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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Sensorsystems
an einem Flurförderfahrzeug,
sowie ein Sensorsystem für
ein autonomes Flurförderfahrzeug
nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 14.
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Im
industriellen Bereich werden vermehrt fahrerlose Transportsysteme
eingesetzt, jedoch sind die derzeit am Markt angebotenen fahrerlosen
Transportsysteme noch relativ unflexibel. Sie können sich nur auf exakt vorgegebenen
Fahrspuren fortbewegen und es ist ihnen nicht möglich selbständig einen Weg
zu finden. Ebenso wie bei stationären Industrierobotern muss
die Arbeitsumgebung den Robotern angepasst werden. Daher können diese
Roboter nicht für
Aufgaben genutzt werden, bei denen sich die Arbeitsumgebung dynamisch
verändert
oder die Platzierung von zu transportierenden Lasten nicht exakt
gesteuert werden kann. Autonome, frei navigierende und universell
einsetzbare Roboter werden aber künftig nicht mehr an fest vorgegebenen
Positionen und auf fest vorgegebenen Wegen arbeiten; diese werden
zusammen mit dem Menschen in einer sich dynamisch ändernden
Umgebung eingesetzt werden. Um die dafür notwendigen und anspruchsvollen
Anforderungen erfüllen
zu können,
benötigen moderne
mobile Roboter zusätzliche Sensoren.
Beispielsweise ermöglichen
handelsübliche
Entfernungs-, Bild- oder Ultraschallsensoren die exakte Bestimmung
der Fahrzeug- und Lastposition sowie das Erkennen von Hindernissen
zur Vermeidung von Kollisionen.
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Die
US 4279328 zeigt eine Vorrichtung
zur Ausrichtung von Hebemitteln, insbesondere dem Lastmittel eines
Gabelstaplers. Bei dem Gabelstapler kann es sich hierbei um einen
automatisch oder halbautomatisch betriebenen Gabelstapler handeln.
Wobei die Ausrichtung des Lastmittels mittels der Vorrichtung in
eine bestimmte Position relativ zur Last erfolgt. Die Vorrichtung
umfasst hierzu einen Bildsensor, mittels dem Bilder der Last abgetastet
werden. Unter Zuhilfenahme einer die Last homogen beleuchtenden
Lichtquelle, welche mit dem Bildsensor mechanisch in Verbindung
steht, wird mittels dem Bildsensor ein eindeutiges Abbild der Last
bestehend aus Schatten und Reflexionen optoelektronisch detektiert.
Der Bildsensor sowie die Lichtquelle sind dabei derart mit dem Lastmittel
verbunden, dass diese gemeinsam mit dem Lastmittel beweglich angeordnet
sind.
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In
der
EP 0800129 B1 wird
ein Flurförderfahrzeug,
insbesondere ein Gegengewichtsgabelstapler beschrieben, welcher
wahlweise manuell oder automatisch betreibbar ist. Für den automatischen
Betrieb ist der Gabelstapler mit einem Kontrollsystem ausgestattet,
welches in Wirkverbindung mit dem Fahrantrieb, der Lenkung, der
Bremsanlage und der Bewegungssteuerung der Hubgabel steht. Weiterhin
ist ein Mittel zum Eingeben und Speichern von möglichen Fahrrouten und einer
Transportaufgabe vorgesehen. Zur Steuerung der Bewegung des Flurförderfahrzeugs
in Abhängigkeit
von dessen Position im Raum und von der vorgegebenen Transportaufgabe
sind weitere Mittel vorhanden. Hierbei wird zum autonomen Bestimmen
der Fahrzeugposition im Raum eine Odometrieanlage sowie eine Bildverarbeitungsanlage
mit mindestens einer Navigationskamera verwendet, wobei die Navigationskamera
auf der der Hubgabel gegenüberliegenden
Seite im oberen Bereich des Fahrerschutzdaches angebracht ist. Weitere
Kameras dienen zum Erkennen des Vorhandenseins, der Position und
der Ausrichtung der Last. Wobei diese Kameras gabelseitig, bewegungsgleich zur
Last, am Flurförderfahrzeug
befestigt sind. Die Steuerung des Lastmittels und/oder des Flurförderfahrzeugs
erfolgt dabei in Abhängigkeit
von der Position, der Ausrichtung der Last und der Transportaufgabe.
