DE102008045865A1

DE102008045865A1 - Elektromagnetische Felder zur Positionsbestimmung

Info

Publication number: DE102008045865A1
Application number: DE200810045865
Authority: DE
Inventors: Thomas Richter
Original assignee: Richter Thomas Dipl-Ing
Current assignee: Richter Thomas Dipl-Ing
Priority date: 2008-09-07
Filing date: 2008-09-07
Publication date: 2010-03-11

Abstract

Die Erfindung beschreibt Messverfahren, bei denen elektromagnetische Felder generiert und messtechnisch ausgewertet werden mit dem Ziel, geometrische Größen und Positionsdaten zu gewinnen.

Description

In der Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2007 016 841.3 werden Meßsysteme beschrieben, die Felder des Systems nutzten, um Positionsdaten des Leiters zu bestimmen. Diese Erfindung sieht eine Verbesserung dieser Erfindung vor, sowohl um die Meßgenauigkeit zu verbessern, den Einsatz für Netze, die mit Wechselstrom betrieben werden, sicher zu ermöglichen und andere Anwendungsfelder zu erschließen.
Erfindungsgemäß werden nun nicht mehr die vorhandenen elektromagnetischen Felder des Systems betrachtet, sondern nur noch vom Messsystem generierte – die Felder des Systems oder der Umgebung werden gezielt unterdrückt und weitgehend ausgeblendet. Die Meßsysteme bestehen somit aus einem Generator, der direkt oder indirekt diese elektromagnetischen Felder erzeugt und einem oder mehreren Empfänger(n).
Um die Position – Lage und Höhe – einer Oberleitung mit solchen Systemen zu bestimmen, ist als wesentliche Unterscheidung zu 10 2007 016 841.3 nun das H-Feld zu generieren. Erfindungsgemäß wird dazu gezielt ein insbesondere periodischer Wechselstrom in das System eingeleitet. Der Stromkreis wird durch den Fahrdraht, zwei Pantographen einem Rückleiter und einem Generator gebildet. Der Rückleiter kann das Fahrzeugdach oder auch ein Koaxialkabel sein. Besonders wenn als Rückleiter das Fahrzeugdach genutzt wird, ist der Stromkreis galvanisch zu trennen. Dies kann mit überspannungsfesten Kondensatoren oder induktiven Kopplern erfolgen.
So definiert eingeleitete Ströme erzeugen ein definiertes magnetisches Feld, dessen Größe nur noch vom Abstand bestimmt wird. Wird der Stromkreis mit sinusförmigen Wechselstrom definierter Frequenz betrieben, können andere Felder/Strörgrößen gezielt ausgefiltert werden. Die Sensoren des Meßaufnehmers – Spulen, Antennen, Hallsensoren etc. – sind dazu vorteilhaft schon mit geeigneten Filtern ausgerüstet.
Der Meßaufnehmer ist zwischen den stromzu-/abführenden Stromabnehmern vorzugsweise auf dem Dach montiert und kann zur Optimierung gegen aus anderen Richtungen wirkenden Feldern geschirmt sein. Ausgerüstet ist der Meßaufnehmer wie bekannt mit einer Anzahl Sensoren, die insbesondere quer zur Fahrtrichtung beabstandet sind.
Der beschriebene Meßaufbau dient zur Ermittlung der Position des Senders. Wird dies umgekehrt, entsteht ein Navigationssystem: z. B. für selbst fahrende Roboter in einer Fertigungsumgebung. Hier sind die Sender ortsfest und die Empfänger an mobilen Einheiten montiert. Zum Beispiel sei entlang einer Hallenseite ein Kabel verlegt, welches ein Feld, ggf. mit Richtwirkung, erzeugt. Ein Fahrzeug in der Halle kann so den Abstand zu dieser Wand einfach ermitteln.
Wird senkrecht zu diesem strahlendem Kabel eine weiteres verlegt – z. B. in einer Wand oder im Boden – ist die Position in der horizontalen Ebene bestimmt. Die Nutzung mehrerer Sender wird durch zeitmultiplexing oder durch andere Frequenzen möglich. Eine Alternative dazu wären Horizontal-Strahler: dabei wird ein Leiterstück senkrecht aufgestellt betrieben.
Die zur Positionsbestimmung für Oberleitungen beschriebene Lösung ist in der genannten Technologie dann nicht möglich, wenn der Stromfluß, z. B. durch Trenner, verhindert ist. An diesen Stellen des Netzes ist im Bereich des halben Abstands der Pantographen keine Messung möglich. Diese Blindzone kann durch unterschiedliche Maßnahmen überbrückt werden. Im einfachsten Fall kann einfach interpoliert werden. Diese Interpolation kann durch am Pantographen angebrachten Lage- und Höhengeber gestützt werden.
Werden diese Lagedaten durch parallel geschaltete Scanner ermittelt, ergibt sich ein weiterer Vorteil: diese können auch die Breite des Abriebs und so indirekt die Stärke des Drahtes ermitteln. Diese erfinderische Anordnung von mehreren Scannern – jeweils bestehend aus Zeilensensoren oder Kameras etc. mit vorgeschalteten Linsen, Objektiven etc. und ausgerüstet mit Led- oder Laserstrahlern etc. – überrascht somit mit der Möglichkeit und der Genauigkeit, zwei Meßgrößen parallel zu erfassen. Diese Scannereinrichtung ist so an dem Stromabnehmer, der Schleifleiste etc. zu montieren, daß der Abstand zum Fahrdraht konstant ist – auch wenn die absolute Höhe des Fahrdrahtes sich ändert. So genügt eine einfache Auslegung der Optik der Scanner, weil die Bildgröße so unabhängig von der Gegenstandsweite ist.
Diese Methode der Lageermitlung kann weiter genutzt werden, um andere Meßgeräte mit Daten zu versorgen. Ein entferntes Meßgerät zur Höhenmessung kann so auf die Position des Fahrdrahtes – die seitliche Lage – nachgefahren werden bzw. kann sich auf Basis dieser feinjustieren. So können Lasermess-Systeme mit hoher Präzision genutzt werden, die auf Basis der Lichtlaufzeitmessung oder dem Triangulationsprinzip arbeiten. Ein Triangulations-Meßgerät kann – besonders wenn mit zwei oder mehr CCDs ausgerüstet – Lageänderungen selbst erkennen und so dem Fahrdraht folgen, ein Fahrdrahtwechsel macht dann aber zunächst einen Suchmodus erforderlich. Bei dem Einsatz eines Lichtlaufzeit-Meßgerätes kann es günstig sein, nur den Lichtstrahl über ein Prisma nach zuführen; die Position des Prismas ist dann zu berücksichtigen,

