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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung für ein Fahrzeug, dessen Bewegung entlang einer Bahn durch eine externe, zentrale Steuer- und Regeleinheit geregelt wird.
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Einschienenhängebahnen werden in der Materiallogistik als Transportmittel verwendet. Hierbei bewegen sich die einzelnen Module der Einschienenhängebahn, welche im Folgenden als Fahrzeuge bezeichnet werden, entlang einer vorgegebenen Bahn, an der sie auch aufgehängt sind. Es sind jeweils mehrere Fahrzeuge gleichzeitig auf der Bahn unterwegs. Hierbei ist es wichtig, die Fahrzeuge jeweils so zu steuern, dass keine Kollisionen zwischen ihnen stattfinden. Dies schließt ebenfalls Kollisionen von Fahrzeugen mit Transportgütern anderer Fahrzeuge und/oder Kollisionen zwischen Transportgütern jeweils unterschiedlicher Fahrzeuge mit ein.
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Die Steuerung beziehungsweise Regelung der Bewegung der Fahrzeuge wird mittels einer Positionserkennung an jedem Fahrzeug und einer zentralen Steuer- und Regeleinheit realisiert. Hierzu sind an den Fahrzeugen Positionserfassungssensoren vorgesehen, die die aktuelle Position an die zentrale Steuer- und Regeleinheit weitergeben.
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Zusätzlich ist es bekannt, die Fahrzeuge der Einschienenhängebahnen mit Kollisionssensoren auszurüsten, die eine Kollision der Fahrzeuge mit Gegenständen wahrnehmen beziehungsweise ein Annähern an Gegenstände der zentralen Steuer- und Regeleinheit melden.
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Nachteilig an dieser Verwendung von zwei separaten Sensorsystemen ist der zusätzliche Aufwand, der für die Montage, Initialisierung und Wartung der jeweiligen Sensorsysteme an den Fahrzeugen erforderlich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensorvorrichtung anzugeben, die die Montage, Inbetriebnahme und Zuverlässigkeit der Sensorsysteme eines Fahrzeugs einer Elektrohängebahn vereinfacht beziehungsweise erhöht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren und deren Beschreibung angegeben.
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Gemäß Anspruch 1 weist die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung für ein Fahrzeug, dessen Bewegung entlang einer Bahn durch eine externe, zentrale Steuer- und Regeleinheit geregelt wird, ein Positionsbestimmungsmodul zur Ermittlung der Position und ein Abstandsbestimmungsmodul zur Ermittlung eines Abstandes der Sensorvorrichtung zu einem Objekt in einem Überwachungsbereich auf. Ferner ist ein Kommunikationsmodul zur Übertragung von durch das Positionsbestimmungsmodul und das Abstandsbestimmungsmodul ermittelten Informationen an die externe, zentrale Steuer- und Regeleinheit vorgesehen.
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Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Sensorvorrichtung zu schaffen, die sowohl eine Positionsbestimmung ermöglicht, wie auch zur Abstandsbestimmung ausgebildet ist. Durch das Integrieren der beiden Funktionalitäten in eine einzige Sensorvorrichtung ist es bei der Montage an einem Fahrzeug einer Elektrohängebahn nur notwendig, ein Gerät für beide Funktionalitäten anzubringen. Es muss also keine zusätzliche Montagearbeit durchgeführt werden.
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Entsprechend der Erfindung ist ferner vorgesehen, auch ein Kommunikationsmodul in die Sensorvorrichtung zu integrieren, welches die Informationen, die durch das Positionsbestimmungsmodul und das Abstandsbestimmungsmodul erhalten werden, an die externe, zentrale Steuer- und Regeleinheit weiterleitet. Durch das Vorsehen eines gemeinsamen Kommunikationsmoduls vereinfacht sich die Kommunikation mit der externen, zentralen Steuer- und Regeleinheit. Werden zwei separate Sensoren jeweils zur Positionsbestimmung und zur Abstandsbestimmung verwendet, so müsste jeder von ihnen separat mit der externen, zentralen Steuer- und Regeleinheit kommunizieren. Das heißt, die Anzahl der notwendigen Kanäle zur Kommunikation mit der externen, zentralen Steuer- und Regeleinheit kann zumindest in Bezug auf Positions- und Abstandsbestimmung halbiert werden.
