DE69007089T2

DE69007089T2 - Verfahren zur elektronischen erzeugung einer strassenanlage für ein automatisch geführtes fahrzeug.

Info

Publication number: DE69007089T2
Application number: DE69007089T
Authority: DE
Inventors: Paul Grohsmeyer
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1989-02-23
Filing date: 1990-01-16
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2010-01-17
Also published as: EP0460002A1; US4935871A; WO1990010271A1; EP0460002B1; EP0460002A4; HK126196A; AU5044890A; DE69007089D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein automatisch geführtes oder gelenktes Fahrzeugsystem und insbesondere auf ein Verfahren zum elektronischen Erzeugen und auf den neuesten Stand bringen des Straßen- oder Wegesystems für den automatisch geführten Fahrzeugbetrieb.
Unterschiedliche Bauarten von fahrerlosen automatisch geführten Materialhandhabungfahrzeugen (AGV=automatic guided vehicle) sind heutzutage in Betrieb. Diese AGV's navigieren im allgemeinen in einer Fabrik oder Anlage unter Verwendung einer Art Führungspfadverfolgung oder Sichten oder Anvisieren von einzigartigen Kennzeichen, wie zum Beispiel Strichcodezielen während sie unter der Steuerung eines AGV-System-Host- oder Hauptcomputers stehen. Typischerweise überträgt der Hostcomputer einen Abfertigungs- oder Leitbefehl über Funk an das AGV, der die durchzuführenden Arbeitsvorgänge beschreibt, wie zum Beispiel das Aufnehmen einer Last am Punkt X und das Ablegen dieser Last am Punkt Y. Der Hostcomputer, der das Anlagenlayout kennt, ist in der Lage, Arbeitesvogänge auf das nächste im Ruhezustand befindliche AGV, das am effizientesten diesen Arbeitsvorgang durchführen kann, zu verteilen. Das ausgewählte AGV folgt dann der vorgegebenen Wegeinformation und führt den Arbeitsvorgang durch.
Die Anlagenlayoutinformation, die für AGV-Betriebsvorgänge oder Tätigkeiten wesentlich ist, wird typischerweise durch ein Vermessungsteam erhalten. Dieselbe Information wird auch durch die Anlagenverarbeitungsplanungsgruppe für Materialhandhabungssimulation und Planung verwendet und in ein Computersystem eingegeben, das dieser Aufgabe zugeteilt ist. Zusätzlich wird dieselbe Layoutinformation in den AGV- System-Hostcomputer eingegeben. Das vorliegende Verfahren beinhaltet das AGV-System und das Anlagencomputersystem und eliminiert infolgedessen Informationswiedererzeugung und einige manuelle Eingaben. Dieses Verfahren ermöglicht, daß Anlagenlayoutinformation durch ein arbeitendes d.h. ein im Betrieb befindiches AGV bestätigt und korrigiert wird, welches die Information an den AGV- Hostcomputer zurückführt, und es ermöglicht das auf den neuesten Stand bringen der Information in dem Herstellungsprozeßplanungscomputer. Darüber hinaus können irgendwelche Modifikationen im Layout der Anlage in dem AGV-Hostcomputer oder dem Herstellungsprozeßplanungscomputer geändert werden und das neue Layout kann in das andere System übertragen und reflektiert werden.