Ein wesentlicher Nachteil ist es hierbei, dass die Erkennung der
Last ausschließlich
in Abhängigkeit
von der Position des Lastmittels erfolgt und zudem von der Ausrichtung
des Flurförderfahrzeugs abhängt und
deshalb damit nur ein kleiner Umgebungsbereich erfasst werden kann.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betrieb
eines Sensorsystems an einem autonomen Flurförderfahrzeug sowie ein Sensorsystem
für ein
Flurförderfahrzeug
gemäß den Oberbegriffen
der Patentansprüche
1 und 14 bereitzustellen, wodurch eine bessere Übersicht beim Erkennen des
Vorhandensein, der Position und der Ausrichtung der Last ermöglicht wird.
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Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und
14 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden
in den Unteransprüchen
aufgezeigt.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Sensorsystem zur Erfassung von Umgebungsinformationen an
einem autonomen Flurförderfahrzeug
betrieben. Dabei werden die erfassten Umgebungsinformationen mittels
einer Rechnereinheit dahingehend ausgewertet, um das Fördergut
zu erkennen und dessen Position zu bestimmen. In einer erfinderischen
Weise umfasst das Sensorsystem zur Erfassung der Umgebungsinformationen
wenigstens zwei Bildsensoren. Wobei die Bildsensoren an unterschiedlichen
Stellen am Flurförderfahrzeug
angebracht sind. In besonders vorteilhafter Weise wirken die Bildsensoren
beim Erkennen des Vorhandenseins und/oder bei der Bestimmung der
Position des Förderguts/einer
Last zusammen. Insbesondere entsteht durch das Zusammenwirken der
Bildsensoren eine bessere Übersicht bei
der Umgebungserfassung, wobei mit dem Sensorsystem unabhängig von
der Position des Lastmittels sowie der Ausrichtung des Flurförderfahrzeugs ein
großer
Umgebungsbereich erfasst werden kann.
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Bei
einer gewinnbringenden Ausführungsform
der Erfindung ist wenigstens einer der Bildsensoren linear am Flurförderfahrzeug
verfahrbar. Wobei zum Verfahren des Bildsensors vor allem handelsübliche Linearantriebe
vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Derartige Linearantriebe können grundsätzlich in
jeder beliebigen Orientierung am autonomen Flurförderfahrzeug oder an einem
seiner Lastmittel angebracht sein. Beispielsweise eignet sich eine
vertikale Anordnung des Linearantriebs dazu, einen Bildsensor während dem
Transport einer Last in vorteilhafter Weise über oder unter das Niveau der
Last zu verfahren, um dadurch ein freies Sichtfeld auf die dem Flurförderfahrzeug
vorausliegende Umgebung zu erhalten. Selbstverständlich ist auch eine horizontale
Anbringung des Linearantriebs denkbar, wodurch es möglich wird
mit einem Bildsensor seitlich an der Last vorbei zu schauen.
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Bei
einer weiteren gewinnbringenden Ausführungsform der Erfindung ist
wenigstens einer der Bildsensoren drehbar am Flurförderfahrzeug
angebracht. wobei zum Drehen des Bildsensors vor allem handelsübliche Drehantriebe
vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise lassen sich
mit einem drehbar angeordneten Bildsensor außer der Last auch die seitlichen
Bereiche am Flurförderfahrzeug gut
erfassen. Selbstverständlich
ist es auch denkbar, dass trotz einer Richtungsumkehr des Flurförderfahrzeugs
derselbe Bildsensor zur vorausschauenden Umgebungserfassung eingesetzt
wird, indem dieser dann z.B. um 180 Grad gedreht wird. In vorteilhafter Weise
ist es auch denkbar, dass als Bildsensor lediglich eine Kamerazeile
verwenden wird, wobei die zweite Dimension der Bildinformation aufgrund
der Drehbewegung mittels dem Drehantrieb generiert wird. Besonders
hat sich im Zusammenhang mit Drehantrieben eine Kombination mit
Laserscannern bewährt.
