WO2020016260A1 - Verfahren und sensoranordnung für eine berührungslose breitenüberwachung in fahrzeugbehandlungsanlagen - Google Patents

Verfahren und sensoranordnung für eine berührungslose breitenüberwachung in fahrzeugbehandlungsanlagen Download PDF

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WO2020016260A1
WO2020016260A1 PCT/EP2019/069170 EP2019069170W WO2020016260A1 WO 2020016260 A1 WO2020016260 A1 WO 2020016260A1 EP 2019069170 W EP2019069170 W EP 2019069170W WO 2020016260 A1 WO2020016260 A1 WO 2020016260A1
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WO
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optical sensor
sensor
vehicle
treatment system
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PCT/EP2019/069170
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English (en)
French (fr)
Inventor
Richard KIRCHEIS
Ferdinand CONRAD
Ulrich KÖLBL
Stefan WÖLFLE
Original Assignee
Washtec Holding Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S3/00—Vehicle cleaning apparatus not integral with vehicles
    • B60S3/04—Vehicle cleaning apparatus not integral with vehicles for exteriors of land vehicles
    • B60S3/06—Vehicle cleaning apparatus not integral with vehicles for exteriors of land vehicles with rotary bodies contacting the vehicle

Definitions

  • the invention relates to a vehicle treatment system in which at least one treatment device, in particular a washing portal, and a vehicle to be treated or washed are moved relative to one another, with a
  • Collision detection device for maximum width monitoring
  • Treatment area of the vehicle treatment system which, for monitoring a lateral limit of the maximum treatment area, outputs at least one first optical sensor, which is operated at a predetermined sampling frequency and outputs either a covered event or a non-covered event for each sampling cycle, and a control unit for evaluating the Output values of the first optical sensor has.
  • Vehicle treatment device can be done.
  • Vehicle treatment systems in particular portal washing systems, which are operated without instruction personnel, therefore generally have a device for monitoring the limits of the maximum treatment room. This device is intended to avoid a possible collision of the vehicle treatment system with the vehicle to be treated.
  • Width monitoring is a device for monitoring the lateral limits of the vehicle treatment system or the maximum passage width. Becomes a
  • Vehicle treatment system or parts thereof in the case of a portal washing system, for example, the portal columns).
  • Vehicle treatment systems are known which, to avoid such damage, tactile systems or mechanical deflection systems, such as Safety edges,
  • Switching element and the vehicle is executed a circuit that forces the relative movement to stop.
  • Vehicle treatment device takes place and paint damage to the vehicle can occur. Furthermore, such touch-based systems enlarge the
  • Vehicle treatment device in particular in the drive-through direction
  • vehicle treatment systems which are usually accommodated in halls.
  • vehicle treatment systems which are usually accommodated in halls.
  • such systems are often perceived by the customer as unaesthetic.
  • sensors for collision monitoring and the applicant had already thought about various non-contact solutions in the past.
  • Considered sensors were based, among other things, on radio / radar technology (continuous wave radar, frequency modulated continuous wave radar) or optical measurement methods (light barrier, time-of-flight, etc.).
  • the former have the disadvantage that they only start from a certain one
  • Trigger minimum speed (CW radar, simple Doppler radar), and / or have a detection area that is too broad (FMCW).
  • Optical measuring methods have the disadvantage in the area of a vehicle treatment system that they are the result of interference such as spray mist, water jets or other media be triggered incorrectly. All of these sensors, which are classified as potentially suitable, have disadvantages which make reliable operation in the measurement task difficult or impossible. Investigations by the applicant showed that the interference factors such as spray are so similar to the signal of an obstacle that the signal-to-noise ratio is not sufficient for further filtering.
  • the invention is therefore based on the object of a contactless collision detection device for a
  • this object is achieved by a
  • a vehicle treatment system in which at least one treatment device and a vehicle to be treated are moved relative to one another.
  • Vehicle treatment system assigns a collision detection device
  • the maximum treatment area is an area of the system in which a vehicle can be positioned, so that a collision with the various devices and installations of the
  • Vehicle treatment system is excluded during the relative movement. Using the example of a portal washing system, this could be a projection of the clear area between the inner edges of the portal columns in the direction of relative movement.
  • the collision detection device of the vehicle treatment system according to the invention has at least one first optical sensor (for example a laser distance sensor or a light barrier) for monitoring a lateral limit of the maximum treatment area, which takes place during a treatment process or during a relative movement between the vehicle treatment system and the vehicle is operated at a predetermined sampling frequency and outputs a (measurement) value, for example a measured distance, for each sampling cycle.
  • the collision detection device of the vehicle treatment system has at least one first optical sensor (for example a laser distance sensor or a light barrier) for monitoring a lateral limit of the maximum treatment area, which takes place during a treatment process or during a relative movement between the vehicle treatment system and the vehicle is operated at a predetermined sampling frequency and outputs a (measurement) value, for example a measured distance, for each sampling cycle.
  • the first optical sensor
  • Collision detection device also has a control unit for evaluating the output values of the first optical sensor, which detects the measured values of the sensor (continuously) and for each measuring cycle either a sensor-covered event (if one
  • the detection area of the first optical sensor is aligned along a lateral limit of the maximum treatment area of the vehicle treatment system which it monitors.
  • the detection area of the first optical sensor can be seen in a front view of the vehicle treatment system (or viewed in the direction of relative movement) along a vertical edge or flank of the treatment device delimiting the treatment area.
  • Detection area of the first optical sensor aligned or arranged in such a way that it precedes or precedes the treatment device in its direction of travel by a predetermined distance, so that a sufficient stopping distance
  • control unit is set such that it detects an impending collision when a
  • predetermined number of consecutive cycles is scanned or detected with a covered event on the first optical sensor.
  • the above-described arrangement of an optical sensor for collision monitoring in a vehicle treatment system exploits the advantages of optical sensors by aligning the comparatively sharp (narrow) detection area along a limit of the maximum treatment area and thus making it possible to monitor this limit efficiently.
  • the evaluation of the measurement signals according to the invention makes it possible to compensate for the susceptibility of optical sensors to interference factors, in that the sensitivity can be set via the predetermined number of consecutively sampled cycles with a covered event (threshold value) on the first optical sensor.
  • the treatment device can be a washing portal which is or can be moved relative to a vehicle to be washed.
  • the first optical sensor can be aligned along the inside edge or side of one of the portal columns (possibly plus a certain safety value) in order to monitor the limit of the maximum treatment area and to prevent a vehicle from colliding with the portal column.
  • control unit can evaluate the output values of the at least one first optical sensor in such a way that the number of those for reporting an impending collision
  • the threshold value on consecutive measurement cycles with a sensor-covered event on the first optical sensor which is required for a detection of Flinderism, can be varied in the course of a treatment, preferably in such a way that, when the relative movement slows, the threshold value
  • Such a control has the advantage that the sensitivity to interference when driving slowly is improved.
  • the system can be driven slowly in order to avoid incorrect triggering of the collision monitoring.
  • the collision detection device can have a second optical sensor in addition to the first
  • Detection area is aligned at a predetermined distance and / or angle to the first optical sensor.
  • the control unit can with such
  • a preferred aspect of the present invention is that the
  • Collision detection device can also be used during treatment, for example during a relative movement between the vehicle and the system and while simultaneously spraying the vehicle.
  • Evaluation of the measurement results of the sensors according to the invention can provide a collision monitoring which is less susceptible to faults and which is fully operational even under the adverse conditions during the operation of a vehicle treatment system. While in the prior art position and position detection of the vehicle takes place exclusively before the actual treatment, the invention enables real-time collision monitoring during treatment and can therefore also recognize dangers that only occur after the vehicle has been parked (e.g.
  • a predetermined sensor arrangement in the area of a limit of the maximum treatment area to be monitored can be used together with redundancy in the sensor system.
  • the detection area of the second optical sensor can be aligned along the same lateral boundary of the maximum treatment area as the detection area of the first optical sensor and also leading the portal by a predetermined distance, but relative to the detection area of the first optical sensor in the direction of travel be aligned downstream by a predetermined distance.
  • both redundant sensors can be aligned along the same lateral limit of the maximum treatment area of the vehicle treatment system, but different from one another when viewed in the direction of relative movement have a large lead. This has the advantage that both sensors can be aligned exactly along the lateral boundary, but do not overlap in their detection area due to the different lead.
  • the number of consecutive cycles necessary for the notification of an impending collision with a covered event on the second closer to the
  • Treatment device arranged / aligned) optical sensor may preferably be less than the number of consecutive cycles necessary to report an impending collision on the first optical sensor.