Es ist ein Ziel der Erfindung, die AGV-Pfad- oder Wegerzeugung vollständig in die Herstellungsprozeßplanung zu integrieren. Systeme des Standes der Technik ähnlicher Art sind aus Robotics and Autonomous Systems, Ausgabe 4, Nr. 3, 1988, Amsterdam NL, Seiten 209-232; IEEE International Symposium on Intelligent Control, 11. Juli 1986, Baltimore, Maryland, US, Seiten 145-152 (Dudziak et al: IVC: An intelligent vehicle controller with real-time strategic planning) und EP-A-O 297 811 bekannt. Die vorliegende Erfindung ist gegenüber diesem Stand der Technik abgegrenzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Planen eines Weges oder Pfades für ein automatisch gelenktes Fahrzeug in einer Anlage vorgesehen, wobei das AGV in bestimmten Bereichen innerhalb der Anlage arbeitet, wobei der AGV-Betrieb durch einen AGV-Computer gemäß einem Straßen- oder Wegesystem gesteuert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Vermessen des Anlagenlayouts;
Eingeben des Anlagenlayouts in einen der Computer, d. h. in einen AGV-Computer, der AGV-Betriebsvorgängen oder Tätigkeiten gewidmet ist oder in einen Anlagencomputer, der der Herstellungsprozeßplanung gewidmet ist;
gekennzeichnet durch:
elektronisches Übertragen des Anlagenlayouts an den jeweils anderen Computer, d. h. den AGV oder Anlagencomputer;
graphisches Eingeben des AGV-Pfades in den Anlagencomputer, und zwar basierend auf dem Anlagen1ayout; und
Übertragen des AGV-Pfades an den AGV-Computer.
Die Erfindung umfaßt auch ein Pfadplanungssystem für ein automatisch gelenktes Fahrzeug, wobei das System folgendes aufweist:
mindestens ein automatisch gelenktes Fahrzeug;
Mittel zum Eingeben von Information, die sich auf das Layout der Anlage bezieht, und zwar in einen Computer, d. h. in einen AGV-Computer, der AGV-Betriebsvorgängen oder Tätigkeiten gewidmet ist oder in einen Anlagencomputer, der der Herstellungsprozeßplanung gewidmet ist;
gekennzeichnet durch
Mittel zum elektronischen Übertragen des Anlagenlayouts an den jeweils anderen Computer, d. h. den AGV- oder Anlagencomputer;
Mittel zum graphischen Eingeben des AGV-Pfades in den Anlagencomputer, basierend auf dem Anlagenlayout; und
Mittel zum Übertragen des AGV-Pfades an den AGV-Computer.
Eine Anlagenlayoutmodifikation würde zusätzliche Schritte zum Eingeben von Fabrik- oder Anlagenlayoutveränderungen in den zweiten Computer und das Übertragen der Veränderungen an den ersten Computer umfassen, um das Fabriklayout auf den neuesten Stand zu bringen.
Die Erfindung umfaßt weitere Merkmale und Vorteile, die durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung verdeutlicht werden. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm, das die Abfolge oder Sequenz von Schritten und den Informationstransfer zeigt und den Tnformationsfluß und die Schritte eines Verfahrens 10 darstellt.
Das Verfahren 10 beinhaltet Betriebsvorgänge oder Operationen, die auf zwei Computersystemen durchgeführt werden, einem AGV-Computer 20 und einem Anlagencomputer 30. Der AGV-Computer ist ein Computer, der den AGV- Flottentätigkeiten gewidmet ist. Er ist zum Beispiel verantwortlich für das Verteilen von Arbeitesvorgängen auf den nächsten verfügbaren AGV, das Lenken des AGV- Verkehrs und das Liefern der ausgemessenen Zielstelle an das AGV. Der Anlagencomputer 30 wird verwendet, um Fabrikbodenlayouts zu erzeugen und Materialfluß und Verarbeitung zu überwachen. Der Anlagencomputer 30 ist normalerweise mit einem Graphikschirm ausgerüstet zum graphischen Darstellen des Fabrikbodenlayouts. Vorzugsweise ist der Anlagencomputer 30 auch mit einem Zeiginstrument, wie zum Beispiel einem Lichtstift oder einer Maus, ausgerüstet, und zwar zur Eingabe von Punkten und Linien in den Computer.
