DE2910490C2

DE2910490C2 - Verfahren zum automatischen Führen von Fahrzeugen längs einer vorgegebenen Bahn sowie Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Info

Publication number: DE2910490C2
Application number: DE2910490A
Authority: DE
Inventors: Hidehiko Murayama Tokyo Kono
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1978-05-08
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1982-08-05
Also published as: US4278142A; DE2910490A1

Description

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an dem Fahrzeug angebrachte UV-Kamera zur Abtastung an der Bahn vorgesehener Markierungen mit unterschiedlichen, Fahrtinformationen darstellenden Formmustern, und durch eine Einrichtung zur Erkennung der abgetasteten unterschiedlichen Formmuster und zur Umwandlung der Formmuster in entsprechende Lenkbefehle für das Fahrzeug.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erkennung der Fonnmuster die größte Höhe (Ay) in der Richtung der y-Achse des Formmusters, projiziert auf die x-Achse eines kartesischen Koordinaten-Systems, die Breite (Ap) von dem Schnittpunkt zwischen der x-Achse und einer senkrechten Linie, die von dem Punkt der größten Höhe des auf die x-Achse projizierten Musters zu dem Punkt auf der x-Achse gezogen wird, an dem das projizierte Muster den kleinsten Wert hat, weiterhin die größte Breite (Ax) des in Richtung der x-Achse projizierten Musters und das Verhältnis zwischen der Breite (Ap) und der größten Breite (Ax) mißt, wobei ein dem erhaltenen Verhältnis entsprechendes Signal zur Einstellung des Lagewinkels des Fahrzeugs verwendet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erkennung der unterschiedlichen Formmuster den Mittelpunkt des auf die x-Achse projizierten Musters mißt und den erhaltenen Punkt mit der Mitte der aufgenommenen Markierung vergleicht, wobei das durch den Vergleich erhaltene Signal zur Einstellung der Lageabweichung des Fahrzeugs verwendet wird.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erkennung des Formmusters die Fläche des projizierten Formmusters, das Produkt aus der größten Höhe (Ay), multipliziert mit der größten Breite (Ax), und das Verhältnis zwischen der Fläche und dem Produkt mißt, wobei die Fahrt-Informationen aufgrund des Verhältnisses zwischen der Fläche und dem Produkt erkannt werden.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch einen Speicher für drei Lenkarten, nämlich eine Lenkart 1, bei der zur Korrektur des Winkels des Fahrzeugs das Steuerrad für eine vorgegebene Zeitspanne um den erforderlichen Lenkwinkel gedreht und auch das Lenkrad für eine vorgegebene Zeitspanne abwechselnd nach rechts und nach links um den erforderlichen Lenkwinkel gedreht wird, eine Lenkart 2, bei der zur Korrektur der Lageabweichung das Lenkrad Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Führen von Fahrzeugen längs einer vorgegebenen Bahn sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Aus der US-PS 35 07 349 ist ein Verfahren zum automatischen Führen eines Fahrzeugs längs einer vorgegebenen Bahn bekannt, bei dem über die gesamte vorgegebene Bahn Leiter im Boden verlegt werden, die durch einen Wechselstrom erregt werden, so daß sie von einem elektromagnetischen Wechselfeld umgeben sind; dieses Wechselfeld kann von Fühlern an dem Fahrzeug festgestellt und dadurch entsprechende Signale für die Steuerung des Fahrzeugs gewonnen werden.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren, daß eine sehr aufwendige Verlegung von elektrischen Leitern über die gesamte Länge der Bahn erforderlich ist Außerdem wird die Erzeugung der entsprechenden Lenkbefehle sehr aufwendig, da hierzu weitere zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum automatischen Führen von Fahrzeugen längs einer vorgegebenen Bahn bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen, bei dem bzw. der auch ohne die aufwendige Verlegung von Leitern im Boden das Fahrzeug sehr exakt über die Bahn geführt werden kann.

Bei einem Verfahren der angegebenen Gattung wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des

so Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß nur an einigen diskreten Stellen der vorgegebenen Bahn Markierungen angebracht werden müssen, deren Formen verschlüsselte Informationen über die Bahn und über die Fahrt enthalten; diese Markierungen werden mittels einer üblichen, auch in Industriebetrieben eingesetzten ITV-Kamera abgetastet, die sich auf dem Fahrzeug befindet; weiterhin ist eine Erkennungseinrichtung vorgesehen, die die abgetasteteten Markierungen analysiert und aus ihren Formen die verschlüsselten Fahrtinformationen wiedergewinnt, die dann in entspre-

chende Lenkbefehle für das Fahrzeug umgewandelt werden.

Durch solche Markierungen können auch komplizierte Fahrtinformationen, wie beispielsweise derStart des Fahrzeugs, das Durchfahren von Kurven, die Änderung der Geschwindigkeit oder das Anhalten an einer Kreuzung, übermittelt und in entsprechende Lenkbefehle umgewandelt werden, wie es bei den bekannten, mit Leitern im Boden arbeitenden Systemen, nicht ohne weiteres möglich ist Und schließlich können auch die wesentlichen Steuerparameter des Fahrzeugs, näirlich der Lenkwinkel und die Geschwindigkeit, sehr exakt eingestellt werden, so daß das entsprechende genaue Durchfahren auch komplizierter Bahnen, ohne weiteres möglich ist

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Darstellung eines Wegenetzes mit den nach dem erfindungsgemäßen System ausgelegten Markierungen für die automatische Fahrztagleitung,

Fig.2 eine Übersicht über einige typische Markierungen zur Anbringung an der Straßenoberfläche für das erfindungsgemäße automatische Fahrzeug-Leitsystem,

F i g. 3(A) eine Darstellung eines von der ITV-Kamera auf einem Fahrzeug erfaßten Markierungsabbildes,

F i g. 3(B) eine Darstellung der Beziehungen zwischen dem Abbild der erfaßten Markierung und einem internen Koordinatensystem,

F i g. 4(A) eine Darstellung der Beziehungen zwischen Richtungswinkel und dem zugehörigen Abbild-Klassifikationswert einiger Markierungen nach F i g. 2,

F i g. 4(B) eine Darstellung ähnlich F i g. 4(A) für die restlichen Markierungen nach F i g. 2,

Fig.5 eine schematische Draufsicht auf ein von seiner vorgegebenen Route abweichendes Fahrzeug,

Fig.6 eine Darstellung des von dem Fahrzeug in F i g. 5 erfaßten Markierungsabbildes,

F i g. 7 ein Diagramm der Beziehungen zwischen Richtungswinkel und Winkelerfassungswert bei einer Markierung nach F i g. 2,

F i g. 8(A) ein Schaubild der Beziehung zwischen den errechneten und erhaltenen Werten des Richtungswinkels eines gleichschenkligen Dreiecks mit einer Grundlinie von 64,4 mm und einem spitzen Winkel von 40°,

F i g. 8(B) eine graphische Darstellung der errechneten und erhaltenen Werte des Richtungswinkels bei einem gleichseitigen Dreieck mit einer Seitenlange von 81,1 mm,