  • the detection area of the second optical sensor viewed in the relative movement direction of the vehicle treatment system, can be arranged approximately at the height of the detection area of the first optical sensor and, seen from the detection area of the first optical sensor, by a predetermined distance inwards
  • the first and the second optical sensor are therefore not aligned in the direction of relative movement, but rather transversely thereto (in the width direction of the vehicle treatment system). This has the advantage that no different lead times between the two sensors have to be compensated.
  • control unit can detect an impending collision if the number of consecutive cycles required to report an impending collision is present at the same time on the first optical sensor and on the second optical sensor.
  • the first and the second optical sensor can be arranged such that the first and / or the second optical sensor on a cantilever arm on the treatment device, in particular at the level of the traverse in a gantry car wash, and their detection area extends vertically downwards as seen from this.
  • the sensor system can therefore measure vertically downwards from an extension arm and over the entire height of the treatment area.
  • the first and the second optical sensor can be inclined away from the portal in the direction of travel in order to achieve the predetermined advance in the direction of travel of the portal.
  • the leading alignment of the detection range of the sensor system can thus be achieved either by positioning the sensors at a certain angle or by arranging them on one or more cantilever arms. In this way, the
  • the first optical sensor and / or the second optical sensor can be a laser distance sensor.
  • These have the advantage over light barriers, for example, that not only the presence of an obstacle but also the absolute distance to it is always output. This makes it possible to hide certain areas, for example permanently installed obstacles such as wheel guide rails, so that the susceptibility to errors can be reduced even further.
  • Control unit for each scanning cycle a measured distance with a predetermined distance, which is dependent on the current position of the treatment device, or a reference value and a sensor-covered event are output if the difference between the measured distance and the predetermined distance exceeds a predetermined threshold; and a non-covered event is output when the difference between the measured distance and the predetermined distance is within the predetermined threshold.
  • Minor measurement inaccuracies can be compensated for in this way when using distance-measuring sensors.
  • Another aspect of the invention that can optionally be claimed independently relates to a method for evaluating an optical sensor for collision monitoring which, with a predetermined sampling frequency, has a lateral limit of a maximum
  • Treatment area of a vehicle treatment system monitored, with at least the following steps:
  • FIG. 1 is a perspective view of a vehicle treatment system with a sensor arrangement for collision monitoring
  • Fig. 2 is a front view of a vehicle treatment system with a
  • FIG. 3 is a side view of a vehicle treatment system with a
  • FIG. 4 is a front view of a vehicle treatment system with a
  • Embodiment; 5 is a side view of a vehicle treatment system with a
  • FIG. 6 is a front view of a vehicle treatment system with a
  • FIG. 7 is a side view of a vehicle treatment system with a
  • FIG. 8 is a schematic flow diagram of a collision detection controller for a first optical sensor.
  • FIG. 1 is a perspective view of a vehicle treatment system (portal washing system) 2 according to a preferred embodiment of the invention with a vehicle to be treated (washed) in a
  • Such vehicle treatment systems 2 generally have one
  • Collision detection device 6 (see FIG. 2) for monitoring the limits of the maximum treatment room B. This collision detection device 6 is intended for a possible collision of the vehicle treatment system 2 with the one to be treated
  • Collision detection device 6 implemented in the form of a contactless width monitoring of the vehicle treatment system 2. This monitors, in particular, the lateral limits of the maximum treatment room B. It thus ensures that a parked vehicle does not touch the inside edges or flanks of the portal columns Treatment device 4 or treatment devices protruding beyond the center of the treatment room, such as brushes and the like, collides.
  • the collision detection device 6 recognizes that a section of a parked vehicle protrudes beyond the lateral limits of the maximum treatment space B and consequently a collision when the forward movement of the
  • Treatment device 4 or the vehicle threatens, it causes the relative movement between treatment device 4 and vehicle to stop by the
  • Treatment device 4 stopped.
  • laser distance sensors which not only indicate the presence of an obstacle, but also determine the absolute distance from it, are theoretically particularly suitable for implementing contactless width monitoring.
  • Laser distance sensors offer the option of hiding certain areas in which an obstacle is consequently ignored. This makes it possible to ignore unevenness in the floor, wheel guide rails or similar fixed irregularities. In practice came
  • Laser distance sensors for collision monitoring in vehicle treatment systems have so far not been used, which is mainly due to their sensitivity to
  • Spray mist lies.
  • the noise signal generated by spray mist has proven to be so similar in terms of quality and time to the useful signal of a reference obstacle that reliable evaluation previously seemed impossible.
  • the sensor system on which the collision detection device 6 shown in FIG. 1 is based combines two laser distance sensors - a first one
  • Laser distance sensor 8 and a second laser distance sensor 12 - in a specific arrangement to one another, so that redundancy arises and the susceptibility to interference is reduced.
  • the detection areas of the first laser distance sensor 8 and the second laser distance sensor 12 are in line with the lateral limit of the maximum treatment area B to be monitored.
  • the sensors 8, 12 in FIG. 1 are on a cantilever arm 14 on the treatment device 4 (or their traverse) and in line with the monitored inner edge of the
  • Laser distance sensors 8, 12 are preferably parallel to the inner edge of the
  • Treatment device 4 (vertical, perpendicular to the direction of relative movement) aligned.
  • the lead S1 of the first laser distance sensor 8 is larger than the lead S2 of the second laser distance sensor 12.
  • the two laser distance sensors 8, 12 are therefore in the preferred embodiment of FIG. 1 in
  • Cantilever arm longitudinally arranged successively and vertically downwards.
  • a second sensor arrangement 8 ′′, 12 ′′ is provided on a second extension arm 14 ′′.
  • the collision detection device 6 of the vehicle treatment system 2 in FIG. 1 has a control unit 10 (not shown in FIG. 1) for evaluating the collision detection device 6 of the vehicle treatment system 2 in FIG. 1
  • the control unit 10 adds up the number of sensor-covered events occurring consecutively for the first laser distance sensor 8 and sets them in one
  • the buffer / counter of this sensor is reset to zero.
  • control unit 10 recognizes the first one
  • Laser distance sensor 8 an impending collision (the threshold value or the required number of successive cycles with sensor-covered events is a parameter for adjusting the sensitivity of the sensor system).
  • Embodiment uses a further refined evaluation method, in which the signals obtained from the sensors 8, 12 are additionally evaluated as a function of the current portal speed.
  • the portal speed can either be present immediately or based on an absolutely measured one
  • the signals from the laser distance sensors 8, 12 are linked to the portal speed as follows: the slower the laser distance sensors 8, 12
  • Treatment device moves, the more successive cycles with sensor-covered events are necessary so that the control unit 10 recognizes an impending obstacle (the threshold value is inversely proportional to
  • FIGS. 2 and 3 represent an embodiment according to the
  • Embodiment of FIG. 1 in a front and a side view.
  • the maximum 2 is selected so that a certain safety distance from the actual clear width d between the inner surfaces of the portal columns is maintained.
  • FIGS. 4 and 5 show a second embodiment of a sensor arrangement according to the invention for a collision detection device 6 in one
  • Vehicle treatment system 2 As in the embodiment of FIGS. 1 to 3, the sensor system is suspended on a cantilever arm 14 and with a predetermined lead s to the treatment device 4.
  • the first optical sensor 8 and the second optical sensor 12 are at the same distance s from the treatment device 4 in the direction of relative movement.
  • the two sensors 8, 12 are arranged with a certain offset in the width direction of the vehicle treatment system, so that the first optical sensor 8 measures along the boundary of the maximum treatment area B, while the detection area E2 of the second optical sensor 12 is offset inwards towards the center of the treatment area.
  • FIGS. 6 and 7 corresponds to the embodiment of FIGS. 1 to 3 in that the detection areas E1, E2 of the first and second optical sensors 8, 12 along the lateral limit of the maximum
  • Treatment area B and with different pronouncements are aligned with the treatment device 4 in the relative movement direction.
  • Treatment device 4 arranged arranged to generate the lead.
  • This has the advantage that a cantilever arm 14 is no longer required and that the sensors 8, 12 fit even better into the portal.
  • the advance of the two sensors in such an arrangement is dependent on the height of an obstacle. In extreme cases, the stopping distance of the treatment device could be too short for very high obstacles.
  • This can be counteracted by making the threshold value for a covered message at sensors 8, 12 additionally dependent on the measured height, i.e. e.g .: the shorter the detected distance, the lower the threshold could be for one
  • the method is only shown for the first optical sensor 8.
  • the first optical sensor 8 is calibrated by measuring the distance from the floor of the vehicle treatment system 2 and comparing the measured distance with a stored reference value (S1).
  • the vehicle treatment (S2) then begins and the washing portal 4 begins to treat the vehicle (S3).