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Dadurch, dass beide Funktionen, die Positionsbestimmung und die Abstandsbestimmung, in einer Sensorvorrichtung integriert ausgebildet sind, ist es nur noch notwendig, eine Sensorvorrichtung in Betrieb zu nehmen, das heißt beispielsweise die Verbindungsinformationen zur Kommunikation mit der externen, zentralen Steuer- und Regeleinheit abzustimmen. Hierdurch wird die Inbetriebnahme vereinfacht.
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Vorteilhaft ist es, wenn das Positionsbestimmungsmodul und das Abstandsbestimmungsmodul eine gemeinsame Energieversorgung aufweisen. Die Energieversorgung kann auch zur Versorgung weiterer Module der Sensorvorrichtung ausgebildet sein. Im Vergleich zu einer Ausführung mit zwei separaten Sensoren wird in diesem Fall nur eine Energieversorgung benötigt. Wird hierbei eine höherwertige Energieversorgung verwendet, so erhöht sich auch die Zuverlässigkeit für die Abstands- beziehungsweise Positionsbestimmung der Sensorvorrichtung, ohne dass jedoch die höheren Kosten hierbei doppelt getragen werden müssen, da im Vergleich zu zwei separaten Sensoren nur eine Energieversorgung notwendig ist.
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Das Positionsbestimmungs- und Abstandsbestimmungsmodul können ein gemeinsames Gehäuse aufweisen. Eine derartige Ausführung vereinfacht die Anbringung der Sensorvorrichtung an einem Fahrzeug, da nur ein Objekt an diesem befestigt werden muss.
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Grundsätzlich kann der Überwachungsbereich des Abstandsbestimmungsmoduls beliebig eingestellt sein. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn er auf ein Transportgut des Fahrzeugs abgestimmt ist. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das Transportgut über das eigentliche Fahrzeug hinausreicht. Eine Abstimmung des Überwachungsbereichs kann beispielsweise durch eine Tastweiteneinstellung des Abstandsbestimmungsmoduls oder ein Einstellen der Überwachungswinkel ausgeführt werden.
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Zur Erhöhung der Sicherheit und insbesondere für Kurvenfahrten oder Steigungsstrecken weist die Abstandsbestimmungvorrichtung bevorzugt einen aufgeweiteten Erfassungsbereich auf. Ein in dem Abstandsbestimmungsmodul enthaltener oder das Abstandsbestimmungsmodul bildender Abstandssensor kann zu diesem Zweck mehrstrahlig ausgeführt sein.
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Grundsätzlich kann das Abstandsbestimmungsmodul in beliebiger Weise die Abstandsbestimmung ausführen. Hierbei ist beispielsweise eine mechanische Abstandsbestimmung oder eine berührungslose Abstandsbestimmung denkbar. Eine berührungslose Abstandsbestimmung kann beispielsweise mittels Schallwellen, elektromagnetischer Wellen oder Licht sowie Laserstrahlen erfolgen.
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Bevorzugt ist es hierbei, wenn das Abstandsbestimmungsmodul zum Aufbau einer Wirkverbindung mit einem Signalreflektor an einer anderen Sensorvorrichtung, einem anderen Fahrzeug oder einem Transportgut ausgebildet ist. Durch das Vorsehen eines Signalreflektors kann das Signal-Rauschverhältnis des von dem Abstandsbestimmungsmodul erhaltenen Rücksignals erhöht werden. Je nach gewähltem System zur Abstandsbestimmung wird ein entsprechender auf das verwendete Signal oder die verwendete Strahlungsart abgestimmter Reflektor eingesetzt. Dieser kann beispielsweise an einer Rückseite eines Fahrzeugs oder am Transportgut angebracht werden. Ziel ist es hierbei, dass, wenn das Abstandsbestimmungsmodul zum Bestimmen eines Abstandes nach vorne, das heißt in Fahrtrichtung des Fahrzeugs, ausgelegt ist, die vom Abstandsbestimmungsmodul ausgesendeten Signale an dem Reflektor an der Rückseite des vorfahrenden Fahrzeugs reflektiert und wieder zurückgestrahlt werden.
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Das Abstandsbestimmungsmodul kann beispielsweise als Näherungsschalter ausgebildet sein. Dabei kann die Tastweite des Näherungsschalters so eingestellt sein, dass er ein Signal ausgibt, bevor der Abstand zu einem Objekt unter einen kritischen Wert fällt.
