WO2004015510A1 - Method for determining the position of a transport vehicle - Google Patents

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WO2004015510A1
WO2004015510A1 PCT/DE2003/002555 DE0302555W WO2004015510A1 WO 2004015510 A1 WO2004015510 A1 WO 2004015510A1 DE 0302555 W DE0302555 W DE 0302555W WO 2004015510 A1 WO2004015510 A1 WO 2004015510A1
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Abstract

The invention relates to a method for determining the position of a transport vehicle, particularly a floor conveyor, within a predetermined range of action of said vehicle comprising movable first objects that are transported by the vehicle and stationary second objects. According to the inventive method, a contour of an object that is located in the vicinity of a momentary position of the transport vehicle is scanned and is compared with a digitally stored map of all first objects that are located in the range of action of the transport vehicle, and a position of the transport vehicle within the digital map is determined based on said comparison. The position and an orientation of the transport vehicle are determined from the transport vehicle by taking a precise measurement of characteristic points of the first and/or second objects in the vicinity of the transport vehicle whenever the vehicle picks up or puts down an object, and the data on the first objects, which is stored in the digital map, is updated accordingly.

Description

Verfahren zur Positionsbestimmung eines Transportfahrzeuges Method for determining the position of a transport vehicle
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Transportfahrzeuges, insbesondere eines Flurförderfahrzeuges, innerhalb eines vorbestimmten Wirkbereiches des Fahrzeuges, in dem bewegliche, vom Fahrzeug transportierte erste Objekte sowie ortsfeste zweite Objekte vorhanden sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a method for determining the position of a transport vehicle, in particular an industrial truck, within a predetermined effective range of the vehicle, in which movable first objects transported by the vehicle and stationary second objects are present, according to the preamble of claim 1.
Bemannte Transportfahrzeuge, wie beispielsweise Flurförderfahrzeuge, sind ein fester Bestandteil und ein nicht weg zu denkendes Element auf dem Gebiet der Logistik. Flurförderfahrzeuge tragen zum Materialfluß z.B. in einer Lagereinrichtung bei. Die möglichen Fahrstrecken bemannter Fahrzeuge beschränken sich meist nicht auf fest vorgegebene Fahrwege, auf ein Gebäude oder auf einen Außenbereich. Vielmehr kann sich ein bemanntes Fahrzeug fast beliebig bewegen. Der Vorteil bemannter Fahrzeuge liegt somit in der universellen Gestaltung der Transportwege. Oft legt der Fahrer intuitiv und passend zur jeweiligen Situation in einer Lagereinrichtung ein Fahrmanöver bzw. eine Route für den Materialtransport fest.Manned transport vehicles, such as industrial trucks, are an integral part and an indispensable element in the field of logistics. Industrial trucks contribute to the material flow e.g. in a storage facility. The possible routes of manned vehicles are usually not limited to predefined routes, to a building or to an outside area. Rather, a manned vehicle can move almost anywhere. The advantage of manned vehicles lies in the universal design of the transport routes. The driver often intuitively determines a driving maneuver or route for the material transport in a storage facility to suit the respective situation.
GPS (Global Positioning System) ist allgemein als System zu Positionsbestim- mung bekannt und wird in vielen Bereichen eingesetzt. Bei entsprechender Ausrüstung (kinematisches GPS) kann eine Genauigkeit von ca. ±2cm erreicht werden. Nachteil dieses Systems ist, daß immer Sichtkontakt zu den geostationären Satelliten und Funkverbindung zu optional vorhandenen Referenzstationen bestehen muß. Im Inneren einer Lagerhalle kann das System jedoch nicht eingesetzt werden, da das Hallendach die notwendigen Funksignale der Satelliten abschirmt.GPS (Global Positioning System) is generally known as a system for determining position and is used in many areas. With appropriate equipment (kinematic GPS) an accuracy of approx. ± 2cm can be achieved. The disadvantage of this system is that there must always be visual contact with the geostationary satellites and radio connection to optionally available reference stations. However, the system cannot be used inside a warehouse, since the roof of the hall shields the necessary radio signals from the satellites.
Abhilfe kann hier ein System mit sogenannten „Pseudoliten" - einer Art von Ersatzsatelliten für den Innenbereich - schaffen. Hierfür werden z.B. in den Ecken einer Halle Funksender installiert, die GPS-kompatible Signale senden. Mit Hilfe eines GPS-Empfängers kann ein Fahrzeug somit innerhalb der Halle seine Positi- on bestimmen. Dieses Verfahren birgt jedoch einige Nachteile. Die Feldstärke der empfangenen Signale innerhalb der Halle ist in hohem Maße von der Position des Fahrzeuges abhängig. Eine Änderung der Position verursacht eine große relative Änderung der Distanz zwischen Fahrzeug und Sender wobei die Empfangs- Signalleistung umgekehrt proportional zum Quadrat der Distanz ist. Wenn das Si- gnal eines Senders am Empfänger somit um ein vielfaches stärker ist als die Signale der anderen Sender, so kann der Empfänger die schwächeren Signale nicht mehr auswerten. Das Fahrzeug kann somit an den Rändern der Halle die Position nicht bestimmen. Weiter benötigt der Empfänger zu den Pseudoliten den direkten Sichtkontakt und er muß in der Lage sein mehrfach reflektierte Signale zu erken- nen. Hieraus ergeben sich für das System erhebliche Einschränkungen. Diese Technologie befindet sich heute noch im Entwicklungsstadium und funktioniert mit Einschränkungen nur im Labor.This can be remedied by a system with so-called "pseudolites" - a type of replacement satellite for indoor use. For this purpose, radio transmitters are installed in the corners of a hall, for example, which send GPS-compatible signals determine the position of the hall, but this method has some disadvantages: the field strength of the received signals inside the hall depends to a large extent on the position of the vehicle, a change in position causes a large relative change in the distance between vehicle and transmitter the received signal power is inversely proportional to the square of the distance, so if the signal from one transmitter to the receiver is many times stronger than the signals from the other transmitters, the receiver can no longer evaluate the weaker signals not determine the position at the edges of the hall nger to the pseudolites nen direct visual contact and he must be able to recognize multiple reflected signals. This results in considerable restrictions for the system. This technology is still in the development stage today and only works with limitations in the laboratory.
Aus der DE 38 21 892 C1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positions- messung von Containerumsetzfahrzeugen bekannt. Hierzu ist ein Sensorsystem vorgesehen, mit dem die mit Reflektoren ausgerüstete Umgebung des Fahrzeuges als Bezug zur Vermessung vom Fahrzeug aus benutzt wird. Während der Fahrt und insbesondere im Stand wird kontinuierlich mit einem rotierenden Laserentfernungsmesser die Umgebung vom Fahrzeug aus vermessen. Die Positionen der Reflektoren sind im Fahrzeugrechner gespeichert. Die Position des Fahrzeugs wird aus den gemessenen Polarkoordinaten zu den Reflektoren bestimmt und umkodiert auf Lagerplätze, die dem Lagerrechner per Funk übertragen werden. Nachteilig erweist sich bei dieser Lösung mit ortsfesten Reflektoren, daß immer Sichtkontakt zu den-Reftektor-sE-feSiV:- Objekten -bestehen muß. Sollten sich z.B. zwei Lagerhallen (in denen sich das Fahrzeug bewegen kann) gleichen, so kann die exakte Position nicht mehr bestimmt werden bzw. es müssen eine Vielzahl von Reflektoren an unterschiedlichen Positionen angebracht werden um eine Lagerhalle eindeutig zu gestalten. Der Aufwand an softwaretechnischen Fallunterschei- düngen kann hierbei enorm anwachsen.DE 38 21 892 C1 discloses a method and a device for measuring the position of container transfer vehicles. For this purpose, a sensor system is provided with which the surroundings of the vehicle equipped with reflectors are used as a reference for the measurement from the vehicle. While driving and especially when stationary, the surroundings are continuously measured from the vehicle using a rotating laser rangefinder. The positions of the reflectors are stored in the vehicle computer. The position of the vehicle is determined from the measured polar coordinates to the reflectors and recoded to storage locations that are transmitted to the storage computer by radio. A disadvantage of this solution with fixed reflectors is that there must always be visual contact with the -reflector-sE-feSiV: - objects. Should, for example two warehouses (in which the vehicle can move) are the same, so the exact position can no longer be determined or a large number of reflectors must be attached to different positions in order to make a warehouse unique. The expenditure on software-technical case differences can increase enormously.