Bezugnehmend auf markierte Informationspfade, die durch Pfeile in Fig. 1 dargestellt sind, wird die Vermessungsinformation über den Pfad 1 in den AGV-Computer eingegeben. Die Vermessungsinformation enthält die Stellungen der AGV-Ziele, die normalerweise unter Verwendung eines Theodoliten aufgezeichnet wird. Die Vermessungsinformation, die in den AGV-Computer 20 eingegeben wird, besitzt die Form B-A-# α d, wobei B und A Setzpunkte sind, von denen die Koordinaten bekannt sind; # der Stellungscode des Ziels ist; α der Winkel, der zwischen B-A und dem Ziel gebildet wird, und zwar in Grad, Minuten und Sekunden; und d der Abstand zwischen dem Ziel und dem Setzpunkt A ist. Es sei bemerkt, daß die Darstellung der Vermessungsinformation andere Formen annehmen kann, aber die numerische Information muß vorhanden sein. Diese Vermessungsinformation wird dann durch eine AGV-Computersoftware in absolute Koordinaten umgewandelt, und zwar in ein numerisches Format, das der AGV-Computer 20 und der Anlagencomputer 30 gemeinsam haben. Wie durch den Pfadpfeil 2 dargestellt ist, wird diese übersetzte oder übertragene Vermessungsinformation elektronisch an den Anlagencomputer 30 übertragen. Infolge der Differenz in der Datendarstellung zwischen den Computern, kann ein Übersetzungsschritt für diesen Informationstransfer notwendig sein, damit die Information für den zweiten Computer 30 verwendbar ist.
Bezugnehmend auf den Pfadpfeil 3, wird das AGV-Straßen - oder Wegesystem in den Anlagencomputer 30 eingegeben. Das AGV-Wegesystem besteht aus speziell designierten oder zugeordneten Bereichen, wo das AGV unter bestimmten voreingestellten Zuständen arbeiten kann. Ein AGV-Pfad ist ein Satz von designierten Bereichen, die das AGV überquert, um von einem Punkt zu einem anderen zu kommen (zum Beispiel von einem Aufnahmepunkt zu einem Abladepunkt). Es kann mehrere Pfade zwischen zwei Punkten geben. In dem derzeitigen Ausführungsbeispiel kann ein designierter Bereich eine Zone, ein Gang oder ein Andockpunkt sein. Eine Zone ist ein Bereich, wo zu einer Zeit nur ein AGV eintreten und arbeiten kann, d. h. wenn ein AGV in einer Zone arbeitet, können keine anderen AGV's in dieselbe Zone eintreten. Ein Gang ist ein Bereich, der Richtungs - und Breitendaten besitzt, d. h. ein Zweiwegegang mit einer Breite von zwei AGV's, ein Einwegegang mit einer Breite von einem AGV und ein Zweiwegegang mit einer Breite von einem AGV. Ein Andockpunkt schlußendlich ist eine Parkstelle oder ein Punkt, wo Lasten aufgenommen und abgelegt werden können. Vorzugsweise werden infolge der Graphikfähigkeit des Anlagencomputers 30 diese designierten Bereiche und somit die AGV-Pfade und das Wegesystem direkt in den Computerbildschirm oder die Unterlage eingeben, und zwar durch den Lichtstift oder die Maus und die eingegebenen Bereiche werden sofort auf dem Bildschirm zusammen mit dem Fabriklayout reflektiert bzw. dargestell. Zusätzlich gibt es auch die Möglichkeit, in den AGV-Computer das AGV-Wegesystem einzugeben, aber dies macht eine umständlichere Eingabe der Koordinaten und anderer Informationen notwendig. Dieser zuletzt genannte Wegesystemeingabepfad ist nicht in Fig. 1 gezeigt.
