Title:
Verfahren und System zur Positionserfassung
Kind Code:
A1


Abstract:

Verfahren und System zur Positionserfassung eines Fahrzeugs entlang einer Fahrstrecke, wobei die Fahrstrecke auf einem Betonboden angeordnet ist, wobei der Betonboden eine Armierung aufweist,
aufweisend die zeitlich aufeinander folgenden Verfahrensschritte:
wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Fahrzeug eine Referenzfahrt entlang der Fahrstrecke ausführt, wobei das Fahrzeug entlang der Fahrstrecke Messpunkte aufnimmt, wobei jeder Messpunkt einer Position auf der Fahrstrecke ein Signal der Armierung zuordnet,
wobei in einem zweiten Verfahrensschritt aus den während der Referenzfahrt ermittelten Messpunkten ein Referenzprofil der Fahrstrecke bestimmt wird,
wobei in einem dritten Verfahrensschritt das Fahrzeug entlang der Fahrstrecke fährt und weitere Messpunkte aufnimmt,
wobei in einem vierten Verfahrensschritt aus den weiteren Messpunkten ein Profilabschnitt bestimmt wird,
wobei in einem fünften Verfahrensschritt der Profilabschnitt einem Abschnitt des Referenzprofils eindeutig zugeordnet wird, insbesondere mittels eines Korrelationsverfahrens,
wobei in einem sechsten Verfahrensschritt mittels des dem Referenzprofil zugeordneten Profilabschnitts dem Fahrzeug eine Position auf der Fahrstrecke eindeutig zugeordnet wird.




Inventors:
Böckle, Jürgen (76646, Bruchsal, DE)
Schmidt, Josef (76676, Graben-Neudorf, DE)
Hua, Zhidong, Dr. (76646, Bruchsal, DE)
Schäfer, Thomas, Dr. (76689, Karlsdorf-Neuthard, DE)
Wanjek, Andreas (68753, Waghäusel, DE)
Application Number:
DE102017006684A
Publication Date:
03/15/2018
Filing Date:
07/14/2017
Assignee:
SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG, 76646 (DE)
Domestic Patent References:
DE102013001358A1N/A2014-07-31
DE102005008555A1N/A2006-08-24
DE10008289A1N/A2001-09-06



Foreign References:
WO2014065856A12014-05-01
201000529712010-03-04
Claims:
1. Verfahren zur Positionserfassung eines Fahrzeugs (3) entlang einer Fahrstrecke (2), wobei die Fahrstrecke (2) auf einem Betonboden angeordnet ist, wobei der Betonboden eine Armierung (1), insbesondere also Bewehrung, aufweist,
aufweisend die zeitlich aufeinander folgenden Verfahrensschritte:
wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Fahrzeug (3) eine Referenzfahrt entlang der Fahrstrecke (2) ausführt, wobei das Fahrzeug (3) entlang der Fahrstrecke (2) Messpunkte (6) aufnimmt, wobei jeder Messpunkt (6) einer Position auf der Fahrstrecke (2) ein Signal der Armierung (1) zuordnet,
wobei in einem zweiten Verfahrensschritt aus den während der Referenzfahrt ermittelten Messpunkten (6) ein Referenzprofil (8) der Fahrstrecke (2) bestimmt wird, insbesondere durch Interpolation,
wobei in einem dritten Verfahrensschritt das Fahrzeug (3), insbesondere während einer weiteren Fahrt, entlang der Fahrstrecke (2) fährt und weitere Messpunkte aufnimmt,
wobei in einem vierten Verfahrensschritt aus den weiteren Messpunkten ein Profilabschnitt (9) bestimmt wird, insbesondere durch Interpolation,
wobei in einem fünften Verfahrensschritt der Profilabschnitt (9) einem Abschnitt des Referenzprofils (8) eindeutig zugeordnet wird, insbesondere mittels eines Korrelationsverfahrens,
insbesondere mittels Bestimmung eines Maximums des auf die Korrelation zwischen dem Profilabschnitt (9) und dem Abschnitt des Referenzprofils (8) bezogenen Korrelationsintegrals,
wobei in einem sechsten Verfahrensschritt mittels des dem Referenzprofil (8) zugeordneten Profilabschnitts (9) dem Fahrzeug (3) eine Position auf der Fahrstrecke (2) eindeutig zugeordnet wird.

2. Verfahren zur Positionserfassung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
im sechsten Verfahrensschritt dem Profilabschnitt (9) ein Positionsbereich des Referenzprofils (8) zugeordnet wird,
wobei die Position des Fahrzeugs (3) relativ zum Profilabschnitt (9) bestimmt wird,
wobei aus dem Positionsbereich und der Position des Fahrzeugs (3) relativ zum Profilabschnitt (9) die Position des Fahrzeugs (3) auf der Fahrstrecke (2) bestimmt wird.

3. Verfahren zur Positionserfassung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Signals der Armierung (1) mittels einer Radarmessung und/oder eines induktiven Sensors die Tiefe und/oder Dichte und/oder Dicke der Armierung (1) im Betonboden bestimmt wird.

4. Verfahren zur Positionserfassung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzprofil (8) jeder Position auf der Fahrstrecke (2) einen Wert des Signals der Armierung (1) eindeutig zuordnet.