Die DE 39 30 109 C1 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur optischen Positions- und Fahrtrichtungsbestimmung fahrerloser Fahrzeuge. Auch hier werden ortsfeste Reflektoren mit bekannter Position und ein Laser-Scan-System ein- gesetzt mit dem Unterschied, daß das Lasersystem keine Distanz messen kann. Die Position des Fahrzeuges wird mittels trigonometrischer Funktionen berechnet. Aus dem Lagewinkel von dem Fahrzeug und dem Abstand zwischen Fahrzeug und den Reflektoren ergeben sich die gemessenen Winkel zu den Reflektoren. Diese Lösung erfordert eine äußerst genaue Winkelmessung an dem Lasersy- stem. Je nach Verhältnis von Abstand des Fahrzeug zu den Reflektoren und Abstand der Reflektoren untereinander kann sich aufgrund endlicher Genauigkeit des Lasermeßsystems ein erheblicher Fehler bei der Positionsbestimmung ergeben.DE 39 30 109 C1 describes a method and an arrangement for optically determining the position and direction of travel of driverless vehicles. Here too, fixed reflectors with a known position and a laser scan system are used, with the difference that the laser system cannot measure a distance. The position of the vehicle is calculated using trigonometric functions. The measured angles to the reflectors result from the position angle of the vehicle and the distance between the vehicle and the reflectors. This solution requires an extremely precise angle measurement on the laser system. Depending on the ratio of the distance between the vehicle and the reflectors and the distance between the reflectors, a considerable error in the position determination can result due to the finite accuracy of the laser measurement system.
Die beiden voranstehend genannten Lösungen mit festen Markierungen haben den weiteren Nachteil, daß sichergestellt werden muß, daß das Fahrzeug in regelmäßigen Abständen an den Markierungen vorbei kommt. Bei einem bemannten Fahrzeug kann dies nicht sichergestellt werden, da der Fahrer das Fahrzeug seinen Bedürfnissen entsprechend bewegt.The two above-mentioned solutions with fixed markings have the further disadvantage that it must be ensured that the vehicle passes the markings at regular intervals. This cannot be ensured in the case of a manned vehicle since the driver moves the vehicle according to his needs.
Die DE 35 38 908 A1 beschreibt ein bordautonomes Ortungssystem für Positionsermittlung und Kollisionsschutz von Roboter- und unbemannten Flurförderfahrzeugen nach dem Koppelnavigationsverfahren. Zur Kompensation der Fehler des Koppelnavigationssystems wird laufend der Abstand vom Fahrzeug zu seiner Umgebung bestimmt. Somit kann das Fahrzeug sicher in der vorgegebenen Fahr- bahnmitte geführt werden. Nachteilig erweist sich hier, daß ein Fehlen von seitlichen Begrenzungen "der Fahrbahn zu einem Versagen der Fehlerkorrektur führt und somit das Fahrzeug nur noch durch das fehlerbehaftete Koppelnavigationssystem geführt werden kann. In diesem Fall wird bereits nach einigen Metern der Positionsfehler so groß, daß das Fahrzeug angehalten werden muß. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der o.g. Art dahingehend zu verbessern, daß dieses in Industrieumgebungen ohne Einschränkungen verwendbar ist und mit hinreichender Genauigkeit für die Positionsbestimmung ar- beitet.DE 35 38 908 A1 describes an on-board autonomous location system for determining the position and collision protection of robot and unmanned industrial vehicles according to the dead reckoning method. To compensate for the errors of the dead reckoning system, the distance from the vehicle to its surroundings is continuously determined. The vehicle can thus be guided safely in the specified center of the lane. It proves disadvantageous here that a lack of lateral boundaries "of the road leads to failure of the error correction and thus the vehicle can only be guided through the faulty dead reckoning system. In this case the position error becomes so large after only a few meters that the vehicle must be stopped. The invention is based on the object of improving a method of the type mentioned above so that it can be used without restrictions in industrial environments and works with sufficient accuracy for position determination.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritten gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by a method of the above. Type solved with the method steps specified in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the further claims.
Bei einem Verfahren ider 'o:g.~ Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine Kontur der in einer Umgebung einer momentanen Position des Fahrzeugs vorhandenen ersten Objekte abgetastet und mit einer digital gespeicherten Karte von allen im Wirkbereich des Transportfahrzeugs vorhandenen ersten Objekten vergli- chen wird, und aus dem Vergleich eine Position des Transportfahrzeugs innerhalb der digitalen Karte bestimmt wird, wobei immer dann, wenn das Fahrzeug ein Objekt aufnimmt oder abstellt, die Position des Transportfahrzeugs durch exakte Vermessung markanter Punkte der ersten und/oder zweiten Objekte in der Umgebung vom Transportfahrzeug aus und eine Ausrichtung des Transportfahrzeugs bestimmt wird und die in der digitale Karte gespeicherten Daten über die ersten Objekte entsprechend aktualisiert werden.In a method i of the type it is provided according to the invention that a contour of the first objects present in the vicinity of a current position of the vehicle is scanned and compared with a digitally stored map of all the first objects present in the effective range of the transport vehicle. Chen, and from the comparison a position of the transport vehicle is determined within the digital map, wherein whenever the vehicle picks up or places an object, the position of the transport vehicle by exact measurement of prominent points of the first and / or second objects in the area from the transport vehicle and an orientation of the transport vehicle is determined and the data stored in the digital map about the first objects are updated accordingly.
