SE448407B - Navigationssystem - Google Patents

Description

15 20 25 30 '35 448'407g _ , 2 _ etc. Härvid är fordonet försett med lämpliga medel för att följa slingan och för att korrigera avvikelser från den förutbestämda-banan. Optiska slingföljningssystem beekrivee exempelvis ieus I soo 970 den ns 22 se 764.

Slingstyrning av den ovan beskrivna typen uppvisar dock ett flertal nackdelar; Eör det första är det ofta en kostsam och tidskrävande procedur att lägga ut en ny slinga eller att göra änringar iden redan utlagd iabana. För_det andra erfordras det relativt komplicerade sensor- och styranordningar på_varje fordon för avkänning av slingan och styrning av fordonet, vilket ofördelaktigt ökar kostnaden speciellt vid större anläggningar. För det tredje kan en direkt pä golvytan anbringad slinga skadas genom yttre påverkan eller, i fallet med en optiskt reflekterande slinga, göras overksam p g a damm, smuts eller liknande på slingan; För det fjärde uppnås med ett dylikt slingstyrningssystem ingen total överblick över alla fordonen i ett system, utan slingan utnyttjas endast för styrning av fordonet från en punkt till en annan. _ V Kg 7 , Föreliggande uppfinning bar som ändamål att undanröja nackdelarna hos ovannämnda slíngstyrmetod genom att 'helt eller delvis eliminera behovet av slingor i ellerd på underlaget.g __ __ Närmare bestämt har uppfinningen som ändamål attj åstadkomma ett flexibelt, optiskt navigationssystem för detektering av fordonets läge och för styrning av fordonets rörelse, specielt för styrning av fordonets rörelse längs en förutbestämd bana. 7 7 7 Ett annat ändamål hos uppfinningen är att åstadkomma ett navigationssystem med hjälp av vilket den förut- bestämda banans utseende enkelt kan fastställas eller ändras, utan att betydande arbetsinsatser måste vidtagas.

I Ett tredje ändamål hos uppfinningen är att åstadkomma ett navigationsssystem vilket kan kombineras med tidigare befintlig e1ingetyrning; f d a j j: 10 l5 20 25 30 35 448 407 n 3 Ett fjärde ändamål nos uppfinningen är att åstadkomma ett navigationssystem med hjälp_av vilket även identitet och status lexempelvis huruvida fordonet medför en last och vilken last det. i sa fan maaför) kan bestämmas.

Dessa och andra ändamål uppnås medelst ett navi- gationssystem av den inledningsvis beskrivna typen och som enligt uppfinningen kännetecknas av att detektorn utgöres av en positionskänsliglhalvledardetektor med ett väsentligen plant utbrett, kontinuerligt känslig- hetsomràde, vilken detektor är anordnad att mottaga det från ljuskällan utsända ljuset,som därvid infaller -på en begränsad del av känslighetsomrâdet, varvid for- donets läge på nämnda underlag motsvaras av den belysta delens läge på detektorns känslighetsomráde, och vilken detektor är inrättad att som gensvar på det inom nämnda begränsade del detekterade ljuset avge elektriska sig- inaler, som anger var på känslighetsomrádet det från ljuskällan utsända ljuset infaller, varvid nämnda läges- information, vilken är avsedd att jämföras med den i minnesorganet lagrade baninformationen, utvinnes från de av detektorn avgivna elektriska signalerna.

,Genom'att kombinera en dylik positionskänslig detek- tor med ett minnesorgan; i vilket finns lagrat den förut- bestämda banan, kan man uppnå en synnerligen enkel och g'exakt styrning av fordonet¿ samtidigt som en eventuell omläggning av banan enkelt kan utföras genom ändringar i minnesorganets innehåll. Det uppfinningsenliga systemets signalbehandlingsanordning kan exempelvis utgöras av ett centralt datorsystem som övervakar läget och status för samtliga fordon i en större anläggning.