5. Verfahren zur Positionserfassung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausrichtung des Fahrzeugs (3) relativ zur Erstreckungsrichtung der Fahrstrecke (2) an einer Position bestimmt wird,
wobei in einer ersten Messung, linear polarisiertes Licht eines stationär angeordneten Sendemoduls einen Flüssigkristall durchläuft, wobei dieser derart angesteuert wird, dass die Polarisation des Lichtes um einen ersten Winkel gedreht wird, wobei das Licht zumindest teilweise ein zweites Polarisationsfilter des Fahrzeugs (3) passiert und die Intensität I1 des Lichts bestimmt wird,
wobei in einer zweiten Messung, linear polarisiertes Licht des stationär angeordneten Sendemoduls den Flüssigkristall durchläuft, wobei dieser derart angesteuert wird, dass die Polarisation des Lichtes um einen zweiten Winkel gedreht wird, wobei das Licht zumindest teilweise das zweite Polarisationsfilter passiert und die Intensität I2 des Lichts bestimmt wird,
wobei aus den Intensitäten I1 und I2 die Ausrichtung des Fahrzeugs (3) relativ zur Erstreckungsrichtung der Fahrstrecke (2) bestimmt wird,
wobei der erste Winkel und der zweite Winkel ungleich sind, insbesondere wobei der erste Winkel und der zweite Winkel sich betragsmäßig um 90° unterscheiden oder sich betragsmäßig um einen Wert zwischen 80° und 100° unterscheiden.

6. System zur Positionserfassung eines Fahrzeugs (3) entlang einer Fahrstrecke, insbesondere mittels eines Verfahrens zur Positionserfassung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das System das Fahrzeug (3), die Fahrstrecke (2) und einen Betonboden aufweist, wobei die Fahrstrecke (2) auf dem Betonboden angeordnet ist,
wobei der Betonboden eine Armierung (1) aufweist,
wobei das Fahrzeug (3) einen Sensor (4) zur Messung eines Signals der Armierung (1) und ein Auswertemittel (5) aufweist.

7. System zur Positionserfassung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sensor (4) an einem Fahrzeugboden des Fahrzeugs (5) angeordnet ist,
und/oder dass
der Sensor (4) mit dem Auswertemittel (5) verbunden ist, insbesondere elektrisch leitend verbunden ist.

8. System zur Positionserfassung nach mindestens einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) ein Radarsensor und/oder ein induktiver Sensor ist, der dazu eingerichtet ist die Dicke und/oder die Dichte und/oder die Tiefe der Armierung (1) im Betonboden zu bestimmen.

9. System zur Positionserfassung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fahrzeug (3) eine Fahrzeugsteuerung aufweist, insbesondere wobei das Fahrzeug (3) als fahrerloses Transportfahrzeug ausgeführt ist,
wobei die Fahrzeugsteuerung mit dem Auswertemittel (5) verbunden ist.

10. System zur Positionserfassung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das System stationär angeordnete Sendemodule aufweist, die entlang der Fahrstrecke (2) angeordnet sind, insbesondere die oberhalb des Fahrzeuges (3) angeordnet sind,
wobei das Fahrzeug (3) ein Empfangsmodul aufweist, insbesondere wobei das Empfangsmodul an der Oberseite des Fahrzeugs (3) angeordnet ist,
wobei jedes Sendemodul eine Lichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode, und ein erstes Polarisationsfilter aufweist, wobei das erste Polarisationsfilter als lineares Polarisationsfilter ausgeführt ist, so dass linear polarisiertes Licht vom Sendemodul aussendbar ist,
wobei das Empfangsmodul einen Lichtsensor, einen Flüssigkristall, ein Steuerungsmittel für den Flüssigkristall und einen zweiten Polarisationsfilter aufweist, wobei das zweite Polarisationsfilter als lineares Polarisationsfilter ausgeführt ist,
wobei das zweite Polarisationsfilter zwischen dem Lichtsensor und dem Flüssigkristall angeordnet ist,
wobei der Flüssigkristall mittels des Steuerungsmittels derart ansteuerbar ist, dass die Polarisation von dem den Flüssigkristall passierenden linear polarisierten Licht um einen ersten Winkel oder um einen zweiten Winkel, insbesondere um 0° oder um 90°, gedreht wird, wobei der erste Winkel und der zweite Winkel ungleich sind,
wobei Licht von der Lichtquelle, welches das erste Polarisationsfilter, dann den Flüssigkristall und dann das zweite Polarisationsfilter durchlaufen hat, mittels des Lichtsensors detektierbar ist.

11. System zur Positionserfassung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lichtquelle intensitätsmoduliertes Licht erzeugt, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 100 kHz und 10 MHz,
und/oder
dass das verwendete Licht sichtbares Licht oder Infrarotlicht ist.

12. System zur Positionserfassung nach mindestens einem der Ansprüche 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Empfangsmodul einen Empfänger aufweist, der mit dem Auswertemittel (5) verbunden ist,
wobei der Empfänger eingerichtet ist, ein Signal des Lichtsensors, insbesondere einen Strom, zu messen,
wobei das Auswertemittel (5) eingerichtet ist, aus zwei Messwerten des Lichtsensors die Ausrichtung des Fahrzeugs (3) relativ zur Erstreckungsrichtung der Fahrstrecke (2) zu bestimmen,
insbesondere wobei die Fahrzeugsteuerung eingerichtet ist, die von dem Auswertemittel (5) bestimmte Ausrichtung des Fahrzeugs (3) zur Steuerung des Fahrzeugs (3) zu verwenden.

13. System zur Positionserfassung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
jedes stationär angeordnete Sendemodul eine Identitätsinformation aufweist, die auf das Licht des jeweiligen stationär angeordneten Sendemoduls aufmodulierbar ist,
wobei jedem stationär angeordneten Sendemodul ein Positionsbereich entlang der Fahrstrecke (2) eindeutig zuordenbar ist mittels der Identitätsinformation,
insbesondere wobei das System eine Speichereinheit aufweist, in der die jeweiligen Positionsbereiche der jeweiligen Identitätsinformation zugeordnet gespeichert sind, wobei die Speichereinheit auslesbar ist von dem Auswertemittel (5).