Dies hat den Vorteil, daß die Positionsbestimmung zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort ohne Vorkenntnis der Position möglich ist. Durch diese Bestimmung von Bewegungsrichtung, Position. Lagewinkel und Aktion eines Fahrzeuges (das z.B. in einer Lagereinrichtung für den Transport von Lagergut eingesetzt wird) an jedem beliebigen Ort eines bekannten, ggf. bebauten und abgegrenzten Wirkbereiches - z.B. eine Lagerhalle mit Verladeplatz und Freigelände - wird es möglich, den Materiaifluß in der Lagereinrichtung ohne Zutun des Fahrers zu verfolgen und zu verwalten. Weiter besteht so die Möglichkeit dem Fahrer abhängig von der Fahrzeugposition Anweisungen zu übermitteln. Gleichzeitig dienen die Information über die Position des Ladegutes selbst als Ausgangspunkt für die Positionsbestimmung des Transportfahrzeuges, so daß beim Materialfluß nicht auf stationäre Markierungen im Ld e^id? Süi-L si i,.gep.o men werden muß. Zum eindeutigen Bestimmen einer Umgebung des Transportfahrzeuges, wie beispielsweise einer bestimmten Lagerhalle oder einem bestimmten Bereich einer Lagerhalle, wird eine Datenverarbeitungseinrichtung des Transportfahrzeugs über einen eindeutig bestimmten Zugriffsknoten mit einer zentralen Recheneinheit verbunden, wobei aus der digitalen Karte ein Bereich ausgewählt wird, welcher der Position dieses Zugriffsknotens entspricht.This has the advantage that the position can be determined at any time and at any location without prior knowledge of the position. By determining the direction of movement, position. Position angle and action of a vehicle (which is used, for example, in a storage facility for the transport of stored goods) at any location of a known, possibly built-in and delimited effective area - e.g. a warehouse with loading area and open area - it is possible to control the material flow in the storage facility track and manage without driver intervention. It is also possible to send instructions to the driver depending on the vehicle position. At the same time, the information about the position of the load itself serves as the starting point for determining the position of the transport vehicle, so that the material flow does not rely on stationary markings in the load ID? Süi-L si i, .gep.o men must be. To uniquely determine an environment of the transport vehicle, such as, for example, a specific warehouse or a specific area of a warehouse, a data processing device of the transport vehicle is connected to a central processing unit via a uniquely determined access node, an area being selected from the digital map which corresponds to the position of the latter Access node.
Um einer Vielzahl vor. Transportfahrzeugen die digitale Karte zur Verfügung zu stellen, wird die digitale Karte in der zentralen Recheneinheit verwaltet.To a variety before. To make the digital map available to transport vehicles, the digital map is managed in the central processing unit.
Zweckmäßigerweise wird die Kontur in einer horizontalen Ebene abgetastet.The contour is expediently scanned in a horizontal plane.
Zur weiteren Ergänzung der Orientierungsmöglichkeit enthält die digitale Karte zusätzlich Daten zu im Wirkbereich des Transportfahrzeugs vorhandenen zweiten Objekten.To further supplement the orientation option, the digital map additionally contains data on second objects present in the effective range of the transport vehicle.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Transportfahrzeug um ein bemanntes, manuell bedientes Transportfahrzeugs.The transport vehicle is preferably a manned, manually operated transport vehicle.
Zweckmäßigerweise werden beim Abtasten der Kontur der Umgebung Abstandsund Winkelwerte zwischen der Position des Transportfahrzeugs und wenigstens den ersten Objekten bestimmt.Expediently, when scanning the contour of the surroundings, distance and angle values between the position of the transport vehicle and at least the first objects are determined.
Eine besonders einfache und gleichzeitig funktionssichere Bestimmung der Ausrichtung des Transportfahrzeugs erzielt man durch Verwendung eines magnetischen oder elektronischen Kompaß.A particularly simple and at the same time functionally reliable determination of the orientation of the transport vehicle can be achieved by using a magnetic or electronic compass.
Beispielsweise sind die ersteh Objekte Transporteinheiten, insbesondere Paletten, Gitterboxen, Europaletten o.a., mit Lagergut, insbesondere Getränkekästen, Nahrungsmittel, Maschineriteiie~o.ä.. Optional wird in solchen Wirkbereichen, in denen Verbindung zu Navigationssatelliten besteht, auf eine GPS-Navigation umgeschaltet bzw. eine GPS-Navigation zugeschaltet.For example, the objects ersteh transport units, in particular pallets, box pallets, euro pallets or the like, with stored goods, especially beverage crates, food, Maschineriteiie ~ or similar .. Optionally, in those effective areas in which there is a connection to navigation satellites, a switch is made to GPS navigation or a GPS navigation is activated.
Dadurch, daß in der digitalen Karte für jedes erste Objekt neben der Position zusätzlich eine Höhe über Grund aus einer Höhe einer Ladeeinrichtung des Transportfahrzeuges beim Aufnehmen oder Abstellen des ersten Objektes bestimmt und abgespeichert wird, ist bei Lagergut, das übereinander stapelbar ist, neben einer X- und Y-Koordinate auch eine Z-Koordinate für das abgestellte oder aufge- nommene Lagergut verfügbar.The fact that in addition to the position, a height above the ground from a height of a loading device of the transport vehicle when the first object is picked up or put down is determined and stored in the digital map for items to be stacked one above the other, in addition to an X - and Y coordinate also a Z coordinate for the stored or picked up goods available.
Zur Unterstützung der Positionsbestimmung insbesondere bei schneller Fahrt wird in vorteilhafterweise aus den während einer Fahrt des Transportfahrzeugs ermittelten Positionen eine Abschätzung von Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit des Transportfahrzeugs durchgeführt und/oder zusätzlich eine Koppelnavigation durchgeführt.In order to support the determination of the position, in particular during fast travel, an estimation of the direction of movement and speed of the transport vehicle is advantageously carried out from the positions determined during a journey of the transport vehicle and / or additional coupling navigation is carried out.
Bei jedem Aufnehmen und/oder Abstellen eines ersten Objektes wird optional eine Belegung von Ladeplätzen des Transportmittels, ein Gewicht des ersten Objektes und/oder eine Belegung von Ladeplätzen des Transportmittels ermittelt.Each time a first object is picked up and / or parked, an occupancy of loading places of the means of transport, a weight of the first object and / or an occupancy of loading places of the means of transport are optionally determined.
Zur weiteren Verbesserung von Navigation und Positionsbestimmung werden in der digitalen Karte zusätzlich Daten von beweglichen dritten Objekten gehalten und aktualisiert, die bei der Abtastung erfaßt und bei dem Vergleich mit der digitalen Karte sowie bei der exakten Vermessung genutzt werden, wobei diese drϊt- ten Objekte andere Transportfahrzeuge und/oder unbekannte Hindernisse umfassen.In order to further improve navigation and position determination, data from moving third objects are additionally kept and updated in the digital map, which data are acquired during the scanning and used in the comparison with the digital map and in the exact measurement, these third objects being different Transport vehicles and / or unknown obstacles include.
Für ein Notfallsystem im Falle eines Ausfalls der Funkverbindung oder des Zentralrechners wird die digitale Karte zusätzlich in einem Speicher im Transportfahr- zeug gespeichert und laufend aktualisiert.For an emergency system in the event of a failure of the radio connection or the central computer, the digital map is additionally stored in a memory in the transport vehicle and is updated continuously.
Eine bevorzugte Verwendung des Verfahrens dient zur Wegverfolgung der ersten Objekte, wobei jedes Aufnehmen und Abstellen eines ersten Objektes mit der entsprechend bestimmteα-^P^ßüJön^des^Tjaαsp.ortfahrzeuges sowie Datumsinforma- tionen protokolliert wird. Dies erfolgt beispielsweise in einem Getränkelager und die ersten Objekte sind Europaletten mit darauf gestapelten Getränkekisten. Zusätzlich wird zur Position des Transportfahrzeuges eine Lagerhöhe des ersten Objektes über Grund bestimmt.A preferred use of the method used to trip details of the first objects, each receiving and parking of a first object with the corresponding bestimmteα- ^ P ^ ßüJön ^ of ^ Tjaαsp.ortfahrzeuges and Datumsinforma- tion is logged. This takes place, for example, in a beverage store and the first objects are Euro pallets with beverage crates stacked on them. In addition to the position of the transport vehicle, a storage height of the first object above the ground is determined.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. This shows in:
Fig. 1 ein Transportfahrzeug in schematischer Schnittansicht undFig. 1 shows a transport vehicle in a schematic sectional view
Fig. 2 einen Wirkbereich des Transportfahrzeugs gemäß Fig. 1 in schematischer Aufsicht.FIG. 2 shows an active area of the transport vehicle according to FIG. 1 in a schematic top view.
