Transportfahrzeugs, fahrerloses Transportfahrzeug und fahrerloses Transportsystem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Fahrtrichtung und/oder einer Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit eines fahrerlosen Transportfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines fahrerlosen Transportfahrzeugs sowie ein fahrerloses Transportfahrzeug. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein fahrerloses Transportsystem mit mehreren fahrerlosen Transportfahrzeugen.

Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF, englisch Automated Guided Vehicles, AGV) sind flurgebundene Fördermittel mit eigenem Fahrantrieb, die automatisch gesteuert und berührungslos geführt werden. Solche fahrerlosen Transportfahrzeuge werden als Teil von fahrerlosen Transportsystemen (FTS) zum Transportieren, insbesondere zum Ziehen oder Tragen, von Fördergut eingesetzt. Fahrerlose Transportsysteme werden beispielsweise in Produktions- und Distributionsbetrieben für den innerbetrieblichen Material- bzw. Gütertransport eingesetzt.

Die fahrerlosen Transportfahrzeugen nutzen zur Bestimmung ihrer Position in der Regel Entfernungsmesser, welche die Entfernung des fahrerlosen Transportfahrzeugs von vorgegebenen Positionsmarken in der Umgebung, beispielsweise in einer Lagerhalle, ermitteln. Zusätzlich können Messungen von Sensoren am Antrieb des fahrerlosen Transportfahrzeugs herangezogen werden, um den gefahrenen Weg und dadurch die Position abzuleiten.

Allerdings kommt es aufgrund verschiedener Einflüsse, beispielsweise von Schlupf der Reifen des Transportfahrzeugs oder Reifenverschleiß, zu Abweichungen in der Positionsbestimmung. Diese Abweichungen summieren sich über die Betriebsdauer des fahrerlosen Transportfahrzeugs auf und können unerwünscht hohe Werte annehmen, die eine genaue Positionsbestimmung unmöglich machen. Die Navigation der fahrerlosen Transportfahrzeuge wird hierdurch erschwert.

Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, eine weniger fehlerbehaftete Ermittlung der Position eines fahrerlosen Transportfahrzeugs zu ermöglichen.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Fahrtrichtung und/oder einer Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit eines fahrerlosen Transportfahrzeugs vorgeschlagen, das einen optischen Sensor umfasst, der auf einen von dem fahrerlosen Transportfahrzeug befahrenen Untergrund gerichtet ist, wobei a. mit dem optischen Sensor Messdaten erfasst werden, und b. anhand der erfassten Messdaten in einer Auswerteeinheit des fahrerlosen Transportfahrzeugs die Fahrtrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs und/oder eine Positionsveränderung und/oder die Geschwindigkeit des fahrerlosen Transportfahrzeugs ermittelt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein optischer Sensor als Teil des fahrerlosen Transportfahrzeugs vorgesehen. Der optische Sensor erfasst während der Fahrt des fahrerlosen Transportfahrzeugs Messdaten von dem befahrenen Untergrund. Die Messdaten werden dazu herangezogen, die Fahrtrichtung und/oder eine Positionsveränderung und/oder die Geschwindigkeit des fahrerlosen Transportfahrzeugs auf dem Untergrund zu bestimmen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf diese Weise eine präzise Bestimmung von Fahrtrichtung und/oder Positionsveränderungen und/oder Geschwindigkeit.

Der optische Sensor ist bevorzugt im optischen Bereich des elektromagnetischen Spektrums sensitiv, besonders bevorzugt im Bereich der Infrarotstrahlung und/oder im Bereich des sichtbaren Lichts und/oder im Bereich der UV-Strahlen. Beispielsweise kann der optische Sensor im Nahinfrarotbereich sensitiv sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der optische Sensor mehrere optisch sensitive Pixel umfasst. Durch eine derartige Ausgestaltung des optischen Sensors wird es möglich, ein Bild des Untergrunds als Momentaufnahme zu erfassen. Aus der Abfolge mehrerer solcher Bilder zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten kann auf die Bewegung des fahrerlosen Fahrzeugs rückgeschlossen werden, so dass es möglich ist, die Fahrtrichtung und/oder eine Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit zu ermitteln.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der optische Sensor weniger als 1500 Pixel, bevorzugt weniger als 500 Pixel, besonders bevorzugt weniger als 300 Pixel, beispielsweise 256 Pixel, aufweist. Eine derartige Ausgestaltung lässt sich kostengünstig verwirklichen und kann eine ausreichende Anzahl an Pixeln bereitstellen, um einen Rückschluss auf Bewegungen des fahrerlosen Fahrzeugs zu ermöglichen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der dem fahrerlosen Transportfahrzeug befahrene Untergrund mit einer Lichtquelle des fahrerlosen Transportfahrzeugs beleuchtet wird. Durch die Lichtquelle kann eine für die Erfassung des Untergrunds durch den optischen Sensor ausreichende Beleuchtung des Untergrunds sichergestellt werden. Die Lichtquelle strahlt bevorzugt im optischen Bereich des elektromagnetischen Spektrums ab, besonders bevorzugt im Bereich der Infrarotstrahlung und/oder im Bereich des sichtbaren Lichts und/oder im Bereich der UV-Strahlen. Beispielsweise kann die Lichtquelle im Nahinfrarotbereich abstrahlen.