Wobei handelsübliche
Laserscanner mittels einem rotierenden Spiegel 2D-Tiefendaten auf
einer Fläche
erfassen. Indem der Laserscanner zusätzlich in der zur Rotationsachse
des Spiegels orthogonalen Richtung auf einer Drehachse gedreht wird,
kann mit dem Laserscanner ein kugelförmiger bzw. zylindrischer Erfassungsbereich
realisiert werden. Dadurch wird es mit einem einzigen Bildsensor
möglich
einen Rundblick um das autonome Flurförderfahrzeug herum zu realisieren.
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Weiterhin
ist es von großem
Vorteil, falls wenigstens einer der Bildsensoren schwenkbar und/oder
neigbar am Flurförderfahrzeug
angebracht ist. Hierzu können
vor allem handelsübliche Schwenk-Neige-Einheiten
eingesetzt werden. Derartige Schwenk-Neige-Einheiten sowie die zur
Bewegung des Bildsensors zuvor vorgeschlagenen Linear- und Drehantriebe
sind beispielsweise bei der AMTEC GmbH erhältlich (www.amtecrobotics.de). Durch
das Schwenken und Neigen wird es erst möglich, auch Bildsensoren mit
einem kleinen Erfassungsbereich sinnvoll zur Umgebungserfassung
an autonomen Flurförderfahrzeugen
einzusetzen. Wobei ein Bildsensor mittels einer Schwenk-Neige-Einheit
exakt positioniert und auf die jeweiligen interessierenden Umgebungsausschnitte
ausgerichtet werden kann.
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Auch
ist es denkbar, dass wenigstens einer der Bildsensoren am Lastmittel
des Flurförderfahrzeugs
angebracht ist und mittels dem Lastmittel gemeinsam verfahrbar ist.
Beispielsweise kann bei der Verwendung einer Kamerazeile dabei die
zweite Bilddimension aufgrund der Bewegung des Lastmittels generiert
werden, wobei hierbei ein zusätzliches
Mittel für
den Antrieb des Bildsensors nicht benötigt wird. Besonders vorteilhaft
ist es jedoch, falls wenigstens einer der Bildsensoren beispielsweise
in Kombination mit Linear- und/oder
Drehantrieben und/oder Schwenk-/Neigeköpfen gemeinsam verfahrbar am Lastmittel
des Flurförderfahrzeugs
angebracht ist. Wodurch ein gemeinsam mit dem Lastmittel verfahrbar
angeordneter Bildsensor zusätzlich
innerhalb eines vorgegebenen Bereichs relativ gegenüber dem Lastmittel
verfahrbar ist. Diese Kombination ist insbesondere beim Auf- und Abstapeln (Docking-Vorgang) im
Zusammenhang mit autonomen Flurförderfahrzeugen
von großem
Vorteil.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird wenigstens
einer der Bildsensoren derart am Flurförderfahrzeug befestigt, dass sich
dieser an einer möglichst
hohen Position über dem
Fahrweg befindet. Beispielsweise ist bei einem Flurförderfahrzeug
das Fahrerschutzdach oder bei einem Gabelstapler der Mast eine geeignete
Position zur Befestigung von Bildsensoren. Aufgrund der hohen Position
gegenüber
dem Fahrweg können
mittels wenigstens einem der Bildsensoren Umgebungsinformationen
aus der Vogelperspektive abgetastet werden. Hierdurch wird ein besserer Überblick bei
der Umgebungserfassung möglich,
welcher beispielsweise in Lagerbereichen beim Erkennen des Förderguts
bzw. beim Überwachen
der Last von großem
Vorteil ist. Auch lässt
sich mit der Umgebungserfassung in der Vogelperspektive beispielsweise
bei einer vorausschauenden Erfassung des Fahrwegs sowie beim Erkennen
von Hindernissen ein besserer Überblick
verschaffen.
