DE29907990U1

DE29907990U1 - Automatic tracking system

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Publication number: DE29907990U1
Application number: DE29907990U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2009-05-07

Description

An dasTo the

Deutsche Patentamt 80297 München German Patent Office 80297 Munich

Anmeldung eines Gebrauchsmusters mit der Bezeichnung:Registration of a utility model with the designation:

Automatisches SpurführungssystemAutomatic tracking system

Anmelder:Applicant:

Ana Sporer HagmühIeweg 22Ana Sporer HagmühIeweg 22

88239 Wangen 88239 Wangen

Gebrauchsmuster Sporer03 Ana Sporer 88239 Wangen-NbgUtility model Sporer03 Ana Sporer 88239 Wangen-Nbg

Beschrieben wird ein neuartiges Spurführungssystem, welches eine Kombination mehrerer Spurerkennungsmedien ermöglicht.A novel lane guidance system is described which enables a combination of several lane detection media.

Zum Beispiel sind optische Leitspuren auf der Fahrbahn großen Belastungen ausgesetzt. Besonders im Bereich von Staplerstraßen und ähnlichem.For example, optical guide tracks on the road are subject to great stress, particularly in the area of forklift lanes and the like.

Solche Bereiche lassen sich durch eine Erweiterung der optischen Leitspurerkennung überbrücken. Hierzu bietet sich zum Beispiel eine Magnetsensorleiste an, welche auf Reedsensorbasis aufgebaut ist. Dann kann sowohl einem optischen Streifen, als auch einer Magnetmarkenanordnung entlang gefahren werden.Such areas can be bridged by extending the optical guide track detection. For example, a magnetic sensor strip based on a reed sensor can be used for this. It is then possible to move along both an optical strip and a magnetic marking arrangement.

Ein möglicher Aufbau ist in Figur 1 gezeigt. Das Fahrzeug ist mit einer Lenkvorrichtung, welche über den Lenkmotor Fig.1/2 bewegt wird, ausgerüstet. Am Drehkranz des Fahrzeugs ist der optische Lenksensor Fig.1/1 befestigt. Damit ist das Fahrzeug auf einem optischen Leitstreifen fahrbar. Der Lenksensor beinhaltet das komplette Lenk- und Fahrsystem. Er erfasst den Leitstreifen und gibt entsprechende Lenksignale an die Lenkmotorik, um so das Fahrzeug entlang des Leitstreifens zu lenken. Nebenbei versorgt er noch den Fahrmotor mit dem vorgegebenen Tempo- und Fahrtrichtungssignal. Seine Fahrbefehle kann er entweder selbst erfassen, oder durch eine übergeordnete Fahrzeugsteuerung übermittelt bekommen.A possible setup is shown in Figure 1. The vehicle is equipped with a steering device that is moved by the steering motor Fig.1/2. The optical steering sensor Fig.1/1 is attached to the vehicle's turntable. This allows the vehicle to be driven on an optical guide strip. The steering sensor contains the complete steering and driving system. It detects the guide strip and sends the corresponding steering signals to the steering motor in order to steer the vehicle along the guide strip. It also supplies the drive motor with the specified speed and direction signal. It can either detect its driving commands itself or receive them from a higher-level vehicle control system.

Nun besteht die Möglichkeit, den Leitstreifen zu unterbrechen und alle paar Meter eine Magnetmarke in der Fahrbahn zu hinterlegen. Die Erfassung dieser Magnetmarke erfolgt vorzugsweise über eine Reedleiste, welche am Fahrzeug angebracht ist. (Fig. 1/3) Das Prinzip der vorzugsweise verwendeten Reedleiste ist einfach. Sie besteht aus vielen einzelnen Reedsensoren. JederNow it is possible to interrupt the guide strip and place a magnetic marker in the road every few meters. The detection of this magnetic marker is preferably carried out via a reed strip, which is attached to the vehicle. (Fig. 1/3) The principle of the reed strip, which is preferably used, is simple. It consists of many individual reed sensors. Each