Der Pfadpfeil 4 stellt den Transfer der Wegesysteminformation von dem Anlagecomputer 30 an den AGV-Computer 20 dar. Dies kann einen anderen Übersetzungsschritt (nicht gezeigt) notwendig machen, um die Datendarstellung passend für den AGV-Computer 20 zu ändern. Nach dem Schritt 4 ist das AGV-System fertig, um mit der gesamten Navigationsinformation, die es benötigt um die AGV-Flotte zu lenken, arbeiten zu können. Beim Initialisieren werden das Wegesystem und die Zielstellungen an die AGV-Flotte übertragen, und zwar über eine Kommunikationsverbindung, vorzugsweise durch Funk, wobei die Information in einem Batterie gestützten RAM (random access memory) gespeichert ist.
In dem bevorzugten Ausfühungsbeispiel überwacht und mißt das AGV-Antriebssystem (nicht gezeigt) den Abstand und den bewegten Lenkwinkel, um die derzeitige Stellung zusätzlich zum Sichten der Ziele festzustellen. Diese ausreichend akkurate Meßinformation wird periodisch an den AGV-Computer 20 zurückgeleitet, um das Fabrikbodenlayout und die Wegsystemabmessungen auf den neuesten Stand zu bringen. Dies wird durch den Pfadpfeil (5) angezeigt. Ferner wird eine manuelle Eingabe der Straßen- oder Wegesystemmodifikationen, die Zielorte umfassen, in den AGV-Computer 20 sowie in den Anlagecomputer 30 erlaubt, wie durch die Pfadpfeile (5) angezeigt ist. Schlußendlich wird jede Modifikation in dem anderen Computer reflektiert und zwar durch elektronisches Übertragen der auf den neuesten Stand gebrachten Information wie durch die Pfadpfeile (6) angezeigt ist. Zusammen mit der Meßinformation, die von den Fahrzeugen an den AGV-Computer 20 zurückgeleitet wird, ist die Fahrzeugbewegungs- oder derzeitige Standortinformation durch den Pfadpfeil 7 . Diese Information wird dann an den Anlagencomputer 30 übertragen, wie durch Pfeil (8) angezeigt ist. Graphische Darstellungen der AGV's sind überlagert auf dem Boden1ayout an der graphischen Monitoranzeige gezeigt, welche die exakten Standorte der AGV's zeigen, während sie auf dem Anlagenboden arbeiten. Diese Fähigkeit ist bei der Überwachung und Steuerung der AGV-Flotte unbezahlbar bzw. unabdingbar. Wiederum kann eine Datendarstellungsübertragung zur Durchführung dieser Datenübertragungsschritte benötigt werden.
Das Verfahren 10 findet Anwendung in dem Gebiet der automatisch geführten oder gelenkten Fahrzeuge (AGV).
Typischerweise ist ein AGV-System ein separates System von dem Fabrikanlagencomputersystem, und zwar aus vielen vorteilhaften Gründen. Darüber hinaus ist das AGV-System oft ein Zusatz zu dem Materialhandhabungssystem der Anlage und ist somit nicht in das Anlagensystem integriert. Infolge der engen Beziehung zwischen den zwei Systemen ist jedoch ein leichter Informationstransfer zwischen ihnen notwendig, insbesondere Fabriklayout und Messungsinformationen, die sich auf das AGV-System beziehen, wie zum Beispiel Strichcodezielstellen und designierte AGV- Arbeitsbereiche. Zuvor wurde das AGV-Straßen- oder Wegesystem langwierig in den AGV-Computer eingegeben, und zwar durch numerisches Eingeben der Koordinaten und Abmessungen, die aus einer festen Kopie (Hardkopie) des Fabriklayouts entnommen wurden, die durch den Anlagencomputer erzeugt wurde. Dasselbe Wegesystem wurde auch manuell in den Anlagencomputer eingegeben. Zusätzlich wird jegliche Modifikation durch den AGV- Computer eingegeben und auch in dem Anlagencomputer manuell auf den neuesten Stand gebracht. Die vorliegende Erfindung ermöglicht den Informationstransfer in beide Richtungen zwischen dem AGV-Computer und dem Anlagencomputer, womit das AGV-System voll in das Anlagencomputersystem integriert wird.