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In
vorteilhafter Weise besitzen wenigstens zwei der zur Umgebungserfassung
am autonomen Flurförderfahrzeug
eingesetzten Bildsensoren ein unterschiedliches Auflösungsvermögen. Beispielsweise
besitzen Kameras, welche im sichtbaren Spektrum empfindlich sind,
häufig
ein deutlich höheres Auflösungsvermögen als
diejenigen Kameras, welche im Infraroten Wellenlängenbereich empfindlich sind.
wohingegen bei der Erzeugung von 2D-Bilddaten mittels einer bewegten
Kamerazeile die Bildauflösung
von der Geschwindigkeit der Bewegung abhängt. Daher ist es besonders
vorteilhaft, die mittels verschiedener Bildsensoren und/oder mittels Bildsensoren
mit unterschiedlichem Auflösungsvermögen gewonnen
Umgebungsdaten miteinander zu fusionieren. Dem Fachmann auf dem
Gebiet der digitalen Bildverarbeitung sind dazu Methoden und Verfahren
zur Bildfusion bekannt. Insbesondere ist es hierbei nicht nur möglich die
Bilddaten mehrerer/unterschiedlicher Kameras zu fusionieren, sondern
zusätzlich
z.B. auch die Punktmessdaten von Abstandsmessenden Sensoren.
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In
besonders vorteilhafter Weise eignen sich zur Erfassung von Umgebungsinformationen
kamerabasierte und/oder laserbasierte und/oder akustische Sensordaten.
Beispielsweise werden zur Erfassung von Umgebungsinformationen vorzugsweise Entfernungsinformationen
erfassende Sensoren eingesetzt. Dem Fachmann sind hierzu unterschiedlichste
Sensoren bekannt, vor allem haben sich handelsübliche Laserscanner beim Einsatz
am Flurförderfahrzeug
bewährt.
Derartige Bildsensoren erfassen 2D-Entfernungsdaten im Nahbereich
mit einer Tiefenauflösung
von ca. 1cm bei einem Entfernungsradius von ca. 8m und unter einem
Sichtwinkel von wenigstens 180 Grad. Laserscanner eignen sich dabei
sowohl für
die Anbringung am Flurförderfahrzeug als
auch an dessen Lastmittel. Jedoch ist es im Rahmen einer Umgebungserfassung
auch denkbar, dass dabei visuelle Informationen herangezogen werden. Hierbei
kommen bildgebende Sensoren wie beispielsweise Kameras zum Einsatz.
Dem Fachmann sind hierbei unterschiedliche Kameratypen bekannt, z.B.
können
diese ein CCD-Array umfassen oder aus einer einzelnen Zeile lichtempfindlicher
Elemente aufgebaut sein. Die lichtempfindlichen Elemente können dabei
sowohl im sichtbaren Spektrum als auch im nichtsichtbaren Spektrum
empfindlich sein. Wobei sich für
den Einsatz im Industriellen Umfeld das sichtbare Spektrum und der
nahe Infrarot Wellenlängenbereich
besonders bewährt
haben. Auch ist es im Zusammenhang mit Kameras denkbar eine Stereoanordnung
zu wählen,
wodurch zusätzlich
Tiefeninformationen generiert werden können. Auch ist es denkbar im
Rahmen einer Umgebungserfassung akustische Informationen heranzuziehen.
Hierbei kommen im industriellen Umfeld vor allem Ultraschallsensoren zum
Einsatz. Diese besitzen im Vergleich zu optoelektronischen Sensoren
zwar ein etwas geringeres Auflösungsvermögen, sind
dafür aber
relativ kostengünstig.
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Die
Auswertung der Umgebungsinformationen wird mittels einer Rechnereinheit
durchgeführt. Hierbei
kann es sich bei der Rechnereinheit um einen Bordrechner und/oder
um eine mit dem Flurförderfahrzeug
in Verbindung stehende übergeordnete Rechnereinheit
handeln. Dabei kann ein am Flurförderfahrzeug
angebrachter Bordrechner neben der Auswertung der Bildinformationen
auch andere Aufgaben übernehmen,
beispielsweise die Steuerung des Flurförderfahrzeugs, die Ansteuerung
der Bildsensoren oder die Planung der Fahrtroute. Derartige Bordrechner
verfügen
jedoch oft nur über
eine begrenzte Leistungsfähigkeit.