  • S3 Depending on the chosen one
  • the washing portal 4 is moved during the treatment, with a certain speed profile relative to a vehicle to be treated (S4). While the portal 4 is traveling, the first optical sensor 8 continuously measures the distance h from the ground at a predetermined switching frequency. A distance value is output by the first optical sensor 8 for each cycle of the switching frequency.
  • different reference values href can be used for different positions of the portal 4, for example to be able to ignore / hide permanently installed bumps in the floor (guardrails, etc.).
  • the control unit 10 recognizes a sensor-covered event and a counter for this cycle of the first optical sensor 8 is incremented.
  • the counter of the first optical sensor 8 is reset to zero (S6).
  • S7 it is checked whether the counter reading exceeds a predetermined threshold value. If the threshold value is exceeded, a control signal (collision detected) is output to a drive control of the vehicle treatment system, which
  • the evaluation step S7 can advantageously be adapted and a collision is detected when the counter reading of the first optical sensor 8 and the counter reading of the second optical sensor 12 each exceed the threshold value in the same measuring cycle.
  • the invention described above using the specific example of a gantry car wash system can also be applied to vehicle treatment systems in which a vehicle is guided relative to stationary treatment devices, for example via a driver.
  • the clear / collision-free space is also defined by projecting the inner edges / inner contours of the treatment device in the direction of the relative movement, even if there is no actual movement of the treatment device.
  • a backward-facing sensor system can additionally or alternatively be used to detect impending collisions.

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Fahrzeugbehandlungsanlage (2), in welcher mindestens eine Behandlungsvorrichtung (4), insbesondere ein Waschportal, und ein zu behandelndes Fahrzeug relativ zueinander bewegt werden, mit einer Kollisionserkennungseinrichtung (6) zur Breitenüberwachung eines maximalen Behandlungsbereichs (B) der Fahrzeugbehandlungsanlage (2), welche zur Überwachung einer seitlichen Grenze des maximalen Behandlungsbereichs (B) zumindest einen ersten optischen Sensor (8), der mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz betrieben wird und für jeden Abtastzyklus entweder ein Bedeckt-Ereignis oder ein Nicht-Bedeckt-Ereignis ausgibt, sowie eine Steuereinheit (10) zur Auswertung der Ausgabewerte des ersten optischen Sensors (8) aufweist. Der Erfassungsbereich des ersten optischen Sensors (8) ist entlang einer seitlichen Grenze des maximalen Behandlungsbereichs (B) der Fahrzeugbehandlungsanlage (2) und der Behandlungsvorrichtung (4) in deren Fahrtrichtung um eine vorbestimmte Distanz (S1) vorauseilend ausgerichtet. Die Steuereinheit (10) ist derart eingestellt, dass sie dann eine drohende Kollision erkennt, wenn eine vorbestimmte Anzahl konsekutiver Zyklen mit einem Bedeckt-Ereignis abgetastet wird.

Description

Verfahren und Sensoranordnung für eine berührungslose Breitenüberwachung in
Fahrzeugbehandlungsanlagen
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbehandlungsanlage, in welcher mindestens eine Behandlungsvorrichtung, insbesondere ein Waschportal, und ein zu behandelndes bzw. zu waschendes Fahrzeug relativ zueinander bewegt werden, mit einer
Kollisionserkennungseinrichtung zur Breitenüberwachung eines maximalen
Behandlungsbereichs der Fahrzeugbehandlungsanlage, welche zur Überwachung einer seitlichen Grenze des maximalen Behandlungsbereichs zumindest einen ersten optischen Sensor, der mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz betrieben wird und für jeden Abtastzyklus entweder ein Bedeckt-Ereignis oder ein Nicht-Bedeckt-Ereignis ausgibt, sowie eine Steuereinheit zur Auswertung der Ausgabewerte des ersten optischen Sensors aufweist.
Stand der Technik
Es ist ein bekanntes Problem auf dem Gebiet der Fahrzeugbehandlungsanlagen, in denen eine Relativbewegung zwischen einem zu behandelnden Fahrzeug und einer Fahrzeugbehandlungsvorrichtung stattfindet, dass bei falscher Positionierung des Fahrzeugs eine Beschädigung desselben durch eine Kollision mit der
Fahrzeugbehandlungsvorrichtung erfolgen kann. Fahrzeugbehandlungsanlagen, insbesondere Portalwaschanlagen, welche ohne Einweisungspersonal betrieben werden, weisen deshalb in der Regel eine Einrichtung zur Überwachung der Grenzen des maximalen Behandlungsraums auf. Diese Einrichtung soll eine mögliche Kollision der Fahrzeugbehandlungsanlage mit dem zu behandelnden Fahrzeug vermeiden. Eine Breitenüberwachung ist eine Einrichtung zur Überwachung der seitlichen Grenzen der Fahrzeugbehandlungsanlage, bzw. der maximalen Durchfahrtsbreite. Wird ein
Fahrzeug beim Einfahren in die Fahrzeugbehandlungsanlage falsch positioniert, wodurch die Grenzen der maximalen Durchfahrtsbreite durch Bereiche des Fahrzeugs ganz oder teilweise überschritten werden, droht eine Kollision mit der
Fahrzeugbehandlungsanlage bzw. Teilen davon (im Falle einer Portalwaschanlage bspw. den Portalsäulen).
Aus dem Stand der Technik sind Kollisionserkennungseinrichtungen für
Fahrzeugbehandlungsanlagen bekannt, die zur Vermeidung derartiger Beschädigungen taktile Systeme bzw. mechanische Auslenksysteme, wie z.B. Schaltleisten,
Seilzugschalter, Biegestangen oder dergleichen, einsetzen. Allen diesen Systemen ist gemein, dass bei einer Berührung zwischen dem entsprechenden taktilen
Schaltelement und dem Fahrzeug eine Schaltung ausgeführt wird, die ein Anhalten der Relativbewegung erzwingt.
Diese bekannten Lösungen haben jedoch allesamt den Nachteil, dass eine - wenn auch abgeschwächte - Berührung zwischen Fahrzeug und
Fahrzeugbehandlungsvorrichtung stattfindet und Lackschäden am Fahrzeug entstehen können. Des Weiteren vergrößern solche berührungsbasierten Systeme die
Fahrzeugbehandlungsvorrichtung (insbesondere in Durchfahrtrichtung), was aufgrund des beschränkten Bauraums in Fahrzeugbehandlungsanlagen (welche meist in Hallen untergebracht sind) von Nachteil ist. Zuletzt werden solche Systeme vom Kunden oft als unästhetisch empfunden.
Aus dem Stand der Technik ist der Einsatz verschiedener berührungsloser
Sensoren (hauptsächlich in Form von Lichtschranken) zur Kollisionsüberwachung bekannt und auch die Anmelderin hatte in der Vergangenheit bereits über verschiedene berührungslose Lösungen nachgedacht. In Erwägung gezogene Sensoren basierten unter anderem auf Funk-/Radartechnologie (continuous wave radar, frequency modulated continuous wave radar) oder optischen Messverfahren (Lichtschranke, Time- of-flight, usw.). Erstere haben den Nachteil, dass sie erst ab einer bestimmten
Mindestgeschwindigkeit auslösen (CW-Radar, einfaches Doppler-Radar), und/oder aber einen zu breitgefächerten Erfassungsbereich haben (FMCW). Optische Messverfahren haben dagegen im Bereich einer Fahrzeugbehandlungsanlage den Nachteil, dass sie infolge von Störeinflüssen wie Sprühnebel, Strahlwasser oder anderen Medien fehlausgelöst werden. Alle diese als potentiell geeignet eingestuften Sensoren brachten Nachteile mit sich, die einen zuverlässigen Betrieb in der gestellten Messaufgabe erschweren, bzw. unmöglich machen. Untersuchungen der Anmelderin ergaben, dass die Störfaktoren wie z.B. Sprühnebel dem Signal eines Hindernisses so ähnlich sind, dass das Signal-Rausch-Verhältnis für eine weitere Filterung nicht ausreichend ist.
