DE102007035284A1

DE102007035284A1 - Verfahren und Messsystem zur Ermittlung des Istbestands an in einem Stapel gestapelten Objekten, ein darauf basierendes Verfahren und Messsystem zur Profilvermessung, deren Anwendungen und Verwendungen sowie Computerprogramm und Datenspeichermedium

Info

Publication number: DE102007035284A1
Application number: DE102007035284A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Iffländer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2008-08-07
Also published as: KR20080056631A; KR100955732B1

Abstract

Bei einem Verfahren wird eine Stapelhöhe (H1-H9) eines Stapels (S1-S9) mit stapelbaren Objekten (1-9) ermittelt. Mittels einer Abstandsmesseinrichtung (L), welche eine vorgegebene messtechnisch bedingte Wiederholgenauigkeit (MG) aufweist, wird ein Abstandswert (A1-A9) zu zumindest einem Messpunkt (P, P1-P7) auf einer der Abstandsmesseinrichtung (L) zugewandten Oberseite (O1-O9) des Stapels (S1-S9) ermittelt. Es wird die Stapelhöhe (H1-H9) aus dazu korrespondierenden Abstandsmesswerten (X1-X7) ermittelt. Erfindungsgemäß wird eine Vielzahl (N) von Abstandsmessungen zu zumindest einer Messpunktgruppe (GR) innerhalb eines vorgebbaren begrenzten Messfeldes (MF) durchgeführt. Es wird zumindest ein Abstandsmittelwert (M1-M4) aus der Vielzahl (N) korrespondierender Abstandsmesswerte (XN) gebildet. Es wird die Stapelhöhe (H1-H9) aus dem zumindest einen Abstandsmittelwert (M1-M4) mit einer durch die Mittelung bewirkten und im Vergleich zur vorgegebenen Wiederholgenauigkeit (MG) höheren Messgenauigkeit (EG) ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Istbestands an in einem Stapel gestapelten Objekten. Es wird mittels einer Abstandsmesseinrichtung ein Abstandswert zu zumindest einem Messpunkt ermittelt, welcher auf einer der Abstandsmesseinrichtung zugewandten Stapelseite des Stapels liegt. Die Stapelhöhe wird aus dazu korrespondierenden Abstandsmesswerten ermittelt. Die Abstandsmesseinrichtung weist eine messtechnisch vorgegebene Wiederholgenauigkeit auf.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein dazu korrespondierendes Messsystem.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung Anwendungen des Verfahrens in der Lagerlogistik oder in der Fertigungs- oder Automatisierungstechnik.
Die Erfindung betrifft weiterhin Verwendungen des Messsystems in der Lagerlogistik oder in der Fertigungs- oder Automatisierungstechnik.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Datenspeichermedium mit einem in maschinenlesbarer Form gespeicherten Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.
Bei den stapelbaren Objekten eines Stapels handelt es sich insbesondere um flächiges Waren- oder Lagergut, wie z. B. um Bleche, Platten, Glasscheiben, Bretter, Paneele oder dergleichen. Derartige Objekte können auch als Tafelware bezeichnet werden. Die stapelbaren Objekte weisen typischerweise, aber nicht notwendigerweise, eine gleiche Dicke je Stapel auf. Je nach Stapelhöhe und Dicke eines Objekts kann ein derartiger Stapel bis zu mehreren Hundert solcher stapelbaren Objekte aufweisen. Der Stapel kann auch nur ein stapelbares Objekt aufweisen.
Stapel finden sich beispielsweise in einem Lager, in einer Fabrik, in einer Fertigungs- oder Automatisierungseinrichtung oder in einer Anlage. Das Lager kann beispielsweise die Funktion eines Puffers aufweisen, in welchem Teile für die Fertigung oder Automatisierung zwischengelagert werden. Bei dem Lager kann es sich auch um ein Großlager oder um ein Umschlaglager handeln, welches seinerseits stapelbare Objekte aus verschiedenen Fertigungsquellen bezieht und andere Lager, wie z. B. Fertigungslager, bedient.
Das Lager kann sich z. B. in einer Halle, auf einem Freigelände oder auf einem Verkehrsmittel, wie z. B. auf einem Containerschiff, befinden. Es kann eine Vielzahl von Stapeln auf einer Stellfläche, wie z. B. auf einem Lagerhallenboden, oder auf einer sonstigen, vorzugsweise ebenen Fläche deponiert sein. Die Objekte können auf einer Palette, wie z. B. auf einer Euro-Palette, gestapelt sein.
Die Stapel können mittels eines Transportmittels, wie z. B. mittels eines Staplers, eines Krans, einer Krankatze, einer Krankatze, eines Portalhubwagens oder eines Brückekrans bewegt werden. Es kann auch nur ein Teil des Stapels, das heißt nur ein Teil der in einem Stapel vorhandenen Objekte, bewegt bzw. befördert werden.