Außerdem
stellen diese einen zusätzlichen
Verbraucher elektrischer Energie dar, was gerade im Bereich von
autonomen Flurförderfahrzeugen
ein Nachteil ist. Daher ist es auch denkbar, dass nur die höchstprioren
Rechenaufgaben durch den Bordrechner erledigt werden und andere,
mit niedriger Priorität
mittels einer übergeordneten
Recheneinheit verarbeitet werden. Selbstverständlich ist es auch denkbar,
dass alle für
die Auswertung benötigten
Berechnungen ausschließlich mittels
einer übergeordneten
Rechnereinheit erledigt werden. Wobei das Flurförderfahrzeug dann lediglich eine
Einheit für
den Datenaustausch mit der übergeordneten
Rechnereinheit sowie der Bildsensoren und der Aktuatorik am Flurförderfahrzeug
umfasst.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Figur. Dabei zeigt die Figur beispielhaft den Einsatz
des erfindungsgemäßen Sensorsystem
an einem Gabelstapler.
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In
einem ersten Ausführungsbeispiel
soll die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Sensorsystems beim Einsatz
an einem autonomen Flurförderfahrzeug
(3), insbesondere einem Gabelstapler aufgezeigt werden.
Hierbei werden die einzelnen Arbeitsschritte beim Transport von
Fördergut
(8), insbesondere dem Leergut, von einem Verbauort (z.B.
der Produktionslinie) zum Leergutlager aufgezeigt. Ausgangspunkt
ist dabei eine Wartestation, wo der Gabelstapler (3) auf
einen Auftrag wartet. Nachdem mittels einem am Verbauort befindlichen
Leergut-Sensor ein Auftrag initiiert und über eine übergeordnete Rechnereinheit
(Leitsystem) an den Gabelstapler (3) übermittelt wurde, fährt dieser
von der Wartestation zum Verbauort. Am Verbauort entnimmt der Gabelstapler
(3) sodann das Leergut (8) und fährt damit zum
Leergutlager, wo das Leergut aufgestapelt werden soll. Im Leergutlager
fährt der
Gabelstapler (3) vor die erwartete Lagerreihe des jeweiligen
Objekttyps. Dem Gabelstapler (3) sind hierbei die jeweiligen Objekttypen,
Verbauorte sowie die Orte der Leergut- und Vollgutlager bekannt;
Leergut- und Vollgutlagerreihen können untereinander wechseln.
Vor der erwarteten Leergutreihe wird mittels dem Bildsensor (2),
zunächst
eine 3D-Szenenanalyse der jeweiligen Leergutlagerreihe durchgeführt. Hierbei
wird der Leergut-Behälterstapel/das
Freiraumraster mittels einer schnellen 3D-Szenenanalyse auf Veränderungen überprüft und ggf.
mit einer genauen 3D-Szenenanalyse neu vermessen und ggf. eine neue
Reihenfolgenbestimmung durchgeführt.
Im Rahmen der mittels dem Bildsensor (2) durchgeführten 3D-Szenenanalyse
wird zusätzlich
implizit eine Störungsüberwachung
durchgeführt.
Bei der Störungsüberwachung werden
Freiräume
auf Störungen
hin überwacht,
beispielsweise liegt eine Störung
vor falls sich Personen in der Szene bewegen. Bei einem Störfall wird
sodann ggf. die Szene nochmals vermessen.
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Zu
der mittels dem Bildsensor (2) durchgeführten 3D-Szenenanalyse kann in einer besonders vorteilhaften
Weise mittels dem Bildsensor (1) zusätzlich eine Überprüfung der
Position der Last (9) relativ zum Gabelstapler (3)
durchgeführt
werden. Eine Überprüfung der
Lastposition bietet sich vor allem vor dem Einfahren in enge Lagergassen
an, um insbesondere bei verschobener Last (9) Kollisionen
mit benachbarten Stapeln zu vermeiden. Hierzu wird durch vertikales
Verfahren des Bildsensor (1) die Position der Last (9)
auf der Hubgabel (5) bestimmt und bei verschobener Last
(9) ggf. korrigiert. Wobei die Korrektur bei leicht seitlich
verschobener Last (9) durch ein Verfahren der Hubgabel
(5) ausgeglichen werden kann. Wohingegen bei einer im Winkel gedrehten Last
(9) der Gabelstapler (3) zurücksetzen, die Last (9)
abgesetzt und unter korrektem Winkel wieder aufgenommen werden muss.