Ausgehend diesem Problem liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, eine berührungslose Kollisionserkennungseinrichtung für eine
Fahrzeugbehandlungsanlage bereitzustellen, die auch bei widrigen Bedingungen in der Fahrzeugbehandlungsanlage eine zuverlässige Hinderniserkennung bewerkstelligt.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine
Fahrzeugbehandlungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Fahrzeugbehandlungsanlage vorgesehen, in welcher mindestens eine Behandlungsvorrichtung, und ein zu behandelndes Fahrzeug relativ zueinander bewegt werden. Die
Fahrzeugbehandlungsanlage weist eine Kollisionserkennungseinrichtung zur
Breitenüberwachung eines maximalen Behandlungsbereichs der
Fahrzeugbehandlungsanlage auf. Der maximale Behandlungsbereich ist dabei ein Bereich der Anlage, in welchem ein Fahrzeug positioniert sein kann, sodass eine Kollision mit den verschiedenen Vorrichtungen und Installationen der
Fahrzeugbehandlungsanlage während der Relativbewegung ausgeschlossen ist. Am Beispiel einer Portalwaschanlage könnte dies eine Projektion des lichten Bereichs zwischen den Innenkanten der Portalsäulen in Relativbewegungsrichtung sein. Die Kollisionserkennungseinrichtung der erfindungsgemäßen Fahrzeugbehandlungsanlage weist zur Überwachung einer seitlichen Grenze des maximalen Behandlungsbereichs zumindest einen ersten optischen Sensor (bspw. einen Laserdistanzsensor oder eine Lichtschranke) auf, der während eines Behandlungsvorgangs bzw. während eine Relativbewegung zwischen Fahrzeugbehandlungsanlage und Fahrzeug stattfindet mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz betrieben wird und für jeden Abtastzyklus einen (Mess-)Wert ausgibt, bspw. eine gemessene Distanz. Die
Kollisionserkennungseinrichtung weist weiter eine Steuereinheit zur Auswertung der Ausgabewerte des ersten optischen Sensors auf, die die Messwerte des Sensors (kontinuierlich) erfasst und für jeden Messzyklus dem vom ersten optischen Sensor ausgegebenen Wert entweder ein Sensor-Bedeckt-Ereignis (wenn eine
Unregelmäßigkeit bzw. ein potentielles Hindernis detektiert wird) oder ein Sensor-Nicht- Bedeckt-Ereignis (wenn der gemessene Wert einem erwarteten Wert ohne Hindernis entspricht) zuordnet. Erfindungsgemäß ist der Erfassungsbereich des ersten optischen Sensors entlang einer von diesem überwachten seitlichen Grenze des maximalen Behandlungsbereichs der Fahrzeugbehandlungsanlage ausgerichtet. Insbesondere kann der Erfassungsbereich des ersten optischen Sensors hierzu in einer Frontansicht der Fahrzeugbehandlungsanlage gesehen (bzw. in Relativbewegungsrichtung betrachtet) entlang einer vertikalen, den Behandlungsbereich begrenzenden Kante oder Flanke der Behandlungsvorrichtung ausgerichtet sein. Zusätzlich ist der
Erfassungsbereich des ersten optischen Sensors derart ausgerichtet oder angeordnet, dass er der Behandlungsvorrichtung in deren Fahrtrichtung um eine vorbestimmte Distanz vorgelagert ist oder vorauseilt, sodass ein ausreichender Anhalteweg
vorhanden ist, falls ein Hindernis erkannt wird. Die Steuereinheit ist erfindungsgemäß derart eingestellt, dass sie dann eine drohende Kollision erkennt, wenn eine
vorbestimmte Anzahl konsekutiver Zyklen mit einem Bedeckt-Ereignis am ersten optischen Sensor abgetastet oder erfasst wird.
Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Anordnung eines optischen Sensors zur Kollisionsüberwachung in einer Fahrzeugbehandlungsanlage nutzt die Vorteile von optischen Sensoren aus, indem der vergleichsweise scharfe (enge) Erfassungsbereich entlang einer Grenze des maximalen Behandlungsbereichs ausgerichtet wird und so eine effiziente Überwachung dieser Grenze möglich wird. Gleichzeitig ermöglicht es die erfindungsgemäße Auswertung der Messsignale, die Anfälligkeit optischer Sensoren für Störfaktoren zu kompensieren, indem über die vorbestimmte Anzahl konsekutiv abgetasteter Zyklen mit einem Bedeckt-Ereignis (Schwellwert) am ersten optischen Sensor die Empfindlichkeit eingestellt werden kann. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es sich bei der Behandlungsvorrichtung um ein Waschportal handeln, welches relativ zu einem zu waschenden Fahrzeug verfahren wird bzw. verfahrbar ist. In diesem Fall kann der erste optische Sensor entlang der Innenkante oder -seite einer der Portalsäulen ausgerichtet sein (ggf. zuzüglich eines gewissen Sicherheitswertes), um die Grenze des maximalen Behandlungsbereichs zu überwachen und eine Kollision eines Fahrzeugs mit der Portalsäule zu vermeiden.
Gemäß einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Steuereinheit die Ausgabewerte des zumindest einen ersten optischen Sensors derart auswerten, dass die Anzahl der für die Meldung einer drohenden Kollision
erforderlichen konsekutiven Zyklen mit einem Bedeckt-Ereignis größer wird, je langsamer die Relativbewegung zwischen der Behandlungseinrichtung und des zu behandelnden Fahrzeugs ist. In anderen Worten kann der Schwellwert an konsekutiven Messzyklen mit einem Sensor-Bedeckt-Ereignis am ersten optischen Sensor, der für eine Flindernismeldung erforderlich ist, im Laufe einer Behandlung variiert werden, bevorzugt derart, dass bei verlangsamter Relativbewegung der Schwellwert
heraufgesetzt wird.
Eine solche Steuerung hat den Vorteil, dass die Störempfindlichkeit bei langsamer Fahrt verbessert wird. In besonders kritischen Phasen einer Fahrzeugbehandlung, wie bspw. während des Schaumauftragens oder in Phasen, in denen Sprühnebel entsteht, kann die Anlage entsprechend langsam gefahren werden, um Fehlauslösungen der Kollisionsüberwachung zu vermeiden.
Gemäß einem weiter bevorzugten und gegebenenfalls unabhängig zu
beanspruchenden Aspekt der Erfindung kann die Kollisionserkennungseinrichtung zusätzlich zum ersten einen zweiten optischen Sensor aufweisen, dessen
Erfassungsbereich in einem vorbestimmten Abstand und/oder Winkel zum ersten optischen Sensor ausgerichtet ist. Die Steuereinheit kann bei einer solchen
Sensoranordnung derart angepasst sein, dass sie dann eine drohende Kollision an der vom ersten und vom zweiten optischen Sensor überwachten seitlichen Grenze erkennt, wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, insbesondere gleichzeitig, an dem ersten optischen Sensor sowie an dem zweiten optischen Sensor jeweils eine vorbestimmte Anzahl konsekutiver Zyklen mit einem Bedeckt-Ereignis abgetastet oder erfasst wird.
Ein bevorzugter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass die
Kollisionserkennungseinrichtung auch während einer Behandlung eingesetzt werden kann, bspw. während einer Relativbewegung zwischen Fahrzeug und Anlage und unter gleichzeitigem Besprühen des Fahrzeugs. Durch die erfindungsgemäße Auswahl und Anordnung des ersten und/oder des zweiten optischen Sensors sowie die
erfindungsgemäße Auswertung der Messergebnisse der Sensoren kann eine wenig störanfällige Kollisionsüberwachung bereitgestellt werden, die auch unter den widrigen Bedingungen während des Betriebs einer Fahrzeugbehandlungsanlage voll einsatzfähig ist. Während im Stand der Technik eine Positions- und Lageerkennung des Fahrzeugs ausschließlich vor der eigentlichen Behandlung stattfindet, ermöglicht die Erfindung eine Echtzeit-Kollisionsüberwachung während der Behandlung und kann somit auch Gefahren erkennen, die erst nach dem Abstellen des Fahrzeugs auftreten (bspw.
Personen oder Gegenstände im Verfahrbereich).
Als zusätzliche Maßnahmen zur Verbesserung der Störempfindlichkeit der Kollisionserkennungseinrichtung kann also eine vorbestimmte Sensoranordnung im Bereich einer zu überwachenden Grenze des maximalen Behandlungsbereichs zusammen mit Redundanz in der Sensorik eingesetzt werden.
