two sensors arranged spatially offset in the direction of movement.
Das Wesen der Vorrichtungserfindung besteht in der Anordnung von Sen- soren am bewegten Transportobjekt, dessen Position und Lage zu bestimmen ist, wobei diese Sensoren in der Lage sind, konstruktive Gegebenheiten der Förderer bzw. der Förderanlage in der Bewegung des Transportobjektes zu erfassen und ihren ausgangsseitigen Signalfolgen Parameter zu verleihen, mit deren Hilfe die konstruktiven Gegebenheiten erkannt und als Bais für eine Positions- und Lagebestimmung genutzt werden können. Zur eigentlichen Positions- und Lagebestimmung besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung direkt oder mittelbar einen Positionsgenerator, dessen Speicher und Datenanalysesystem typische Signalfolgen als Vergleichsbasis enthält als auch die fortlaufend erfassten Signale der Sensoren des Transportobjektes zur Analyse hinsichtlich aktuellen Ortes und Lage aufnimmt.The essence of device invention consists in the arrangement of sensors on the moving transport object whose position and location is to be determined, these sensors are able to detect structural conditions of the conveyor or the conveyor in the movement of the transport object and their output Signal sequences to give the design conditions can be recognized and used as a Bais for a position and orientation. For the actual position and position determination, the device according to the invention has directly or indirectly a position generator whose memory and Data analysis system contains typical signal sequences as a basis of comparison as well as the continuously recorded signals of the sensors of the transport object for analysis regarding current location and location receives.
Die Erfindungen werden nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The inventions will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.
Dabei zeigen die zugehörigen Zeichnungen inThe accompanying drawings show in FIG
Fig. 1 : ein Schema einer StückgutförderanlageFig. 1: a scheme of a cargo handling system
Fig. 2: ein Schema eines Transportobjektes mit Sensoren2 shows a diagram of a transport object with sensors
Fig. 3: ein Schema zur Einbindung eines Positionsgenerators3 shows a scheme for the integration of a position generator
Fig. 4: ein Schema typischer Signalfolgen von Gurt- und Rollenförderer4 shows a diagram of typical signal sequences of belt and roller conveyors
Fig. 5: ein Schema der typischen Signalfolge beim Übergang zwischen Gurt- und RollenfördererFig. 5 is a diagram of the typical signal sequence at the transition between belt and roller conveyor
Fig. 6: ein Schema der typischen Signalfolgen zweier Sensoren mit unterschiedlichem Schaltabstand6 shows a diagram of the typical signal sequences of two sensors with different switching distances
Gemäß dem Schema der Fig. 1 kann eine Stückgutförderanlage unterschied- lieh lange Gurtförderer GU1 bis GU8, Kurvenförderer K1 bis K5, Geradrollenförderer GR1 bis GR3, Schrägrollenförderer SR, Kegelrollenförderer KR, Riemenförderer RF, Seitenpositionierer SP, Pusher PU sowie Drehausschleuser DA aufweisen.According to the diagram of FIG. 1, a piece goods conveying system may have belt conveyors GU1 to GU8, curve conveyors K1 to K5, straight roller conveyors GR1 to GR3, inclined roller conveyors SR, tapered roller conveyors KR, belt conveyors RF, side positioners SP, pushers PU and rotary tractors DA.
Gem. Fig. 2 sind als Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung Sensoren S1 bis Sn an einem Transportobjekt TO angeordnet, die z. B. ein Magnetfeld aussenden und allgemein konstruktiv vorhandene Anlagenelemente eines Förderers, wie Tragrollen, Umlenk- und Antriebstrommeln bzw. die in der Fig. 2 gezeigte Rolle R eines Gurtförderers GU, berührungslos und verschleißfrei erfassen. Die Wirkungsrichtung der Sensoren S1 bis Sn ist vorrangig senkrecht auf die Förderer ausgelegt, kann aber auch seitlich oder nach oben ausgeführt sein, wenn dort konstruktiv vorhandene Merkmale detektiert werden sollen.Gem. Fig. 2 are arranged as an embodiment of the device according to the invention sensors S1 to Sn on a transport object TO, z. B. send a magnetic field and generally structurally existing system elements of a conveyor, such as idlers, deflection and drive drums or the roller R shown in FIG. 2 of a belt conveyor GU, detect contactless and wear-free. The direction of action of the sensors S1 to Sn is designed primarily perpendicular to the conveyor, but can also be designed laterally or upwardly if there are constructively present features to be detected.