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In
einem zweiten Ausführungsbeispiel
wird der Einsatz des erfindungsgemäßen Sensorsystems ebenfalls
an einem autonomen Gabelstapler (3) beschrieben, wobei
sich der Gabelstapler (3) im Leergutlager direkt am Aufstapelort
befindet. Insbesondere befindet sich der Gabelstapler (3)
dabei mit der Hubgabel (5) in der Leergutreihe vor demjenigen Leergutstapel
auf den aufgestapelt werden soll bzw. steht vor dem neuen Stapelort,
an dem das erste, unterste Objekt abgestellt werden soll. Bildsensor
(1) übernimmt
hierbei die 3D-Erkennung für
das Aufstapeln, wobei dieser vertikal mit der Hubgabel (5)
verfahrbar angeordnet ist und dabei den Leergut-Behälterstapel/das
Freiraumraster über
dem Stapel und das Stützenmuster,
auf das aufgesetzt werden soll, vermisst. Zudem wird mittels dem
verfahrbaren Bildsensor (1) eine 3D-Vermessung der Füße des auf der Hubgabel (5)
befindlichen Leergutbehälters
vorgenommen, welche unabhängig
von der Durchbiegung der Gabel auf Grund des Gewichts der Last (9) ist.
Aufgrund der gemessenen Posen des Leergut-Behälterstapels
und der aufzustapelnden Last (9) wird sodann die Fahrkorrektur
zum Aufstapeln berechnet. Im Anschluss an diese Berechung fährt der Gabelstapler
(3) zur Aufstapelposition und führt dabei eine Positionskontrolle
(Soll-Ist-Vergleich) durch. Falls dabei eine Abweichung festgestellt
wird, wird dieser Vorgang Wiederholt, indem der Gabelstapler (3)
zurücksetzt
und erneut korrigiert. Falls keine Abweichung besteht bzw. eine
höchstzulässige Abweichung
nicht überschritten
wird, kann die Last (9) aufgestapelt/abgestellt werden.
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Auch
ist es denkbar, optional mittels Bildsensensor (1) eine
relative Positionsmessung zum Aufstapeln durchzuführen. Falls
die fahrzeugeigene Positionsbestimmung nicht ausreichend präzise erfolgen
kann (z.B. in Lagergassen) und damit die oben genannte reine Positionskontrolle
am Aufstapelort ungeeignet ist, kann eine sensorielle Überprüfung der
erreichten Aufstapelposition erfolgen. Hierbei wird durch vertikales
Verfahren des Bildsensor (1) die Position des Leergut-Behälterstapels,
auf den aufgestapelt werden soll, relativ zur aufzustapelnden Last (9),
die sich auf der Hubgabel (5) befindet, bestimmt. Anschließend kann
ggf. eine notwendige Korrektur beispielsweise im einfachsten Fall
durch ein Ansteuern der Hubgabel (5) (seitliche Gabelverschiebung), durch
leichtes Vor-/Rückwärtsbewegen
des Gabelstaplers (3) oder z.B. bei erforderlichen Winkelkorrekturen
auch durch Zurücksetzen
des Gabelstaplers (3) in Verbindung mit einer korrigierenden
erneuten Anfahrt erreicht werden.
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Nach
dem Aufsetzen/Abstellen des Leergutbehälters wird als Sicherheitstest
vor dem Ausfahren der Hubgabel (5) mittels dem Bildsensor
(1) eine 3D-Freiraumerkennung über der Hubgabel (5)
durchgeführt.
Bei der Freiraumerkennung wird beispielsweise eine Quader- oder
Polyederform zugrunde gelegt. Hierbei wird nach dem Aufsetzen/Abstellen
des Leergutbehälters
(9) zunächst
die Hubgabel (5) mittels dem Lastmittel (6) gegenüber dem
Mast (7) etwas weiter abgesenkt und anschließend mit
dem verfahrbaren Bildsensor (1) eine 3D-Vermessung über der Hubgabel (5)
durchgeführt.