Gemäß einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Erfassungsbereich des zweiten optischen Sensors entlang derselben seitlichen Grenze des maximalen Behandlungsbereichs ausgerichtet sein wie der Erfassungsbereich des ersten optischen Sensors und ebenfalls um eine vorbestimmte Distanz dem Portal vorauseilend, jedoch gegenüber dem Erfassungsbereich des ersten optischen Sensors in Fahrtrichtung um eine vorbestimmte Distanz nachgelagert ausgerichtet sein. In anderen Worten können beide redundante Sensoren entlang derselben seitlichen Grenze des maximalen Behandlungsbereichs der Fahrzeugbehandlungsanlage ausgerichtet sein, jedoch in Relativbewegungsrichtung gesehen einen unterschiedlich großen Vorlauf aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass beide Sensoren exakt entlang der seitlichen Grenze ausgerichtet sein können, sich aufgrund des verschiedenen Vorlaufs jedoch nicht in ihrem Erfassungsbereich überschneiden. Bei einer solchen Ausführung der Erfindung kann die Anzahl der für die Meldung einer drohenden Kollision nötigen konsekutiven Zyklen mit einem Bedeckt-Ereignis am zweiten (näher an der
Behandlungsvorrichtung angeordneten/ausgerichteten) optischen Sensor bevorzugt geringer sein als die Anzahl der für die Meldung einer drohenden Kollision nötigen konsekutiven Zyklen am ersten optischen Sensor. In anderen Worten ist es bei einer vorstehend beschriebenen Sensoranordnung von Vorteil, wenn der unterschiedliche Vorlauf zwischen den zwei Sensoren sich im Schwellwert für die benötigte Anzahl konsekutiver Messzyklen mit Bedeckt-Ereignis niederschlägt, sodass entsprechend dem geringeren Vorlauf am zweiten Sensor eine Hindernismeldung verglichen mit dem ersten Sensor schneller erfolgt.
Gemäß einem alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Erfassungsbereich des zweiten optischen Sensors in Relativbewegungsrichtung der Fahrzeugbehandlungsanlage gesehen in etwa auf Höhe des Erfassungsbereichs des ersten optischen Sensors angeordnet sein und vom Erfassungsbereichs des ersten optischen Sensors aus gesehen um eine vorbestimmte Distanz nach innen zur
Behandlungsbereichsmitte hin versetzt sein. Bei einer solchen Anordnung sind der erste und der zweite optische Sensor also nicht in Relativbewegungsrichtung fluchtend angeordnet, sondern quer dazu (in Breitenrichtung der Fahrzeugbehandlungsanlage). Dies hat den Vorteil, dass keine unterschiedlichen Vorläufe zwischen den beiden Sensoren kompensiert werden müssen.
Gemäß einem weiter bevorzugten Aspekt der Erfindung kann die Steuereinheit dann eine drohende Kollision erkennen, wenn am ersten optischen Sensor und am zweiten optischen Sensor gleichzeitig jeweils die Anzahl der für die Meldung einer drohenden Kollision nötigen konsekutiven Zyklen vorliegt.
Gemäß einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können der erste und der zweite optischen Sensor derart angeordnet sein, dass der erste und/oder der zweite optische Sensor an einem Auslegerarm an der Behandlungsvorrichtung, insbesondere auf Höhe der Traverse in einer Portalwaschanlage, angeordnet sind und ihr Erfassungsbereich von diesem aus gesehen sich senkrecht nach unten erstreckt.
Die Sensorik kann also von einem Auslegerarm aus vertikal nach unten und über die gesamte Höhe der Behandlungsbereichs messen.
Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können der erste und der zweite optischen Sensor in Fahrtrichtung vom Portal weg geneigt sein, um den vorbestimmten Vorlauf in Fahrtrichtung des Portals zu erzielen. Die voreilende Ausrichtung des Erfassungsbereichs der Sensorik kann also entweder durch Anstellen der Sensoren in einem bestimmten Winkel oder durch Anordnen an einem oder mehreren Auslegerarmen erzielt werden. Auf diese Weise lässt sich die
Kollisionserkennung optisch unauffällig direkt in einer Front der Behandlungsvorrichtung oder im oberen Bereich der Anlage unterbringen.
Gemäß einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es sich beim ersten optischen Sensor und / oder beim zweiten optischen Sensor um einen Laserdistanzsensor handeln. Diese haben gegenüber bspw. Lichtschranken den Vorteil, dass nicht nur die Präsenz eines Hindernisses, sondern stets auch die absolute Distanz zu diesem ausgegeben wird. Dies ermöglicht es, bestimmte Bereiche auszublenden, bspw. fest installierte Hindernisse wie Radleitschienen, so dass die Fehleranfälligkeit noch weiter verringert werden kann.
Gemäß einem weiter bevorzugten Aspekt der Erfindung kann durch die
Steuereinheit für jeden Abtastzyklus eine gemessene Distanz mit einer vorgegebenen Distanz, die von der aktuellen Position der Behandlungseinrichtung abhängig ist, bzw. einem Referenzwert abgeglichen werden und ein Sensor-Bedeckt-Ereignis ausgegeben werden, wenn die Differenz zwischen der gemessenen Distanz und der vorgegebenen Distanz einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet; und ein Nicht-Bedeckt-Ereignis ausgegeben werden, wenn die Differenz zwischen der gemessenen Distanz und der vorgegebenen Distanz innerhalb des vorbestimmten Schwellwerts liegt. Geringfügige Messungenauigkeiten lassen sich beim Einsatz von distanzmessender Sensorik auf diese Weise ausgleichen. Ein weiterer ggf. unabhängig zu beanspruchender Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung eines optischen Sensors zur Kollisionsüberwachung, der mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz eine seitliche Grenze eines maximalen
Behandlungsbereichs einer Fahrzeugbehandlungsanlage überwacht, mit zumindest den folgenden Schritten:
- kontinuierliches Auswerten der einzelnen Ausgabewerte des Sensors je
Abtastzyklus;
- Inkrementieren eines Zählers, wenn der ausgewertete Wert die Präsenz eines Hindernisses nahelegt;
- Zurücksetzen des Zählers, wenn der ausgewertete Wert kein Hindernis nahelegt; und
- Ausgabe einer Hinderniswarnung und ggf. Einleiten kollisionsverhindernder Maßnahmen, wenn der Zähler einen bestimmten Schwellwert erreicht (d.h. wenn in einer vorbestimmten Anzahl konsekutiver Abtastzyklen ein Wert erfasst wurde, der die Präsenz eines Hindernisses nahelegt).
Kurzbeschreibung der Figuren
Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Fahrzeugbehandlungsanlage mit einer Sensoranordnung zur Kollisionsüberwachung;
Fig. 2 ist eine Frontansicht einer Fahrzeugbehandlungsanlage mit einer
Sensoranordnung zur Kollisionsüberwachung gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer Fahrzeugbehandlungsanlage mit einer
Sensoranordnung zur Kollisionsüberwachung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 ist eine Frontansicht einer Fahrzeugbehandlungsanlage mit einer
Sensoranordnung zur Kollisionsüberwachung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel; Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer Fahrzeugbehandlungsanlage mit einer
Sensoranordnung zur Kollisionsüberwachung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 ist eine Frontansicht einer Fahrzeugbehandlungsanlage mit einer
Sensoranordnung zur Kollisionsüberwachung gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 ist eine Seitenansicht einer Fahrzeugbehandlungsanlage mit einer
Sensoranordnung zur Kollisionsüberwachung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 8 ist ein schematisches Flussdiagramm einer Kollisionserkennungssteuerung für einen ersten optischen Sensor.
Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Fahrzeugbehandlungsanlage (Portalwaschanlage) 2 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einer relativ zu einem zu behandelnden (waschenden) Fahrzeug in eine
Relativbewegungsrichtung vr verfahrbaren Behandlungsvorrichtung (Waschportal) 4. Solche Fahrzeugbehandlungsanlagen 2 weisen in der Regel eine
Kollisionserkennungseinrichtung 6 (siehe Fig. 2) zur Überwachung der Grenzen des maximalen Behandlungsraums B auf. Diese Kollisionserkennungseinrichtung 6 soll eine mögliche Kollision der Fahrzeugbehandlungsanlage 2 mit dem zu behandelnden
Fahrzeug vermeiden. Bei der dargestellten Fahrzeugbehandlungsanlage 2 der
Portalwaschanlagenbauart ergibt sich der maximale Behandlungsraum B, in welchem keine Kollision mit einem darin abgestellten Fahrzeug zu erwarten ist, aus einer
Projektion der Innenkanten bzw. -flanken des Portals in Relativbewegungsrichtung vr.
In der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist eine solche
Kollisionserkennungseinrichtung 6 in Form einer berührungslosen Breitenüberwachung der Fahrzeugbehandlungsanlage 2 implementiert. Diese überwacht insbesondere die seitlichen Grenzen des maximalen Behandlungsraums B. Sie stellt also sicher, dass ein abgestelltes Fahrzeug nicht mit den Innenkanten bzw. -flanken der Portalsäulen der Behandlungsvorrichtung 4 oder über diese zur Behandlungsraummitte hinausragende Behandlungsgerätschaften, wie Bürsten und dergleichen, kollidiert.
Erkennt die Kollisionserkennungseinrichtung 6, dass ein Abschnitt eines abgestellten Fahrzeugs über die seitlichen Grenzen des maximalen Behandlungsraums B hinausragt und folglich eine Kollision bei weiterer Vorwärtsbewegung der
Behandlungsvorrichtung 4 bzw. des Fahrzeugs droht, veranlasst sie ein Anhalten der Relativbewegung zwischen Behandlungsvorrichtung 4 und Fahrzeug, indem die
Behandlungsvorrichtung 4 gestoppt.