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einzelne Sensor gibt einen Stromwert aus, so daß anhand des gemessenen Stromes fesgestellt werden kann, welcher Sensor durchgeschaltet wurde. Die ausgegebenen Werte liegen zwischen 4 und 2OmA. In Fig.1/5 ist dies zu erkennen. Legt man also ganz links außen eine Magnetmarke an, so erhält man 2OmA Strom, während ganz rechts außen nur noch 4mA ausgegeben werden. Klar, daß in der Mitte 12mA herauskommen. Es ist also denkbar einfach zu ermitteln, mit welcher Abweichung zur Mitte eine, in der Fahbahn hinerlegte Magnetmarke erfaßt wird und eben diese Abweichung in entsprechende Lenksignale umzuwandeln.Each individual sensor outputs a current value, so that the measured current can be used to determine which sensor has been switched through. The output values are between 4 and 20mA. This can be seen in Fig.1/5. If you place a magnetic marker on the very left, you get 20mA of current, while on the very right only 4mA is output. It is clear that 12mA comes out in the middle. It is therefore extremely easy to determine the deviation from the middle with which a magnetic marker placed in the road is detected and to convert this deviation into corresponding steering signals.

Nachdem dies alles extrem einfach ist, bietet es sich an, dies ebenfalls noch in den Lenksensor zu integrieren, indem das ganze in ein analoges Spannungssignal umgesetzt wird, um es einem D/A-Eingang des Lenksensors zuzuführen.Since all of this is extremely simple, it makes sense to integrate it into the steering sensor as well by converting the whole thing into an analog voltage signal to feed it to a D/A input of the steering sensor.

Damit kann der Lenksensor sowohl einem Leitstreifen, als auch Magnetmarken entlangfahren, was eine Leitspurgestaltung nach Fig.2 ergeben kann. Zunächst wird auf dem Leitstreifen Fig.2/1 gefahren. Dann muss eine Umschaltung auf Magnetmarke erfolgen. Dies kann zum Beispiel über einen Transponder Fig.2/2 in der Fahrbahn erfolgen, der durch seine Identnummer eine klare Ortserkennung ermöglicht. Anhand dieser Nummer lässt sich zum Beispiel über eine Datenbank nicht nur eine Umschaltung vornehmen, sondern sogar noch, im Verhältnis zur Markenanordnung ein bestimmter Vorlenkeinschlag hinterlegen. Damit ist es möglich, zum Beispiel Magnetmarken abweichend zu einer Geraden anzubringen. Dann steht in der Datenbank, daß vom betreffenden Transponder ab z.B. mit 2° Lenkeinschlag gefahren werden muss, um nach einer ebenfalls in der Datenbank hinterlegten Strecke, auf die nächste Marke zu treffen. Damit kann die Hauptrichtung quasi über die Datenbank festgelegt werden, um die Magnetmarke nurThis means that the steering sensor can drive along both a guide strip and magnetic markers, which can result in a guide track design as shown in Fig.2. First, the guide strip Fig.2/1 is driven. Then a switchover to magnetic markers must take place. This can be done, for example, using a transponder Fig.2/2 in the lane, which enables clear location recognition thanks to its ID number. Using this number, for example, a database can not only be used to make a switch, but also to store a specific steering angle in relation to the marker arrangement. This makes it possible, for example, to attach magnetic markers in a direction other than a straight line. The database then states that from the relevant transponder, for example, a steering angle of 2° must be used to reach the next marker after a distance that is also stored in the database. This means that the main direction can be determined, so to speak, via the database, in order to only use the magnetic marker

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noch zum Ausgleich von Spurhaltungsungenauigkeiten zu verwenden. So lässt sich über Transponder und Magnetmarken ein beliebiger Kurs gestalten. Durch die Hinterlegung von mehreren Festlenkeinschlägen in einer Datenbank eines Transpornders lassen sich von einem Punkt mehrere Magnetmarken ansteuern, womit sich so beliebige Abzweigungsmöglichkeiten erreichen lassen, was die Realisierung von logistischen Zielsteuerungen einfach möglich macht.nor to compensate for tracking inaccuracies. In this way, any course can be designed using transponders and magnetic markers. By storing several fixed steering angles in a transponder's database, several magnetic markers can be controlled from one point, which means that any number of branching options can be achieved, which makes it easy to implement logistical target control.