In vorteilhafter Weise wird dadurch ein Verkippen der Last (8)
beim Ausfahren der Hubgabel (5) verhindert. Falls ein Verkippen der
Last (8) festgestellt wird, kann ggf. entweder ein Notstopp
ausgelöst
werden oder die Last (8) angehoben werden.
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Zusätzlich kann
zur o.g. 3D-Freiraumüberwachung
mittels dem Bildsensor (1) eine 2D-Erkennung von Veränderungen
während
dem Ausfahren durchgeführt
werden. Hierbei wird überprüft, ob der aufgestapelte/abgestellte
Leergutbehälter
(8) während
dem Ausfahren der Hubgabel (5) ortsfest bleibt.
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In
einem dritten Ausführungsbeispiel
wird die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Sensorsystems an einem
Beispielszenario des Vollgutlagers beschrieben, wobei das Fördergut
(8), insbesondere das Vollgut, mit dem autonomen Gabestapler
(3) abgestapelt/aufgenommen wird. Entsprechend der Planung
erhält
der Gabelstapler (3) zunächst einen Auftrag über das
Leitsystem und fährt
vor die erwartete Lagerreihe des jeweiligen Objekttyps, um dort
das Vollgut (8) abzustapeln/aufzunehmen. Hierzu wird zunächst mittels
Bildsensor (2) eine 3D-Szenenanalyse der jeweiligen Vollgutlagerreihe
durchgeführt. Hierbei
wird der Vollgut-Behälterstapel
mittels einer schnellen 3D-Szenenanalyse auf Veränderungen hin überprüft und ggf.
mit einer genauen 3D-Szenenanalyse
neu vermessen und ggf. eine neue Reihenfolgenbestimmung durchgeführt. Im
Rahmen der mittels Bildsensor (2) durchgeführten 3D-Szenenanalyse
wird zusätzlich
implizit eine Störungsüberwachung
durchgeführt.
Wobei bei der Störungsüberwachung
Freiräume
auf Störungen
hin überwacht
werden, beispielsweise liegt eine Störung vor, falls sich Personen
innerhalb der Szene bewegen. Bei einem Störfall wird ggf. die Szene nochmals
vermessen. Zusätzlich
zur 3D-Szenenanalyse des Vollgutlagers wird mittels Bildsensor (2)
eine 3D-Szenenanalyse des abzustapelnden/aufzunehmenden Vollgutbehälters (8)
durchgeführt.
Hierbei wird zur Sicherheit der notwendige Freiraum über dem
gewünschten
abzustapelnden/aufzunehmenden Vollgutbehälter (8) bestimmt.
Wobei hierbei implizit eine Störungsüberwachung
durchgeführt
wird. Nachdem die Freiraumüberwachung durchgeführt wurde,
fährt der
Gabelstapler (3) mit der Hubgabel (5) vor den
entsprechenden Vollgutbehälter
(8). In einer besonders vorteilhaften Weise wird sodann
zur Korrektur der Gabeleinfahrt und/oder zur Freiraumüberwachung
beim Abstapeln/Aufnehmen mittels Bildsensor (1) eine 3D-Objekterkennung durchgeführt. Hierbei
wird Bildsensor (1) gemeinsam mit der Hubgabel (5)
verfahren, welcher dabei den Vollgut-Behälterstapel sowie den Freiraum
zum Einfahren der Hubgabel (5) unter dem abzustapelnden/aufzunehmenden
Vollgutbehälter
(8) vermisst. Bei Abweichungen kann ggf. eine Korrektur
vorgenommen werden. Nachdem der Vollgutbehälter (8) mittels der
Hubgabel (5) abgestapelt/aufgenommen wurde, kann dieser
aus dem Behälterstapel
ausgefahren werden. Beim Ausfahren wird mittels Bildsensor (1)
zusätzlich
eine 2D-Erkennung
von Lastveränderungen
durchgeführt,
womit beispielsweise ein Verrutschen des Vollgutbehälters (9)
sofort festgestellt werden kann.