Üblicherweise werden die Objekte von der Stapeloberseite her aus dem Stapel entnommen. Im Falle von magnetischen Objekten, wie z. B. von Grobblechen aus Eisen, können diese mittels eines Elektromagneten angehoben und weiter befördert werden. Der Elektromagnet bzw. der Hubmagnet kann beispielsweise an einem Stapler, an einem Kran oder an einer Krankatze befestigt sein. Die flächigen Objekte können alternativ z. B. mit tels eines Saughebers angehoben werden. Dies ist z. B. bei Glasscheiben oder bei flächigen Objekten mit insbesondere glatter oder polierter Oberfläche vorteilhaft.
Alternativ können Stapel mit einer individuellen Stapelhöhe auf einem Förderband oder auf einer Rollenbahn bewegt werden. Dies kann z. B. in der Fertigungs- oder Automatisierungstechnik der Fall sein. Die Stapel können alternativ auf einem Transportmittel, wie z. B. auf einem Lastkraftwagen, bewegt werden.
Im Rahmen der Lagerverwaltung ist die Kenntnis der aktuellen Anzahl von stapelbaren Objekten in jedem zu verwaltenden Stapel unerlässlich. Zur Lagerwaltung kann ein rechnergestütztes Logistiksystem mit einer geeigneten Logistiksoftware vorhanden sein. Mittels eines derartigen Systems kann der aktuelle Lagerbestand verwaltet werden. Dies ist insbesondere in modernen Lagern der Fall, die vollautomatisiert oder zumindest teilautomatisiert sind.
Die Ermittlung des jeweiligen Bestandes, das heißt der jeweiligen Anzahl von Stapelobjekten eines Stapels, erfolgt typischerweise über eine Messung der jeweiligen Stapelhöhe. Mittels der Logistiksoftware wird die gemessene Stapelhöhe mit einer korrespondierenden rechnerischen Stapelhöhe verglichen. Die rechnerische Stapelhöhe wird aus der Summe der jeweiligen Stapelhöhen der als vorhanden gebuchten Stapelobjekte gebildet. Bei der Berechnung der Stapelhöhe ist gegebenenfalls die Höhe einer Stapelunterlage, wie z. B. die Höhe einer Palette, zu berücksichtigen.
Mit den heute verfügbaren Abstandsmessgeräten zur Ermittlung der Stapelhöhe tritt das Problem auf, dass vergleichsweise dünne flächige Objekte mit einer Dicke bis ca. 0,5 cm nicht automatisiert erkannt werden können. Derartige dünne Objekte können z. B. Bleche oder Scheiben sein. Eine häufige Ursache dafür ist die Messungenauigkeit der gegenwärtig in der Lagerlogistik einsetzbaren Abstandsmesseinrichtungen. Derartige Einrichtungen ermitteln die jeweilige Stapelhöhe von einer hohen Warte aus, so dass eine nahezu störungsfreie Vermessung der Stapel möglich ist. Typischerweise sind die Abstandsmesseinrichtungen in einer Höhe von ca. 6 bis 15 m, gemessen von der Grundfläche bzw. von der Stapelstellfläche, angebracht.
Eine derartige Abstandsmesseinrichtung ist z. B. der 360° Laserscanner vom Typ ELD L A der Fa. LASE. Zur Abstandsmessung wird die Umgebung mit einem nicht sichtbaren Infrarot-Laserstrahl abgetastet. Der Laserscanner sendet extrem kurze Lichtimpulse aus, misst die Laufzeit dieser Impulse zum Objekt und zurück und berechnet daraus die Entfernung zum Objekt. Weiterhin misst der Laserscanner den jeweiligen Winkel, unter dem die Lichtimpulse ausgesendet werden. Mittels eines derartigen Laserscanners kann 10- oder 20-mal pro Sekunde ein Profilbild der Umgebung einschließlich aller Objekte innerhalb einer Reichweite von bis zu 100 m erzeugt werden.
Weiterhin weist der Laserscanner der Fa. LASE eine messtechnisch bedingte Wiederholgenauigkeit von 3 cm mit einem Streuungsbereich von 1 Sigma auf. Dies bedeutet, dass die jeweils gemessene Stapelhöhe eine messtechnische Unschärfe in einem Bereich von ca. ± 1,5 cm aufweist, die somit erheblich größer ist als die Dicke der beispielhaft zuvor genannten dünnen Bleche bzw. Scheiben mit einer Dicke von ca. 0,5 cm. Dazu kommt, dass nur ca. 63% der Messwerte überhaupt innerhalb dieses Unschärfebereiches von 3 cm liegen. 27% der erfassten Abstandsmesswerte liegen sogar außerhalb dieses Bereiches.
Bei dem rotierenden Laserscanner der Fa. LASE erfolgt die Vermessung einer zu vermessenden Oberfläche mittels eines ein- oder zweidimensionalen Punktrasters. Jeweils ein Punkt des Punktrasters entspricht einem Messpunkt, zu welchem je eine einzelne Abstandsmessung durchgeführt wird. Der Abstand der jeweiligen Messpunkte des Punktrasters zueinander ist sowohl abhängig vom Abstand des Laserscanners zur zu vermessenden Oberfläche als auch abhängig von dem Winkelwert, unter welchem die Laserlichtimpulse ausgesendet werden. Bei dem La serscanner der Fa. LASE ist der Winkelwert auf einen Wert von 0,25° oder 0,125° einstellbar.