Fig. 1 zeigt ein Transportfahrzeug 10 in Form eines Flurförderfahrzeuges bzw. Gabelstaplers mit einer Ladeeinrichtung 12 in Form einer Gabel. Dieser Gabelstapler 10 ist im Betrieb durch einen Fahrer bemannt, der den Gabelstapler 10 manuell bedient. Der Gabelstapler 10 weist einen Bordrechner 14 auf, an dem ein Laserradar (LADAR) 16, ein elektronischer Kompaß 18, ein kinematisches GPS 20 und eine Sensoreinrichtung 22 für die Ladeeinrichtung 12 angeschlossen sind und die entsprechende Daten an den Bordrechner 14 liefern. Eine Sen- de-/Empfangseinheit 24 ist ebenfalls mit dem Bordrechner 14 verbunden und stellt eine Datenfunkverbindung zu einem in Fig. 1 nicht dargestellten Zentralrechner her.1 shows a transport vehicle 10 in the form of an industrial truck or forklift truck with a loading device 12 in the form of a fork. In operation, this forklift 10 is manned by a driver who operates the forklift 10 manually. The forklift 10 has an on-board computer 14 to which a laser radar (LADAR) 16, an electronic compass 18, a kinematic GPS 20 and a sensor device 22 for the charging device 12 are connected and deliver the corresponding data to the on-board computer 14. A transmitting / receiving unit 24 is also connected to the on-board computer 14 and establishes a radio data link to a central computer (not shown in FIG. 1).
Fig. 2 veranschaulicht einen Wirkbereich 26 des Gabelstaplers 10 mit von dem Gabelstapler zu transportierendem Lagergut 28 als erste Objekte und einem Zugriffsknoten 30, der über eine Datenfunkverbindung 32 eine Datenverbindung zwischen dem Zentralrechner 34 und dem Bordrechner 14 herstellt. In dem dargestellten Beispiel sind die ersten Objekte 28 Europaletten, auf denen Getränkeki- sten gestapelt sind. Der Ausdruck "Wirkbereich" bezeichnet hierin einen Bereich, in dem sich das Transportfahrzeug 10 lokal zum Erzeugen eines Materialflusses bewegt. Dieser Wirkbereich ist in Form einer digitalen Karte abgebildet, welche Positionen von Objekt enthält, die sich im Wirkbereich 26 befinden. o2 illustrates an effective area 26 of the forklift 10 with the goods 28 to be transported by the forklift as the first objects and an access node 30 which establishes a data connection between the central computer 34 and the on-board computer 14 via a radio data link 32. In the example shown, the first objects are 28 euro pallets, on which beverage crates are stacked. The term “effective area” refers here to an area in which the transport vehicle 10 moves locally to generate a material flow. This effective area is shown in the form of a digital map, which contains positions of objects located in the effective area 26. O
Der bestimmte, abgegrenzte Wirkbereich 26 ist in dem dargestellten Beispiel eine Lagerhalle mit Wänden 36 und Stützpfeilern 38. Dieser Wirkbereich 26 kann aber auch ein Teil der Lagerhalle oder ein außen liegender Lagerplatz sein, wobei das Transportfahrzeug 10 durchaus zwischen verschiedenen Wirkbereichen 26 wech- sein kann, wobei dann jeweils eine entsprechende digitale Karte bzw. ein Ausschnitt der digitalen Karte dieses Wirkbereiches 26 als Grundlage für die Positionsbestimmung dient. Die digitale Karte wird in dem Zentralrechner 34 verwaltet und enthält Daten über Positionen von Lagergut 28, ggf. von den Positionen der Gabelstapler 10 und ggf. von ortsfesten zweiten Objekten, wie beispielsweise den Wänden 36 und den Stützpfeilern 38.In the example shown, the specific, delimited effective area 26 is a warehouse with walls 36 and pillars 38. This effective area 26 can also be part of the warehouse or an external storage space, the transport vehicle 10 being able to alternate between different effective areas 26 , a respective digital map or a section of the digital map of this effective area 26 then serving as the basis for the position determination. The digital map is managed in the central computer 34 and contains data about positions of stored goods 28, possibly the positions of the forklifts 10 and possibly of fixed second objects, such as the walls 36 and the pillars 38.
Der Gabelstapler 10 produziert in einer Lagereinrichtung mit dem Wirkbereich 26 einen Materialfluß durch folgende Aktionen: Der Gabelstapler 10 begibt sich an eine Position, an der Lagergut 28 aufgenommen werden soll. Dann erfolgt das Aufnehmen des Lagergutes 28. Anschließend wird der Gabelstapler 10 zu einer anderen Position gesteuert, an der das Lagergut 28 wieder abgelegt werd en soll. Hierbei kann der Gabelstapler 10 beispielsweise aus dem Gebäude 26 hinaus auf ein Freigelände und/oder wieder in ein anderes Gebäude hinein fahren. Dann erfolgt das Absetzen des Lagergutes 28.The forklift 10 produces a material flow in a storage device with the effective area 26 by the following actions: The forklift 10 moves to a position at which the stored goods 28 are to be picked up. Then the stored goods 28 are picked up. The forklift 10 is then steered to another position at which the stored goods 28 are to be put down again. Here, the forklift 10 can, for example, drive out of the building 26 into an open area and / or back into another building. Then the stored goods 28 are deposited.