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In
einem vierten Ausführungsbeispiel
wird die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Sensorsystems am Beispiel
des Transports einer Last (9), insbesondere von Vollgut
beschrieben, wobei das Vollgut (9) mittels dem autonomen
Gabestapler (3) vom Vollgutlager zum Verbauort transportiert
wird. Entsprechend der Planung erhält der Gabelstapler (3) über das
Leitsystem einen Auftrag und fährt
zunächst
mit dem Vollgut (9) zum Verbauort. Hierbei findet während dem
Transport eine Überwachung
gegen Verrutschen des Vollguts (9) mittels Bildsensor (1)
statt. Zur Überwachung
wird eine variable Ladeposition auf der Hubgabel (5) sowie
ein einstellbares Zeitfenster für
die Überprüfung festgelegt.
Dabei ist die Empfindlichkeit bei der Überwachung frei wählbar. Sobald
während
dem Transport ein leichtes Verrutschen festgestellt wird, fährt der
Gabelstapler (3) mit reduzierter Geschwindigkeit weiter.
Wohingegen bei einem starken Verrutschen der Gabelstapler (3) stoppt,
das Vollgut (9) absetzt, der Gabelstapler (3) zurücksetzt,
eine Messung zur Docking-Korrektur durchführt, die Last (9)
korrekt wieder aufnimmt und den Transport anschließend mit
der ursprünglichen Geschwindigkeit
fortsetzt.
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Nachdem
der Gabelstapler (3) die Last (9) zum Verbauort
transportiert hat und bevor diese am Verbauort eingesetzt wird,
wird mittels dem Bildsensor (1) ein Sicherheitstest zur
3D-Erkennung von Lastveränderungen
durchgeführt.
Falls die Last (9) dabei unverändert ist, kann diese sofort
eingesetzt werden. Wohingegen beispielsweise bei einer leicht verrutschten
Last (9) mittels dem Gabelstapler (3) und/oder
dem Lastmittel (6) eine Positionskorrektur durchgeführt wird.
Bei einer stark verrutschten Last (9) muss dagegen die
Last (9) abgesetzt und nach einer Positionskorrektur erneut
aufgenommen werden. Danach kann die Last (9) schließlich am
Verbauort eingesetzt werden. Dabei kann mittels wenigstens einem
der Bildsensoren (1), (2) eine Überwachung durchgeführt werden,
wodurch ein Anstoßen,
Verkannten und Verrutschen beim Einsetzten in die Lastaufnahme verhindert
werden soll. Falls am Verbauort beim Einsetzen der Last (9)
eine Störung
auftritt, besteht die Möglichkeit
dass der Gabelstapler (3) gestoppt wird. Zudem besteht
die Möglichkeit
einer Wiederholung, wobei mit dem Gabelstapler (3) und/oder
dem Lastmittel (6) eine Positionskorrektur durchgeführt wird.
Dabei ist die Anzahl der Wiederholungen begrenzt und wird mittels
einer Plausibiltätskontrolle überwacht.
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Im
Zusammenhang mit den oben genannten Ausführungsbeispielen ist es auch
denkbar, dass der Bildsensor (1) die komplette 3D-Vermessung übernimmt.
Dabei wird die dritte Dimension der Bilddaten beispielsweise dadurch
erzeugt, indem der Bildsensor (1) gemeinsam mittels dem
Lastmittel (6) und/oder einer Linear-, Dreheinheit und/oder
einem Schwenk-Neigekopf bewegt wird. Allerdings ist die Ausführungsgeschwindigkeit
bei dieser Variante deutlich niedriger als bei einem kombinierten
Einsatz der Bildsensoren (1), (2). Wobei der Bildsensor
(2) alle Vorgänge
erheblich beschleunigt, dies spart Zeit, Kosten, Energie und ermöglicht vor
allem erheblich flexiblere und komplexere Arbeitsabläufe.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf die exemplarisch beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Ausgehend hiervon ist ein Fachmann in der Lage ein erfindungsgemäßes System bezüglich unterschiedlichster
Aufgaben und Einsatzgebiete zu konfigurieren.
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- 1
- Bildsensor 1
- 2
- Bildsensor 2
- 3
- Flurförderfahrzeug
- 4
- Rechnereinheit
- 5
- Hubgabel
- 6
- Lastmittel
- 7
- Mast
- 8
- Fördergut
- 9
- Last