Mit der Anordnung gem. Fig. 2 mit ihren berührungslos und verschleißfrei arbeitenden Sensoren S1 bis Sn werden bei Kalibrierfahrten eines mustermäßigen Transportobjekts TO durch das Abtasten aller konstruktiv vorhandenen Baugruppen der Förderanlage, wie Rollen R, Rahmen, Abdeckungen, Abzweigungen, Weichen und ähnlicher Vorrichtungen, typische Signalfolgen s1 bis sn aufgenommen.With the arrangement acc. Fig. 2 with their non-contact and wear-free working sensors S1 to Sn are during calibration trips a patterned transport object TO by scanning all constructive assemblies of the conveyor system, such as rollers R, frames, covers, branches, switches and similar devices, typical signal sequences s1 to sn added.
Diese bei den Kalibrierfahrten aufgenommen typischen Signalfolgen s1 bis sn aller Förderer F, der Übergänge und Abzweigungen werden in einem Positionsgenerator PG abgelegt.These signal sequences s1 to sn of the conveyors F, the transitions and branches, which are recorded during the calibration runs, are stored in a position generator PG.
Im Positionsgenerator sind die typischen Signalfolgen aller Sensoren für jeden Förderer einer Förderanlage gespeichert. Aus der Phasenverschie- bung der Signalfolgen s1 und s2 der Sensoren S1 und S2 wird die Lage (Winkel, Verdrehung) des Transportobjekts zur Bewegungsrichtung der Förderer bestimmt. Durch den zeitlichen Versatz der Signalfolgen s1 und s3 der Sensoren S1 und S3 kann die Transportgeschwindigkeit v bestimmt werden.The position generator stores the typical signal sequences of all sensors for each conveyor of a conveyor system. The position (angle, rotation) of the transport object relative to the direction of movement of the conveyors is determined from the phase shift of the signal sequences s1 and s2 of the sensors S1 and S2. Due to the temporal offset of the signal sequences s1 and s3 of the sensors S1 and S3, the transport speed v can be determined.
Fig. 3 zeigt den Positionsgenerator PG als Datenanalysegerät und die Verbindung seiner Eingänge mit den Ausgängen der Sensoren S1 bis Sn.Fig. 3 shows the position generator PG as a data analyzer and the connection of its inputs to the outputs of the sensors S1 to Sn.
Die Eingänge des Positionsgenerators PG übernehmen die zu analysie- renden Signalfolgen s1 bis sn der Sensoren S1 bis Sn. Im Innern desThe inputs of the position generator PG take over the signal sequences s1 to sn of the sensors S1 to Sn to be analyzed. Inside the
Positionsgenerators PG laufen die zum erfindungsgemäß beanspruchtenPosition generator PG run to the invention claimed
Verfahren gehörenden Verfahrensschritte des Vergleichens und Bewertens der erfassten Signale mit typischen Signalfolgen ab, so dass an den Ausgängen des Positionsgenerators PG Angaben zur Position Pos des Transportobjektes TO, wie Ort, identifizierter Förderer Fn, Lage La des Transportobjektes TO zur Bewegungsrichtung (Winkel) und Fördergeschwindigkeit v sowie anderer Parameter des Bewegungsszenarios des Transportobjektes TO, bereitstehen.Method belonging process steps of comparing and evaluating the detected signals with typical signal sequences, so that at the outputs of the position generator PG information on position Pos of the transport object TO, such as location, identified conveyor Fn, location La of the transport object TO to the direction of movement (angle) and conveying speed v and other parameters of the motion scenario of Transport object TO, stand by.
Fig. 4 zeigt typische Signalfolgen eines Gurtförderern GU und eines Rollenförderers. Dabei ist es unerheblich, ob die Rollen R, wie beim Rollen- förderer, direkt durch das Sensorfeld erkannt oder die Elemente eines Gurtförderers GU, wie Antriebs- und Umlenktrommeln, Tragrollen und Stützkonstruktionen für den Gurt, durch den Gurt hindurch detektiert werden. Vorteilhaft ist der Einsatz von Sensoren mit einer Hysterese im Schaltpunkt.4 shows typical signal sequences of a belt conveyor GU and a roller conveyor. It is irrelevant whether the rollers R, as in the roller conveyor, detected directly by the sensor field or the elements of a belt conveyor GU, such as drive and idler pulleys, idlers and support structures for the belt, are detected through the belt. The use of sensors with a hysteresis in the switching point is advantageous.
Entscheidungskriterium für die Ortsbestimmung kann bei der Signalfolge s1 des Rollenförderers gem. der unteren Abbildung der Fig. 4 neben den Impulsbreiten auch die Frequenz des Signals sein.Decision criterion for the position determination can acc. To the signal sequence s1 of the roller conveyor. the lower figure of Fig. 4 in addition to the pulse widths and the frequency of the signal.