14. System zur Positionserfassung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
jedes stationär angeordnete Sendemodul einen jeweiligen Sendekegel aufweist,
insbesondere wobei die Sendekegel von benachbarten stationär angeordneten Sendemodulen zumindest teilweise überlappen,
und/oder wobei die gesamte Fahrstrecke (2) mittels der stationär angeordneten Sendemodule beleuchtet ist, insbesondere als Beleuchtung der Fahrstrecke (2).

15. System zur Positionserfassung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
das System ein dem jeweiligen stationär angeordneten Sendemodul zugeordnetes jeweiliges stationär angeordnetes Empfangsmodul aufweist, wobei das stationär angeordnete Empfangsmodul und das Empfangsmodul des Fahrzeugs (3) gleichartig sind,
wobei das Fahrzeug (3) ein Sendemodul aufweist, wobei das Sendemodul des Fahrzeugs und das stationär angeordnete Sendemodul gleichartig sind,
wobei das stationär angeordnete Empfangsmodul eingerichtet ist, Licht des Sendemoduls des Fahrzeugs (3) zu empfangen,
insbesondere wobei mittels der Sendemodule und Empfangsmodule eine bidirektionale Datenübertragung zwischen dem Fahrzeug (3) und einer zentralen Steuerung ausführbar ist.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Positionserfassung.

Aus der DE 10 2005 008 555 A1 sind eine Anlage und ein Verfahren zur Bestimmung einer Position bekannt.

Aus der WO 2014/065 856 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Fahrzeuglokalisierung mit bodengängigem Radar bekannt.

Aus der US 2010/0052971 A1 ist ein Radar-basiertes Detektieren einer Fahbahn bekannt.

Aus der DE 10 2013 001 358 A1 ist ein Verfahren zum Betrieben einer Anlage mit Lichkommunikation bekannt.

Aus der DE 100 08 289 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Ausrichtung eines Mobilteils bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zur Positionserfassung weiterzubilden, wobei der Umweltschutz verbessert werden soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und bei dem System nach den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zur Positionserfassung eines Fahrzeugs entlang einer Fahrstrecke, wobei die Fahrstrecke auf einem Betonboden angeordnet ist, wobei der Betonboden eine Armierung aufweist,
sind, dass das Verfahren die zeitlich aufeinander folgenden Verfahrensschritte aufweist:
wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Fahrzeug eine Referenzfahrt entlang der Fahrstrecke ausführt, wobei das Fahrzeug entlang der Fahrstrecke Messpunkte aufnimmt, wobei jeder Messpunkt einer Position auf der Fahrstrecke ein Signal der Armierung zuordnet,
wobei in einem zweiten Verfahrensschritt aus den während der Referenzfahrt ermittelten Messpunkten ein Referenzprofil der Fahrstrecke bestimmt wird,
wobei in einem dritten Verfahrensschritt das Fahrzeug entlang der Fahrstrecke fährt und weitere Messpunkte aufnimmt,
wobei in einem vierten Verfahrensschritt aus den weiteren Messpunkten ein Profilabschnitt bestimmt wird,
wobei in einem fünften Verfahrensschritt der Profilabschnitt einem Abschnitt des Referenzprofils eindeutig zugeordnet wird, insbesondere mittels eines Korrelationsverfahrens,
wobei in einem sechsten Verfahrensschritt mittels des dem Referenzprofil zugeordneten Profilabschnitts dem Fahrzeug eine Position auf der Fahrstrecke eindeutig zugeordnet wird.

Von Vorteil ist dabei, dass die Position des Fahrzeugs auf der Fahrstrecke bestimmbar ist. Vorteilhafterweise ist dazu die Armierung im Betonboden verwendbar, die der Betonboden einer Anlage, insbesondere einer Fabrikhalle, üblicherweise aufweist. Somit ist lediglich das Fahrzeug mit einem Sensor zur Erfassung der Messpunkte und einem Auswertemittel zur Auswertung der Messpunkte auszurüsten. Eine sichere Bestimmung der Position des Fahrzeugs auf der Fahrstrecke ist somit mit geringem Materialaufwand ausführbar.