I en speciellt föredragen utföríngsform är detektorn försedd med ljussamlande organ, såsom ett optiskt vid- vinkellinssystem, för fokusering av det från ljuskällan eller ljuskällorna mottagna ljuset inom nämnda begränsade del av känslighetsomrädetl För detektering av läget och styrning av rörelsen hos ett fordon på ett i två riktningar utsträckt underlag 10 15 20 25 30 35 4.48 4lÛ7 4 kan ljuskällan medfölja fordonet ooh kan en eller flera detektorer av den angivna typen vara anbringade i taket eller motsvarande, varvid varje detektor täcker en sektion av underlaget. Det ljus som härvid utsändes från ljus- källan hos ett fordon som befinner sig inom en viss sektion uppfàngas av den till sektionen hörande.detektorn, varvid det mottagna ljusets.träffpunkt på detektorns känslighetsomràde och de av detektorn avgivna elektriska signalerna svarar mot fordonets läge inom sektionen.

I det fall underlaget är indelat i flera sektioner kan dessa eventuellt delvis överlappa varandra., l en annan utföringsform av uppfinningen kan rikt- ningen hos det från ljuskällan mot detektorn utsända ljuset vara väsentligen parallell med underlaget, och i detta fall kan en eller flera ljuskällor vara static? närt anbringade i förhållande till underlaget och kan fordonet uppbära åtminstone en dylik detektor, vars känslighetsomräde är utsträckt åtminstone vinkelrätt mot fordonets rörelseriktning. Härigenom kan det upp- finningsenliga navigationssystemet användas speciellt för styrning av ett fordon längs en rätlinjig bana, varvid ljuskällan exempelvis är anbringad vid banans slut. _ l l g I I det fall ljuskällan medföljer fordonet kan denna vara försedd med en uppsättning ljusutsändande punkter, såsom en matris av lysdioder, vilka punkter är separat l aktiverbara enligt ett för fordonet specifikt mönster. iDetektorn eller detektorerna är härvid inrättade att identifiera ett givet fordon utifrân dettas ljuskälla utsända identifieringsmönstret, och detta samtidigt med detekteringen av fordonets läge och styrningen av fordonets rörelse längs den förutbestämda banan.

Ovannâmnda identifiering kan även åstadkommas genom modulering av det från fordonets ljuskälla utsända ljuset.

Signalöverföringsorganen hos det uppfinningsenliga s navigationssystemets signalbehandlingsanordning kan utgöras av organ för modulering av det från ljuskällan utsända ljuset, i det fall ljuskällan är fast och detek- I!! fl .Q ä» 10 15 20 25 304 35 448 407 u 5 torn medföljer fordonet, eller så kan signalbehandlings- anordningens signalöverföringsorgan på känt sätt utgöras av organ för omvandling av styrsignalerna till radio- signaler, varvid fordonet är försett med organ för mot- tagning och omvandling av radiosignalerna.

I en tredje intressant utföringsform är detektorn anbringad på fordonet och är ljuskällorna anbringade i taket eller motsvarande, varvid ljuskällorna kan tändas i beroende av vilken bana eller väg som man önskar att fordonet skall följa. " I En betydande fördel hos navigationssystemet enligt uppfinningen, jämfört med användning av slingor, är .att fordonets läge även kan bestämmas i det fall fordonet har avvikit betydligt från banan, vilket inte är fallet vid slingstyrning. Om systemet i det senare fallet "går "ner" kan fordonet "skena iväg" från slingan, varefter kontakten med detta kan gå förlorad. Eftersom man med det uppfinningsenliga systemets detektor eller detektorer kan täcka hela golvytan uppstår aldrig detta problem. g Dessa och andra fördelar hos uppfinningen kommer att klargöras närmare i efterföljande beskrivning av föredragna utföringsexempel av uppfinningen, under hän- visning till medföljande ritningar, av vilka fig 1 sche- matiskt visar uppbyggnaden hos en utföringsform av ett uppfinningsenligt navigationssystem, fig 2 visar principen för sektionsindelning av en golvyta och fig 3 visar en utföringsvariant för lägesdetektering och styrning längs en rätlinjig bana.

I fig l, vartill nu hänvisas, àskådliggöres ett automatiskt styrt fordon 1, vilket rör sig på ett underlag eller en golvyta 2 utmed en förutbestämd bana 3. Det skall här observeras att banan 3 ej utgöres av någon fysiskt utlagd slinga eller liknande. I den visade utfö- ringsformen är fordonet försett med en ljuskälla 4, såsom en lysdiod, och är en detektor 5 anbringad i taket 6. I beroende av tillämpningsområde kan man dock i stället välja att anbringa ljuskällan 4_i taket 6 och detektorn 10 15 20 25 ao- 35 44al4o7i' 5 på fordonet ly Detektorn 5_är enligt uppfinningen en positions- känslig halvledardetektor med ett i tvà riktningar ut- N, sträckt, kontinuerligt känslighetsomràde 7, och detektorn är, såsom schematiskt visas i fig 1, försedd med ett vidvinkellinssystem 8 för fokusering av det från ljus- källan-4 mottagna ljuset inom en begränsad del P av 7 detektorns 5 känslighetsomráde 7. I fig l antages lins- systemet 8 vara så anordnat, att detektorns 5 känslig- hetsområde.7 täcker den visade ytan 2, varvid fordonets l läge på ytan 2 direkt överensstämmer med träffpunktens P koordinater på känslighetsomrâdet 7.