In Fig. 5 ist die Signalfolge s1 für einen Übergang eines Rollenförderers zu einem Gurtförderer GU dargestellt. Neben den in Fig. 4 erläuterten Signalfolgen s1 liefert auch der Übergang mit seinem Luftspalt im Abstand zwischen den Förderern eine Information für die Datenanalyse zur Posi- tions- und Lagebestimmung.FIG. 5 shows the signal sequence s1 for a transition of a roller conveyor to a belt conveyor GU. In addition to the signal sequences s1 explained in FIG. 4, the transition with its air gap at the distance between the conveyors also provides information for the data analysis for position and position determination.
Fig. 6 zeigt den Einsatz von Sensoren S1 und S2 mit unterschiedlicher De- tektionstiefe: Beide Sensoren S1 und S2 liefern identische Signalfolgen s1 und s2 für den Rollenförderer mit seinen gezeigten vier Rollen R. Der Sensor S1 mit der geringeren Detektionstiefe ist aber nicht in der Lage, kon- struktive Elemente des Förderers durch den Gurt hindurch zu erkennen - in der Signalfolge s1 fehlt der Impuls für die Rolle R des Gurtförderers GU. Durch die Verknüpfung der Signalfolgen s1 und s2 werden weitere Merk- male für die Datenanalyse gewonnen. Diese zusätzlichen Merkmale können auch durch den Einsatz von Sensoren mit unterschiedlichen physikalischen Wirkprinzipien gebildet werden. Der Vorteil der Erfindungen besteht darin, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Positions- und Lagebestimmung sowie die Ermittlung daraus abzuleitender weiterer Parameter von Bewegungsszenarien, wie Beschleunigung und Geschwindigkeit, gestattet, ohne dass an den Förderern bzw. den Förderanlagen, in denen die Förderer wirken, zusätzliche Installationen vorgenommen werden müssen.FIG. 6 shows the use of sensors S1 and S2 with different depth of detection: both sensors S1 and S2 provide identical signal sequences s1 and s2 for the roller conveyor with its four rollers R shown. However, the sensor S1 with the lower detection depth is not in the Able to detect structural elements of the conveyor through the belt - signal sequence s1 lacks the impulse for roller R of belt conveyor GU. By linking the signal sequences s1 and s2, further won for data analysis. These additional features can also be formed by the use of sensors with different physical principles of action. The advantage of the inventions is that the method according to the invention permits the position and position determination as well as the determination of further parameters of motion scenarios, such as acceleration and speed, derived therefrom, without any additional need for the conveyors or the conveyor systems in which the conveyors act Installations must be made.
Die benötigten Werte der Positions- und Lagebestimmung können - insbesondere mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung - auf einfache Weise mit geringem Aufwand gewonnen werden. The required values of the position and position determination can be obtained in a simple manner with little effort, in particular with the device proposed according to the invention.
Verzeichnis der Bezugs- und Formelzeichen zur PatentanmeldungList of reference and formula signs for patent application
„Verfahren und Vorrichtung zur Positions- und Lagebestimmung beim Bewegen von Transportobjekten auf Förderern""Method and device for position and position determination when moving transport objects on conveyors"
Drehausschleuser DADreschleschleuser DA
Geradrollenförderer GR1 bis GR3Straight roller conveyor GR1 to GR3
Geschwindigkeit, Fördergeschwindigkeit VSpeed, conveying speed V
Gurtförderer GU; GU1 bis GU8Belt conveyor GU; GU1 to GU8
Kegelrollenförderer KRTaper roller conveyor KR
Kurvenförderer K1 bis K5Curve conveyor K1 to K5
Lage LaLocation La
Position PosPosition pos
Positionsgenerator PGPosition generator PG
Pusher PUPusher PU
Riemenförderer RFBelt conveyor RF
Schrägrollenförderer SRInclined roller conveyor SR
Seitenpositionierer SPSide positioner SP
Sensoren S1 bis SnSensors S1 to Sn
Signalfolgen s; s1 bis snSignal sequences s; s1 to sn
Transportobiekt TO Transportation to TO

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Positions- und Lagebestimmung beim Bewegen von Transportobjekten (TO) auf Förderern, 1.1. bei dem während der Bewegung des Transportobjektes (TO) mindestens eine Signalfolge (s1 bis sn) mindestens eines Sensors (S1 bis Sn) erfasst wird,1. Method for position and position determination when moving transport objects (TO) on conveyors, 1.1. in which during the movement of the transport object (TO) at least one signal sequence (s1 to sn) of at least one sensor (S1 to Sn) is detected,