Beim Transport der Stapelobjekte kann das weitere Problem auftreten, dass eine Anzahl von Stapelobjekten transportiert wird, die sich von einer zu transportierenden Anzahl von Stapelobjekten gemäß Transportauftrag unterscheidet. Dies kann z. B. dann der Fall sein, wenn anstelle eines Bleches zwei Bleche aus einem Stapel entnommen werden. Ursache dafür kann die magnetische Kraft des Hub- oder Elektromagneten sein, so dass neben dem obenliegenden Blech auch noch das darunter liegende Blech mit angehoben und abtransportiert wird. Im Falle von Platten oder Scheiben kann es vorkommen, dass eine darunter liegende Platte oder Scheibe durch Kleberreste oder Verschmutzungen an der darüber liegenden Platte haftet. Diese fehlerhafte Entnahme bedingt, dass die transportierte Anzahl von Objekten nicht mit dem in dem Logistiksystem hinterlegten Bestand übereinstimmt. Dies kann nachteilig eine zeitintensive Nachprüfung erfordern, wenn ein oder mehrere vom Logistiksystem als noch vorhanden gemeldete flächige Objekte eines Stapels nicht mehr auffindbar sind.
Zur Lösung des Problems ist eine Interaktion einer Person, wie z. B. eines Kranführers, erforderlich, welcher einen jeweiligen Transport an das übergeordnete Logistiksystem quittiert. Dennoch sind auch hier Falschbuchungen durch fehlerhafte Quittierungen, wie z. B. durch den Kranführer, nicht auszuschließen.
Ohne genaue Messung der jeweiligen Stapelhöhe ist somit keine automatische Verbuchung von dünnen flächigen Objekten möglich, deren Dicke kleiner ist als die Messwiederholgenauigkeit der Abstandsmesseinrichtung.
Aus der EP 1 495 999 A1 ist ein Verfahren zum Erfassen von gestapelten Objekten bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Oberfläche der Objekte mittels eines laufzeitbasierten Laser messsystems abgetastet. Anhand der Abtastung werden die Orte der Objekte ermittelt.
Aus der EP 1 653 202 A1 ist bekannt, über eine laufzeitbasierte Messeinrichtung auf einem Förderband gefördertes Schüttgut über die Bandbreite mehrfach zu erfassen und daraus einen repräsentativen Querschnitt des Schüttguts zu ermitteln.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, welches die Ermittlung des jeweiligen Istbestands bei gegebener Wiederholgenauigkeit der Abstandsmesseinrichtung auch bei dünnen stapelbaren Objekten ermöglicht.
Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, ein dazu korrespondierendes Messsystem anzugeben.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein auf einem derartigen Verfahren basierendes Verfahren sowie eine dazu korrespondierendes Messsystem zur Profilvermessung von flächigen Objekten von Stapeln anzugeben.
Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, geeignete Anwendungen des Verfahrens sowie geeignete Verwendungen des Messsystems anzugeben.
Schließlich ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Datenspeichermedium mit einem in maschinenlesbarer Form gespeicherten Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Verfahrensvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 14 genannt. In den Ansprüchen 15 und 16 sind geeignete Anwendungen des Verfahrens angegeben. Im Anspruch 17 ist ein auf das erfindungsgemäße Verfahren basierendes Verfahren zur Profilvermessung von Stapeln angegeben. Im Anspruch 18 ist eine geeignete Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 17 angegeben. Im Anspruch 19 ist ein zum erfindungsgemäßen Verfahren korrespondierendes Messsystem genannt. Vorteilhafte Vorrichtungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen 20 bis 24 genannt. In den Ansprüchen 25 bis 27 sind geeignete Verwendungen des Messsystems angegeben. Im Anspruch 28 ist ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens auf einer Abstandsmesseinrichtung genannt. Im Anspruch 29 ist ein Datenspeichermedium mit einem in maschinenlesbarer Form gespeicherten Computerprogramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.
Erfindungsgemäß wird eine Vielzahl von Abstandsmessungen zu zumindest einer Messpunktgruppe innerhalb eines vorgebbaren begrenzten Messfeldes durchgeführt. Es wird zumindest ein Ab standsmittelwert aus der Vielzahl korrespondierender Abstandsmesswerte gebildet. Es wird die Stapelhöhe mit einer Stapelsollhöhe verglichen und eine Fehlermeldung ausgegeben, wenn die Stapelhöhe um mehr als eine zulässige Schranke von der Stapelsollhöhe abweicht. Die zulässige Schranke ist hierbei kleiner als die messtechnisch bedingte Wiederholgenauigkeit der Abstandsmesseinrichtung.