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Zur Positionsbestimmung über das Positionsbestimmungsmodul sind verschiedene Verfahren geeignet. Beispielsweise kann das Positionsbestimmungsmodul zum Auslesen von auf der Bahn zumindest bereichsweise vorhandenen Markern ausgebildet sein. Diese Marker können Daten, 2D-Matrix-Codes oder dergleichen sein. Die Marker können auf die Bahn aufgeklebt sein. Es ist aber ebenso möglich, dass das Positionsbestimmungsmodul elektromagnetische Signale oder Felder zur Positionsbestimmung heranzieht. Zum einen können Positionsbestimmungssysteme wie GPS oder Galileo hierfür eingesetzt werden. Es ist aber auch möglich, elektromagnetische Felder einzurichten, die eine Positionsbestimmung ermöglichen.
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Das Abstandsbestimmungsmodul und/oder das Positionsbestimmungsmodul kann einen statischen Scanner aufweisen. Das ist besonders vorteilhaft, weil keine beweglichen Teile eingesetzt werden. Insbesondere können 2D- oder 3D-Kameras eingesetzt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und schematischer Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigen:
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1 eine vereinfachte Darstellung einer Einschienenhängebahn mit zwei erfindungsgemäßen Sensorvorrichtungen; und
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2 den grundlegenden Aufbau einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung.
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In 1 ist ein Ausschnitt aus einer Einschienenhängebahn dargestellt. Hierbei befinden sich auf einer Bahn 12, welche durch eine Führungsschiene gebildet sein kann, zwei Fahrzeuge 11 hintereinander. Die Bewegungsrichtung auf der Bahn 12 wird durch den Pfeil 50 angedeutet. Beide Fahrzeuge 11 transportieren hierbei ein Transportgut 14, bei dem es sich beispielsweise um eine Karosserie aus der Automobilindustrie handeln kann. Die Fahrzeuge 11 weisen an ihrem vorderen Ende eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 10 auf.
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Die Sensorvorrichtung 10 hat zumindest zwei Funktionen. Zum einen ermöglicht sie die Positionsbestimmung des jeweiligen Fahrzeugs 11, zum anderen überwacht sie den Bereich vor dem jeweiligen Fahrzeug. In der hier dargestellten Ausführungsform erfolgt die Positionsbestimmung der Sensorvorrichtung 10 und somit des Fahrzeugs 11 mit Hilfe von auf der Bahn 12 angebrachten Markern 16. Bei den auf der Bahn 12 angebrachten Markern 16 kann es sich beispielsweise um 2D-Matrix-Codes handeln, die von der Sensorvorrichtung 10 beispielsweise mit Hilfe einer Kamera ausgelesen werden können.
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Über die Informationen der 2D-Matrix-Codes kann dann die Position der Sensorvorrichtung 10 und damit des mit ihr verbundenen Fahrzeugs 11 auf der Bahn bestimmt werden. Die so ermittelte Position, beziehungsweise die zugrunde liegende Information, übermittelt die Sensorvorrichtung 10 an eine zentrale Steuer- und Regeleinheit. Diese zentrale Steuer- und Regeleinheit koordiniert alle Fahrzeuge 11 auf der Bahn 12, so dass keine Kollisionen stattfinden.
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Sofern die Positionsbestimmung fehlerhaft ist oder die Marker 16 auf der Bahn beschädigt sind und so keine sichere Positionsbestimmung durchgeführt werden kann, überwacht die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 10 zusätzlich noch den Abstand zu einem in Fahrtrichtung weiter vorne befindlichen Fahrzeug 11 oder Transportgut 14. Dies kann beispielsweise mit einer drahtlosen Abstandsüberwachung mittels Schallwellen, elektromagnetischer Wellen oder Lichtsignalen erfolgen. In Pufferbereichen, in denen sich Fahrzeuge 11 aufhalten, die zurzeit nicht zum Transport benutzt werden, befinden sich ebenfalls oft keine Positionsmarker 16. Auch in diesen Bereichen wird die Abstandsüberwachung eingesetzt, um Kollisionen zu verhindern.
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Zum Beispiel kann die Sensorvorrichtung 10 in einem Überwachungsbereich 13 erkennen, ob sich ein Objekt, beispielsweise ein Teil des Transportgutes 14, befindet oder nicht. Dies meldet die Sensorvorrichtung 10 dann an die Steuer- und Regeleinheit, welche mit dieser Information eine Kollision zweier hintereinander fahrender Fahrzeuge verhindern kann.