Fig.9 eine Darstellung der Lageabweichung eines Fahrzeuges,

F i g. 10 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erkennungseinheit für die Markierungen bei dem erfindungsgemäßen automatischen Leitsysten, für Fahrzeuge,

F i g. 11 ein Ablaufdiagramm der Vorgänge bei der Erkennung der Markierung und der Berechnung der Richtungs- und Lageabweichung,

Fig. 12 ein Funktionsdiagramm eines typischen Ablaufs von Steuervorgängen, beginnend mit der Erkennung der Markierung bis zur automatischen Lenkung eines Fahrzeugs beim erfindungsgemäßen automatischen Leitsystem für Fahrzeuge,

Fig. 13(A) eine Darstellung des Fahrweges eines Fahrzeuges mit Richtungs- und Lageabweichung und

Fig. 13(B) eine Darstellung der zugehörigen Lenk

ausschläge,

Fig. 14 eine Darstellung des Fahrweges eines Fahrzeugs, das nur eine Lage- aber keine Richtungsabweichung besitzt und

F i g. 14(B) eine Darstellung der zugehörigen Lenkausschläge,

Fig. 15 eine Darstellung des Weges eines eine Linkskurve fahrenden Fahrzeuges und

Fig. 15(B) eine Darstellung der zugehörigen Lenkausschläge,

F i g. 16 eine Darstellung des Nachstellwinkels bei der Korrektur der Richtungsabweichung eines Fahrzeuges, und

F i g. 17 ein Funktionsschaubild einer weiteren Reihe von Steuerschritten, beginnend mit der Erkennung der Markierung und endend mit der automatischen Lenkung eines Fahrzeuges.

Das erfindungsgemäße automatische Lenksystem für Fahrzeuge enthält ein Wegenetz, mindestens ein Fahrzeug, Markierungen mit unterschiedlicher Form, die jeweils Funktionsdaten, wie Geradeausfahrt, Anhalten, Linksschwenkung und Rechtsschwenkung (F i g. 2) beinhalten und an bestimmten Punkten der ausgewählten Fahrwege in dem Wegenetz nach F i g. 1 angebracht sind und an jedem Fahrzeug angebrachte ITV-(lndustrial Television-)Kameras. Die an einem bestimmten Fahrzeug angebrachte ITV-Kamera erfaßt aufeinanderfolgend die an der Wegoberfläche angebrachten Markierungen längs der Fahrtroute, die erfaßten Abbilder werden erkannt in einem Erkennungssystem, das auf dem Fahrzeug angebracht ist, und zwar wird die Gestalt und die Größe des erfaßten Abbildes der Markierung festgestellt Daraus werden die Funktionsdaten der Markierungen bestimmt und die Lenkbefehle für das Fahrzeug abgeleitet, so daß der Lenkmotor des Fahrzeuges auf Grundlage der Funktionsdaten die Lenkung des Fahrzeugs entsprechend beeinflußt

Allgemein sind für ein Fahrzeug, das von einem Ausgangspunkt abfährt und einen bestimmten Zielpunkt erreichen soll, mehrere Fahr- und Lenkfunktionen vorgesehen. In der dargestellten Ausführung werden beispielsweise insgesamt 10 Markierungen nach Fig. 2 verwendet Es sind folgende Markierungen vorgesehen:

Markierung Nummer 1 — Geradeausfahrt I

Durch diese Markierung wird eine Geradeausfahrt für ein Fahrzeug auf einem geraden oder höchstens leicht gekrümmten Weg bezeichnet Es werden dadurch etwa notwendige Korrekturen des Richtungswinkels und der Lageabweichung des Fahrzeugs eingeleitet damit das Fahrzeug die vorgewählte Route einhält Diese Markierung muß deswegen eine Form besitzen, die eine genaue Messung des Richtungswinkels erlaubt.

Nr. 2 — Geradeausfahrt II

Wenn ein Fahrzeug auf einem Weg mit einer ebenen glatten' Fläche fährt ist anzunehmen, daß sich die Stellung des Fahrzeugs nicht wesentlich ändert Mit dieser Markierung wird deshalb eine Geradeausfahrt des Fahrzeugs bezeichnet, bei der nur etwaige Lageabweichungen zu korrigieren sind.

Nr. 3 — Linkskurve

Durch diese Markierung wird eine einzuleitende Linkskurve oder Linkswendung des Fahrzeuges an einer Zwischenstelle, Kreuzung u.dgl. bezeichnet Es werden keine Korrekturen des Richtungswinkels und der Lageabweichung des Fahrzeugs eingeleitet

N r. 4 — Rechtskurve

In gleicher Weise wie bei der Markierung Nr. 3 wird durch diese Markierung eine Rechtskurve oder Rechtswendung des Fahrzeugs an einer Zwischenstelle, einer Überschneidung oder Kreuzung eingeleitet.

Nr. 5 - Geradeausfahrt III

Mit dieser Markierung wird die Geradeausfahrt eines Fahrzeugs an einer Überschneidungs-, Zwischen- oder Kreuzungsstelle bezeichnet, und es werden keine Korrekturen des Richtungswinkels und einer etwaigen Lageabweichung eingeleitet

Nr. 6 — Leermarkierung

Diese Markierung ermöglicht es, in der später beschriebenen Weise Kreuzungen zu klassifizieren, je nachdem, ob sie Vollkreuzungen (+), Einmündungen (T) oder lediglich eine Fahrtrichtung ermöglichende Kreuzungen (L) betreffen. Es werden keine Korrekturen der Richtungs- und Lageabweichungen des Fahrzeugs durchgeführt

Nr. 7 — Zwischenhalt I

Diese Markierung wird unmittelbar vor einer Wegkreuzung angebracht und bezeichnet einen Zwischenhalt des Fahrzeuges, damit das Fahrzeug ein FREI- oder HALT-Signal einer Verkehrsregelung an der Kreuzung wahrnehmen kann. Es werden nur Korrekturen der Lageabweichung des Fahrzeugs eingeleitet

Nr. 8 — Zwischenhalt II

Diese Markierung bezeichnet einen Zwischenhalt für das Fahrzeug an einem nicht an einer Kreuzung gelegenen Punkt Es werden gleichfalls nur Lageabweichungen des Fahrzeugs korrigiert

Nr. 9 — Ziel oder Bestimmungsort

Diese Markierung bezeichnet den Zielpunkt der Fahrzeugroute. Wenn diese Markierung erfaßt wird, hält das Fahrzeug an. Wenn ein Fahrzeug von dieser Markierung aus gestartet wird, dient die gleiche Markierung als Bezeichnung des Startpunktes. In diesem Fall werden nur Lageabweichungen korrigiert

Nr. 10 — Rückwärtsfahrt

Diese Markierung bezeichnet eine erforderliche Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs und ergibt nur eine Richtungskorrektur.

Zunächst ist festzustellen, daß die in F i g. 2 gezeigten Markierungsformen als Beispiele möglicher Markierungsformen anzusehen sind. Bei der tatsächlichen Auswahl der Markierungsformen oder -typen muß darauf geachtet werden, daß die Gestalt oder die Form der Markierungen einfach und gut bestimmbar sein muß, daß sie leicht erkennbar sein soll und daß sie eine genaue Erkennung der notwendigen Information ermöglichen solL Es soll dabei auch beachtet werden, daß von zufälligen Betrachtern die Bedeutung der Markierungen leicht zu deuten ist, damit diese Markierungen auch sonst beachtet werden.