Insbesondere wird der Profilabschnitt dem Abschnitt des Referenzprofils eindeutig zugeordnet mittels eines Korrelationsverfahrens. Hierbei wird also das Integral aus dem Produkt zwischen dem Profilabschnitt und dem relativ dazu um einen Verschiebebetrag verschobenen Abschnitt des Referenzprofils bestimmt. Der Wert des Integrals hängt somit vom Verschiebebetrag ab. Durch Bestimmung desjenigen Verschiebebetrags, bei welchem der Wert des Integrals maximal ist, ist die eindeutige Zuordnung in einfacher Weise ausführbar. Ein Auswertemittel des Fahrzeugs ist für diese Zuordnung durch Bestimmung des Maximums eines Korrelationsintegrals geeignet ausgeführt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im sechsten Verfahrensschritt dem Profilabschnitt ein Positionsbereich des Referenzprofils zugeordnet, wobei die Position des Fahrzeugs relativ zum Profilabschnitt bestimmt wird, wobei aus dem Positionsbereich und der Position des Fahrzeugs relativ zum Profilabschnitt die Position des Fahrzeugs auf der Fahrstrecke bestimmt wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Position des Fahrzeugs eindeutig bestimmbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zur Bestimmung des Signals der Armierung mittels einer Radarmessung und/oder eines induktiven Sensors die Tiefe und/oder Dichte und/oder Dicke der Armierung im Betonboden bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass die im Betonboden üblicherweise vorhandene Armierung zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs auf der Fahrstrecke verwendbar ist. Vorteilhafterweise ist die Armierung unregelmäßig in dem Betonboden angeordnet, insbesondere wobei die Armierung mehrere Armierungsabschnitte aufweist, die teilweise überlappen. Somit weist die Fahrstrecke ein charakteristisches Referenzprofil auf, so dass eine Abweichung des Fahrzeugs von der Fahrstrecke detektierbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ordnet das Referenzprofil jeder Position auf der Fahrstrecke einen Wert des Signals der Armierung eindeutig zu. Von Vorteil ist dabei, dass die Position des Fahrzeugs auf der Fahrstrecke mittels des Referenzprofils bestimmbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Ausrichtung des Fahrzeugs relativ zur Erstreckungsrichtung der Fahrstrecke an einer Position bestimmt, wobei in einer ersten Messung, linear polarisiertes Licht eines stationär angeordneten Sendemoduls einen Flüssigkristall durchläuft, wobei dieser derart angesteuert wird, dass die Polarisation des Lichtes um einen ersten Winkel gedreht wird, wobei das Licht zumindest teilweise ein zweites Polarisationsfilter des Fahrzeugs passiert und die Intensität I1 des Lichts bestimmt wird, wobei in einer zweiten Messung, linear polarisiertes Licht des stationär angeordneten Sendemoduls den Flüssigkristall durchläuft, wobei dieser derart angesteuert wird, dass die Polarisation des Lichtes um einen zweiten Winkel gedreht wird, wobei das Licht zumindest teilweise das zweite Polarisationsfilter passiert und die Intensität I2 des Lichts bestimmt wird, wobei aus den Intensitäten I1 und I2 die Ausrichtung des Fahrzeugs relativ zur Erstreckungsrichtung der Fahrstrecke bestimmt wird, wobei der erste Winkel und der zweite Winkel ungleich sind, insbesondere wobei der erste Winkel und der zweite Winkel sich betragsmäßig um 90° unterscheiden oder sich betragsmäßig um einen Wert zwischen 80° und 100° unterscheiden. Von Vorteil ist dabei, dass das mittels der aktuellen Ausrichtung die Fahrtrichtung des Fahrzeuges korrigierbar ist, bevor das Fahrzeug von der Fahrstrecke abweicht. Somit ist eine sichere Steuerung des Fahrzeugs ermöglicht.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem System zur Positionserfassung eines Fahrzeugs entlang einer Fahrstrecke, insbesondere mittels eines Verfahrens zur Positionserfassung wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach mindestens einem der auf das Verfahren gerichteten Ansprüche, sind, dass
das System das Fahrzeug, die Fahrstrecke und einen Betonboden aufweist, wobei die Fahrstrecke auf dem Betonboden angeordnet ist,
wobei der Betonboden eine Armierung aufweist,
wobei das Fahrzeug einen Sensor zur Messung eines Signals der Armierung und ein Auswertemittel aufweist.

Von Vorteil ist dabei, dass die Position des Fahrzeugs auf der Fahrstrecke bestimmbar ist. Vorteilhafterweise ist dazu die Armierung im Betonboden verwendbar, die der Betonboden einer Anlage, insbesondere einer Fabrikhalle, üblicherweise aufweist. Somit ist lediglich das Fahrzeug mit dem Sensor zur Erfassung der Messpunkte und dem Auswertemittel zur Auswertung der Messpunkte auszurüsten. Eine sichere Bestimmung der Position des Fahrzeugs auf der Fahrstrecke ist somit mit geringem Materialaufwand ausführbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sensor an einem Fahrzeugboden des Fahrzeugs angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Betonboden kleiner ist, als bei einer Anordnung des Sensors an anderen Positionen auf dem Fahrzeug. Somit ist ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis bei der Bestimmung des Signals von der Armierung erreichbar. Vorteilhafterweise ist zwischen dem Sensor und dem Betonboden ausschließlich Luft angeordnet.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sensor mit dem Auswertemittel verbunden, insbesondere elektrisch leitend verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass das Auswertemittel zur Auswertung der Signale des Sensors eingerichtet ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sensor ein Radarsensor und/oder ein induktiver Sensor, der dazu eingerichtet ist die Dicke und/oder die Dichte und/oder die Tiefe der Armierung im Betonboden zu bestimmen. Von Vorteil ist dabei, dass mittels des Sensors das charakteristische Referenzprofil der Armierung auf der Fahrstrecke bestimmbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Fahrzeug eine Fahrzeugsteuerung auf, insbesondere wobei das Fahrzeug als fahrerloses Transportfahrzeug ausgeführt ist, wobei die Fahrzeugsteuerung mit dem Auswertemittel verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Signale der Armierung von dem Fahrzeug auswertbar sind und daraus die Position des Fahrzeugs von dem Fahrzeug bestimmbar ist und diese Position zur autonomen Steuerung des Fahrzeugs verwendbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das System stationär angeordnete Sendemodule auf, die entlang der Fahrstrecke angeordnet sind, insbesondere die oberhalb des Fahrzeuges angeordnet sind, wobei das Fahrzeug ein Empfangsmodul aufweist, insbesondere wobei das Empfangsmodul an der Oberseite des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei jedes Sendemodul eine Lichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode, und ein erstes Polarisationsfilter aufweist, wobei das erste Polarisationsfilter als lineares Polarisationsfilter ausgeführt ist, so dass linear polarisiertes Licht vom Sendemodul aussendbar ist, wobei das Empfangsmodul einen Lichtsensor, einen Flüssigkristall, ein Steuerungsmittel für den Flüssigkristall und einen zweiten Polarisationsfilter aufweist, wobei das zweite Polarisationsfilter als lineares Polarisationsfilter ausgeführt ist, wobei das zweite Polarisationsfilter zwischen dem Lichtsensor und dem Flüssigkristall angeordnet ist, wobei der Flüssigkristall mittels des Steuerungsmittels derart ansteuerbar ist, dass die Polarisation von dem den Flüssigkristall passierenden linear polarisierten Licht um einen ersten Winkel oder um einen zweiten Winkel, insbesondere um 0° oder um 90°, gedreht wird, wobei der erste Winkel und der zweite Winkel ungleich sind, wobei Licht von der Lichtquelle, welches das erste Polarisationsfilter, dann den Flüssigkristall und dann das zweite Polarisationsfilter durchlaufen hat, mittels des Lichtsensors detektierbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass das mittels der aktuellen Ausrichtung die Fahrtrichtung des Fahrzeuges korrigierbar ist, bevor das Fahrzeug von der Fahrstrecke abweicht. Somit ist eine sichere Steuerung des Fahrzeugs ermöglicht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erzeugt die Lichtquelle intensitätsmoduliertes Licht, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 100 kHz und 10 MHz. Von Vorteil ist dabei, dass eine Identitätsinformation des Sendemoduls und/oder ein Steuerbefehl und/oder eine Statusinformation auf das Licht aufmodulierbar ist. Vorteilhafterweise ist eine hohe Datenübertragungsrate ermöglicht. Die Modulation des Lichtes ist für das menschliche Auge nicht erkennbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das verwendete Licht sichtbares Licht oder Infrarotlicht. Von Vorteil ist dabei, dass das Licht zur Beleuchtung der Fahrstrecke verwendbar ist.