Vorauswertungen der Anmelderin haben ergeben, dass Laserdistanzsensoren, die nicht nur die Präsenz eines Hindernisses ausgeben, sondern auch den absoluten Abstand zu diesem ermitteln, in der Theorie besonders geeignet für die Umsetzung einer berührungslosen Breitenüberwachung sind. Laserdistanzsensoren bieten die Möglichkeit, bestimmte Bereiche auszublenden, in denen ein Hindernis folglich ignoriert wird. Dies ermöglicht es, Unebenheiten im Boden, Radleitschienen oder ähnliche fest angebaute Unregelmäßigkeiten zu ignorieren. In der Praxis kamen
Laserdistanzsensoren für die Kollisionsüberwachung in Fahrzeugbehandlungsanlagen bislang nicht zum Einsatz, was vor allem an ihrer Empfindlichkeit gegenüber
Sprühnebel liegt. Das durch Sprühnebel entstehende Rauschsignal hat sich als qualitativ und zeitlich dem Nutzsignal eines Referenzhindernisses so ähnlich erwiesen, dass eine zuverlässige Auswertung bislang unmöglich schien.
Die der in Fig. 1 dargestellten Kollisionserkennungseinrichtung 6 zugrunde liegende Sensorik kombiniert zwei Laserdistanzsensoren - einen ersten
Laserdistanzsensor 8 und einen zweiten Laserdistanzsensor 12 - in einer bestimmten Anordnung zueinander, so dass eine Redundanz entsteht und die Störanfälligkeit herabgesetzt wird. Dabei sind die Erfassungsbereiche des ersten Laserdistanzsensors 8 und des zweiten Laserdistanzsensors 12 (von oben betrachtet) in einer Linie mit der zu überwachenden seitlichen Grenze des maximalen Behandlungsbereiches B. Die Sensorik 8, 12 ist in Fig. 1 an einem Auslegerarm 14 an der Behandlungsvorrichtung 4 (bzw. deren Traverse) und in einer Linie mit der überwachten Innenkante der
Portalsäule angebracht. Der durch den Auslegerarm 14 erzeugte Vorlauf des ersten Laserdistanzsensors 8 und des zweiten Laserdistanzsensors 12 ist entsprechend dem benötigten Anhalteweg der Behandlungsvorrichtung 4 zuzüglich einer
Sicherheitsreserve ausgelegt. Die Erfassungsbereiche E1 , E2 beider
Laserdistanzsensoren 8, 12 sind bevorzugt parallel zur Innenkante der
Behandlungsvorrichtung 4 (vertikal, senkrecht zur Relativbewegungsrichtung) ausgerichtet. Hierbei ist der Vorlauf S1 des ersten Laserdistanzsensors 8 größeren als der Vorlauf S2 des zweiten Laserdistanzsensors 12. Die beiden Laserdistanzsensoren 8, 12 sind also im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in
Auslegerarmlängsrichtung aufeinanderfolgend und vertikal nach unten messend angeordnet.
Es werden in der Ausführungsform der Fig. 1 und auch in den weiteren
Ausführungsformen selbstverständlich beide seitlichen Grenzen des maximalen
Behandlungsbereichs überwacht. Hierzu ist eine zweite Sensoranordnung 8‘, 12‘ an einem zweiten Auslegerarm 14‘ vorgesehen. Zur Vermeidung unnötiger
Wiederholungen, wird im Folgenden stets nur die Sensorik zur Überwachung einer einzigen seitlichen Grenze beschrieben werden.
Die Kollisionserkennungseinrichtung 6 der Fahrzeugbehandlungsanlage 2 der Fig. 1 weist eine Steuereinheit 10 (in Fig. 1 nicht dargestellt) zur Auswertung der
Sensorausgabewerte der zwei Laserdistanzsensoren 8, 12 auf.
Für die Auswertung der Sensorausgabewerte kommt in der Sensoranordnung der Fig. 1 folgendes Verfahren zur Anwendung:
- Die Signale beider Sensoren 8, 12 werden kontinuierlich ausgewertet (doppelte Abtastrate im Vergleich zur Schaltfrequenz der Sensoren).
- Detektiert der erste Laserdistanzsensor 8 in einem Schaltzyklus ein Hindernis (misst ein Sensor eine kürzere Distanz als erwartet), wird für diesen Zyklus ein Sensor- Bedeckt-Ereignis ausgegeben. - Die Steuereinheit 10 addiert die Anzahl konsekutiv auftretender Sensor-Bedeckt- Ereignisse für den ersten Laserdistanzsensor 8 und legt diese in einem
Zwischenspeicher / Zähler ab.
- Liegt in einem Schaltzyklus am ersten Laserdistanzsensor 8 kein Sensor- Bedeckt-Ereignis vor, wird der Zwischenspeicher / Zähler dieses Sensors wieder auf null gesetzt.
- Bei überschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts an konsekutiven Zyklen mit Sensor-Bedeckt-Ereignis erkennt die Steuereinheit 10 an dem ersten
Laserdistanzsensor 8 eine drohende Kollision (Der Schwellwert bzw. die benötigte Anzahl aufeinanderfolgender Zyklen mit Sensor-Bedeckt-Ereignissen ist ein Parameter zur Anpassung der Empfindlichkeit der Sensorik).
- Mit dem zweiten Laserdistanzsensor wird ebenso verfahren. Jedoch verringert sich die Anzahl der notwendigen Sensor-Bedeckt-Zyklen für eine Hindernismeldung, um die Anzahl an Zyklen, die dem absoluten Abstand der Erfassungsbereiche der
Sensoren zueinander entsprechen.
In der Kollisionserkennungseinrichtung 6 der in der Fig. 1 dargestellten
Ausführungsform kommt ein weiter verfeinertes Auswertungsverfahren zum Einsatz, bei dem die von den Sensoren 8, 12 gewonnenen Signale zusätzlich in Abhängigkeit von der aktuellen Portalgeschwindigkeit bewertet werden. Die Portalgeschwindigkeit kann dabei entweder unmittelbar vorliegen oder anhand einer absolut gemessenen
Wegstrecke ermittelt werden. Die Signale der Laserdistanzsensoren 8, 12 sind mit der Portalgeschwindigkeit folgendermaßen verknüpft: Je langsamer die
Behandlungsvorrichtung (das Portal 4) fährt, desto mehr aufeinanderfolgende Zyklen mit Sensor-Bedeckt-Ereignissen sind nötig damit die Steuereinheit 10 ein drohendes Hindernis erkennt (der Schwellwert ist umgekehrt proportional zur
Portalgeschwindigkeit).
Die Figuren 2 und 3 stellen eine Ausführungsform entsprechend der
Ausführungsform der Fig. 1 in einer Front- und in einer Seitenansicht dar. Der maximale Behandlungsbereich ist der Fig. 2 so gewählt, dass ein gewisser Sicherheitsabstand zur tatsächlichen lichten Weite d zwischen den Innenflächen der Portalsäulen gewahrt wird.
Figuren 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung für eine Kollisionserkennungseinrichtung 6 in einer
Fahrzeugbehandlungsanlage 2. Wie bei der Ausführungsform der Figuren 1 bis 3, ist die Sensorik an einem Auslegerarm 14 und mit einem vorbestimmten Vorlauf s zur Behandlungsvorrichtung 4 aufgehängt. In dieser Ausführungsform haben der erste optische Sensor 8 und der zweite optische Sensor 12 in Relativbewegungsrichtung gesehen die gleiche Entfernung s zur Behandlungsvorrichtung 4. Die beiden Sensoren 8, 12 sind stattdessen in Breitenrichtung der Fahrzeugbehandlungsanlage mit einem gewissen Versatz angeordnet, sodass der erste optische Sensor 8 entlang der Grenze des maximalen Behandlungsbereichs B misst, während der Erfassungsbereich E2 des zweiten optischen Sensors 12 nach innen zur Behandlungsbereichsmitte hin versetzt ist.
Für die Auswertung der Sensorausgaben dieser Sensoranordnung kommt folgendes Verfahren zur Anwendung:
- Die Signale beider Sensoren 8, 12 werden kontinuierlich ausgewertet (doppelte Abtastrate im Vergleich zur Schaltfrequenz der Sensoren).
- Werden vom äußeren, ersten optischen Sensor 8 Sensor-Bedeckt-Ereignisse empfangen, werden diese in einem Zwischenspeicher/Zähler gezählt.