Die Markierungen können beispielsweise aus Kunststoffschichten oder Kunststoffflmen hergestellt werden. Die Anbringung der Markierungen an der Wegoberfläche geschiebt nach festen vorgegebenen Regeln: Markierungen für Geradeausfahrt sind nah Abständen von nicht mehr als 2 m anzubringen. Vor einer Kreuzung werden eine Kreuzungsmarkierung Nr. 7, eine Richtungsabweichungsmarkierung, beispielsweise Nr. 4, eine weitere Richtungsabweichungsmarkierung, beispielsweise Nr. 3 und eine Geradeausfahrt-III-Markierung sowie eine Geradeausfahrt-II-Markierung mit Abständen von 0,5 m angebracht.

Die in F i g. 2 eingezeichneten Abmessungen der Markierungen ergeben keine Absolutwerte, sondern Relativwerte der gezeigten Markierungen, und die

ίο Angaben der Flächengrößen stellen wiederum relative Flächengrößen dar, mit Bezug auf die Markierung Nr. 2 als Einheit. Beim tatsächlichen Einsatz sind die Flächengrößen dieser Markierungen im Bereich von 10 bis 80 cm² als ausreichend zu betrachten.

Wie bereits erwähnt, können an den mit solchen Markierungen bezeichneten Wegenetzen Fahrzeuge betrieben werden, die bestimmte Gegenstände transportieren sollen, es können auch mit Fahrantrieb und Rädern versehene Betten oder Krankenstühle zum Transport von Patienten geleitet werden, und schließlich können Fahrzeuge benutzt werden, die Überwachungssysteme tragen, wie sie beispielsweise in kurzen Abständen zur Überwachung gefährdeter Bereiche in Atomreaktoren verwendet werden. Jedes solche Fahr zeug wird mit einer automatischen Lenkeinheit, mit einem Kleinrechner oder Mikro-Computer und mit einer ITV-Kamera zur Erfassung der Wegmarkierungen ausgerüstet Vorteilhafterweise wird die Linsenebene der ITV-Kamera so angeordnet, daß die Straßenfläche von der Mitte des Fahrzeugs aus senkrecht erfaßt wird, um eine genaue Erfassung und Erkennung der Markierungen sicherzustellen.

Der Betrieb des erfindungsgemäßen Systems wird im folgenden anhand F i g. 1 so beschrieben, daß ein

J5 Fahrzeug vom Startpunkt A bis zum Zielpunkt Bin dem in F i g. 1 dargestellten Straßennetz geleitet wird. Vor dem Beginn der Fahrt wird die Speichereinheit des an dem Fahrzeug befindlichen Kleinrechners so geladen, daß Instruktionen zum Auswählen und Erfassen der Markierungen Nr. 9, Nr. 3, Nr. 4, Nr. 3 und Nr. 9 enthalten sind. Weiter ist in der Speichereinheit die Information enthalten, die die Auswahl der Signale und die Weitergabe an die automatische Lenkeinheit nach Erfassung der Markierungen betrifft Der Kleinrechner überträgt deshalb an die automatische Lenkeinheit nacheinander die den durch die Abbilderfassungseinheit oder -Erkennungseinheit erkannten Markierungen entsprechend. Das Fahrzeug wird auf diese Weise gestartet, zur Geradeausfahrt gebracht, dann wird eine

so Linkskurve eingeleitet, und es werden zeitweilige Haltbefehle abgegeben usw. Gemäß der erwähnten gespeicherten Information erfaßt das Fahrzeug zunächst die Markierung Nr. 9 am Punkt A. Es erkennt damit, daß es an dem Startpunkt steht und die automatische Lenkeinheit bekommt ein Signal zur Abfahrt. Da das Fahrzeug so ausgelegt ist, daß es keine Betätigung beginnt, bis die betreffende Markierung erfaßt und erkannt ist, liegt kein Grund vor, das Fahrzeug sehr genau auf die Markierung zu stellen.

Die Erkennung einer durch die ITV-Kamera erfaßten Markierung beruht auf einem Abbild-Klassifizierungswert und auf dem Flächenwert des erfaßten Markierungsabbfldes. Der Abbild-Klassifizierungswert S wird anschließend mit Bezug auf F ϊ g. 3 kurz erläutert.

Es sei beispielsweise angenommen, daß die Markierung Nr. 1 nut einem Richtungsabweichungswinkel θ durch die ITV-Kaniera erfaßt wird. In einem kartesischen Koordinatensystem wird das flache Abbild P der

erfaßten Markierung in Fig.3(A) dargestellt. Eine Projektion zur X-Achse des Koordinatensystems ist als P' in Fig.3(B) zu sehen. Das Verhältnis aus der Flächengröße Aa des Abbildes P zu dem Produkt aus größter Breite A_x mal der größten Höhe A_y des Abbildes wird als »Abbild-Klassifizierungswert S« definiert.

S =

Aa

A, X A₁.

(1)

Im allgemeinen ändert sich der Abbildklassifikationswert 5 in Abhängigkeit von dem Richtungswinkel Θ, d. h. es ist 5= fß). Der Bereich, in dem sich der Abbild-Klassifikationswert S ändert, wird durch Formel (2) beschrieben:

0,0 < S< 1,0

(2)

Im folgenden wird beispielsweise eine Berechnung des Abbild-Klassifikationswertes Sin Übereinstimmung mit Formel (1) durchgeführt anhand eines einfachen Markierungsmusters, das hier ein Dreieck ist. Bei jedem beliebigen Lageabweichungswinkel Θ gilt, wie aus F i g. 3 zu ersehen, die folgende Beziehung:

Aa =

A_x A_r

(3)

Infolgedessen ergibt sich der Abbild-Klassifizierungswert S in diesem Fall als Konstante nach Gleichung (4)

S =

A_x A₁.

2 (A_x X A_x)

= 0,5

(4)

Das heißt also, daß für ein Dreieck stets ein konstanter Wert=0,5 gilt.

Wenn das Abbild ein Kreis oder ein Kreisring ist, besteht ebenfalls keine Abhängigkeit vom Richtungswinkel θ. Bei einem Kreisring mit dem Außendurchmesser η und dem Innendurchmesser r-i wird der Abbild-Klassifikationswert Sin folgender Weise berechnet:

A_x = Ir_x A, = 2 V,j - r\ Aa =π(_Γ\- rl)

(5)

4 r,

-ω¹

Es ergibt sich, daß der Abbild-Klassifikationswert L eines Kreisnnges durch das Verhältnis zwischen der Fläche des Außenkreises und der des Innenkreises bestimmt wird. Bei Vorliegen eines Vollkreises (^i=O) ergibt sich folgender Abbild-Klassifikationswert S:

0,785

(6)

Der Abbildklassifikationswert für die dreieckigen Markierungen Nr. 1, 5 und 10, die kreisförmigen Markierungen 2 und 6 und die Kreisring-Markierungen 7 und 8 sind in F i g. 4(A) dargestellt (keine Abhängigkeit von θ,} und die Werte S der rechteckigen Markierungen 7 und 8 und der L-fönnigen Markierungen 3 und 4 sind in Fig.4(B)gezeigt

Durch Messung der beschriebenen Abbild-Klassifikationswerte werden die Gestalten der durch die ITV-Kamera erfaßten Markierungen erkannt. Die Messung der jeweiligen Flächenwerte der Markierungen ergibt dann die Identität dieser Markierungen. Auf diese Weise werden die den Markierungen zugeordneten Funktionsbezeichnungen oder -bedeutungen erkannt, und es können die eingespeicherten Funktionssignale an die Lenkeinheit abgegeben werden, so daß

ίο das Fahrzeug die entsprechenden Fahrbefehle »Geradeausfahrt«, »Rechtskurve«, »Zwischenhalt« usw. ausführt.