Vorteilhafterweise sind einfache Lichtsensoren verwendbar, beispielsweise eine Photodiode oder ein Phototransistor. Vorteilhafterweise sind einfache Lichtquellen verwendbar, beispielsweise eine Leuchtdiode.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Empfangsmodul einen Empfänger auf, der mit dem Auswertemittel verbunden ist, wobei der Empfänger eingerichtet ist, ein Signal des Lichtsensors, insbesondere einen Strom, zu messen, wobei das Auswertemittel eingerichtet ist, aus zwei Messwerten des Lichtsensors die Ausrichtung des Fahrzeugs relativ zur Erstreckungsrichtung der Fahrstrecke zu bestimmen, insbesondere wobei die Fahrzeugsteuerung eingerichtet ist, die von dem Auswertemittel bestimmte Ausrichtung des Fahrzeugs zur Steuerung des Fahrzeugs zu verwenden. Von Vorteil ist dabei, dass das Fahrzeug autonom steuerbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jedes stationär angeordnete Sendemodul eine Identitätsinformation auf, die auf das Licht des jeweiligen stationär angeordneten Sendemoduls aufmodulierbar ist, wobei jedem stationär angeordneten Sendemodul ein Positionsbereich entlang der Fahrstrecke eindeutig zuordenbar ist mittels der Identitätsinformation, insbesondere wobei das System eine Speichereinheit aufweist, in der die jeweiligen Positionsbereiche der jeweiligen Identitätsinformation zugeordnet gespeichert sind, wobei die Speichereinheit auslesbar ist von dem jeweiligen Auswertemittel. Von Vorteil ist dabei, dass dem Fahrzeug die Ausrichtung und der Positionsbereich eindeutig zuordenbar sind. Somit ist eine redundante Positionsbestimmung des Fahrzeugs ausführbar. Vorteilhafterweise ist die punktgenaue Positionsbestimmung mittels der Signale der Armierung von der Bestimmung von Positionsbereichen überwachbar. Sobald eine Abweichung zwischen der punktgenauen Position von dem Positionsbereich auftritt ist eine Sicherheitsaktion ausführbar, beispielsweise ist das Fahrzeug stoppbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jedes stationär angeordnete Sendemodul einen jeweiligen Sendekegel auf. Von Vorteil ist dabei, dass dem Fahrzeug der Positionsbereich eines jeweiligen stationär angeordneten Sendemoduls eindeutig zuordenbar ist, sobald das Fahrzeug sich in dem jeweiligen Sendekegel des jeweiligen stationär angeordneten Sendemoduls aufhält und dessen Licht detektiert.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung überlappen die Sendekegel von benachbarten stationär angeordneten Sendemodulen zumindest teilweise. Von Vorteil ist dabei, dass bei der Positionsbestimmung die Ortsauflösung verbessert ist. Vorteilhafterweise befindet sich das Fahrzeug in einem ersten Positionsbereich im Sendekegel eines ersten stationär angeordneten Sendemoduls oder in einem zweiten Positionsbereich im Sendekegel eines zweiten stationär angeordneten Sendemoduls oder in einem dritten Positionsbereich im Sendekegel des ersten stationär angeordneten Sendemoduls und im Sendekegel des zweiten stationär angeordneten Sendemoduls, wobei das erste stationär angeordnete Sendemodul und das zweite stationär angeordnete Sendemodul benachbart sind. Vorteilhafterweise sind der erste Positionsbereich, der zweite Positionsbereich und der dritte Positionsbereich kleiner als der einem jeweiligen stationär angeordneten Sendemodul zugeordnete Positionsbereich. Dabei ist der dritte Positionsbereich die Schnittmenge aus dem Positionsbereich des ersten stationär angeordneten Sendemoduls und dem Positionsbereich des zweiten stationär angeordneten Sendemoduls.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die gesamte Fahrstrecke mittels der stationär angeordneten Sendemodule beleuchtet, insbesondere als Beleuchtung der Fahrstrecke. Von Vorteil ist dabei, dass dem Fahrzeug auf der gesamten Fahrstrecke ein Positionsbereich mittels des Systems zuordenbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das System ein dem jeweiligen stationär angeordneten Sendemodul zugeordnetes jeweiliges stationär angeordnetes Empfangsmodul auf, wobei das stationär angeordnete Empfangsmodul und das Empfangsmodul des Fahrzeugs gleichartig sind, wobei das Fahrzeug ein Sendemodul aufweist, wobei das Sendemodul des Fahrzeugs und das stationär angeordnete Sendemodul gleichartig sind, wobei das stationär angeordnete Empfangsmodul eingerichtet ist, Licht des Sendemoduls des Fahrzeugs zu empfangen. Von Vorteil ist dabei, dass mittels des stationären Empfangsmoduls und des Sendemoduls auf dem Fahrzeug eine redundante Bestimmung der Ausrichtung des Fahrzeugs ermöglicht ist. Somit ist ein eventueller Messfehler bei der Bestimmung der Ausrichtung durch Mittelwertbildung reduzierbar. Die Sicherheit ist verbessert.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels der Sendemodule und Empfangsmodule eine bidirektionale Datenübertragung zwischen dem Fahrzeug und einer zentralen Steuerung ausführbar. Von Vorteil ist dabei, dass das System zur Kommunikation der Steuerung mit dem Fahrzeug verwendbar ist. Vorteilhafterweise sind Steuerbefehle von der Steuerung an das Fahrzeug und Statusinformationen vom Fahrzeug an die Steuerung übertragbar.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist eine Armierung 1 für einen Betonboden in Draufsicht gezeichnet.