Genom at utnyttja en dylik detektor 5 i kombination 7 med ett därtill anslutet vidvinkellinsyštem'8 undviker man behovet av att montera detektorn 5 vridbart i taket. Även om detektorn är helt fast monterad kan denna således likväl avkänna läget hos ett fordon inom en förhållandevis stor area pà underlaget 2. 7 Som gensvar pá det mottagna ljuset alstrar detektorn 5 en lägesinformationssignal 9, som matas till en elektro- nisk signalbehandlingsanordning l0, såsom en mikrodator geller en centraldator. Lägesinformationen 9 matas till den ena ingången hos en i signalbehandlingsanordningen 10 anordnad komparator ll) vars andra ingång mottager baninformation l2 från ett minnesorgan l3.l I minnesorganet 13; vilket exempelvis kan vara ett läs- och skrivminne av tvp RAM, finns lagrat infor- mation som svarar mot den önskade och förutbestämda banan 3 och som i figuren schematiskt visas med linjen 3'. Minnesorganet l3 är vidare förbundet med ett program- _ meringsorgan l4 för programmering och ändring av innehållet i minnet l3.

I komparatorn ll jämföres den från detektorn 5 f 1 äs erhållna lägesinformationen 9 med den i minnesorganet f ' 3 13 lagrade baninformationen l2, och vid avvikelser dem emellan alstras vid komparatorns utgång en fel- eller .avvikelsesignal 15, vilken utnyttjas för styrning av fordonet l i riktning mot den önskade banan 3. För över- 14 HJ? 10 'is 20 25, 30 35 448 407 7 föring av styrsignalerna 15 till fordonet l innefattar systemet vidare signalöverföringsorgan, vilka i fig l schematiskt àskådliggöres med en box l6.

ISignalöverföringsorganen 16 kan exempelvis utgöras - av enwsändare, som omvandlar-styrsignalerna 15 till radiosignaler 15A, och en på fordonet l anbringad radio- mottagare._ o i y I"en speciellt intressant utföringsform, i vilken detektorn 5, i motsats till vad som visas i fig l, i- stället år anbringad på fordonet 1 och ljuskällan eller o ljuskällorna 4 är stationärt anbringade i förhållande 7till.banan; utgöres signalöverföringsorganen l6 av organ för modulering av det från ljuskällan 4 till detektorn 5 översända ljuset i beroende-av nämnda styrsignaler 15. i i i Vid utläggning av en ny bana eller ändringar i en redan utlagd bana kan fordonet l manuellt eller på annat sätt föras utmed den önskade banan samtidigt som den därvid alstrade lägesinformationen 9 via program- meringsorganet 14 matas till minnesorganet 13 för lagring av baninformationen 3'. i I I fig 2 visas hur man med.ett flertal positions- känsliga detektorer SA-SC kan täcka en större yta genom att dela in denna i sektioner l7A-l7C, vilka eventuellt delvis överlappar varandra, varvid ytan hos varje sektion l7A-l7C täckes av en motsvarande detektor SA, ÉB res- pektive*5C§ I i Navigationssystemet enligt utföringsformen i fig 1 och 2 kan även användas i det fall flera fordon 1 med var sin ljuskälla 4 samtidigt befinner sig inom *en och samma detektorsektion (l7A-l7C). I detta fall tändes endast en av ljuskällorna 4 åt gången och enligt en given sekvens, så att detektorn 5 på sitt känslig- hetsområde 7 endast mottager utsänt ljus frán ett fordon åt gången. Varje gång ett fordons ljuskälla 4 tänds, t kan man, t ex genom módulering av det utsända ljuset, överföra information från fordonet l till signalbehand- lingsanordningen 10 avseende exempelvis fordonets iden- 10 15 20 25 30 35 nbehandlingsanordningen nödvändig för fordonsidentitets- _44sd4o7 _ _ r e 17-8 g titet och/eller fordonets gângsträoka sedan dess ljuskälla (à tändes förra gången. Uppenbarligen är någon form av tvávägskommunikation mellan varje fordon och signal-o ' @ bestämning om flera fordon befinner sig inom en och samma detektorsektion. _ Slutligen áskàdliggöres_i fig 3 en annan utförings- form: av uppfinningeni; Ett antal iljuskänar eller. "fyrar" l8 är fast anbringade utmed väggarna eller liknande, och åtminstone en detektor 19 är anbringad på fordonet »l, I den i fig 3 visade utföringsformen är detektorns 19 känslighetsomráde utsträckt vinkelrätt mot fordonets l rörelseriktning, varvid endast avikelse vinkelrätt mot den rätlinjiga banan 20 är detekterbarï _ Det skall påpekas att uppfinningen ej är begränsad 7 till de visade och.beskrivna utföringsekemplen och att den kan modifieras på flera olika sätt inom det begärda patentskyddet. Som alternativ kan man i stället för den tvádimensionella positionskänsliga detektorn 5 i taket 6 utnyttja två endimensionella, inbördes vinkelrätt anbringade positionskänsliga detektorer av samma typ.