Ursache für eine messtechnische Streuung der Messwerte, insbesondere um einen Mittelwert herum, kann ein Rauschen der Empfänger der messtechnischen Einrichtungen sein. Mit Streuung wird im Allgemeinen eine statistische Abweichung der Messwerte um einen statistischen Mittelwert bezeichnet. Die Streuung wird über die Wurzelfunktion der Varianz der Messwerte abzüglich des Durchschnitts der Messwerte bestimmt. Wird die messtechnische bedingte Streuung einer messtechnischen Einrichtung beispielsweise mit einem σ-Wert von 1 angegeben, so liegen die Messwerte gemäß der Funktion 1 – e^–σ mit einer Wahrscheinlichkeit von ca. 63% innerhalb der für die jeweilige Messeinrichtung spezifizierten Wiederholgenauigkeit. Bei einem σ-Wert von 2 weisen Messwerte eine Wahrscheinlichkeit von 86%, bei einem σ-Wert von 3 sogar eine Wahrscheinlichkeit von 95% auf. Die statistische Streuung der Messwerte um den Mittelwert ist typischerweise gleichverteilt. Der Mittelwert wird auch als Erwartungswert eines Messwertes bezeichnet. Die Verteilung der Messwerte kann auch asymmetrischer Natur sein.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Messgenauigkeit eines Abstandsmesswerts erheblich gesteigert. Es wird dazu eine Vielzahl von Abstandsmessungen, wie z. B. 5, 10, 20, 50 oder mehr Messungen, innerhalb eines vorgebbaren begrenzten Messfeldes durchgeführt, wobei die Messpunkte für die Abstandsmessungen eng beieinander liegen. Die eng benachbarten Messpunkte bilden eine Messpunktgruppe. Die enge Begrenzung des Messfeldes bewirkt, dass geometrische bedingte Abweichungen der Abstandsmesswerte, wie z. B. aufgrund eines nicht eben auf der Stellfläche aufliegenden Stapels, vernachlässigt werden können.
Durch die Mittelung erhöht sich die Messgenauigkeit. Sie entspricht im Wesentlichen einer Abnahme der Messwiederholgenauigkeit um den Faktor 1/√N entspricht, wobei N die Anzahl der in dem eng begrenzten Messfeld gemessenen Abstandsmesswerte ist. Dies trifft insbesondere für den Fall normalverteilter Abstandsmesswerte zu. Weist eine messtechnische vorgegebene Wiederholgenauigkeit einen Wert von beispielsweise 3 cm für eine Einzelmessung auf, so resultiert bei beispielsweise 10 Messungen daraus vorteilhaft eine Messgenauigkeit von ca. 1 cm. Die Messgenauigkeit erhöht sich somit in etwa um den Faktor 3. Werden 100 Abstandsmessungen durchgeführt, so resultiert daraus eine Messgenauigkeit von ca. 0,3 cm. Die Messgenauigkeit erhöht sich somit in etwa um den Faktor 10.
Das begrenzte Messfeldes weist in Bezug auf die Abmessungen eines einzelnen Messpunktes ein Vielfaches von dessen Abmessungen auf. Das Vielfache kann in einem Bereich von 2 bis 3 liegen. Unter günstigen Bedingungen, wie z. B. bei planen Stapelobjekten und bei planer Stellfläche, kann das Vielfache auch in einem Bereich von 3 bis 5 liegen. Vor allem weist das Messfeld eine gleiche Form auf wie ein einzelner Messpunkt. Typischerweise ist der Messpunkt, wie z. B. der Messfleck eines Lasers, kreisförmig oder elliptisch. Er weist typischer weise eine maximale Erstreckung von ca. 0,5 cm bis 1 cm auf. Das begrenzte Messfeld weist dann gleichermaßen eine kreisförmige oder elliptische Form auf. Der Messpunkt und/oder das Messfeld können alternativ auch eine rechteckförmige oder quadratische Form aufweisen.
Die Vermessung der Oberfläche eines Stapels wird vorzugsweise mittels Abstandsmessungen zu mehreren Messpunktgruppen durchgeführt. Die Messpunktgruppen können rasterförmig auf der Stapeloberseite angeordnet sein. Vorzugsweise weisen die jeweiligen Messpunktgruppen zur jeweils benachbarten Messpunktgruppe einen Abstand von ca. 5 bis 10 cm auf. Der Abstand kann unter besonderen Umständen, wie z. B. bei großflächigen Objekten, auch darüber liegen, wie z. B. bei 20 cm. Insbesondere beträgt der Abstand von einem vorgebbaren begrenzten Messfeld mit der Vielzahl von Messpunkten zu einem nächsten Messfeld ein Vielfaches einer maximalen Erstreckung des Messfeldes. Das Vielfache kann z. B. in einem Bereich von 3 bis 5 liegen.
Die Bestimmung der Stapelhöhe eines Stapels kann aus dem Abstand von Abstandsmesseinrichtung zur Stapelstellfläche abzüglich des Abstandes von Abstandsmesseinrichtung zur Stapeloberseite ermittelt werden. Üblicherweise kann der Abstand von der Abstandsmesseinrichtung zur Stellfläche als konstant angenommen werden. Die zuvor beschriebene Ermittlung führt zum richtigen Messergebnis, wenn die Abstandsmessung senkrecht von oben zu der Stapeloberseite erfolgt. Üblicherweise erfolgt die Abstandsmessung jedoch schräg zu der zu vermessenden Oberseite eines Stapels. In diesem Fall kann die Stapelhöhe in Kenntnis des Winkels, unter dem die Abstandsmessung zum Messpunkt auf der Stapelfläche erfolgt, über eine trigonometrische Funktion, wie z. B. über eine Kosinus-Funktion, rechnerisch ermittelt werden. Zur Bestimmung der Stapelhöhe kann gegebenenfalls die Höhe einer Unterlage des Stapels, wie z. B. einer Euro-Palette, rechnerisch berücksichtigt werden.