2 zeigt ein Fahrzeug 3 des erfindungsgemäßen Systems zur Positionserfassung in Draufsicht.

In der 3 ist die Intensität I eines Messsignals der Armierung im Betonboden als Funktion einer Position x auf einer Fahrstrecke mittels Messpunkten 6 und ein aus den Messpunkten 6 resultierendes Profil 7 dargestellt.

4 zeigt die Intensität I eines Referenzprofils 8 als Funktion der Position x.

In der 5 sind das Referenzprofil 8 und ein Profilabschnitt 9 gezeichnet, wobei der Profilabschnitt 9 verschiedenen Positionsbereichen des Referenzprofils 8 zuordenbar ist.

6 zeigt das Referenzprofil 8 und einen einem Positionsbereich des Referenzprofils 8 eindeutig, insbesondere eineindeutig, zugeordneten Profilabschnitt 9.

Das erfindungsgemäße System zur Positionserfassung weist das Fahrzeug 3 und den Betonboden auf, wobei das Fahrzeug 3 auf dem Betonboden verfahrbar ist.

Der Betonboden weist eine Armierung 1 auf zur Bewehrung des Betonbodens. Die Armierung 1 ist metallisch und weist eine größere Duktilität auf als Beton. Vorzugsweise ist die Armierung 1 aus Stahl, insbesondere Betonstahl, ausgeführt. Als Armierung 1 sind Betonstabstahl und/oder Betonstahlmatten und/oder Betonstahl in Ringen und/oder Bewehrungsdraht und/oder Gitterträger verwendbar.

Die Armierung 1 im Betonboden ist mittels eines Radarsensors und/oder mittels eines induktiven Sensors detektierbar. Die Intensität 1 des Signals von der Armierung 1 ist dabei abhängig von der Tiefe der Armierung 1 im Betonboden und von der Dicke der Armierung 1 am Ort der Messung. Beispielsweise bewirkt ein Knotenpunkt von zwei Betonstabstählen ein größeres Signal als ein einzelner Betonstabstahl.

Die Armierung 1 weist mehrere Armierungsabschnitte, insbesondere Betonstahlmatten, auf, die nebeneinander angeordnet sind und einander teilweise überlappen. Vorzugsweise sind zwei benachbarte Armierungsabschnitte um einen nichtverschwindenden Winkel verdreht zueinander angeordnet.

Das Fahrzeug 3 weist einen Sensor 4, insbesondere einen induktiven Sensor und/oder einen Radarsensor, auf zur Erfassung der Armierung 1 im Betonboden. Vorzugsweise ist der Sensor 4 am Fahrzeugboden des Fahrzeugs 3 angeordnet und zum Betonboden hin ausgerichtet. Der Sensor 4 ist mit einem Auswertemittel 5 verbunden, das auf dem Fahrzeug 3 angeordnet ist.

Das Fahrzeug 3, das entlang einer Fahrstrecke 2 auf dem Betonboden fährt, bestimmt mittels des Sensors 3 das Signal der Armierung 1 als Funktion der Position auf der Fahrstrecke 2. Jede Fahrstrecke 2 weist aufgrund einer unregelmäßigen Anordnung der Armierung 1 im Betonboden ein charakteristisches Profil 7 auf. Dieses Profil 7 wird mittels einzelner Messpunkte 6 entlang der Fahrstrecke 2 bestimmt.

Für den Anwendungsfall, dass das Fahrzeug 3 wiederholt die gleiche Fahrstrecke 2 fahren soll, führt das Fahrzeug 3 eine Referenzfahrt durch und bestimmt entlang der gesamten Fahrstrecke 2 Messpunkte 6. Mittels der Messpunkte 6 der Referenzfahrt wird ein Referenzprofil 8 bestimmt. Das Referenzprofil 8 gibt für jede Position x auf der Fahrstrecke eine Intensität I des Signals von der Armierung 1 an.

Vorzugsweise fährt das Fahrzeug 3 mit einer konstanten Geschwindigkeit.

Zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs 3 auf der Fahrstrecke 2 werden mittels des Sensors Messpunkte eines Profilabschnitts 9 bestimmt. Dieser Profilabschnitt 9 wird von dem Auswertemittel 5 mit dem Referenzprofil 8 verglichen, insbesondere mittels eines Korrelationsverfahrens. Stimmt der Profilabschnitt 9 mit einem Abschnitt des Referenzprofils 8 eindeutig überein, so ist jeder Messpunkt des Profilabschnitts 9 einer Position auf der Fahrstrecke 1 eindeutig, insbesondere eineindeutig, zuordenbar.

Die aktuelle Position des Fahrzeugs 3 wird bestimmt durch den Vergleich eines aktuellen Messpunktes mit dem Profilabschnitt 9 und dem zugeordneten Abschnitt des Referenzprofils 8.

Weist der Profilabschnitt 9 zu wenige Messpunkte auf, so ist der Profilabschnitt 9 dem Referenzprofil nicht eindeutig, insbesondere eineindeutig, zuordenbar. Somit ist auch dem Fahrzeug 3 keine Position eindeutig zuordenbar.

In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist das System stationär angeordnete Sendemodule auf, die entlang der Fahrstrecke 2 angeordnet sind. Die stationär angeordneten Sendemodule sind oberhalb des Fahrzeugs 3 angeordnet, insbesondere an einem Mast oder an der Oberseite des Innenraums einer das System aufnehmenden Halle, insbesondere einer Produktionshalle, insbesondere an der Decke der Halle.

Das Fahrzeug 3 weist ein Empfangsmodul auf, vorzugsweise ist das Empfangsmodul an einer Oberseite des Fahrzeugs 3 angeordnet.

Jedes stationär angeordnete Sendemodul weist einen Sendekegel auf, der sich von dem stationär angeordneten Sendemodul zu dem Betonboden erstreckt. Dabei ist das stationär angeordnete Sendemodul derart ausgerichtet, dass der Sendekegel vom Empfangsmodul des Fahrzeugs 3 detektierbar ist.

Jedes stationär angeordnete Sendemodul weist eine Lichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode, ein erstes Polarisationsfilter, eine Stromquelle und einen Wandler auf. Der Wandler ist mit einer zentralen Steuerung einer das System aufweisenden Anlage verbunden, insbesondere mittels eines Datenbusses. Das erste Polarisationsfilter ist vor der Lichtquelle angeordnet. Das erste Polarisationsfilter ist als lineares Polarisationsfilter ausgeführt, so dass von dem unpolarisierten Licht der Lichtquelle, das auf das erste Polarisationsfilter trifft, nur der linear polarisierte Anteil das erste Polarisationsfilter passiert.

Alternativ ist die Lichtquelle als Quelle linear polarisierten Lichts ausgeführt, insbesondere wobei das erste Polarisationsfilter in die Lichtquelle integriert ist.

Die Steuerung sendet einen Steuerbefehl an den Wandler, der die Stromquelle der Lichtquelle derart ansteuert, dass die Lichtquelle moduliertes Licht abstrahlt. Dabei wird die Intensität des Lichtes moduliert. Das modulierte Licht weist den Steuerbefehl und eine Identitätsinformation des stationär angeordneten Sendemoduls auf.

Jedes stationär angeordnete Sendemodul weist eine jeweilige Identitätsinformation auf, die auf das Licht der jeweiligen Lichtquelle aufmoduliert übertragen wird. Somit ist dem Fahrzeug 3 ein zu dem jeweiligen Sendekegel zugeordneter Positionsbereich auf der Fahrstrecke 2 zuordenbar.

Vorzugsweise überlappen die Sendekegel von benachbarten stationär angeordneten Sendemodulen zumindest teilweise. Vorzugsweise ist die gesamte Fahrstrecke 2 mittels der stationär angeordneten Sendemodule beleuchtet, so dass überall auf der Fahrstrecke 2 das Fahrzeug 3 vom Licht mindestens eines stationär angeordneten Sendemoduls beleuchtet ist.

Die Lichtquelle erzeugt sichtbares Licht oder Infrarotlicht.

Das Empfangsmodul weist einen Lichtsensor, insbesondere eine Photodiode, ein zweites Polarisationsfilter, einen Flüssigkristall, einen Empfänger, das Auswertemittel 5 und ein Steuerungsmittel für den Flüssigkristall auf.

Vor dem Lichtsensor sind der Flüssigkristall und das zweite Polarisationsfilter angeordnet, wobei das zweite Polarisationsfilter zwischen dem Flüssigkristall und dem Lichtsensor angeordnet ist.

Der Flüssigkristall ist mittels des Steuerungsmittels ansteuerbar derart, dass die Polarisation von linear polarisiertem Licht um 0° oder 90° drehbar ist. Dazu wird von dem Steuerungsmittel eine Spannung an den Flüssigkristall angelegt, die die Moleküle des Flüssigkristalls ausrichtet. Abhängig von der an den Flüssigkristall angelegten Spannung wird die Polarisation des auf den Flüssigkristall auftreffenden Lichts um 0° oder um 90° gedreht.

Das zweite Polarisationsfilter ist als lineares Polarisationsfilter ausgeführt, so dass nur der Anteil des linear polarisierten Lichts, das den Flüssigkristall passiert hat, der parallel zum zweiten Polarisationsfilter polarisiert ist, das zweite Polarisationsfilter passiert.

Der Lichtsensor erzeugt ein zu der Intensität des auftreffenden Lichtes proportionales Signal, insbesondere einen elektrischen Strom, das von dem Empfänger gemessen wird. Der Empfänger ist mit dem Auswertemittel 5 verbunden. Das Auswertemittel 5 bestimmt aus der Lichtintensität in Abhängigkeit von der Einstellung des Flüssigkristalls die Ausrichtung des Empfangsmoduls, insbesondere des Fahrzeugs 3, relativ zur Erstreckungsrichtung der Fahrstrecke 2 im Sendekegel des jeweiligen stationär angeordneten Sendemoduls.