1.2. deren Signalparameter direkt oder indirekt konstruktive Gegebenheiten der Förderer und / oder deren Anordnung zueinander wie- dergeben,1.2. whose signal parameters directly or indirectly reflect constructional conditions of the conveyors and / or their arrangement with respect to each other,
1.3. wobei die bei Transportfahrten der Transportobjekte (TO) erfassten Signalfolgen (s1 bis sn) fortlaufend mit typischen Signalfolgen (s1 bis sn) verglichen werden, die bei Kalibrierfahrten eines Transportobjektes (TO) über alle Förderer einer Förderanlage gewonnen wurden und1.3. wherein the signal sequences (s1 to sn) detected during transport journeys of the transport objects (TO) are continuously compared with typical signal sequences (s1 to sn) obtained during calibration runs of a transport object (TO) over all conveyors of a conveyor system, and
1.4. bei dem schließlich aus den Ergebnissen der Vergleiche der Signalfolgen (s1 bis sn) fortlaufende Aussagen zur Position (Pos) und / oder zur Lage (La) der bewegten Transportobjekte (TO) gewonnen werden.1.4. in which, from the results of the comparisons of the signal sequences (s1 to sn), continuous statements about the position (Pos) and / or the position (La) of the moving transport objects (TO) are finally obtained.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,2. The method according to claim 1,
2.1. bei dem als Signalparameter der Signalfolgen (s1 bis sn) die Signalamplitude und / oder die Signalfrequenz und / oder Impulsbreiten und / oder Impulsabstände und / oder Impulsbreiten- Verhältnisse ausgewertet werden.2.1. in which the signal amplitude and / or the signal frequency and / or pulse widths and / or pulse intervals and / or pulse width ratios are evaluated as signal parameters of the signal sequences (s1 to sn).
3. Verfahren nach Anspruch 1 ,3. The method according to claim 1,
3.1. bei dem Phasenverschiebungen erfasster Signalfolgen (s1 bis sn) ausgewertet werden. 3.1. in the phase shifts detected signal sequences (s1 to sn) are evaluated.
4. Vorrichtung zur Positions- und Lagebestimmung beim Bewegen von Transportobjekten (TO) auf Förderern,4. Device for position and position determination when moving transport objects (TO) on conveyors,
4.1. die mindestens einen am bewegten Transportobjekt (TO) angeordneten Sensor (S1 bis Sn) aufweist, 4.2. der die konstruktiv vorhandenen Baugruppen von Förderern berührungslos erfasst und4.1. which has at least one sensor (S1 to Sn) arranged on the moving transport object (TO), 4.2. which detects the constructive assemblies of conveyors contactless and
4.3. die Mittel zur Auswertung der von dem oder den Sensor/en (S1 bis Sn) beim Bewegen des Transportobjekts (TO) über die Förderer er- fassten Signalfolge/n besitzt.4.3. has the means for evaluating the signal sequence (s) detected by the sensor (s) (S1 to Sn) during movement of the transport object (TO) via the conveyors.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,5. Apparatus according to claim 4,
5.1. bei der der oder die Sensor/en (S1 bis Sn) als induktive/r oder kapazitive/r Sensor/en, Ultraschallsensor/en, optische/r Sensor/en und radioaktiv arbeitende/r Sensor/en ausgeführt ist bzw. sind.5.1. in which the sensor (s) (S1 to Sn) is or are designed as inductive or capacitive sensor (s), ultrasonic sensor (s), optical sensor (s) and radioactive sensor (s).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4,6. Apparatus according to claim 4,
6.1. bei der der oder die Sensor/en (S1 bis Sn) im oder am Transportobjekt (TO) an dessen Boden angeordnet sind.6.1. in which the sensor (s) (S1 to Sn) are arranged in or on the transport object (TO) at its bottom.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4,7. Apparatus according to claim 4,
7.1. die mindestens einen Positionsgenerator (PG) besitzt, der aus den Signalfolgen (s1 bis sn) des oder der Sensor/en (S1 bis Sn) den Förderer und / oder Abzweigungen und / oder Übergänge von bzw. zwischen Förderern bestimmt.7.1. which has at least one position generator (PG) which determines from the signal sequences (s1 to sn) of the sensor (s) (S1 to Sn) the conveyor and / or branches and / or transitions from or between conveyors.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4,8. Apparatus according to claim 4,
8.1. die mindestens zwei Sensoren (S1 ; S3), die orthogonal zur bevorzugten Bewegungsrichtung des Transportobjekts (TO) angeordnet sind, aufweist.8.1. the at least two sensors (S1; S3) arranged orthogonal to the preferred direction of movement of the transport object (TO).
Hierzu 4 Seiten Zeichnungen. For this 4 pages drawings.
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