In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn die Lichtquelle eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode ist. Derartige Lichtquellen sind wartungsarm sowie kompakt und lassen sich kostengünstig in ein fahrerloses Transportfahrzeugs integrieren.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messdaten in periodischen Abständen mit einer vorgegebenen Messfrequenz erfasst werden, wobei die vorgegebene Messfrequenz insbesondere im Bereich kleiner als 7kHz liegt, d.h es werden weniger als 7.000 einzelne Bilder des Untergrunds pro Sekunde erfasst. Derartige Abtastraten haben sich als ausreichend herausgestellt und ermöglichen gleichfalls eine zuverlässige Bestimmung von Fahrtrichtung und/oder einer Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines fahrerlosen Transportfahrzeugs, wobei eine Steuereinheit des fahrerlosen Transportfahrzeugs einen Antriebsmotor des fahrerlosen Transportfahrzeugs und/oder eine Lenkeinrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs ansteuert, wobei mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche eine Fahrtrichtung und/oder eine Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit des fahrerlosen Transportfahrzeugs ermittelt wird und die ermittelte Fahrtrichtung und/oder Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit der Steuereinheit als Istwert zugeführt wird.

Bei dem Verfahren zum Betrieb des selbstfahrenden Transportfahrzeugs können dieselben Vorteile erreicht werden, die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Ermitteln einer Fahrtrichtung und/oder einer Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit beschrieben worden sind. Bei dem Verfahren zum Betrieb können auch die im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Ermitteln einer Fahrtrichtung und/oder einer Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Merkmale allein oder in Kombination Anwendung finden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein fahrerloses Transportfahrzeug mit einem optischen Sensor, der dazu eingerichtet ist einen von dem fahrerlosen Transportfahrzeug befahrenen Untergrund zu beobachten und mit einer Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, anhand durch den optischen Sensor erfasster Messdaten die Fahrtrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs und/oder eine Positionsveränderung und/oder die Geschwindigkeit des fahrerlosen Transportfahrzeugs zu ermitteln.

Bei dem fahrerlosen Transportfahrzeug können dieselben Vorteile erreicht werden, die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Ermitteln einer Fahrtrichtung und/oder einer Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit des fahrerlosen Transportfahrzeugs beschrieben worden sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des fahrerlosen Transportfahrzeugs ist vorgesehen, dass dieses eine Lichtquelle umfasst, die dazu eingerichtet ist, den mit dem optischen Sensor beobachteten Untergrund zu beleuchten. Die Lichtquelle ist bevorzugt eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des fahrerlosen Transportfahrzeugs ist vorgesehen, dass dieses einen Antriebsmotor und/oder eine Lenkeinrichtung aufweist und eine Steuereinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, die ermittelte Fahrtrichtung und/oder Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit von der Auswerteeinheit als Istwert zu erhalten und den Antriebsmotor und/oder die Lenkeinrichtung anzusteuern. Eine derartige Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass präzise Istwert-Informationen zur Fahrtrichtung und/oder Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit herangezogen werden können, um Wegabweichungen ausregeln zu können bzw. der Entstehung von Wegabweichungen vorzubeugen.

Bei dem fahrerlosen Transportfahrzeug können auch die im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Ermitteln einer Fahrtrichtung und/oder einer Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Merkmale allein oder in Kombination Anwendung finden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein fahrerloses Transportsystem mit mehreren vorstehend beschriebenen fahrerlosen Transportfahrzeugen. Als weitere Bestandteile kann das fahrerlose Transportsystem eine Leitsteuerung umfassen, die über eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit den mehreren fahrerlosen Transportfahrzeugen in Verbindung steht und dazu eingerichtet ist, die fahrerlosen Transportfahrzeuge zu steuern.

Bei fahrerlosen Transportsystem können dieselben Vorteile erreicht werden, die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Ermitteln einer Fahrtrichtung und/oder einer Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit beschrieben worden sind. Bei dem fahrerlosen Transportsystem können auch die im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Ermitteln einer Fahrtrichtung und/oder einer Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Merkmale allein oder in Kombination Anwendung finden. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen fahrerlosen Transportfahrzeugs in einer schematischen Darstellung.