Gemäß einer Ausführungsform werden die zum jeweiligen Messfeld gehörenden Abstandsmesswerte zu dem zumindest einen Abstandsmittelwert gemittelt. Ein derartiger zu einem Messfeld gehörender Abstandsmittelwert weist eine besonders hohe Messgenauigkeit auf. Es können auch zwei oder mehrere Abstandsmittelwerte zu einem gesamten Abstandsmittelwert gemittelt werden.
Eine Aufsummierung bzw. Mittelwertbildung aller ermittelten Abstandsmittelwerte ist dann besonders vorteilhaft, wenn Stapelobjekte mit einer nahezu gleichen Dicke vermessen werden. Zusätzlich sollten die stapelbaren Objekte auf einer planen horizontalen Stellfläche abgelegt sein. In diesem Fall sind geometrisch bedingte Abweichungen bei den zugehörigen Abstandsmesswerten von Messpunktgruppe zu Messpunktgruppe vernachlässigbar.
Eine Auswahl nur eines ermittelten Abstandsmittelwerts ist vorteilhaft, wenn die stapelbaren Objekte eine unregelmäßige Oberfläche bzw. Dicke aufweisen und/oder die gestapelten Objekte auf einer nicht horizontalen ebenen Stellfläche abgelegt sind. In diesem Fall wird vorzugsweise ein gleiches Messfeld an einer geometrisch gleichen Stelle auf der Stapeloberseite des Stapels ausgewählt. Sie kann sich beispielsweise in der geometrischen Mitte, an einem Rand oder an einer Ecke des stapelbaren Objekts befinden. Insbesondere bleibt die geometrisch festgelegte Stelle auch nach Hinzufügen bzw. nach Entnahme eines Stapels oder mehrerer Stapelobjekte im Wesentlichen erhalten. Die Festlegung eines gleichen Messfeldes kann z. B. auf Basis einer absoluten Stellflächenkoordinate erfolgen, wie z. B. mit Hilfe eines Positionierungssystems. Alternativ kann die Festlegung des zumindest einen Messfeldes mittels eines Mustererkennungsverfahrens, insbesondere bei geometrisch identischen stapelbaren Objekten, erfolgen. Die beiden zuvor genannten Möglichkeiten zur geometrischen Festlegung der gleichen Stelle können auch automatisiert durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird die Vielzahl der Abstandsmessungen in einer zeitlichen Ordnung durchgeführt. Sie kann beispielsweise in zeitäquidistanten Schritten durchgeführt werden. Je nach technischer Ausführung können zwischen 10 und 100 Abstandsmessungen pro Sekunde durchgeführt werden. In besonderen Fallen kann die Anzahl auch darüber liegen. Durch die nacheinander erfolgende Abstandsmessung reduziert sich die Anzahl der zur Abstandsmessung benötigten Bauelemente einer Abstandsmesseinrichtung.
Alternativ oder zusätzlich können zumindest teilweise gruppenweise gleichzeitig Abstandsmessungen durchgeführt werden. Dadurch erhöht sich vorteilhaft die Geschwindigkeit der Abstandsmessungen. Sie kann im Vergleich zur vorherigen Lösung ein Vielfaches betragen. In diesem Fall weist die Abstandsmesseinrichtung mehrere Abstandsmesseinheiten zur gleichzeitigen Abstandsmessung auf.
Vorzugsweise handelt es sich bei den gestapelten Objekten um flächige Objekte. Mit "flächig" ist insbesondere gemeint, dass die Länge und die Breite eines flächigen Objekts ein Vielfaches einer Dicke des flächigen Objekts beträgt. Das Vielfache beträgt zumindest fünf. Vorzugsweise sind die flächigen Objekte Bleche, wie z. B. Grobbleche, Platten, Paneele, Scheiben. Die flächigen Objekte können auch als Tafelware bezeichnet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jeweils eine Stapelhöhe einer Vielzahl von Stapeln ermittelt. Dies ist insbesondere in einem Lager mit einer Vielzahl von zu vermessenden Stapeln der Fall.
Im Vergleich zum Stand der Technik kann bei gegebener Wiederholgenauigkeit der Abstandsmesseinrichtung eine Mindestdicke eines stapelbaren Objekts in der Vielzahl von Stapeln vorteilhaft größer sein. Werden in einem jeweiligen Messfeld z. B. 10 Abstandsmessungen durchgeführt, so können stapelbare Objekte mit einer der Wiederholgenauigkeit der Abstandsmess einrichtung entsprechenden Mindestdicke sicher erkannt werden. Werden 25 und insbesondere mehr als 50 Abstandsmessungen durchgeführt, so kann die Mindestdicke eines stapelbaren Objekts sogar nur die Hälfte der Messwiederholgenauigkeit der Abstandsmesseinrichtung betragen.
Nach einer bevorzugten Verfahrensvariante werden die Abstandsmessungen mittels einer auf einem Lasermessverfahren basierenden Abstandsmesseinrichtung durchgeführt. Das Lasermessverfahren kann auf Basis einer Laufzeitmessung basieren. Bei einem derartigen Verfahren wird die Laufzeit eines von der Abstandsmesseinrichtung ausgesendeten Lichtimpulses zum Messpunkt und zurück gemessen. Alternativ dazu kann ein Interferenz-Lasermessverfahren verwendet werden.