Bei einem optischen Leitstreifen lässt sich ein Fahrzeug sehr leicht auf die Spur stellen, weil diese für den Anwender gut sichtbar ist. Anders ist dies bei Magnetmarken. Hier ist es ein Problem, die Fahrspur zu erkennen, womit es schwierig ist, ein Fahrzeug so auf die Spur zu setzen, daß es auch exakt in Richtung der nächsten Magnetmarke fährt, weil es diese sonst verfehlen würde. Hier ist die Möglichkeit, zunächst ein Stück weit optisch zu fahren ein großer Vorteil, weil das Fahrzeug so einfach auf die Spur zu stellen ist, dann über die optische Spurführung automatisch die absolut richtige Richtung aufnimmt, um erst dann auf Magnetmarkenkurs umzuschalten. Dies ist vorallem auch an Haltestellen ein großer Vorteil, weil über optische Leitspuren natürlich eine extrem genau Positionierung vorgenommen werden kann. So wird der übergroße Vorteil eines solchen Multispurführungssystems, bei dem beliebig zwischen verschiedenen Spurführungsarten hin- und hergeschaltet werden kann, deutlich. Diese Methode eignet sich aber nicht nur bei Magnetmarkensystemen, sondern bei allen Spurführungssystemen, welche auf eine schwer erkennbare oder gar unsichtbare Leitspur gestellt werden müssen.With an optical guidance strip, a vehicle can be placed very easily on the lane because it is clearly visible to the user. This is different with magnetic markers. Here it is a problem to recognize the lane, which makes it difficult to place a vehicle on the lane in such a way that it also drives exactly in the direction of the next magnetic marker because it would otherwise miss it. Here the possibility of initially driving optically for a short distance is a great advantage because the vehicle is so easy to place on the lane, then automatically takes the absolutely correct direction via the optical lane guidance and only then switches to the magnetic marker course. This is a great advantage especially at bus stops because optical guidance tracks can of course be used to achieve extremely precise positioning. This clearly shows the huge advantage of such a multi-lane guidance system, in which you can switch back and forth between different types of lane guidance at will. This method is not only suitable for magnetic marker systems, but for all lane guidance systems that have to be placed on a difficult-to-see or even invisible guide lane.

Natürlich lässt sich dieses optisch-magnetische System noch mit einem Kreiselsystem erweitern, mit welchem RichtungsvorgabenOf course, this optical-magnetic system can be extended with a gyro system, with which directional specifications

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und und Richtungsabweichungen ebenfalls noch steuerbar sind. Genauso wie mit dem GPS-System. Auch Lasergestützte Systeme welche nach dem, in Fig.1/6 gezeigten Prinzip arbeiten, können den Vorteil, zeitweise auf ein optisches Leitspursystem mit Fahrbahnmarkierungen umzuschalten, nutzen.and directional deviations can also be controlled. Just like with the GPS system. Laser-based systems that work according to the principle shown in Fig.1/6 can also use the advantage of temporarily switching to an optical guidance system with lane markings.

So liegt der Erfindung die Möglichkeit zugrunde, komplizierte Spurführungssysteme durch Einbindung eines optischen Spurführungssystems, welches einen, auf der Fahrbahn angebrachten optischen Leitstreifen nutzt, zu ergänzen.The invention is based on the possibility of supplementing complicated lane guidance systems by incorporating an optical lane guidance system which uses an optical guide strip attached to the roadway.

Hervorragend geeignet ist dazu ein optischer Lenksensor, welcher die Fahrbahn-Leitspur unterhalb des Unterbodens eines Fahrzeugs erfaßt und am besten so angebracht ist, daß er mit der Lenkbewegung mitdreht, um so das Fahrzeug ständig auf einfache Weise und genau der Leitspur entlang lenken zu können. Ist also ein Lenkschemel oder Drehkranz vorhanden, bringt die vorliegende Erfindung diesen dort an. Genauso, wie die dazugehörende Belichtungsvorrichtung.An optical steering sensor is ideal for this purpose. It detects the lane guidance track beneath the underbody of a vehicle and is best installed in such a way that it rotates with the steering movement in order to be able to steer the vehicle easily and precisely along the lane. If a steering bolster or turntable is available, the present invention installs it there. As well as the associated lighting device.