In der Fig. 1 ist ein fahrerloses Transportfahrzeug 1 in einer schematischen Darstellung gezeigt. Das fahrerlose Transportfahrzeug 1 ist dazu eingerichtet Güter und/oder Materialien zu transportieren. Es umfasst einen Fahrzeugrahmen 2. An dem fahrerlosen Transportfahrzeug 1, insbesondere an der Unterseite des Fahrzeugrahmens 2, ist ein optischer Sensor 8 angeordnet, der dazu eingerichtet ist, einen von dem fahrerlosen Transportfahrzeug 1 befahrenen Untergrund 10 zu beobachten. Während der Fahrt des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 werden mit dem optischen Sensor Messdaten des Untergrunds 10 erfasst und einer Auswerteeinheit 6 des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 bereitgestellt. Diese Auswerteeinheit 6 ist dazu eingerichtet, anhand der durch den optischen Sensor 8 erfassten Messdaten die Fahrtrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 und/oder einer Positionsveränderung und/oder die Geschwindigkeit des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 zu ermitteln.

Der optische Sensor 8 ist im optischen Bereich des elektromagnetischen Spektrums sensitiv, beispielsweise im Bereich der Infrarotstrahlung, insbesondere der Nahinfrarotstrahlung, und/oder im Bereich des sichtbaren Lichts und/oder im Bereich der UV-Strahlen.

Der optische Sensor 8 kann mehrere optisch sensitive Pixel umfassen, beispielsweise 4x4, 8x8, 16x16 oder 32x32 Pixel, so dass ein Bild des Untergrunds erfasst werden kann. Die Messdaten können in periodischen Abständen mit einer vorgegebenen Messfrequenz erfasst werden, wobei die vorgegebene Messfrequenz insbesondere im Bereich kleiner als 7kHz liegt, d.h es werden weniger als 7.000 einzelne Bilder des Untergrunds pro Sekunde erfasst.

Um die Qualität der durch den optischen Sensor 8 erfassten Messdaten zu verbessern wird bevorzugt eine Lichtquelle 7 an dem fahrerlosen Transportfahrzeug 1 , insbesondere an der Unterseite des Fahrzeugrahmens 2, angeordnet. Die Lichtquelle 7 ist bevorzugt derart ausgerichtet, dass der Bereich 9 des Untergrunds, der von dem optischen Sensor 8 erfasst wird, beleuchtet wird.

Die Lichtquelle 7 strahlt bevorzugt im optischen Bereich des elektromagnetischen Spektrums ab, besonders bevorzugt im Bereich der Infrarotstrahlung und/oder im Bereich des sichtbaren Lichts und/oder im Bereich der UV-Strahlen. Beispielsweise kann die Lichtquelle 7im Nahinfrarotbereich abstrahlen.

Bei dem fahrerlosen Transportfahrzeug 1 kann ein Verfahren zur Ermittlung der Fahrtrichtung und/oder einer Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zur Anwendung kommen, bei dem mit dem optischen Sensor 8 Messdaten erfasst werden, und anhand der erfassten Messdaten in der Auswerteeinheit 6 die Fahrtrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 und/oder einer Positionsveränderung und/oder die Geschwindigkeit des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 ermittelt wird. Mit diesem Verfahren können auf Untergründen mit unterschiedlichen Materialien und/oder Beschaffenheiten zu jederzeit Messdaten - ein Abbild - des Untergrunds erfasst werden. Der optische Sensor 8 kann dieses Abbild elektrisch verarbeitbar machen und der der Auswerteeinheit 6 zu Verfügung stellen. Die Auswerteeinheit 6 kann anhand der Messdaten, insbesondere einer Abfolge zeitlich aufeinanderfolgender Messdaten, die Fahrtrichtung und/oder eine Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit ermitteln.

Die ermittelte Fahrtrichtung und/oder Positionsveränderung und/oder Geschwindigkeit kann an eine Steuereinheit 5 des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 übermittelt werden. Die Steuereinheit 5 kann diese Informationen als Istwerte einiesen und zur Steuerung eines Antriebsmotors, beispielsweise eines Radantriebs 4 für ein Rad 3 des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 , nutzen.

Das vorstehend beschriebene fahrerlose Transportfahrzeug 1 kann als Teil eines fahrerlosen Transportsystems bestehend aus mehreren fahrerlosen Transportfahrzeugen zur Verwendung kommen. Die nach fahrerlosen Transportfahrzeug können durch eine Leitsteuerung gesteuert werden, die über eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit den mehreren fahrerlosen Transportfahrzeugen in Verbindung steht und dazu eingerichtet ist, diese zu steuern

Bezugszeichenliste

1 Fahrerloses Transportfahrzeug

2 Fahrzeugrahmen

3 Rad

4 Radantrieb

5 Steuereinheit

6 Auswerteeinheit

7 Lichtquelle

8 optischer Sensor

9 erfasster Bereich des Untergrunds

10 Untergrund