So wird bei der in F i g. 1 dargestellten Fahrroute das Fahrzeug zunächst feststellen, daß es auf oder bei der Markierung 9 steht, wodurch bestätigt wird, daß es sich am Startpunkt befindet. Bei Annäherung an die Kreuzung, (1) wird die Markierung »Kreuzung« Nr. 7 erfaßt.

Nach dem Erfassen dieser Markierung Nr. 7 wird von der Speichereinheit an die automatische Lenkeinheit ein Signal abgegeben, das die Lenkeinheit veranlaßt, auf Verkehrszeichen zu achten. Das Fahrzeug wird zunächst angehalten. Das Fahrzeug setzt seine Fahrt fort, wenn es ein FREI-Signal erhalten hat, das beispielsweise ein bestimmtes Frequenzsignal durch die Verkehrsampel oder Verkehrsregeleinheit an der Kreuzung abgegeben wird. Daraufhin erfaßt das Fahrzeug die Markierung Nr. 3 in Übereinstimmung mit der eingespeicherten Abfolge, die ihm die Befolgung

jo einer Linkskurve bei der nun folgenden Kreuzung (1) erlaubt. Wenn diese Markierung Nr. 3 nicht erfaßt wird, wird dieser Fehlzustand als Anzeige einer Störung aufgefaßt und das Fahrzeug zum Nothalt gebracht. Da das Fahrzeug aber nun die Markierung Nr. 3 erfaßt hat, wird der Weg fortgesetzt, und darauffolgend wird die Markierung Nr. 2 entsprechend den eingespeicherten Informationen erfaßt, und es werden etwa aufgetretene Lageabweichungen korrigiert Wenn die zweite Markierung Nr. 2 erfaßt wird, beginnt das Fahrzeug eine Linkskurve. Nach dieser fährt das Fahrzeug geradeaus weiter und wird von der nächsten Markierung Nr. 2 veranlaßt, etwaige Lageabweichungen zu korrigieren, während die darauffolgende Markierung Nr. 1 Lage- und Richtungsabweichungen zur Korrektur bringt Diese Korrekturvorgänge werden später beschrieben. Bei Annäherung an die zweite Kreuzung (2) erfaßt das Fahrzeug wiederum die eingespeicherten Markierungen und beginnt in der gleichen oder ähnlichen Weise wie vorher beschrieben eine Rechtskurve. Bei

so dieser Kreuzung ist statt der Markierung Nr. 3 die Leermarkierung Nr. 6 an der Wegoberfläche angebracht. In ähnlicher Weise führt das Fahrzeug an der dritten Kreuzung (3) eine Linkskurve aus und hält am Zielort »Ä< nach Erfassen der Markierung Nr. 9 an.

In der beschriebenen Weise wird das Fahrzeug genau der vorgegebenen Route entlang gelenkt, wenn die an der Wegoberfläche angebrachten Markierungen nacheinander durch die an dem Fahrzeug angebrachte ITV-Kamera erfaßt werden und die entsprechenden Wegfunktions-Informationen an die automatische Lenkeinheit weitergegeben werden. Wenn das Fahrzeug V in Fig.5 mit einer Richtungswinkel-Abweichung θ und einer Lageabweichung Xc gegenüber der vorgegebenen Route (von jetzt ab als Sollweg bezeichnet) fährt wird ein Abbild / der Markierung M auf der Wegoberfläche im Gesichtsfeld der ITV-Kamera nach Fig.6 erzeugt Die Richtungsabweichung des Fahrzeugs kann aus dem erfaßten Abbild / durch

Messung des Richtungswinkels θ dieses Abbildes / bestimmt werden. So wird der Richtungswinkel Θ des erfaßten Abbildes, der Markierung durch das nachfolgend beschriebene Verfahren gemessen und der so gemessene Winkel wird als Richtungsinformation für das Fahrzeug in bezug auf den Sollweg benutzt.

Als Parameter für die Erfassung des Richtungswinkels des erfaßten Abbildes /der Markierung Λ/wird ein sogenannter »Winkelerfassungswert Q« benutzt, dessen Definition nachfolgend beschrieben wird.

Als Beispiel wird das Abbild einer dreieckigen Markierung in Fig.3(A) benutzt. Der Richtungswinkel Θ wird so klassifiziert, daß eine Abweichung im Gegenuhrzeigersinn als positiver Winkel θ und eine Abweichung im Uhrzeigersinn einen negativen Winkel Θ ergibt, wie es die Pfeilmarkierung an der rechten Seite der F i g. 3(A) andeulet. Es wird nun das ebene Abbild P in dem kartesischen Koordinatensystem in F i g. 3(A) auf die X-Achse projiziert. Dadurch wird ein Projektions-Abbild P' (F i g. 3(B)) gebildet Bei diesem projizierten Abbild oder Projektionsabbild fist die maximale Breite des Abbildes in X-Richtung gleich Ax und der Abstand zwischen dem Punkt auf der X-Achse, an dem das Projektionsabbild P' die größte Höhe in K-Richtung besitzt und dem Punkt der kleinsten Ausdehnung des Projektions-Abbildes P' gegenüber der X-Achse gleich Ap. Das Verhältnis Ax: Ap ist dann der Winkelerfassungswert Q, der als Parameter für die Messung des Richtungswinkels θ benutzt wird.

Q = ^- Ax

Wie aus der Formel (7) hervorgeht, liegt der Bereich, in dem der Wert Q sich verändern kann, in den in Formel (8) angezeigten Grenzen:

0,0 S Q S 1,0

Es wird'nun eine Berechnung des Winkelerfassungswertes Q nach Formel (7) bei einem einfachen Markierungsmuster durchgeführt

Bei einem gleichschenkligen Dreieck, in dem die Schenkel die Länge »a« sind und der dazwischen eingeschlossene Winkel 2« beträgt (F i g. 3(A)), werden die folgenden Gleichungen in den jeweils angezeigten Bereichen erfüllt:

1. Im Bereich |0|Sa,

Ax = 2 α sin α cos Θ
Ap = α sin (α - Θ)
Q= (1 - cot α tan Θ)/2

2. Im Bereich a £ θ S 90°

Ax = a sin (θ + a)

Ap = a sin (θ - a) (10)

Q ₌ sin {Θ - a)
sin (9 + a)

3. Im Bereich - 90° S θ S - a

Ax = a sin (a - θ)

Ap = lasraacose (11)

sin (θ + a)

Die sich ergebenden Funktionen nach den Formeln (9) bis (11) sind in F i g. 7 aufgezeichnet.