Vidare inses det att den beskrivna signalbehandlings- enheten 10 endast utgör en schematisk och exemplífierande utföringsform, vilken kan modifieras på ett flertal olika sätt_för uppnàende av samma resultat. Ljuskällan 4, 18 i navigationssystemet kan utgöras av lysdioder, lasersystem, glödtrådslampor, etc, i beroende av till- lämpningsområde. f f , Slutligen skall det också nämnas att det uppfínnings- enliga navigationssystemet med fördel kan användas i kombination med tidigare anordnad slingstyrning på_ett sådant sätt, att ett automatiskt styrt fordon vid vissa I 3 ställen detekteras och styres med hjälp av det uppfin- . _ 3 ningsenliga navigationssystemet och vid andra ställen styres med hjälp av en traditionell slinga eller liknande. n

Claims (9)

1. 0 15 20 25, (ao °35 448 497 u PATENTKRAV l. Navigationssystem för detektering av läget och styrning av rörelsen hos ett fordon (l), som är avsett att styras automatiskt längs en förutbestämd bana (3: _ 20) på ett underlag (2), en golvyta eller motsvarande, vilket system innefattar dels åtminstone en ljuskälla (47 18) och åtminstone en av det från ljuskällan-(4; 18) utsända ljuset påverkbar detektor (5; 19), varvid den ena av ljuskällan (4: 18) och detektorn (5; 19) är anbringad på och medföljer fordonet (l) och den andra av ljuskällan (4: 18) och detektorn (5; 19) är väsentligen ”stationärt anordnad i förhållande till nämnda underlag (2), dels en signalbehandlingsanordning (10), som har ett minnesorgan (13), i vilket finns lagrat mot nämnda bana (3) svarande baninformation (12), ett komparatororgan (ll), vilket är inrättat att jämföra den i minnesorganet (13) lagrade baninformationen (12) med en av systemet alstrad lägesinformation, vilken svarar mot fordonets (l) läge på nämnda underlag (2), för att vid skillnader dem emellan avge för fordonets (1) rörelse avsedda styr- signaler (15), och signalöverföringsorgan (16), vilka är inrättade att överföra nämnda styrsignaler (15) till fordonet (1) för att bringa detta att röra sig längs den förutbestämda banan <3; 20), k ä n n e t Q C k n a t av att detektorn (5: 19) utgöres av en positionskänslig halvledardetektor med ett väsentligen plant utbrett, kontinuerligt känslighetsomráde (7), vilken detektor (5: 19) är anordnad att mottaga det från ljuskällan (4: 18) utsända ljuset, som därvid infaller på en be- gränsad del (P) av känslighetsomrádet (7), varvid for- donets (l) läge på nämnda underlag (2) motsvaras av (den belysta delens läge (P) på detektorns (5; 19) kän- slighetsområde (7), och vilken detektor (5; 19) är in- rättad att som gensvar pá det inom nämnda begränsade del (P) detekterade ljuset avge elektriska signaler, som anger var på känslighetsomràdet (7) det från ljus- 443 407 _ lO 15 20 25 30, 35 _ _ ¿l0 -käiian (4, 18) upsänaa 1juset 1nfa11er, varvid nämnda lägesinformation, vilken är avsedd att jämföras med den i minnesorganet (13) lagrade baninformationen (l2); 01,50 utvinnes från de av detektorn (5; 19) avgivna elektriska -z signalernai :VIII _