Claims

Messverfahren zur Bestimmung der Position der Oberleitung, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oberleitung ein definierter Stromfluß generiert wird und die daraus resultierenden Felder vermessen oder analysiert werden.
Messverfahren zur Bestimmung der Fahrdrahtlage und -höhe, dadurch gekennzeichnet, daß mittels zweier Pantographen und des dazwischen befindlichen Fahrdrahtes ein Teilstück eines Stromkreis gebildet wird.
Messgerät nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Meßgerät generierte Strom bezüglich Stärke bzw. Amplitude und Frequenz überwacht und/oder geregelt wird.
Messgerät zur Bestimmung der Lage und/oder Stärke eines Fahrdrahtes, dadurch gekennzeichnet, daß optische Scanner parallel genutzt werden und am Stromabnehmer oder einem Bauteil davon montiert werden, um den Abstand zum Fahrdraht konstant zu halten.
Messgerät zur Bestimmung der Lage und/oder Stärke eines Fahrdrahtes mittels parallel geschalteter optische Scanner, dadurch gekennzeichnet, daß die Scanner mit Zeilensensoren und einer Optik mit mindestens einer Linse bestückt sind und am Stromabnehmer oder einem Bauteil davon montiert sind.
Messgerät zur Bestimmung der Lage und/oder Stärke eines Fahrdrahtes mittels parallel geschalteter optische Scanner, dadurch gekennzeichnet, daß die Scanner mit Zeilensensoren und einer Optik mit mindestens einer Linse bestückt sind und am Stromabnehmer oder einem Bauteil davon montiert sind.
Navigationsverfahren für mobile Systeme mit ortsfesten Sendern, dadurch gekennzeichnet, daß diese Sender stromdurchflossene Leiter aufweisen, welche, ähnlich eines Kompasses, ein Feld bereit stellen, welches von mobilen Systemen zur Positionsbestimmung genutzt wird.
Messgerät zur Bestimmung der Fahrdrahthöhe, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtlaufzeitmeßgerät dem Fahrdraht nachgeführt wird.
Messgerät zur Bestimmung der Fahrdrahthöhe, dadurch gekennzeichnet, daß ein Triangulationsmeßgerät dem Fahrdraht nachgeführt wird.