Ein von der Abstandsmesseinrichtung ausgesendeter Laserstrahl weist üblicherweise einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser in einem Bereich von 0,5 bis 1 cm auf. Derartige Durchmesserwerte liegen insbesondere dann vor, wenn die Abstandsmesseinrichtung zu den zu vermessenden stapelbaren Objekten bzw. Stapeln einen Abstand von ca. 10 m bis ca. 15 m aufweist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Abstandsmesseinrichtung oberhalb der zu vermessenden Stapel angebracht ist. Von dort aus ist eine weitestgehend ungestörte Vermessung der Stapel möglich. Das vom Laser der Abstandsmesseinrichtung ausgesendete Licht kann im optisch sichtbaren Bereich liegen. Vorzugsweise liegt das Laserlicht im nicht sichtbaren Infrarotbereich.
Nach einer Ausführungsform ist die Abstandsmesseinrichtung ein Laserscanner. Der Laserstrahl der Abstandsmesseinrichtung überstreicht zur Abstandsmessung die Oberseite des Stapels. Ein derartiger Laserscanner kann z. B. auf dem Laserscanner der Firma LASS basieren. Durch die Überstreichung der jeweils zu vermessenden Stapeloberseiten ist simultan eine Vielzahl von Stapelhöhen ermittelbar.
Insbesondere wird die Abstandsmessung an einem während der Überstreichung der jeweiligen Stapeloberseite entstehenden Messpunkt durchgeführt. Der Messpunkt ist ein bei der Überstreichung entstehender Messfleck. Insbesondere korrespondiert der Messpunkt mit einem jeweils kurzeitig von der Abstandsmesseinrichtung ausgesendeten Laserlichtimpuls. Es wird zur Abstandsmessung die Laufzeit gemessen, die der Laserlichtimpuls von der Abstandsmesseinrichtung zum entsprechenden Messpunkt bzw. Messfleck und zurück zur Abstandsmesseinrichtung benötigt. Allerdings wird der zu dem jeweiligen Messpunkt zugehörige Abstandsmesswert nur dann bei der Mittlung zu dem zumindest einen Abstandsmittelwert berücksichtigt, wenn der Messpunkt innerhalb des vorgebbaren Messfeldes liegt.
Erfindungsgemäß wird eine Vielzahl von Abstandsmessungen zu zumindest einer Messpunktgruppe innerhalb eines vorgebbaren begrenzten Messfeldes durchgeführt. Es wird zumindest ein Abstandsmittelwert aus der Vielzahl korrespondierender Abstandsmesswerte gebildet. Es wird die Stapelhöhe mit einer Stapelsollhöhe verglichen und eine Fehlermeldung ausgegeben, wenn die Stapelhöhe um mehr als eine zulässige Schranke von der Stapelsollhöhe abweicht. Die zulässige Schranke ist hierbei kleiner als die messtechnisch bedingte Wiederholgenauigkeit der Abstandsmesseinrichtung.
Ursache für eine messtechnische Streuung der Messwerte, insbesondere um einen Mittelwert herum, kann ein Rauschen der Empfänger der messtechnischen Einrichtungen sein. Mit Streuung wird im Allgemeinen eine statistische Abweichung der Messwerte um einen statistischen Mittelwert bezeichnet. Die Streuung wird über die Wurzelfunktion der Varianz der Messwerte abzüglich des Durchschnitts der Messwerte bestimmt. Wird die messtechnische bedingte Streuung einer messtechnischen Einrichtung beispielsweise mit einem σ-Wert von 1 angegeben, so liegen die Messwerte gemäß der Funktion 1 – e^–σ mit einer Wahrscheinlichkeit von ca. 63% innerhalb der für die jeweilige Messeinrichtung spezifizierten Wiederholgenauig keit. Bei einem σ-Wert von 2 weisen Messwerte eine Wahrscheinlichkeit von 86%, bei einem σ-Wert von 3 sogar eine Wahrscheinlichkeit von 95% auf. Die statistische Streuung der Messwerte um den Mittelwert ist typischerweise gleichverteilt. Der Mittelwert wird auch als Erwartungswert eines Messwertes bezeichnet. Die Verteilung der Messwerte kann auch asymmetrischer Natur sein.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Messgenauigkeit eines Abstandsmesswerts erheblich gesteigert. Es wird dazu eine Vielzahl von Abstandsmessungen, wie z. B. 5, 10, 20, 50 oder mehr Messungen, innerhalb eines vorgebbaren begrenzten Messfeldes durchgeführt, wobei die Messpunkte für die Abstandsmessungen eng beieinander liegen. Die eng benachbarten Messpunkte bilden eine Messpunktgruppe. Die enge Begrenzung des Messfeldes bewirkt, dass geometrische bedingte Abweichungen der Abstandsmesswerte, wie z. B. aufgrund eines nicht eben auf der Stellfläche aufliegenden Stapels, vernachlässigt werden können.