2. Navigationssystem enligt krav l;fk ä n n e - t e c k n a t av att Ljuskä11an (4) meaföijer fcraonet (l), att systemet har en eller flera positionskänsliga detektorer (SA-SC) av nämnda slag, vilka är anbringade pà avstånd från underlaget (2) i en mot underlaget vinkel- rät riktning och vilka täcker var sin sektion (l7A-l7C) av underlaget (2), varvid det ljus som utsändes från¿ ljuskällan (Å) hos ett fordon (l) som befinner sig inom en viss sektion (l7Ä) uppfångas av den till sektionen hörande detektorn (SA) och varvid det mottagna ljusets träffpunkt (P) på detektorns (SA) känslighetsomráde (7) och de av densamma (SA) avgivna elektriska signalerna svarar mot fordonets (1) läge inom sektionen (l7A)§

3. Navigationssystem enligt krav 2, k ä n n e - t ego k n a t av att nämnda sektioner (l7A-l7C) delvis överlappar varandra. in p I I i ' I

4. Navigationssystem enligt krav l, k ä_n n_e - t e c k n a t _av att riktningen hos det från ljuskällan eller ljuskällorna (l8).mot detektorn eller detektorerna (I9) utsända ljuset är väsentligen parallell med det ”underlag (2) på vilket fordonet (1) rör sig.)

5. Navigationssystem enligt krav 4, k än n e t e c k - n a t 'av att nämnda ljuskälla eller ljuskällor (18) är stationärt anbringade i förhållande till banan (20) och att fordonet (1) är försett med en detektor (l9) av nämnda slag, vars känslighetsomràde (7) är åtminstone iutsträckt vinkelrätt mot fordonet (l) rörelseriktning. _

6. Navigationssystem enligt något av kraven l-4, varvid-ljuskällkan.(4).medföljer fordonet (1), k ä n n e - t e c'k n a d av att ljuskällan (4) är försedd med en uppsättning ljusutsändande punkter, såsom en matris 7 W ~ av lysdioder, vilka är separat aktiverbara enligt ett för fordonet (1) specifikt identifieringsmönster, och fi. 710 15 20 25 30 -j se a 448 407 ll att detektorn (5) är inrättad att identifiera ett givet fordon (1) utifrån det från dettas ljuskälla (4) utsända identifieringsmönstret. 7

7, Navigationsystem enligt något av kraven 1-4, 7varvid ljuskâllan (4) medföljer fordonet (1), k ä n n e - t e o k n a to av att ett specifikt fordon (1) år iden- ftifierbart genom modulering av det från ljuskällan (4) utsända ljuset och att signalbehanldingsanordningen (10) är inrättad att demodulera de av detektorn (5) avgivna elektriska signalerna för identifiering av for- donet (1). 7 7 7 7 7

8. Navigationssystem enligt något av kraven 1, ßoch s, varviaaetextorn (sym) meafenjer fordonet (l), k ä n n7e t e c,k n a t av att signalbehandlings- 7 anordningens (10) signalöverföringsorgan (16) utgöres av organ för modulering av det från ljuskällan (4; 18) utsända ljuset. ,7

9. Navigationssystem enligt något föregående krav, 7k ä*n n e7t e c k n a to av att detektorn (5: 19) är försedd med ljussamlande organ, såsom ett optiskt vid- vinkellinssystem (8), för fokusering av det från ljus- källan (4; 18) mottagna ljuset inom nämnda begränsade del (P) av detektorns (5; 19) känslighetsområde (7). .77l0. Navigationssystem enligt något föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att signalbehandlingsan- ordningen (10) vidare har organ (14) för programmering av minnesorganet (13), varvid en önskad bana (3') kan lagras i minnesorganet (13) genom att fordonet (1) manuellt eller på annat sätt föres längs den önskade banan (3) och den ur nämnda elektriska signaler från detektorn (5) utvunna lägesinformationen samtidigt lagras medelst programmeringsorganen (14) i minnesorganet (13).