Man ersieht aus F i g. 7, daß bei typischen Spitzenwinkeln der Winkelerfassungswert Q in einem feststehenden Bereich um θ = 0° etwa proportional zum Richtungswinkel θ ist, auf diese Weise kann der Richtungswinkel θ auf einfache Weise durch Messung des erwähnten Winkelerfassungswertes Q bestimmt werden. Wenn der Richtungswinkel θ den festgelegten

ίο Bereich übersteigt, der beispielsweise bei einem Spitzenwinkel α=40° nach Fig.7 den Bereich ±20° umfaßt, kann der Lagewinkel θ nicht mehr direkt durch den Winkelerfassungswert Q bestimmt werden. Beim tatsächlichen Einsatz kann es nur sehr selten vorkommen und durch den Abstand der Markierungen eigentlich vollständig ausgeschlossen werden, daß die Erfassung des Richtungswinkels β auf diese Weise behindert wird.

In F i g. 8 (A) sind die auf diese Weise errechneten Winkelerfassungswerte S über den zugehörigen Richtungswinkeln θ bei einem gleichschenkligen Dreieck mit einem spitzen Winkel von 40° und in F i g. 8 (B) die entsprechenden Werte bei einem gleichseitigen Dreieck (Spitzenwinkel 60°) aufgetragen. Es zeigt sich, daß eine weitgehende Proportionalität vorhanden ist. Insbesondere sind bei dem gleichschenkligen Dreieck mit Spitzenwinkel von 40° die Meßfehler vernachlässigbar klein, und der Wert S ist in einem annehmbaren Bereich proportional zum Richtungswinkel Θ. Das bedeutet, daß dieses Dreieck vorteilhaft als Markierung für die

(7) Erfassung des Richtungswinkels des Fahrzeuges in bezug auf den Sollweg benutzt werden kann. Bei der tatsächlichen Messung liegt der größte Winkelfehler, der bei der Abbildung eines gleichschenkligen Dreiecks mit einem Spitzenwinkel von 40° und einer Basis von 64,4 mm die in Form eines Digital-Abbildes von 64 χ 48

(8) Punkten übertragen wird, innerhalb von ± 2,5°.

. Im folgenden wird das Verfahren beschrieben, mit dem die Lageabweichung des Fahrzeuges aus dem durch die ITV-Kamera erzeugten Abbild / abgeleitet wird.

Es sei angenommen, daß die ITV-Kamera in der Mitte des Fahrzeugs angebracht ist Wenn das Fahrzeug den Ort der Markierung M mit einem Abstand Xc von dem Sollweg erreicht, bildet die ITV-Kamera ein Abbild /der Markierung M ab, wie es in F i g. 9 dargestellt ist Da die Markierung, wie bereits erwähnt, so an der Wegoberfläche angebracht ist daß ihre Mittellinie genaa auf den Sollweg des Fahrzeugs fällt kann die Lageabweichung

so des Fahrzeugs in Seitenrichtung vom Sollweg durch

(9) Messung der Abweichung X_G(F ig. 9) erfaßt werden.

Wenn nun das Abbild der Markierung, wie in F i g. 3 (A) aufgezeichnet wird (dort P genannt) werden die Schwerpunktkoordinaten (X_G und Yg) der Markierung auf folgende Weise erhalten, ds bedeutet dabei in üblicher Weise das Flächendifferential des Abbildes.

60

Xr. =

Yn =

5 ^Xds

/ds

(13)

Q=I-

sin (Θ - a)

Auf diese Weise wird die Lageabweichung Xg des Fahrzeugs nach Formel (12) berechnet, wobei der Mittelpunkt des Abbfldes in der Kamera als Ursprung genommen wird und die aagenblickliche Richtung des

Il

Fahrzeug-Istweges die K-Achse bildet. Das Vorzeichen der Abweichung Xc ist positiv, wenn der Mittelpunkt der Markierung auf der rechten Seite der V-Achse liegt und negativ, wenn der Mittelpunkt an der linken Seite der V-Achse liegt.

Einsatzuntersuchungen unter Benutzung unterschiedlicher Markierungen zeigten, daß der Meßfehler der Mittellage dieser Markierungen innerhalb von etwa ±2 mm liegt, die Messung kann demnach mit sehr hoher Genauigkeit durchgeführt werden.

Mit den beschriebenen Messungen erhält das ^cahrzeug Informationen über den Richtungswinkel und die Lageabweichung seines Istweges in bezug auf die Markierungen, die an der Wegoberfläche angebracht sind. Das Fahrzeug kann demzufolge genau längs des Sollweges oder der vorgegebenen Route gelenkt werden, wenn der Lenkmotor so beeinflußt wird, daß er die notwendigen Fahrbahnkorrekiuren aufgrund dieser Informationen durchführt.

Der Abbild-Klassifikationswert S und die Flächengröße Aa, die zur Erkennung der Form und der Größe der Markierungen nötig sind, und der Winkelerfassungswert Q, der für die Erfassung des Richtungswinkels des Fahrzeugs benötigt wird, sind demzufolge einer Messung zugänglich, wenn die Flächengröße Aa einer gegebenen Markierung und die größte Breite Ax und die größte Höhe Ay des auf die .Y-Achse projizierten Abbildes und der Abstand Ap des Punktes der AT-Achse, an dem das projizierte Abbild die größte Höhe in Richtung der V-Achse besitzt von dem Punkt der X-Achse, an dem das projizierte Abbild den kleinsten Wert besitzt, erfaßt werden. Eine Schaltung, die eine solche Erfassung ausführt, kann gemäß Fig. 10 aufgebaut sein. In der dargestellten Schaltung erfaßt die an dem Fahrzeug angebrachte ITV-Kamera die Markierung M an der Wegoberfläche. In der Vergleichsschaltung (I) wird das durch die ITV-Kamera abgegebene Videosignal in Richtung der ΑΓ-Achse abgetastet, und das Ausgangssignal jedes Abtast· oder Bildpunktes wird mit der Halbwertspannung verglichen, so daß das Videosignal in eine entsprechende Anzahl von binärkodierten Signalen entsprechend den Hell-Dunkel-Darstellungen der Bildpunkte umgewandelt wird. In der UND-Schaltung werden durch die binärkodierten Signale von der Vergleichsschaltung (I) Taktimpulse an den Zähler (I) jedesmal dann weitergegeben, wenn das Signal den Wert logisch 1 besitzt, d.h. immer dann, wenn das Signal anzeigt, daß ein Abbild an dem Bildpunkt der Bildzeile oder Abtastlinie vorhanden ist Im Zähler (I) werden die Taktimpulszahlen für die jeweiligen Bildzeilen nacheinander addiert Die jeweiligen Summen im Zähler (I) werden über die Speichereinheit (I) an den Addierkreis oder Summierkreis, an die Vergleichsschaltung (II) und die NOR-Schaltung weitergegeben.