Durch die Mittelung erhöht sich die Messgenauigkeit. Sie entspricht im Wesentlichen einer Abnahme der Messwiederholgenauigkeit um den Faktor 1/√N entspricht, wobei N die Anzahl der in dem eng begrenzten Messfeld gemessenen Abstandsmesswerte ist. Dies trifft insbesondere für den Fall normalverteilter Abstandsmesswerte zu. Weist eine messtechnische vorgegebene Wiederholgenauigkeit einen Wert von beispielsweise 3 cm für eine Einzelmessung auf, so resultiert bei beispielsweise 10 Messungen daraus vorteilhaft eine Messgenauigkeit von ca. 1 cm. Die Messgenauigkeit erhöht sich somit in etwa um den Faktor 3. Werden 100 Abstandsmessungen durchgeführt, so resultiert daraus eine Messgenauigkeit von ca. 0,3 cm. Die Messgenauigkeit erhöht sich somit in etwa um den Faktor 10.
Das begrenzte Messfeldes weist in Bezug auf die Abmessungen eines einzelnen Messpunktes ein Vielfaches von dessen Abmessungen auf. Das Vielfache kann in einem Bereich von 2 bis 3 liegen. Unter günstigen Bedingungen, wie z. B. bei planen Stapelobjekten und bei planer Stellfläche, kann das Vielfache auch in einem Bereich von 3 bis 5 liegen. Vor allem weist das Messfeld eine gleiche Form auf wie ein einzelner Messpunkt.
Typischerweise ist der Messpunkt, wie z. B. der Messfleck eines Lasers, kreisförmig oder elliptisch. Er weist typischerweise eine maximale Erstreckung von ca. 0,5 cm bis 1 cm auf. Das begrenzte Messfeld weist dann gleichermaßen eine kreisförmige oder elliptische Form auf. Der Messpunkt und/oder das Messfeld können alternativ auch eine rechteckförmige oder quadratische Form aufweisen.
Die Vermessung der Oberfläche eines Stapels wird vorzugsweise mittels Abstandsmessungen zu mehreren Messpunktgruppen durchgeführt. Die Messpunktgruppen können rasterförmig auf der Stapeloberseite angeordnet sein. Vorzugsweise weisen die jeweiligen Messpunktgruppen zur jeweils benachbarten Messpunktgruppe einen Abstand von ca. 5 bis 10 cm auf. Der Abstand kann unter besonderen Umständen, wie z. B. bei großflächigen Objekten, auch darüber liegen, wie z. B. bei 20 cm. Insbesondere beträgt der Abstand von einem vorgebbaren begrenzten Messfeld mit der Vielzahl von Messpunkten zu einem nächsten Messfeld ein Vielfaches einer maximalen Erstreckung des Messfeldes. Das Vielfache kann z. B. in einem Bereich von 3 bis 5 liegen.
Die Bestimmung der Stapelhöhe eines Stapels kann aus dem Abstand von Abstandsmesseinrichtung zur Stapelstellfläche abzüglich des Abstandes von Abstandsmesseinrichtung zur Stapeloberseite ermittelt werden. Üblicherweise kann der Abstand von der Abstandsmesseinrichtung zur Stellfläche als konstant angenommen werden. Die zuvor beschriebene Ermittlung führt zum richtigen Messergebnis, wenn die Abstandsmessung senkrecht von oben zu der Stapeloberseite erfolgt. Üblicherweise erfolgt die Abstandsmessung jedoch schräg zu der zu vermessenden Oberseite eines Stapels. In diesem Fall kann die Stapelhöhe in Kenntnis des Winkels, unter dem die Abstandsmessung zum Messpunkt auf der Stapelfläche erfolgt, über eine trigonometrische Funktion, wie z. B. über eine Kosinus-Funktion, rechnerisch ermittelt werden. Zur Bestimmung der Stapelhöhe kann gegebenenfalls die Höhe einer Unterlage des Stapels, wie z. B. einer Euro-Palette, rechnerisch berücksichtigt werden.
Gemäß einer Ausführungsform werden die zum jeweiligen Messfeld gehörenden Abstandsmesswerte zu dem zumindest einen Abstandsmittelwert gemittelt. Ein derartiger zu einem Messfeld gehörender Abstandsmittelwert weist eine besonders hohe Messgenauigkeit auf. Es können auch zwei oder mehrere Abstandsmittelwerte zu einem gesamten Abstandsmittelwert gemittelt werden.
Eine Aufsummierung bzw. Mittelwertbildung aller ermittelten Abstandsmittelwerte ist dann besonders vorteilhaft, wenn Stapelobjekte mit einer nahezu gleichen Dicke vermessen werden. Zusätzlich sollten die stapelbaren Objekte auf einer planen horizontalen Stellfläche abgelegt sein. In diesem Fall sind geometrisch bedingte Abweichungen bei den zugehörigen Abstandsmesswerten von Messpunktgruppe zu Messpunktgruppe vernachlässigbar.