Bei diesen Aktionen wird fortlaufend eine Position des Gabelstaplers 10 in folgender Weise bestimmt: Das LADAR 16 tastet fortlaufend eine Kontur der Umgebung ab und erfaßt dabei in erster Linie die Kontur (Entfernung und Winkellage) der in der unmittelbaren Umgebung des Gabelstaplers 10 befindlichen Lagergutes 28. Das Ergebnis dieser Abtastung wird mit den in der digitalen Karte im Zentralrechner 34 gespeicherten digitalen Karte verglichen. Aufgrund dieses Vergleiches kann der Bordrechner 14 oder der Zentral rech ner 34 eine Position des Gabelstaplers 10 innerhalb des Wirkbereiches 26 bestimmen, wobei durch den vom Bordrechner 14 verwendeten Zugriffsknoten 30, dessen Position ebenfalls in der digitalen Karte gespeichert ist, eine erste grobe Orientierung des Aufenthaltsbereiches des Gabelstaplers 10 -erfolgt. Das Ergebnis der Abtastung wird dabei nur mit dem Teil der Daten der digitalen Karte verglichen, der sich in unmittelbarer Umgebung des Zugriffsknoten 30, beispielsweise im Umkreis von 80m, befindet. Im Falle eines Aufnehmens oder Absteilens eines Lagergutes 28 wird dann eine ex- akte Position des Gabelstaplers 10 bestimmt, die dann im Falle eines Absteilens diesem abgestellten Lagergut 28 zugeordnet wird und dieses abgestellte Lagergut 28 wird dann mit dieser Position in die digitale Karte aufgenommen. Im Falle des Aufnehmens wird über diese exakte Position des Gabelstaplers 10 bestimmt, wel- ches Lagergut dieser tatsächlich mit der Gabel 12 aufnimmt und dieses aufgenommene Lagergut 28 wird aus dem Bestand an Objekten in der digitalen Karte entfernt. Zur Identifikation, welches Lagergut 28 aufgenommenen wird dient auch noch die Information über die Ausrichtung des Gabelstaplers 10, welche von dem elektronischen Kompaß 18 zur Verfügung steht. Durch die zentrale Verwaltung der digitalen Karte im Zentralrechner 34 und die Datenfunkverbindung 32, steht die aktualisierte digitale Karte allen Gabelstaplern 10 sofort zur Verfügung. Es ergibt sich somit bzgl. der ersten Objekte 28 in Form der Europaletten eine dynamische digitale Karte des Wirkbereiches 26.During these actions, a position of the forklift 10 is continuously determined in the following manner: The LADAR 16 continuously scans a contour of the surroundings and primarily detects the contour (distance and angular position) of the stored goods 28 located in the immediate vicinity of the forklift 10. The result of this scan is compared with the digital map stored in the digital map in the central computer 34. Based on this comparison, the on-board computer 14 or the central computer 34 can determine a position of the forklift 10 within the effective range 26, the first rough orientation of the area of residence being used by the access node 30 used by the on-board computer 14, the position of which is also stored in the digital map of the forklift 10. The result of the scan is compared only with the part of the data on the digital card which is in the immediate vicinity of the access node 30, for example within a radius of 80 m. If a storage item 28 is picked up or parted off, an ex- Actual position of the forklift 10 determined, which is then assigned to this stored goods 28 in the event of a detachment and this stored goods 28 is then recorded with this position in the digital map. In the case of picking up, this exact position of the forklift 10 determines which stored goods it actually picks up with the fork 12 and this stored goods 28 is removed from the inventory of objects in the digital map. The information about the orientation of the forklift 10, which is available from the electronic compass 18, is also used to identify which goods to be stored 28. Due to the central administration of the digital map in the central computer 34 and the radio data link 32, the updated digital map is immediately available to all forklifts 10. This results in a dynamic digital map of the effective range 26 with respect to the first objects 28 in the form of the euro pallets.
Gleichzeitig steht für jedes einzelne erste Objekt 28 in Form der Lagergüter eine Information bzgl. Position und Transportweg in Kombination mit entsprechenden Datums- und Zeitinformationen zur Verfügung. Auf diese Weise ist eine Wegverfolgung für jede einzelne Europalette 28 realisiert, welche ohne jedes Zutun der Fahrer auf den Gabelstaplern 10 funktioniert und darüber hinaus auch vollkommen unabhängig davon ist, welche Wege die Fahrer mit den Gabelstaplern 10 wählen.At the same time, information regarding position and transport route in combination with corresponding date and time information is available for each individual first object 28 in the form of the stored goods. In this way, a path tracking is implemented for each individual euro pallet 28, which functions without any action on the part of the drivers on the forklifts 10 and, moreover, is completely independent of the routes the drivers choose with the forklifts 10.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Lage, innerhalb und außerhalb von Gebäuden die Position des Gabelstaplers 10 zu bestimmen. Dies geschieht optional auch durch die Kombination von zwei oder mehr unterschiedlichen Ortungssy- stemen. Das erste, oben beschriebene System ist geeignet für den Innenbereich der Lagerhalle 26. Als zweites System steht in dem dargestellten Beispiel über den Sensor 20 ein kinematisches GPS zur Verfügung, welches uneingeschränkt im Außen bereich funktioniert. Durch diese Anordnung kann die Position des Gabelstaplers 10 sowohl innerhalb als auch außerhalb von Gebäuden bestimmt wer- den.The method according to the invention is able to determine the position of the forklift 10 inside and outside of buildings. This is optionally done by combining two or more different location systems. The first system described above is suitable for the interior of the warehouse 26. As a second system, in the example shown, a kinematic GPS is available via the sensor 20, which functions without restrictions in the exterior. With this arrangement, the position of the forklift 10 can be determined both inside and outside of buildings.
Die Ortungssysteme ermitteln die absolute Position des Fahrzeuges in einer X- und Y-Richtung innerhalb des vorgegebenen Wirkbereiches 26. Um exakt bestimmen zu können, welche Europalette 28 tatsächlich an einer momentanen Po- sition des Gabelstaplers 10 aufgenommen wird, ist der Fahrzeug-Lagewinkel von entscheidender Bedeutung. Bei entsprechend dichter Lagerung der Europaletten kommen an einer bestimmten Position des Gabelstaplers ggf. zwei sich gegenüber stehende Europaletten in Frage, die gerade aufgenommen werden könnten. Hier unterstützt die Lageinformation bei der Lösung dieser Frage, der Fahrzeug-Lagewinkel bzw. die Ausrichtung des Gabelstaplers 10 wird erfindungsgemäß mit dem elektronischen Kompaß 18 relativ zum Erdmagnetfeld bestimmt. Da der Lagewinkel nicht für die Berechnung der Fahrzeugposition herangezogen wird, genügt hier ein relativ ungenauer Sensor. Eine Genauigkeit von z.B. +/- 2° ist voll- kommen ausreichend. Damit entfallen die sonst üblichen Drift-Fehler wie sie bei sogenannten Drehraten-Sensoren auftreten und auch die Notwendigkeit diese zu beheben wie z.B. in DE 19730483 C2 beschrieben.The location systems determine the absolute position of the vehicle in an X and Y direction within the specified effective range 26. In order to be able to determine exactly which Euro pallet 28 is actually at a current position. sition of the forklift 10 is included, the vehicle position angle is crucial. If the euro pallets are stored in a correspondingly dense manner, two opposing euro pallets, which could just be picked up, may be considered at a certain position of the forklift. Here the position information supports the solution of this question, the vehicle position angle or the orientation of the forklift 10 is determined according to the invention with the electronic compass 18 relative to the earth's magnetic field. Since the position angle is not used to calculate the vehicle position, a relatively imprecise sensor is sufficient here. An accuracy of, for example, +/- 2 ° is perfectly sufficient. This eliminates the otherwise usual drift errors that occur with so-called rotation rate sensors and also the need to remedy them, as described, for example, in DE 19730483 C2.
Erfindungsgemäß wird immer nur dann Position und Lagewinkel des Gabelstap- lers 10 mit ausreichend hoher Genauigkeit bestimmt, wenn die Geschwindigkeit des Gabelstaplers 10 gering ist oder der Gabelstapler 10 steht, da eine Aufnahme bzw. Ablage von Lagergut 28 in der Regel nur bei stehendem Fahrzeug oder bei sehr geringen Geschwindigkeiten erfolgt. Nur hierfür ist die präzise Positionsbestimmung und der Lagewinkel notwendig um den exakten Lagerplatz zu bestim- men. Bei hohen Geschwindigkeiten genügt eine Abschätzung wohin sich der Gabelstapler 10 bewegt. Dadurch ist die Anforderung an die Sensorik in Bezug auf die Reaktionszeit gering was preisgünstige Sensoren zur Folge hat.According to the invention, the position and position angle of the forklift truck 10 is only determined with sufficient accuracy if the speed of the forklift truck 10 is low or the forklift truck 10 is stationary, since storage or storage of goods 28 is generally only possible when the vehicle is stationary or at very low speeds. This is the only way to precisely determine the position and the position angle in order to determine the exact storage location. At high speeds, an estimate of where the forklift 10 is moving is sufficient. As a result, the demands made on the sensors in relation to the response time are low, which results in inexpensive sensors.