In dem Addierkreis werden die Taktimpulse eines vollständigen Bildes von Bildzeilen nacheinander addiert und die sich ergebenden Summen an die Speichereinheit (II) überführt Die Gesamtanzahl der Impulse ergibt ein Signal, das dem Flächenwert Aa des Abbildes entspricht

In der Vergleichsschaltung (II) werden die Impulsanzahlen oder Impulszahlen einer Bfldzefle, die von der Speichereinheit (I) stammen, mit der bereits in der Speichereinheit (III) gespeicherten Impulszahl der vorhergehenden BDdzeile verglichen. Wenn die erhaltene Impulszahl größer als die vorher gespeicherte ist, wird der Inhalt der Speichereinheit (ΙΠ) durch die neue Impulszahl ersetzt. Auf diese Weise werden die Impulszahlen eines Gesamtbildes aus Bildzeilen miteinander verglichen und die größte Impulszahl aufgefunden. Die größte Impulszahl ergibt die größte Höhe Ay > des erfaßten Abbildes der Markierung.

In der NOR-Schaltung wird ein Signal an den Zähler (II) nur dann weitergegeben, wenn Impulse in den Signalen der verschiedenen 3ildzeilen aus der Speichereinheit (I) vorhanden sind. Auf diese Weise wird die

κι Summe der Impulse führenden Abtast- oder Bildzeilen in einem gesamten Bild erhalten. Die Gesamtsumme dieser Bildzeilen ergibt die größte Breite Ax des Abbildes der Markierung.

Ferner wird in der Vergleichsschaltung (II) die Anzahl der in der Speichereinheit (I) gespeicherten Impulse mit der in der Speichereinheit (III) enthaltenen Zahl verglichen. Wenn dabei die Impulszahl in der Speichereinheit (I) größer ist, wird in der bereits beschriebenen Weise der Inhalt der Speichereinheit (III) in der beschriebenen Weise ausgetauscht, und gleichzeitig wird der Inhalt des Zählers (II) an die Speichereinheit (IV) weitergegeben, so daß die bereits erwähnte Breite Ap in der Speichereinheit (I V) vorhanden ist.

Nachdem der Flächenwert Aa des Abbildes und die größte Breite Ax, die größte Höhe Ay und die Breite Ap des Abbildes in der beschriebenen Weise bestimmt wurden, wird ein Bildwechselimpuls abgegeben, der die Speichereinheiten (II), (III) und (IV) und den Zähler (II) zurückstellt Die Vorrichtung ist dann für den folgenden Meßzyklus bereit.

Die Bestimmung des Schwerpunktes der Markierung nach Formel (12) und (13) zur Bestimmung der Lageabweichung des Fahrzeugs kann durch bekannte Einrichtungen leicht erzielt werden. Sie ist deshalb hier im einzelnen nicht erläutert.

Der Abbild-Klassifikationswert S und der Winkeierfassungswert Q kann jeweils nach den Formeln (1) und (7) unter Benutzung des Flächenwertes Aa, der größten Breite Ax, der größten Höhe Ay und der Breite Ap errechnet werden, die mit der Schaltung nach F i g. 10 ermittelt wurden. Die Schwerpunktlage der Markierung wird, wie bereits erwähnt nach den Formeln (12) und (13) unter Benutzung bereits bekannter Geräte bestimmt Auf diese Weise kann das Fahrzeug genau längs des Sollweges oder der vorgegebenen Route gelenkt werden, indem die automatische Lenkeinheit so gesteuert wird, daß die notwendigen Winkel- und Lagekorrekturen durchgeführt werden und vorhandene Abweichungen beseitigt werden. Auch die Antriebs- und Abbremseinhciten des Fahrzeugs können beeinflußt werden, so daß das Fahrzeug seine Fahrt fortsetzt oder unterbricht und die automatische Lenkeinheit kann so gesteuert werden, daß eine Schwenkung nach links oder nach rechts durchgeführt wird in Überein-Stimmung mit der Schwenkinformation, die aus dem Abbild-Klassifizierungswert 5und dem Flächenwert Aa erhalten wird.

Der Verfahrensablauf, beginnend mit der Eingabe des Abbildes und endend mit der Erkennung der Markie- rung ist in einem Ablaufdiagramm in F i g. 11 dargestellt Fig. 12 zeigt die Anordnung einer Lenkvorrichtung für das Fahrzeug in Abhängigkeit von der Weginformation, die aus der Erfassung der Markierungen erhalten wird. In der Erkennungseinheit wird die durch die ITV-Kamera erfaßte Markierung analysiert, um die Winkelabweichung auf Grundlage des Winkelerfassungswertes Q und die Lageabweichung aufgrund der Bestimmung des Schwerpunktes der Markierung zu

bestimmen und die Weginformation auf Grundlage des Abbild-KJassifikationswertes S und des Flächenwertes Aa zu erhalten; die so erzielte Information wird auf die Steuereinheit übertragen. In der Steuereinheit werden Signale erzeugt, die far den Betrieb des Lenkrades, des Beschleunigers (Gaspedals) und der Bremsen nötig sind in Abhängigkeit von der von der Erfassungseinheit erhaltenen Information und die Signale werden an die Lenkeinheit, an die Antriebseinheit und an die Bremseinheit des Fahrzeugs weitergegeben, so daß eine ι ο gesteuerte Betätigung dieser Einheiten erzeugt wird.

Falls notwendig, kann das Fahrzeug mit einem Schalldrucksensor oder mit einem Berührungssensor versehen werden, so daß Hindernisse in der Bahn des Fahrzeugs erfaßt werden können und die Steuereinheit daraufhin betätigt wird, damit das Fahrzeug entweder das Hindernis umfährt oder einen Nothalt ausführt Die Aufnahme eines solchen Sensors ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Erfindung für Fahrstühle zum Fahren auf einer normalen Verkehrsstraße eingesetzt wird, da der Sensor beispielsweise eine große Lärmquelle wie einen Lastwagen entdeckt oder erfaßt und es ermöglicht, daß der Kranken- oder Fahrstuhl an die Straßenkante ausweicht und seine Fahrgeschwindigkeit herabsetzt oder daß das Fahrzeug bei Berührung mit einem in der Bahn des Fahrzeugs befindlichen Hindernis angehalten wird.

Zur Beeinflussung des Betriebs der Lenkeinheit des Fahrzeugs ist offensichtlich, daß drei Beeinflussungsverfahren, d. h. drei den Lenkwinkel beeinflussende Steuerungsarten, die die Lenkzeit und die Beeinflussung sowohl des Einschlag- oder Lenkwinkels und der Lenkzeit betreffen, wirksam sind. Bei jedem der drei erwähnten Verfahrensweisen kann die Lenkeinheit vorteilhafterweise so betrieben werden, daß sie durch J5 die Erfassungseinheit erfaßte Richtungs- und Lageabweichungen ausgleicht und beseitigt.