- Werden vom inneren, zweiten optischen Sensor 12 Sensor-Bedeckt-Ereignisse empfangen, werden diese in einem Zwischenspeicher/Zähler gezählt.
- Liegt in einem Zyklus an einem Sensor kein Sensor- Bedeckt-Ereignis vor, wird sein Zähler zurückgesetzt.
- Überschreitet ein Zähler eines Sensors einen einstellbaren, insbesondere geschwindigkeitsabhängigen, Schwellwert, erfolgt eine Bedeckt-Meldung. - Liegen gleichzeitig zwei Bedeckt-Meldungen vor (an beiden Sensoren 8, 12), wird ein Hindernis gemeldet.
Die Ausführungsform der Figuren 6 und 7 entspricht der Ausführungsform der Figuren 1 bis 3 dahingehend, dass die Erfassungsbereiche E1 , E2 des ersten und des zweiten optischen Sensors 8, 12 entlang der seitlichen Grenze des maximalen
Behandlungsbereichs B und mit unterschiedlich ausgeprägten Vorläufen gegenüber der Behandlungsvorrichtung 4 in Relativbewegungsrichtung ausgerichtet sind.
Entsprechend erfolgt auch die Auswertung der Messergebnisse analog zur
Ausführungsform der Figuren 1 bis 3. Im Ausführungsbeispiel der Figuren 6 und 7 wird jedoch der Vorlauf nicht durch einen Auslegerarm 14 erzeugt. Stattdessen sind beide Sensoren jeweils auf Höhe der Portaltraverse und mit Ihren Erfassungsbereichen E1 ,
E2 um einen bestimmten Winkel a gegenüber der Frontfläche der
Behandlungsvorrichtung 4 angestellt angeordnet, um den Vorlauf zu erzeugen. Dies hat den Vorteil, dass man keinen Auslegerarm 14 mehr benötigt und dass sich die Sensorik 8, 12 optisch noch besser in das Portal einfügt. Nachteilhaft ist dagegen, dass der Vorlauf der beiden Sensoren bei einer solchen Anordnung abhängig von der Höhe eines Hindernisses ist. Bei sehr hohen Hindernissen könnte der Anhalteweg der Behandlungsvorrichtung im Extremfall zu kurz sein. Dem kann entgegengewirkt werden, indem der Schwellwert für eine Bedeckt-Meldung an den Sensoren 8, 12 zusätzlich von der gemessenen Höhe abhängig gemacht wird, d.h. z.B.: je kürzer die detektierte Strecke ist, desto niedriger könnte der Schwellwert der für eine
Hinderniswarnung nötigen konsekutiven Messzyklen mit Bedeckt-Ereignis am
jeweiligen Sensor 8, 12 sein.
Es versteht sich von selbst, dass auch in der Ausführungsform der Figuren 4 und 5 die Anordnung der Sensoren 8, 12 an einem Auslegerarm 14 durch
geneigte/angestellte Sensoren 8, 12 ersetzt werden kann. Ebenso sind gemischte Anordnungen zum Erzeugen des Vorlaufs bezüglich der Behandlungsvorrichtung 4 angedacht. In Figur 8 ist nochmals beispielhaft eine mögliche Steuerung für eine Kollisionserkennungseinrichtung 6 eines Waschportals 4 veranschaulicht. Der
Übersichtlichkeit halber ist das Verfahren nur für den ersten optischen Sensor 8 dargestellt. Zu Beginn der Fahrzeugbehandlung wird der erste optische Sensor 8 kalibriert, indem der Abstand zum Boden der Fahrzeugbehandlungsanlage 2 gemessen und der gemessene Abstand mit einem gespeicherten Referenzwert verglichen wird (S1 ). Anschließend beginnt die Fahrzeugbehandlung (S2) und das Waschportal 4 beginnt mit der Behandlung des Fahrzeugs (S3). Je nach gewähltem
Behandlungsprogramm wird das Waschportal 4 während der Behandlung, mit einem bestimmten Geschwindigkeitsverlauf relativ zu einem zu behandelnden Fahrzeug verfahren (S4). Während der Fahrt des Portals 4 misst der erste optische Sensor 8 laufend mit einer vorbestimmten Schaltfrequenz den Abstand h zum Boden. Für jeden Zyklus der Schaltfrequenz wird vom ersten optischen Sensor 8 ein Abstandswert ausgegeben. Hierbei können für verschiedene Positionen des Portals 4, verschiedene Referenzwerte href verwendet werden, um bspw. fest installierte Unebenheiten des Bodens (Leitschienen etc.) ignorieren/ausblenden zu können. Misst der erste optische Sensor 8 in einem Zyklus einen Abstand, der vom Referenzwert h ref abweicht bzw. der um mehr als ein vorgegebener Toleranzwert kürzer als der Referenzwert href ist, erkennt die Steuereinheit 10 für diesen Zyklus ein Sensor-Bedeckt-Ereignis und ein Zähler des ersten optischen Sensors 8 wird inkrementiert. Misst der erste optische Sensor 8 in einem Zyklus dagegen einen Abstand, der dem Referenzwert href entspricht bzw. der um weniger als der vorgegebene Toleranzwert vom Referenzwert h ref abweicht, wird der Zähler des ersten optischen Sensors 8 auf null zurückgesetzt (S6). In einem nächsten Schritt (S7) wird geprüft, ob der Zählerstand einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Ist der Schwellwert überschritten, wird ein Steuersignal (Kollision erkannt) an eine Antriebssteuerung der Fahrzeugbehandlungsanlage ausgegeben, das
Waschportal anzuhalten, ansonsten wird die Fahrt des Portals 4 fortgesetzt und der nächste Messzyklus des Sensors ausgewertet. Ist das Ende der Behandlung erreicht, wird die Kollisionserkennungssteuerung/-routine beendet.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wird die vorstehend
beschriebene Auswertung der Messergebnisse (S4 bis S6) des ersten optischen
Sensors 8 parallel auch auf einen (redundanten) zweiten optischen Sensor 12 angewandt. In diesem Falle kann der Auswertungsschritt S7 vorteilhafter weise angepasst werden und eine Kollision wird dann erkannt, wenn der Zählerstand des ersten optischen Sensors 8 und der Zählerstand des zweiten optischen Sensors 12 im selben Messzyklus jeweils den Schwellwert überschreiten.
Es versteht sich von selbst, dass die vorstehend an dem konkreten Beispiel einer Portalwaschanlage beschriebene Erfindung auch auf Fahrzeugbehandlungsanlagen anwendbar ist, bei denen ein Fahrzeug, bspw. über einen Mitnehmer, relativ zu stationären Behandlungsvorrichtungen geführt wird. In einem solchen Fall wird der lichte/kollisionsfreie Raum ebenfalls durch Projektion der Innenkanten/Innenkonturen der Behandlungsvorrichtung in Richtung der Relativbewegung definiert, auch wenn keine tatsächliche Bewegung der Behandlungsvorrichtung stattfindet.
Abweichend vom oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann zusätzlich oder alternativ eine Rückwärtsgewandte Sensorik zur Erkennung drohender Kollisionen eingesetzt werden.
Bezugszeichen
2 Fahrzeugbehandlungsanlage;
4 Behandlungsvorrichtung / Waschportal;
6 Kollisionserkennungseinrichtung;
8 erster optischer Sensor / Laserdistanzsensor;
10 Steuereinheit;
12 zweiter optischer Sensor / Laserdistanzsensor;
14 Auslegerarm

Claims

Ansprüche
1 . Fahrzeugbehandlungsanlage (2), in welcher mindestens eine
Behandlungsvorrichtung (4), insbesondere ein Waschportal, und ein zu behandelndes Fahrzeug relativ zueinander bewegt werden, mit einer Kollisionserkennungseinrichtung (6) zur Breitenüberwachung eines maximalen Behandlungsbereichs (B) der
Fahrzeugbehandlungsanlage (2), welche zur Überwachung einer seitlichen Grenze des maximalen Behandlungsbereichs (B) zumindest einen ersten optischen Sensor (8), der während eines Behandlungsvorgangs mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz betrieben wird und für jeden Abtastzyklus einen Ausgabewert ausgibt, sowie eine Steuereinheit (10) zur Auswertung der Ausgabewerte des ersten optischen Sensors (8) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Erfassungsbereich (E1 ) des ersten optischen Sensors (8) entlang einer zu überwachenden seitlichen Grenze des maximalen Behandlungsbereichs (B) der Fahrzeugbehandlungsanlage (2) und der Behandlungsvorrichtung (4) in
Relativbewegungsrichtung (vr) um eine vorbestimmte Distanz (S1 ) vorgelagert oder vorauseilend angeordnet ist, und
die Steuereinheit (10) jeden Ausgabewert des ersten optischen Sensors (8) entweder mit einem Sensor-Bedeckt-Ereignis oder mit einem Sensor-Nicht-Bedeckt- Ereignis bewertet und dann eine drohende Kollision erkennt, wenn eine vorbestimmte Anzahl konsekutiver Zyklen mit einem Sensor-Bedeckt-Ereignis am ersten optischen Sensor (8) erfasst wird.