Claims

1. Verfahren zum Planen eines Weges oder Pfades für ein automatisch geführtes oder gelenktes Fahrzeug (AGV=automatic guided vehicle) in einer Anlage, wobei das AGV in designierten Bereichen innerhalb der Anlage arbeitet, der AGV-Betrieb durch einen AGV-Computer (20) gemäß einem Wegesystem gesteuert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Vermessen des Anlagenlayouts;

Eingeben des Anlagenlayouts in entweder einen AGV- Computer (20), der AGV-Betriebsvorgängen oder Tätigkeiten gewidmet ist oder in einen Anlagencomputer (30), der der Herstellungsprozeßplanung gewidmet ist;

gekennzeichnet durch:

elektronisches Übertragen des Anlagenlayouts an den jeweils anderen Computer, d.h. den AGV- oder Anlagencomputer;

graphisches Eingeben des AGV-Pfades in den Anlagencomputer (30), basierend auf dem Anlagenlayout; und

Übertragen des AGV-Pfades an den AGV-Computer (20).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anlagenlayout in den AGV-Computer (20) eingegeben wird und elektronisch an den Anlagencomputer (30) übertragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das automatisch gelenkte Fahrzeug AGV in einem eingeschränkten Bereich der Anlage mit einer Vielzahl von Zielen arbeitet, wobei sich das Wegesystem in dem eingeschränkten Bereich befindet, und durch designierte Bereiche definiert wird, wobei das AGV durch Sichten einer Vielzahl von Zielen navigiert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die designierten AGV-Bereiche erste, zweite und dritte Bereiche aufweisen, wobei der erste Bereich als ein Bereich definiert ist, in dem es nur einem Fahrzeug erlaubt ist zu arbeiten, der zweite Bereich ein Bereich mit Richtungs- und Breitenzuordnung ist und der dritte Bereich zum Parken, zur Materialaufnahme und zur Ablage designiert oder bestimmt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das arbeitende AGV die tatsächlichen eingeschränkten Bereichsabmessungen und seine eigene Position detektiert, die tatsächlichen Abmessungen und die Position an den AGV- Computer übermittelt und die tatsächlichen Abmessungs- und Positionsinformation an den Anlagencomputer zum auf den neuesten Stand bringen, übertragen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Anlagencomputer einen Graphikmonitor aufweist, wobei der Monitor die AGV-Position überlagert auf dem Anlagenlayout anzeigt und die Anzeige periodisch auf den neuesten Stand bringt.

7. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine Modifikation des eingeschränkten Bereiches und der Zielstellungsinformation das zusätzliche Eingeben von Veränderungen in den Anlagencomputer und das Übertragen der Änderungen an den AGV-Computer zum auf den neuesten Stand bringen, aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine Modifikation des eingeschränkten Bereichs und der Zielstellungen das zusätzliche Eingeben von Veränderungen in den AGV-Computer und das Übertragen der Veränderungen an den Anlagencomputer zum auf den neuesten Stand bringen, aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Informationsübertragungsschritte das Übersetzen oder Umwandeln der Information in eine unterschiedliche Datendarstellung aufweisen.

10. Wege- oder Pfadplanungssystem für ein automatisch gelenktes Fahrzeug, das folgendes aufweist:

mindestens ein automatisch gelenktes Fahrzeug AGV;

Mittel zum Eingeben von Information, die sich auf das Layout der Anlage bezieht, und zwar in entweder einen AGV-Computer (20), der AGV-Betriebsvorgangen oder Tätigkeiten gewidmet ist, oder in einen Anlagencomputer (30), der der Herstellungsprozeßplanung gewidmet ist;

gekennzeichnet durch

Mittel zum elektronischen Übertragen des Anlagenlayouts an den jeweils anderen Computer, d.h. den AGV- oder den Anlagencomputer;

Mittel zum graphischen Eingeben des AGV-Pfades in den Anlagencomputer (30), und zwar basierend auf dem Anlagenlayout; und

Mittel zum Übertragen des AGV-Pfades an den AGV-Computer (20).

11. System nach Anspruch 10, wobei das arbeitende AGV so angeordnet ist, daß es die tatsächlichen Abmessungen des eingeschränkten Bereiches und seine eigene Position detektiert, die tatsächliche Abmessung und Position an den AGV-Computer zurückleitet und die tatsächliche Abmessungs- und Positionsinformation an den Anlagencomputer zum auf den neuesten Stand bringen überträgt.

12. System nach Anspruch 11, wobei der Anlagencomputer einen Graphikmonitor aufweist, wobei der Monitor die AGV-Position überlagert auf dem Anlagenlayout anzeigt und die Anzeige periodisch auf den neuesten Stand bringt.