Mit Hilfe der an der Wegoberfläche angebrachten Markierungen und anderer ähnlicher oder gleichartiger Informationsmittel werden die Richtungsinformation, die die Richtungswinkel des Fahrzeugs betrifft, und die Lageinformation, die die Lageabweichung des Fahrzeugs betrifft, jeweils in bezug auf den Sollweg des Fahrzeugs und ebenso die Weginformation, die Rechtsoder Linksschwenkungen des Fahrzeugs betrifft, ab- wechselnd an das Fahrzeug weitergegeben werden. Die Steuereinheit am Fahrzeug führt dann die notwendigen Korrekturen des Fahrzeugweges in Übereinstimmung mit den abwechselnd erhaltenen Eingangssignalen nach den erwähnten drei Informationsarten aus und ermöglicht es, daß das Fahrzeug genau längs des Sollweges gelenkt wird. Bei der Steuerung der Lenkeinheit des Fahrzeugs nach dem erwähnten drei Informationsarten oder -kategorien werden die folgenden drei Beeinflussungsarten benutzt in bezug auf den Betrieb der Lenkeinheit. Die Auswahl der jeweils bestgeeigneten Beeinflussungs- oder Steuerungsart wird in Übereinstimmung mit der erhaltenen Information getroffen, und die Beeinflussung des Betriebs der Lenkeinheit wird je nach der ausgewählten Beeinflussungsart ausgeführt βο

Beeinflussungsart 1 — Lenkung zum Ausgleich
von Richtungswinkel und Lageabweichung

Diese Beeinflussungsart stellt einen Lenkbetrieb oder eine Lenkbeeinflussung dar, die sowohl den Richtungswinkel als auch Lageabweichungen in Zusammenhang mit Markierung Nr. 1 ausgleicht. Die Korrektur eines Richtungswinkels wird dadurch bewirkt, daß eine Drehung des Lenkrades um einen bestimmten Winkel nach links oder nach rechts eingeleitet wird, und das Lenkrad wird dann in dieser Lage für einen feststehenden Zeitabschnitt festgehalten. Die Korrektur einer Lageabweichung wird dadurch bewirkt, daß das Lenkrad um einen festen Winkel abwechselnd nach links und nach rechts gedreht wird, wobei jede Drehung mit einer feststehenden Geschwindigkeit ausgeführt wird.

Beeinflussungsart 2 — Lenkung zur Korrektur
von Lageabweichungen

Diese Beeinflussungsart stellt einen Lenkbetrieb dar, der eine Korrektur nur einer Lageabweichung infolge Markierungen Nr. 2, 7, 8 und 9 bewirkt Die Korrektur wird dadurch ausgeführt, daß das Lenkrad um einen feststehenden Winkel nach links und nach rechts mit einer feststehenden Geschwindigkeit gedreht wird.

Beeinflussungsart 3 — Lenkung für Links- oder
Rechtsschwenkungen des Fahrzeugs

Diese Beeinflussungsart stellt einen Lenkbetrieb dar, der einen Richtungswechsel des Fahrzeugweges in Zusammenhang mii den Markierungen Nr. 3 und Nr. 4 bewirkt Der Richtungswechsel wird ausgeführt, indem das Lenkrad nach links oder rechts ausgeschlagen wird während einer feststehenden Zeitlänge oder eines feststehenden Zeitabschnitts, wobei der größte Lenkausschlag jeweils erreicht wird.

Typische Fahrzeugwege, die ein Versuchsfahrzeug mit automatischem Lenksystem durchführte, das durch die drei beschriebenen Beeinflussungsarten gelenkt wurde, sind in F i g. 13, F i g. 14 bzw. F i g. 15 dargestellt. Das Versuchsfahrzeug besitzt eine Radbreite bzw. einen Radabstand von 0,65 m und wird mit einer Geschwindigkeit von 15 m/min betrieben.

Im allgemeinen wird bei der automatischen Leitung eines Fahrzeuges längs eines Sollweges mittels der beschriebenen Markierungen dann, wenn die Lenkeinheit des Fahrzeugs so beeinflußt wird, daß eine Korrektur der Wegrichtung oder Fahrzeugrichtung bewirkt wird, die sich ergebende Korrektur so .auswirken, daß unvermeidbar ein Fehlbetrag ΔΰΦ gegenüber dem Sollweg zurückbleibt (Fig. 16). Das Fahrzeug kann nicht genau den Sollweg nachfahren, wenn nicht dieser Fehlbetrag ausgeglichen wird. Die Beeinflussungsart 1 ist besonders dafür ausgelegt, daß in erster Linie ein derartiger Ausgleich erzeugt wird. Wie insbesondere in Fig. 13(A) zu sehen, sind sowohl Korrekturen der Fahrzeugrichtung ais auch der Lageabweichung durchzuführen, und die Lenkeinheit wird so beeinflußt, daß zunächst die notwendige Korrektur des Richtungswinkels θ des Fahrzeugs ausgeführt wird, und in einem zweiten Schritt wird die notwendige Korrektur des erwähnten Rest-Fehlbetrags ΔΌΦ und der Lageabweichung Xg bewirkt. Wenn das Fahrzeug zu einer bestimmten Zeit einen Richtungs-Fehlwinkel θ von 15° nach rechts und eine Lageabweichung von 0,2 m nach rechts von dem Sollweg aufweist (Fig. 13(A)), wird das Lenkrad um einen Winkel von 19,02° nach links gedreht und während einer Zeit von 2,6 s so gehalten, um die notwendige Korrektur des Richtungswinkels zu bewirken. Dann wird das Lenkrad auf einen feststehenden Winkel von 27,74° alternativ nach links und dann nach rechts eingestellt, und diese Schwenkung wird mit gleichförmiger Geschwindigkeit ausgeführt, wobei der Vorgang insgesamt 2,6 s jeweils beansprucht, damit die notwendige Korrektur der

Lageabweichung durchgeführt wird. Nachdem das Fahrzeug sich etwa 2 m auf diese Weise vorwärts bewegt hat, fährt es genau längs des Sollweges weiter.

Das Beeinflussungsverfahren 2 wird dann angewendet, wenn nur eine Korrektur einer Lageabweichung benötigt wird (F i g. 14 (B)). Ä! alich wie bei der Lenkung im zweiten Schritt nach der Beeinflussungsart 1 wird das Lenkrad um einen der Lageabweichung entsprechenden Winkel erst nach links und dann nach rechts während eines feststehenden Zeitraums gedreht Wenn in diesem Fall anfangs auch eine Richtungsabweichung besteht, bleibt diese Richtungsabweichung nach dem Ausführen des Steuereinheitsbetriebs bestehen. Wenn beispielsweise nach F i g. 14 (A) bei einer Lageabweichung von 0,1 m das Steuerrad um einen Winkel von 10,1° für eine Zeitlänge von insgesamt 2,6 Sekunden nach links gedreht bleibt und dann eine Rechtsdrehung um den gleichen Winkel während der gleichen Zeitlänge erfolgt, wird nach 1,3 m Weglänge der genaue Sollweg erreicht und eingehalten.

Die Beeinflussungsart 3 ergibt ein Lenkverfahren, das eine Links- oder Rechtsschwenkung des Fahrwegs erzeugt Das wird dadurch bewirkt daß das Steuerrad in der angezeigten Richtung um den größtmöglichen Lenkwinkei während einer feststehenden Zeitlänge gedreht wird und so verbleibt Die bei diesem Fall angewandte Zeitlänge ist nicht notwendigerweise gleich der Zeitlänge, die zur Beeinflussung der Lenkeinheit bei den erwähnten Beeinflussungsverfahren 1 und 2 verwendet wird. Die feststehende Zeitlänge wird hier so ausgewählt daß sie ausreicht um das Fahrzeug eine 90°-Schwenkung nach links oder nach rechts ausführen zu lassen. Wenn der Befehl »Linksschwenkung« vorliegt und ausgelöst wird, wird das Lenkrad beispielsweise um 45° nach links gedreht und während einer Zeitlänge von 6,5 s so gehalten. Nach Beendigung dieser Zeitlänge hat das Fahrzeug eine Linksschwenkung um 90° ausgeführt (F ig. 15 (A)).