Alle bekannten Objekte 28, 36 und 38 innerhalb des Wirkbereiches 26 sind in der digitalen Karte gespeichert. Mit dem am Gabelstapler 10 montierten LADAR 16 wird der Abstand vom Gabelstapler 10 zu bekannten Objekten 28, 36, 38 kontaktlos gemessen. Es wird somit ein Bild der Umgebung des Gabelstaplers 10 erstellt. Der im Gabelstapler 10 angeordnete Bordrechner 14 erfaßt die Meßwerte der Sensoreinheiten 16, 18 und speichert diese mit einer Zeit- sowie Datumsinformati- on für die weitere Berechnung. Nun wird mit den ermittelten Meßwerten und den Zeit- sowie Datumsinformationen durch Vergleich mit den Daten aus der digitalen Karte die Position des Gabelstaplers 10 mittels bekannter trigonometrischer Berechnungen und Verfahren bestimmt. Dieser Vorgang wiederholt sich laufend. Angenommen der Gabelstapler 10 befindet sich in einer absolut leeren und symme- trischen Halle (Fig. 2) so kann aufgrund des bekannten, absoluten Lagewinkels des Gabelstaplers 10 die Position eindeutig bestimmt werden. Die Verwendung eines Drehraten-Sensors würde hier jedoch nicht funktionieren.All known objects 28, 36 and 38 within the effective range 26 are stored in the digital map. With the LADAR 16 mounted on the forklift 10, the distance from the forklift 10 to known objects 28, 36, 38 is measured without contact. An image of the surroundings of the forklift 10 is thus created. The on-board computer 14 arranged in the forklift 10 records the measured values of the sensor units 16, 18 and stores them with time and date information for further calculation. Now the position of the forklift 10 is determined by means of known trigonometric calculations and methods using the determined measured values and the time and date information by comparison with the data from the digital map. This process is repeated continuously. Suppose the forklift 10 is in an absolutely empty and symmetrical trical hall (Fig. 2), the position can be clearly determined based on the known, absolute position angle of the forklift 10. However, using a rotation rate sensor would not work here.
Wenn sich der Gabelstapler 10 bewegt, dann wird die Berechnung der Position aufgrund der benötigten Zeit für die Meßdatenerfassung und Auswertung ungenau. Da jedoch die Position während der Fahrt ungenau sein darf reicht für diesen Zustand eine „unscharfe" Positionsbestimmung bzw. eine Abschätzung der Bewegungsrichtung aus. Außerhalb von Gebäuden kann es vorkommen, daß sich der Gabelstapler 10 in Bereichen befindet bzw. bewegt, in denen die Reichweite der Sensoreinheit 16 nicht ausreicht um eine Abstandsmessung zu bekannten Objekten 28, 36, 38 durchzuführen. Immer dann wird die zusätzliche Sensoreinheit 20 in Form des kinematischen GPS aktiviert und für die Positionsbestimmung herangezogen. Diese liefert absolute Positionsdaten des Gabelstaplers 10 an die Rech- nereinheit 14.If the forklift 10 moves, the calculation of the position becomes inaccurate due to the time required for the measurement data acquisition and evaluation. However, since the position may be inaccurate while driving, a "fuzzy" position determination or an estimation of the direction of movement is sufficient for this state. Outside of buildings, it may happen that the forklift 10 is or moves in areas in which the range is reached the sensor unit 16 is not sufficient to carry out a distance measurement to known objects 28, 36, 38. The additional sensor unit 20 is then always activated in the form of the kinematic GPS and used for determining the position, which supplies absolute position data of the forklift 10 to the computer unit 14 ,
Erfindungsgemäß ist das Lagergut 28 in die digitale Karte einbezogen, d.h. die Positionsdaten jeder einzelnen im Wirkbereich 26 befindlichen Europalette 28 ist in der digitalen Karte vermerkt und wird bei Bewegung einer Europalette entspre- chend aktualisiert. Ggf. werden auch die Positionen weiterer Gabelstapler 10 in der digitalen Karte geführt und ständig aktualisiert. Dadurch entsteht eine dynamische, jederzeit aktuelle digitale Karte des Wirkbereiches 26. Dazu ist die drahtlose Datenfunkverbindung 32 von dem Bordrechner 14 im Gabelstapler 10 zu dem stationären Zentralrechner 34 vorgesehen. Es sind ausreichend viele stationäre Zu- griffsknoten bzw. Basisstationen 30 im Wirkbereich 26 installiert, deren Positionen ebenfalls in der digitalen Karte gespeichert sind. Hierdurch hat der im Gabelstapler 10 installierte Bordrechner 14 somit Zugriff auf aktuelle Daten der digitalen Karte. Weiter kann der Bordrechner 14 dadurch die Position eines Zugriffsknoten 30 bestimmen, an der er aktuell angemeldet ist, was wiederum eine Positionsbestim- mung des Gabelstaplers 10 aufgrund der begrenzten Reichweite der drahtlosen Datenfunkverbindung 32 von beispielsweise ca. 50 bislOO Meter ermöglicht. Dieser Mechanismus verhindert ein „Verirren" des Gabelstaplers 10, da beispielsweise eine Halle, in der sich der Gabelstapler 10 gerade befindet, durch den Zugriffsknoten 34 unabhängig vom eigentlichen Ortungssystem eindeutig identifiziert. Das Einbeziehen des Lagergutes 28 und weiterer Gabelstapler 10 ermöglicht die exakte Bestimmung der Position auch dann noch, wenn z.B. eine Lagerhalle bis unter das Dach mit Lagergut 28 belegt ist, mehrere Gabelstapler 10 sich in der Halle bewegen und die Sensoreinheit 16 im Wesentlichen nur noch Lagergut 28 bzw. weitere Gabelstapler 10 „sieht".According to the invention, the stored goods 28 are included in the digital map, ie the position data of each individual euro pallet 28 located in the effective area 26 is noted in the digital map and is updated accordingly when a euro pallet is moved. Possibly. the positions of further forklift trucks 10 are also kept in the digital map and updated continuously. This creates a dynamic, up-to-date digital map of the effective range 26. For this purpose, the wireless data radio connection 32 from the on-board computer 14 in the forklift 10 to the stationary central computer 34 is provided. A sufficient number of stationary access nodes or base stations 30 are installed in the effective area 26, the positions of which are also stored in the digital map. As a result, the on-board computer 14 installed in the forklift 10 thus has access to current data from the digital map. Furthermore, the on-board computer 14 can thereby determine the position of an access node 30 at which it is currently logged on, which in turn enables the position of the forklift 10 to be determined due to the limited range of the wireless radio data link 32 of, for example, approximately 50 to 100 meters. This mechanism prevents the forklift 10 from getting lost because, for example, a hall in which the forklift 10 is currently located is uniquely identified by the access node 34, regardless of the actual location system Including the stored goods 28 and other forklifts 10 enables the exact determination of the position even if, for example, a storage hall is occupied with stored goods 28 up to the roof, several forklifts 10 are moving in the hall and the sensor unit 16 essentially only contains stored goods 28 or other forklifts 10 "sees".