Dazu wertet das Auswertemittel 5 auch die auf das Licht aufmodulierte Identitätsinformation des Sendemoduls und/oder den Steuerbefehl aus.

Dazu weist das Auswertemittel 5 eine Speichereinheit auf, in der die jeweilige Identitätsinformation und der der jeweiligen Identitätsinformation zugeordnete jeweilige Positionsbereich gespeichert sind.

Die Ausrichtung des Fahrzeugs 3 auf dem Betonboden ist durch einen Verdrehwinkel α gekennzeichnet. Der Verdrehwinkel α wird relativ zur Erstreckungsrichtung der Fahrstrecke 2 bestimmt.

Der Verdrehwinkel α zwischen dem Fahrzeug 3 und der Fahrstrecke 2 wird aus zwei Messungen bestimmt. Bei der ersten Messung wird das den Flüssigkristall durchlaufende linear polarisierte Licht vom Flüssigkristall um 90° gedreht und bei der zweiten Messung passiert das auf den Flüssigkristall treffende Licht den Flüssigkristall unverdreht.

Bei der ersten Messung fällt das unpolarisierte Licht der Lichtquelle auf das erste Polarisationsfilter, so dass linear polarisiertes Licht das erste Polarisationsfilter passiert. Dieses Licht fällt auf den Flüssigkristall. Bei der ersten Messung ist der Flüssigkristall derart von dem Steuerungsmittel angesteuert, dass die Polarisierung des linear polarisierten Lichtes um 90° gedreht wird. Dieses Licht fällt auf das zweite Polarisationsfilter, wobei nur der Anteil des Lichtes, der parallel zu dem zweiten Polarisationsfilter polarisiert ist, das zweite Polarisationsfilter passiert und vom Lichtsensor erfasst wird.

Bei der zweiten Messung fällt das unpolarisierte Licht der Lichtquelle auf das erste Polarisationsfilter, so dass linear polarisiertes Licht das erste Polarisationsfilter passiert. Dieses Licht fällt auf den Flüssigkristall. Bei der zweiten Messung ist der Flüssigkristall derart von dem Steuerungsmittel angesteuert, dass die Polarisierung des linear polarisierten Lichtes um 0° gedreht wird. Bei der zweiten Messung passiert das Licht den Flüssigkristall unverdreht. Dieses Licht fällt auf das zweite Polarisationsfilter, wobei nur der Anteil des Lichtes, der parallel zu dem zweiten Polarisationsfilter polarisiert ist, das zweite Polarisationsfilter passiert und vom Lichtsensor erfasst wird.

Der Winkelversatz α zwischen dem Fahrzeug 3 und der Erstreckungsrichtung der Fahrstrecke 2 wird von dem Auswertemittel 5 aus der in der ersten Messung gemessenen Intensität I1 und der in der zweiten Messung gemessenen Intensität I2 wie folgt berechnet:

Das Fahrzeug 3 weist eine Fahrzeugsteuerung zur Steuerung des Fahrzeugs 3 auf. Die Fahrzeugsteuerung ist mit dem Auswertemittel 5 verbunden. Das Auswertemittel 5 überträgt die ausgewertete aktuelle Ausrichtung des Fahrzeugs 3 an die Fahrzeugsteuerung, die die aktuelle Ausrichtung zur Steuerung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 3 verwendet.

Vorzugsweise ist das Fahrzeug 3 als fahrerloses Transportfahrzeug ausgeführt. Dabei wird die Fahrzeugsteuerung zur Steuerung des fahrerlosen Transportfahrzeugs verwendet.

Die erste Messung und die zweite Messung erfolgen zeitlich nacheinander. Dabei wird die Zeitspanne zwischen der ersten Messung und der zweiten Messung möglichst kurz gewählt.

In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Fahrzeug 3 sowohl das Empfangsmodul als auch ein weiteres Sendemodul auf. Neben dem jeweiligen stationär angeordneten Sendemodul ist ein jeweiliges stationär angeordnetes Empfangsmodul angeordnet, das zu der Verfahrfläche hin ausgerichtet ist. Dabei ist das weitere Sendemodul gleichartig zu den stationär angeordneten Sendemodulen. Das jeweilige stationär angeordnete Empfangsmodul ist gleichartig zum Empfangsmodul.

Somit ist eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Fahrzeug 3 und der Steuerung der Anlage ermöglicht mittels der Sendemodule und Empfangsmodule. Beispielsweise sind der von dem Fahrzeug bestimmten Positionswert und/oder die Ausrichtung an das jeweilige stationär angeordnete Empfangsmodul übertragbar.

Vorzugsweise ist das stationär angeordnete Empfangsmodul ebenfalls zur Bestimmung der Ausrichtung des Fahrzeugs 3 eingerichtet. Die von dem Fahrzeug 3 bestimmte Ausrichtung und die von dem stationär angeordneten Empfangsmodul bestimmte Ausrichtung sind von der Steuerung vergleichbar, so dass die Messgenauigkeit durch Mittelwertbildung verbessert ist.

Somit ist eine Abweichung des Fahrzeugs 3 von der Fahrstrecke 2 erkennbar und die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 3 korrigierbar.

Bezugszeichenliste

1
Armierungsstahl
2
Fahrstrecke
3
Fahrzeug
4
Sensor
5
Auswertemittel
6
Messpunkt
7
Profil
8
Referenzprofil
9
Profilabschnitt
I
Intensität
X
Position

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • DE 102005008555 A1 [0002]
  • WO 2014/065856 A1 [0003]
  • US 2010/0052971 A1 [0004]
  • DE 102013001358 A1 [0005]
  • DE 10008289 A1 [0006]