Mit nacheinander erfolgender Anwendung der drei Beeinflussungsverfahren kann das Fahrzeug genau zur Fahrt längs des Sollweges, d. h. der festgesetzten Route gebracht werden. Da das Beeinflussungsverfahren 2 ein Steuersystem ergibt, das eine positive und eine negative Schwenkung nacheinander für feststehende Zeitabschnitte ergibt und das Beeinflussungsverfahren 3 ein Steuersystem ergibt, das während einer feststehenden Zeitlänge einen gegebenen Ausschlag des Lenkrades hervorruft können Kombinationen dieser Beeinflussungsarten das Fahrzeug perfekt automatisch einem Sollweg entlang leiten.

Die Beeinflussung des Betriebs der Lenkeinheit mit den erwähnten Beeinflussungsarten wird nun beschrieben.

Wie bereits mit Bezug auf das Blockschaltbild in F i g. 11 erwähnt erlaubt das Abbild der Markierung, wie es von der ITV-Kamera erfaßt wird, eine Erfassung der Art der Markierung, der Richtungsabweichung und der Lageabweichung der gegenwärtigen Fahrbahn des Fahrzeugs. So wird nun eine Steuerschaltung in F i g. 17 als Blockschaltbild gegeben, die die entsprechenden Funktionen der Beeinflussungsarten 1 bis 3 ausführen kann.

In dem Schaltbild der Fig. 17 dient die Betriebsart-Auswahlschaltung dazu, zu entscheiden, welche der erwähnten drei Beeinflussungs-Betriebsarten in Übereinstimmung mit der erfaßten Markierung aufgrund der erwähnten Werte 5, Q, Aa usw. ausgewählt wird. Wenn die erfaßte Markierung beispielsweise die dreieckige Markierung Nr. 1 in Fig.2 ist entscheidet die Betriebsan -Auswahlschaltung, daß die Beeinflussungsbetriebsart 1 eingesetzt wird und gibt einen entsprechenden Steuerbefehl an die Befehlerzeugungseinheit ab.

Inzwischen werden in den Vorzeichen-Bestimmungsschaltungen (I) und (II), die mit die Richtungsabweichung und die Lageabweichung repräsentierenden Eingangssignalen versehen wurden, das negative oder

ίο positive Vorzeichen dieser Abweichungen festgestellt so daß die Ausschlagsrichtung für das Lenkrad bestimmt wird. Der entsprechende Steuerbefehl und beide Abweichungsgrößen werden an die Befehlerzeuguigseinheit weitergegeben.

Die Befehlerzeugungseinheit ist mit Schaltungen ausgerüstet die die Steuerbefehle für jede der drei Beeinflussungs-Betriebsarten 1 bis 3 erzeugen. Die dem Steuerbefehl und der Betriebsart-Bestimmungseinheit entsprechende Beeinflussungsart wird ausgewählt und die Drehrichtung oder Ausschlagsrichtung des Lenkrades in Übereinstimmung mit den von den Vorzeichenbestimmungsschaltungen (I) und (II) erhaltenen Befehle festgelegt, und damit wird der Lenkradausschlag nach Winkelabweichung und Lageabweichung bestimmt Dann werden die so erhaltenen Signale auf die Lenkeinheit und die Antriebs-Steuereinheit übertragen und die automatische Leitung der Fahrzeugbewegung auf diese Weise bewirkt Wenn die Beeinflussungsbetriebsart 3 ausgewählt ist wird das Lenkrad des Fahrzeugs auf den maximalen Lenkausschlag während einer feststehenden Zeitlänge gebracht, dabei wird jedoch kein Bezug auf Anwesenheit oder Nichtanwesenheit von Richtungsabweichung und Lageabweichung genommen.

Wenn die Beeinflussungsbetriebsart in dieser Weise durch Erfassung der Markierung bestimmt wird und die Lenkung des Fahrzeugs auf die eben beschriebene Weise ausgeführt wird, kann die Auslegung der Steuereinheit bemerkenswert vereinfacht werden.

Eine Anwendung dieser Erfindung ergibt beispielsweise eine Transportmöglichkeit mit Fahrzeugen, die automatisch längs einer bestimmten Bahn zu einem bestimmten Entladeort geleitet werden, wobei nur aufeinanderfolgend Markierungen an der Wegoberfläehe längs des Sollweges angebracht sein müssen. Während die herkömmlichen Bandförderanlagen an bestimmte Wegstrecken gebunden und nur schwer zu verändern oder umzustellen sind, können hier einfach durch eine Umprogrammierung der Steuereinheiten

so bzw. durch eine andere Anbringung von leicht zu verlegenden Markierungen Transportwegänderungen vorgenommen werden, wobei das System relativ einfach im Aufbau ist.

Es ergibt sich so ein System zur automatischen Leitung von Fahrzeugen längs einer vorgegebenen Wegroute, bei dem Markierungen unterschiedlicher Formen, die jeweils spezifische Wegfunktionsinformationen tragen, an der Wegoberfläche in der ausgewählten Route angebracht sind und eine ITV-Kamera an jedem Fahrzeug montiert ist, und die automatische Leitung der Fahrzeuge wird dadurch erreicht, daß die ITV-Kamera nacheinander die Markierungen an der Wegoberfläche erfaßt, daß die Form der Markierungen aufgrund der Abbilder erkannt wird, daß die enthaltene Wegfunktionsinformation der Markierungen nacheinander an die automatische Lenkeinheit der Fahrzeuge übertragen und dadurch die Fahrzeuge genau längs der festgelegten Route gelenkt werden.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

230 231/259

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum automatischen Führen von Fahrzeugen längs einer vorgegebenen Bahn, dadurch gekennzeichnet, daß

a) mittels einer an dem Fahrzeug angebrachten rrV-Kamera an der Bahn vorgesehene Markierungen mit unterschiedlichen, Fahrtinformationen darstellenden Formmustern abgetastet werden, und daß

b) die abgetasteteten unterschiedlichen Formmu-. ster erkannt und in entsprechende Lenkbefehle für das Fahrzeug umgewandelt werden.

für eine vorgegebene Zeitspanne um den benötigten Lenkwinkel abwechselnd nach links und nach rechts gedreht wird, und eine Lenkart 3, bei der zur Bewegung des Fahrzeugs nach links und nach rechts das Lenkrad für eine vorgegebene Zeitspanne um den maximalen Lenkwinke! nach links oder nach rechts gedreht wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Auswahl der optimalen Lenkart auf der Basis der zugeführten Signale.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahleinrichtung die optimale, in dem Speicher befindliche Lenkart auf der Basis der zugeführten Fahrtinformationen auswählt