2. Fahrzeugbehandlungsanlage (2) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungsbereich (E1 ) des ersten optischen Sensors (8) fest ausgerichtet ist und innerhalb einer Ebene liegt, die zwischen einer zum Behandlungsraum (B) hingewandten Innenkante der Behandlungsvorrichtung (4) und der
Relativbewegungsrichtung (vr) aufgespannt wird.
3. Fahrzeugbehandlungsanlage (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kollisionserkennungseinrichtung (6) zusätzlich einen zweiten optischen Sensor (12) aufweist, dessen Erfassungsbereich (E2) in einem vorbestimmten Abstand und/oder Winkel zum ersten optischen Sensor (8) angeordnet oder ausgerichtet ist; und die Steuereinheit (10) die Ausgabewerte des zweiten optischen Sensors (12) entweder mit einem Sensor-Bedeckt-Ereignis oder mit einem Sensor-Nicht-Bedeckt- Ereignis bewertet und dann eine drohende Kollision an der vom ersten optischen Sensor (8) und vom zweiten optischen Sensor (12) überwachten seitlichen Grenze des maximalen Behandlungsbereichs (B) erkennt, wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, insbesondere gleichzeitig, an dem ersten optischen Sensor (8) sowie an dem zweiten optischen Sensor (12) jeweils eine vorbestimmte Anzahl konsekutiver Zyklen mit einem Sensor-Bedeckt-Ereignis abgetastet wird.
4. Fahrzeugbehandlungsanlage (2) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungsbereich (E2) des zweiten optischen Sensors (12) entlang derselben seitlichen Grenze des maximalen Behandlungsbereichs (B) ausgerichtet ist wie der Erfassungsbereich (E1 ) des ersten optischen Sensors (8) und wie dieser ebenfalls in Relativbewegungsrichtung (vr) um eine vorbestimmte Distanz (S2) der
Behandlungsvorrichtung (4) vorgelagert oder vorauseilend angeordnet ist, wobei die vorbestimmte Distanz (S2) des zweiten optischen Sensors (12) geringer ist als die vorbestimmte Distanz (S1 ) des ersten optischen Sensors (8).
5. Fahrzeugbehandlungsanlage (2) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungsbereich (E2) des zweiten optischen Sensors (12) in
Relativbewegungsrichtung (vr) der Behandlungsvorrichtung (4) gesehen auf Flöhe des Erfassungsbereichs (E1 ) des ersten optischen Sensors (8) angeordnet ist und vom Erfassungsbereichs (E1 ) des ersten optischen Sensors (8) aus gesehen um eine vorbestimmte Distanz nach innen zur Behandlungsbereichsmitte hin versetzt ist.
6. Fahrzeugbehandlungsanlage (2) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der für die Meldung einer drohenden Kollision nötigen konsekutiven Zyklen mit einem Bedeckt-Ereignis am zweiten optischen Sensor (12) geringer ist als die Anzahl der für die Meldung einer drohenden Kollision nötigen konsekutiven Zyklen am ersten optischen Sensor (8).
7. Fahrzeugbehandlungsanlage (2) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) dann eine drohende Kollision erkennt, wenn am ersten optischen Sensor (8) und am zweiten optischen Sensor (12) gleichzeitig jeweils eine Anzahl an für die konsekutiven Zyklen mit Bedeckt-Ereignis vorliegt die größer oder gleich dem Schwellwert für die Meldung einer drohenden Kollision ist.
8. Fahrzeugbehandlungsanlage (2) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste optische Sensor (8) und der zweite optische Sensor (12) derart angeordnet sind, dass der erste und/oder der zweite optische Sensor (8, 12) an einem Auslegerarm (14) angeordnet und/oder in Fahrtrichtung von der
Behandlungsvorrichtung (4) weg geneigt ist, um den vorbestimmten Vorlauf (S1 , S2) in Relativbewegungsrichtung (vr) zu erzielen.
9. Fahrzeugbehandlungsanlage (2) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste optische Sensor (8) und / oder der zweite optische Sensor (12) ein Laserdistanzsensor ist.
10. Fahrzeugbehandlungsanlage (2) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
für jeden Abtastzyklus eine vom ersten optischen Sensor (8) oder vom zweiten optischen Sensor (12) gemessene Distanz mit einer vorgegebenen Distanz für den jeweiligen Sensor (8, 12), die von der aktuellen Position der Behandlungseinrichtung abhängig ist, abgeglichen wird; und
durch die Steuereinheit (10) ein Bedeckt-Ereignis für den jeweiligen Abtastzyklus ausgewertet wird, wenn die Differenz zwischen der gemessenen Distanz und der vorgegebenen Distanz einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet; und ein Nicht- Bedeckt-Ereignis für den jeweiligen Abtastzyklus ausgewertet wird, wenn die Differenz zwischen der gemessenen Distanz und der vorgegebenen Distanz innerhalb des vorbestimmten Schwellwerts liegt.
1 1 . Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbehandlungsanlage (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bewerten der einzelnen Ausgabewerte des ersten optischen Sensors (8) je Abtastzyklus mittels der Steuereinheit (10) als entweder ein Sensor-Bedeckt-Ereignis oder ein Sensor-Nicht-Bedeckt-Ereignis, insbesondere während einer Relativbewegung zwischen Fahrzeugbehandlungsanlage (2) und zu behandelndem Fahrzeug;
Erkennen einer drohenden Kollision, wenn eine vorbestimmte Anzahl konsekutiver Zyklen mit einem Sensor-Bedeckt-Ereignis am ersten optischen Sensor (8) erfasst wird.
12. Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbehandlungsanlage gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bewerten der Ausgabewerte des ersten optischen Sensors (8) mittels der
Steuereinheit (10) als entweder ein Sensor-Bedeckt-Ereignis oder ein Sensor-Nicht- Bedeckt-Ereignis, insbesondere während einer Relativbewegung zwischen
Fahrzeugbehandlungsanlage (2) und zu behandelndem Fahrzeug;
Bewerten der Ausgabewerte des zweiten optischen Sensors (12) mittels der Steuereinheit (10) als entweder ein Sensor-Bedeckt-Ereignis oder ein Sensor-Nicht- Bedeckt-Ereignis;
Erkennen einer drohenden Kollision an der vom ersten optischen Sensor (8) und vom zweiten optischen Sensor (12) überwachten seitlichen Grenze des maximalen Behandlungsbereichs (B), wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne,
insbesondere gleichzeitig, sowohl an dem ersten optischen Sensor (8) als auch an dem zweiten optischen Sensor (12) jeweils eine vorbestimmte Anzahl konsekutiver Zyklen mit einem Sensor-Bedeckt-Ereignis abgetastet wird.
13. Verfahren gemäß Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der für die Meldung einer drohenden Kollision erforderlichen konsekutiven Zyklen mit einem Bedeckt-Ereignis größer wird, je langsamer die Relativbewegung zwischen der Behandlungseinrichtung (4) und dem zu behandelnden Fahrzeug ist und umgekehrt.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der für die Meldung einer drohenden Kollision nötigen konsekutiven Zyklen mit einem Bedeckt-Ereignis am zweiten optischen Sensor (12) geringer ist als die Anzahl der für die Meldung einer drohenden Kollision nötigen konsekutiven Zyklen am ersten optischen Sensor (8).
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste optische Sensor (8) und / oder der zweite optische Sensor (12) ein Laserdistanzsensor ist und
durch die Steuereinheit (10) für jeden Abtastzyklus eine vom ersten optischen Sensor (8) oder vom zweiten optischen Sensor (12) gemessene Distanz mit einer vorgegebenen Distanz für den jeweiligen Sensor (8, 12), die von der aktuellen Position der Behandlungseinrichtung abhängig ist, abgeglichen wird; und
die Steuereinheit (10) ein Bedeckt-Ereignis für den jeweiligen Abtastzyklus ausgewertet wird, wenn die Differenz zwischen der gemessenen Distanz und der vorgegebenen Distanz einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet; und ein Nicht- Bedeckt-Ereignis für den jeweiligen Abtastzyklus ausgewertet wird, wenn die Differenz zwischen der gemessenen Distanz und der vorgegebenen Distanz innerhalb des vorbestimmten Schwellwerts liegt.
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