Dieser Lenksensor erfaßt also vorzugsweise mit CCD-Sensorik den Leitstreifen, digitalisiert diesen und errechnet die notwendigen Lenksignale, um damit eine Lenkmotorsteuerung anzusteuern. Desweiteren sind noch die anderen Spurführungsmedien angeschlossen. Je nachdem, auf welches Medium er während der Fahrt gerade geschaltet wird, übernimmt der Lenksensor eben anstatt von seinem eigenen Spurführungssystem, die Koordinaten des anderen Mediums und errechnet eben aus diesen Daten die Lenk- und Fahrsignale, um die Motorsteuerungen anzusteuern. Die zugeführten Daten sind vorzugsweise bei lasergestützen- und GPS-Systemen X/Y Koordinaten, während es beim Kreisel nur eineThis steering sensor preferably uses CCD sensors to detect the guide strip, digitizes it and calculates the necessary steering signals to control a steering motor control. The other guidance media are also connected. Depending on which medium it is currently switched to during the journey, the steering sensor takes the coordinates of the other medium instead of its own guidance system and calculates the steering and driving signals from this data in order to control the motor controls. The data supplied are preferably X/Y coordinates for laser-based and GPS systems, while with the gyroscope there is only one

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Drehrate und beim Magnetsensor nur das bereits erwähnte analoge Signal ist.rotation rate and with the magnetic sensor only the already mentioned analog signal.

Um die optische Spurführung noch effezienter zu machen, ist eine schnelle Bilddigitalisier- und Verarbeitungsmethode von großem Vorteil. Bisher sind meist CCD-Sensoren zum Einsatz gekommen. Der Nachteil war vorallem im Farbbereich die nicht allzugroße Schnelligkeit, welche dabei erreicht werden konnte. Deshalb bietet sich an, Spurführung und andere digitale Bildverarbeitung in fahrerlosen Transportsystemen mit elektronischen Systemen zu realisieren, welche Bausteine aufweisen, bei welchen Bilderfassung und Digitalisierung in einem Chip vorgenommen werden kann. Die CMOS-Technologie bietet hier ASP's oder ASSP's an. Dies ermöglicht eine wesentlich höhere Bildrate. Eine noch bessere Ausbeute bringt es, wenn in solchen Chips jedes einzelne Pixel addressierbar ist. Außerdem kann noch eine Verbesserung erreicht werden, wenn auch noch mehrere Prozessoren gleichzeitig auf solche Chips zugreifen können.In order to make optical tracking even more efficient, a fast image digitization and processing method is a great advantage. Up to now, CCD sensors have been used most often. The disadvantage, especially in the color range, was the not very fast that could be achieved. It is therefore advisable to implement tracking and other digital image processing in driverless transport systems with electronic systems that have components that can capture and digitize images in one chip. CMOS technology offers ASPs or ASSPs here. This enables a much higher frame rate. An even better yield is achieved if every single pixel in such chips can be addressed. An improvement can also be achieved if several processors can access such chips simultaneously.

Seit kurzem macht auch der Begriff Plastiklaser seine Runden. Auch hier ist bei Lasersystemen durch die Verwendung der neuen Plastiklaser eine unvorstellbare Verbesserung möglich. Durch die Verwendung von Plastiklasern kann in jeder beliebigen Dimension und Fläche gescannt werden, was nicht nur das fahrerlose Transportwesen, sondern auch das automatische fliegen wesentlich vereinfacht.The term plastic laser has also been making the rounds recently. Here too, unimaginable improvements are possible in laser systems through the use of the new plastic lasers. By using plastic lasers, scanning can be carried out in any dimension and area, which not only simplifies driverless transport, but also automatic flying.

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Claims

1. Automatic lane guidance system characterized in that in a driverless transport system FTS, the lane guidance media GPS, laser, gyro system and magnetic marks in the roadway are combined individually or as desired with an optical lane guidance system which detects a guide track attached to the roadway, wherein the detection of the optical guide track is carried out by means of a CCD sensor system beneath the underbody of the vehicle.

2. Automatic lane guidance system according to claim 1, characterized in that the direction of travel of AGV vehicles which use guidance media other than optical guidance tracks installed on the roadway is recorded by an optical lane guidance system which uses optical roadway guidance tracks.

3. Automatic tracking system according to one or more of the preceding claims, characterized in that there is a steering sensor which calculates the necessary steering and/or driving signals from the tracking combinations used according to claim 1.

4. Automatic tracking system according to one or more of the preceding claims, characterized in that in driverless transport systems or other automatically driving vehicles, digital image processing is applied, in which digitized image data is used which was digitized directly in the image acquisition module, and/or these are ASP or ASSP systems.

5. Automatic tracking system according to one or more of the preceding claims, characterized in that so-called plastic laser systems are used in driverless transport systems or other automatically driving vehicles.