Die am Hubwerk des Gabelstaplers 10 angebrachte Sensoreinheit 22 erfaßt Aufnahme- und Ablagevorgänge des Gabelstaplers 10 sowie eine Position des Hubwerkes relativ über Grund. Hierdurch ist eine dritte Dimension in einer Lagerein- richtung für das Lagergut 28 bestimmbar. Bei Lagergut, das übereinander angeordnet bzw. gestapelt werden kann, ist somit neben X- und Y-Koordinate zusätzlich auch eine Z-Koordinate für das abgestellte oder aufgenommene Lagergut 28 verfügbar. Weiterbildungen der Sensoreinheit 22 sind Sensoren für das Gewicht des aufgenommen Lagergutes 28 sowie ein Beladungsmuster-Sensor für Gabel- Stapler 10, die in der Lage sind mehrere Paletten nebeneinander mit der Gabel 12 gleichzeitig aufzunehmen. Dieser Beladungsmuster-Sensor bestimmt die Anzahl an nebeneinander aufgenommenen Lagergut 28. Das Hubwerk von Gabelstaplern ist meist nicht starr montiert sondern kann in X- und Y-Richtung, relativ zur Fahrzeugposition verschoben werden. Vorteilhaft erweist sich hier eine Weiterbildung der Sensoreinheit 22 mit der Möglichkeit, eine Verschiebung des Hubwerkes zu erfassen. Hierdurch kann die Aufnahme- bzw. Ablageposition von Lagergut noch präziser bestimmt werden.The sensor unit 22 attached to the hoist of the forklift 10 detects pick-up and storage processes of the forklift 10 and a position of the hoist relatively above the ground. As a result, a third dimension can be determined in a storage device for the stored goods 28. In the case of stored goods which can be arranged or stacked one above the other, in addition to the X and Y coordinates, a Z coordinate is also available for the stored or received stored goods 28. Further developments of the sensor unit 22 are sensors for the weight of the stored goods 28 as well as a loading pattern sensor for fork-lift trucks 10, which are capable of holding several pallets next to one another with the fork 12 at the same time. This loading pattern sensor determines the number of items 28 stored next to each other. The lifting mechanism of forklift trucks is usually not rigidly mounted but can be moved in the X and Y directions relative to the vehicle position. A further development of the sensor unit 22 with the possibility of detecting a displacement of the lifting mechanism proves to be advantageous here. As a result, the pick-up or storage position of stored goods can be determined more precisely.
Für das erfindungsgemäße Verfahren kommen preisgünstige, handelsübliche Sensoren mit durchaus marktüblicher Genauigkeit zum Einsatz was sich vorteilhaft auf den Gesamtpreis des Systems auswirkt. Es ist weder eine Installation noch ein aufwendiges Vermessen von Marken, Reflektoren o.a. in dem Wirkbereich des Gabelstaplers 10 notwendig. Die Installation der Sensorik am Gabelstapler 1 O gestaltet sich als einfach. Eine aufwendige Kalibrierung und Testfahr- ten, wie z.B. beim Einrichten eines Koppelnavigationssystems, entfallen. Da die Fahrzeugposition immer absolut und nicht relativ, wie z.B. bei einem Koppelnavigationssystem, bestimmt wird, können beliebig lange Strecken ohne Zunahme des absoluten Positionsfehlers zurückgelegt werden. Das ist einer der wesentlichen Vorteile gegenüber bekannten Lösungsansätzen. Das Berechnen der Fahrzeug- position muß nicht in „harter" Echtzeit erfolgen, da die aktuelle Position bei schneller Fahrt relativ zur Zeit ungenau sein darf. Das ist eine wesentliche Eigenschaft und eine grundlegende Idee des erfindungsgemäßen Verfahrens. Somit sind die Kosten für die benötigte Hardware gering.For the method according to the invention, inexpensive, commercially available sensors are used with market accuracy which has an advantageous effect on the total price of the system. There is neither an installation nor an expensive measurement of brands, reflectors or the like in the effective range of the forklift 10. The installation of the sensors on the forklift 1 O is easy. There is no need for time-consuming calibration and test drives, such as when setting up a dead reckoning system. Since the vehicle position is always determined absolutely and not relative, as with a dead reckoning system, for example, distances of any length can be covered without increasing the absolute position error. This is one of the main advantages over known approaches. Calculating the vehicle position does not have to take place in "hard" real time, since the current position may be inaccurate relative to time when driving fast. This is an essential property and a basic idea of the method according to the invention. The costs for the hardware required are thus low.
Optional ist ein Sensor zum Abtasten einer Winkelposition des LADAR 16 vorgesehen. Hierdurch kann mit dem LADAR 16 neben einer Entfernung zu Objekten 28, 36, 38 auch deren Winkellage relativ zum Gabelstapler 10 bestimmt werden. Es ist ggf. auch vorteilhaft, das LADAR 16 um eine Achse senkrecht zu einer Hochachse des Gabelstaplers 10 verkippbar auszubilden, wobei ein Sensor zum bestimmen des Kippwinkels vorgesehen ist. Dies ermöglicht auch die Erfassung von niedrigen Objekten 28, 36; 38 in der Umgebung des Gabelstaplers 10. Der Bordrechner 14 des Gabelstaplers 10 weist in vorteilhafter Weise eine Eingabeeinheit und eine Anzeigeeinheit auf, über die der Fahrer des Gabelstaplers 10 mit dem Bordrechner 14 kommunizieren kann und ggf. Informationen erhält.A sensor for sensing an angular position of the LADAR 16 is optionally provided. In this way, in addition to a distance to objects 28, 36, 38, the LADAR 16 can also determine their angular position relative to the forklift 10. It may also be advantageous to design the LADAR 16 to be tiltable about an axis perpendicular to a vertical axis of the forklift 10, a sensor being provided for determining the tilt angle. This also enables the detection of low objects 28, 36; 38 in the vicinity of the forklift 10. The on-board computer 14 of the forklift 10 advantageously has an input unit and a display unit, via which the driver of the forklift 10 can communicate with the on-board computer 14 and possibly receives information.