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Hierbei kann der Überwachungsbereich 13 abhängig von der Länge der Fahrzeuge oder dem zu transportierenden Transportgut 14 eingestellt werden. Es ist auch möglich, dass bei einem Objekt im Überwachungsbereich 13 der Sensorvorrichtung 10 ein sofortiges Stoppen des Fahrzeugs 11 veranlasst wird, ohne Einschaltung der externen zentralen Steuer- und Regeleinheit, um eine Kollision verhindern zu können.
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Am hinteren Bereich des vorderen Fahrzeugs 11 ist in der hier dargestellten Ausführungsform ein Reflektor 15 angebracht. Der Reflektor 15 ist auf die Art der berührungslosen Abstandsbestimmung 10 abgestimmt. Hierdurch kann eine sichere Abstandsbestimmung und Detektion eines Objektes im Überwachungsbereich 13 durchgeführt werden.
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2 zeigt einen stark vereinfachten Aufbau einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 10. Die Sensorvorrichtung 10 weist ein Positionsbestimmungsmodul 20 und ein Abstandsbestimmungsmodul 30 auf. Das Positionsbestimmungsmodul 20 dient zur Bestimmung der Position der Sensorvorrichtung 10 beispielsweise relativ zu einer Bahn 12 wie in Bezug auf 1 dargelegt. Dies kann beispielsweise über eine Kamera und auf der Bahn 12 angebrachte Marker 16 erfolgen. Es können aber auch magnetische Marker oder andere Arten von Markern auf der Bahn 12 vorgesehen werden. Wesentlich ist, dass das Positionsbestimmungsmodul 20 zum Auslesen oder Auswerten der Marker ausgelegt ist. Ebenso ist es möglich, die Position mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen oder anderen drahtlosen Positionsbestimmungssystemen entweder relativ zur Bahn oder relativ zu einem anderen Koordinatensystem zu bestimmen. Beispielsweise ist hierbei auch die Bestimmung der Position mittels GPS oder Galileo möglich. Eine andere Möglichkeit ist das Zählen von Inkrementen, welche auf der Bahn aufgebracht sind, um die Position zu bestimmen. Dies kann beispielsweise anhand eines entsprechenden Sensors und eines Zählwerkes realisiert werden.
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Das Abstandsbestimmungsmodul 30 dient zur Überwachung eines Überwachungsbereiches 13 in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 11, an dem die Sensorvorrichtung 10 angebracht ist.
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Wie bereits ausgeführt, kann der Überwachungsbereich 13 durch verschiedene Technologien zum Beispiel mittels Schallwellen, elektromagnetischen Wellen oder Licht überwacht werden. Es sind aber auch mechanische Schalter möglich. In diesem Fall ist der Überwachungsbereich relativ klein, da im Wesentlichen der Kontakt mit dem zuvor vorhandenen Fahrzeug erkannt wird.
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Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 10 weist eine gemeinsame Energieversorgung 41 auf, die nicht nur das Positionsbestimmungsmodul 20 und das Abstandsbestimmungsmodul 30, sondern auch ein Kommunikationsmodul 40 mit Energie versorgt. Das Kommunikationsmodul 40 dient zur Kommunikation mit einer externen, zentralen Steuer- und Regeleinheit. Hierbei sendet das Kommunikationsmodul 40 die Daten oder Informationen, die von dem Positionsbestimmungsmodul 20 und dem Abstandsbestimmungsmodul 30 ermittelt werden, an die externe, zentrale Steuer- und Regeleinheit. Anhand dieser übermittelten Daten wird die Bewegung aller Fahrzeuge 11 auf der Bahn gesteuert.
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Zusätzlich weist die Sensorvorrichtung 10 einen gemeinsamen Prozessor 42 auf. Wie in 2 gezeigt, ist es durch die erfindungsgemäße Kombination zweier Sensormodule, des Positionsbestimmungsmoduls 20 und des Abstandsbestimmungsmoduls 30 in einer Sensorvorrichtung 10 möglich, weitere Bauteile der Sensorvorrichtung 10 wie einen gemeinsamen Prozessor gemeinsam für beide Module zu nutzen.