Für den Fall, daß der Zentralrechner 34 oder die Funkverbindung 32 ausfällt, ist optional ein Notfallsystem im Gabelstapler 10 angeordnet, welches die zuletzt vor dem Ausfall der Funkverbindung 32 aktuelle digitale Karte enthält, so daß auf de- ren Basis die Navigation und Positionsbestimmung weiter erfolgen kann. Dies stellt sicher, daß sich der Gabelstapler 10 auch noch bei Ausfall des Zentralrechners 34 oder abgebrochener Funkverbindung 32 im Lager fortbewegen kann. In the event that the central computer 34 or the radio connection 32 fails, an emergency system is optionally arranged in the forklift 10, which contains the digital map 32 that was last valid before the failure of the radio connection 32, so that navigation and position determination continue to take place on the basis thereof can. This ensures that the forklift 10 can move in the warehouse even if the central computer 34 fails or the radio connection 32 is broken.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Verfahren zur Positionsbestimmung eines Transportfahrzeuges, insbesondere eines Flurförderfahrzeuges, innerhalb eines vorbestimmten Wirkbereiches des Fahrzeuges, in dem bewegliche, vom Transportfahrzeug trans- portierte erste Objekte sowie ortsfeste zweite Objekte vorhanden sind, d a d u r c h g e k e n n ze i c h n e t , daß eine Kontur der in einer Umgebung einer momentanen Position des Transportfahrzeugs vorhandenen ersten Objekte abgetastet und mit einer digital gespeicherten Karte von allen im Wirkbereich des Transportfahr- zeugs vorhandenen ersten Objekten verglichen wird, und aus dem Vergleich eine Position des Transportfahrzeugs innerhalb der digitalen Karte bestimmt wird, wobei immer dann, wenn das Fahrzeug ein Objekt aufnimmt oder abstellt, die Position des Transportfahrzeugs durch exakte Vermessung markanter Punkte der ersten und/oder zweiten Objekte in der Umge- bung vom Transportfahrzeug aus und eine Ausrichtung des Transportfahrzeugs bestimmt wird und die in der digitale Karte gespeicherten Daten über die ersten Objekte entsprechend aktualisiert werden.1. Method for determining the position of a transport vehicle, in particular an industrial truck, within a predetermined effective range of the vehicle, in which there are movable first objects transported by the transport vehicle as well as stationary second objects, characterized in that a contour of the surroundings of a current one Position of the transport vehicle existing first objects is scanned and compared with a digitally stored map of all existing objects in the effective range of the transport vehicle, and a position of the transport vehicle within the digital map is determined from the comparison, whenever the vehicle is on Object picks up or sets down, the position of the transport vehicle by exact measurement of prominent points of the first and / or second objects in the area from the transport vehicle and an orientation of the transport vehicle is determined and which in the digi tale map stored data about the first objects are updated accordingly.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Daten- Verarbeitungseinrichtung des Transportfahrzeugs über einen eindeutig bestimmten Zugriffsknoten mit einer zentralen Recheneinheit verbunden wird, wobei aus der digitalen Karte ein Bereich ausgewählt wird, welcher der Position des Zugriffsknotens entspricht.2. The method according to claim 1, characterized in that a data processing device of the transport vehicle is connected via a clearly defined access node to a central processing unit, an area being selected from the digital map which corresponds to the position of the access node.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Karte in der zentralen Recheneinheit verwaltet wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the digital map is managed in the central processing unit.
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur in einer horizontalen Ebene abge- tastet wird. 4. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the contour is scanned in a horizontal plane.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Karte zusätzlich Daten zu im Wirkbereich des Fahrzeugs vorhandenen zweiten Objekten enthält.5. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the digital map additionally contains data on existing in the effective area of the vehicle second objects.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportfahrzeug bemannt ist und manuell bedient wird.6. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the transport vehicle is manned and operated manually.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnetj daß beim Abtasten der Kontur der Umgebung Ab- stands- und Winkelwerte zwischen der Position des Transportfahrzeugs und wenigstens den ersten Objekten bestimmt werden.7. The method according to at least one of the preceding claims, characterizedj in that when scanning the contour of the surroundings, distance and angle values between the position of the transport vehicle and at least the first objects are determined.
8. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Ausrichtung des Transportfahrzeugs ein magnetischer oder elektronischer Kompaß verwendet wird.8. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a magnetic or electronic compass is used to determine the orientation of the transport vehicle.
9. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Objekte Transporteinheiten, insbesondere Paletten, Gitterboxen, Europaletten o.a., mit Lagergut, insbesondere Getränkekästen, Nahrungsmittel, Maschinenteile o.a., sind.9. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first objects are transport units, in particular pallets, lattice boxes, euro pallets or the like, with stored goods, in particular beverage crates, food, machine parts or the like.
10. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in solchen Wirkbereichen, in denen Verbindung zu Navigationssatelliten besteht auf eine GPS-Navigation umgeschaltet bzw. eine GPS-Navigation zugeschaltet wird.10. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in such effective areas in which there is a connection to navigation satellites switched to a GPS navigation or a GPS navigation is switched on.
11. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der digitalen Karte für jedes erste Objekt neben der Position zusätzlich eine Höhe über Grund abgespeichert wird. 11. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in addition to the position, a height above the ground is additionally stored in the digital map for each first object.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe über Grund aus einer Höhe einer Ladeeinrichtung des Transportfahrzeuges beim Aufnehmen oder Abstellen des ersten Objektes bestimmt wird.12. The method according to claim 11, characterized in that the height above the ground is determined from a height of a loading device of the transport vehicle when picking up or parking the first object.
13. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den während einer Fahrt des Transportfahrzeugs ermittelten Positionen eine Abschätzung von Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit des Transportfahrzeugs durchgeführt wird.13. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that an estimate of the direction of movement and speed of the transport vehicle is carried out from the positions determined during a journey of the transport vehicle.
14. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Koppelnavigation durchgeführt wird.14. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in addition a dead reckoning is carried out.
15. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß bei jedem Aufnehmen eines ersten Objektes dessen Gewicht ermittelt wird.15. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the weight of each first object is determined.
16. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Aufnehmen und/oder Abstellen ei- nes ersten Objektes eine Belegung von Ladeplätzen des Transportmittels ermittelt wird.16. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that an occupancy of loading locations of the means of transport is determined each time a first object is picked up and / or parked.
17. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die markanten Punkte Kanten und/oder Ecken der ersten und/oder zweiten Objekte sind.17. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the striking points are edges and / or corners of the first and / or second objects.
18. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der digitalen Karte zusätzlich Daten von beweglichen dritten "Objekten gehalten und aktualisiert werden, die bei der Abtastung erfaßt und bei dem Vergleich mit der digitalen Karte sowie bei der exakten Vermessung genuϊzt werden, wobei diese dritten Objekte andere Transportfahrzeuge und/oder unbekannte Hindemisse umfassen. 18. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that additional data from movable third " objects are held and updated in the digital map, which are detected during the scanning and used in the comparison with the digital map and in the exact measurement , these third objects comprising other transport vehicles and / or unknown obstacles.
19. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Karte zusätzlich in einem Speicher im Transportfahrzeug gespeichert und laufend aktualisiert wird.19. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the digital map is additionally stored in a memory in the transport vehicle and is continuously updated.
20. Verwendung des Verfahrens gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche zur Wegverfolgung der ersten Objekte, wobei jedes Aufnehmen und Abstellen eines ersten Objektes mit der entsprechend bestimmten Position des Transportfahrzeuges sowie Datumsinformationen protokolliert wird.20. Use of the method according to at least one of the preceding claims for tracking the first objects, each recording and parking of a first object being logged with the correspondingly determined position of the transport vehicle and date information.
21. Verwendung« ach Anspruch.20, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Position des Transportfahrzeuges eine Lagerhöhe des ersten Objektes über Grund bestimmt wird.21. Use «ach Claim.20, characterized in that in addition to the position of the transport vehicle, a storage height of the first object above the ground is determined.
22. Verwendung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß diese in einem Getränkelager erfolgt und die ersten Objekte Europaletten mit darauf gestapelten Getränkekisten sind. 22. Use according to claim 20 or 21, characterized in that this takes place in a beverage store and the first objects are Euro pallets with beverage crates stacked on them.
PCT/DE2003/002555 2002-07-30 2003-07-30 Method for determining the position of a transport vehicle WO2004015510A1 (en)

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DE10234730A DE10234730A1 (en) 2002-07-30 2002-07-30 Position determination method for use with industrial trucks, e.g. forklift trucks, within a defined area, wherein the positions of transport and reference fixed objects are known and truck positions are determined from them

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