Eine Auswahl nur eines ermittelten Abstandsmittelwerts ist vorteilhaft, wenn die stapelbaren Objekte eine unregelmäßige Oberfläche bzw. Dicke aufweisen und/oder die gestapelten Objekte auf einer nicht horizontalen ebenen Stellfläche abgelegt sind. In diesem Fall wird vorzugsweise ein gleiches Messfeld an einer geometrisch gleichen Stelle auf der Stapeloberseite des Stapels ausgewählt. Sie kann sich beispielsweise in der geometrischen Mitte, an einem Rand oder an einer Ecke des stapelbaren Objekts befinden. Insbesondere bleibt die geometrisch festgelegte Stelle auch nach Hinzufügen bzw. nach Entnahme eines Stapels oder mehrerer Stapelobjekte im Wesentlichen erhalten. Die Festlegung eines gleichen Messfeldes kann z. B. auf Basis einer absoluten Stellflächenkoordinate erfolgen, wie z. B. mit Hilfe eines Positionierungssystems. Alternativ kann die Festlegung des zumindest einen Messfeldes mittels eines Mustererkennungsverfahrens, insbesondere bei geometrisch identischen stapelbaren Objekten, erfolgen. Die beiden zuvor genannten Möglichkeiten zur geometrischen Fest legung der gleichen Stelle können auch automatisiert durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird die Vielzahl der Abstandsmessungen in einer zeitlichen Ordnung durchgeführt. Sie kann beispielsweise in zeitäquidistanten Schritten durchgeführt werden. Je nach technischer Ausführung können zwischen 10 und 100 Abstandsmessungen pro Sekunde durchgeführt werden. In besonderen Fällen kann die Anzahl auch darüber liegen. Durch die nacheinander erfolgende Abstandsmessung reduziert sich die Anzahl der zur Abstandsmessung benötigten Bauelemente einer Abstandsmesseinrichtung.
Alternativ oder zusätzlich können zumindest teilweise gruppenweise gleichzeitig Abstandsmessungen durchgeführt werden. Dadurch erhöht sich vorteilhaft die Geschwindigkeit der Abstandsmessungen. Sie kann im Vergleich zur vorherigen Lösung ein Vielfaches betragen. In diesem Fall weist die Abstandsmesseinrichtung mehrere Abstandsmesseinheiten zur gleichzeitigen Abstandsmessung auf.
Vorzugsweise handelt es sich bei den gestapelten Objekten um flächige Objekte. Mit "flächig" ist insbesondere gemeint, dass die Länge und die Breite eines flächigen Objekts ein Vielfaches einer Dicke des flächigen Objekts beträgt. Das Vielfache beträgt zumindest fünf. Vorzugsweise sind die flächigen Objekte Bleche, wie z. B. Grobbleche, Platten, Paneele, Scheiben. Die flächigen Objekte können auch als Tafelware bezeichnet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jeweils eine Stapelhöhe einer Vielzahl von Stapeln ermittelt. Dies ist insbesondere in einem Lager mit einer Vielzahl von zu vermessenden Stapeln der Fall.
Im Vergleich zum Stand der Technik kann bei gegebener Wiederholgenauigkeit der Abstandsmesseinrichtung eine Mindestdicke eines stapelbaren Objekts in der Vielzahl von Stapeln vor teilhaft größer sein. Werden in einem jeweiligen Messfeld z. B. 10 Abstandsmessungen durchgeführt, so können stapelbare Objekte mit einer der Wiederholgenauigkeit der Abstandsmesseinrichtung entsprechenden Mindestdicke sicher erkannt werden. Werden 25 und insbesondere mehr als 50 Abstandsmessungen durchgeführt, so kann die Mindestdicke eines stapelbaren Objekts sogar nur die Hälfte der Messwiederholgenauigkeit der Abstandsmesseinrichtung betragen.
Nach einer bevorzugten Verfahrensvariante werden die Abstandsmessungen mittels einer auf einem Lasermessverfahren basierenden Abstandsmesseinrichtung durchgeführt. Das Lasermessverfahren kann auf Basis einer Laufzeitmessung basieren. Bei einem derartigen Verfahren wird die Laufzeit eines von der Abstandsmesseinrichtung ausgesendeten Lichtimpulses zum Messpunkt und zurück gemessen. Alternativ dazu kann ein Interferenz-Lasermessverfahren verwendet werden.
Ein von der Abstandsmesseinrichtung ausgesendeter Laserstrahl weist üblicherweise einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser in einem Bereich von 0,5 bis 1 cm auf. Derartige Durchmesserwerte liegen insbesondere dann vor, wenn die Abstandsmesseinrichtung zu den zu vermessenden stapelbaren Objekten bzw. Stapeln einen Abstand von ca. 10 m bis ca. 15 m aufweist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Abstandsmesseinrichtung oberhalb der zu vermessenden Stapel angebracht ist. Von dort aus ist eine weitestgehend ungestörte Vermessung der Stapel möglich. Das vom Laser der Abstandsmesseinrichtung ausgesendete Licht kann im optisch sichtbaren Bereich liegen. Vorzugsweise liegt das Laserlicht im nicht sichtbaren Infrarotbereich.
Nach einer Ausführungsform ist die Abstandsmesseinrichtung ein Laserscanner. Der Laserstrahl der Abstandsmesseinrichtung überstreicht zur Abstandsmessung die Oberseite des Stapels. Ein derartiger Laserscanner kann z. B. auf dem Laserscanner der Firma LASS basieren. Durch die Überstreichung der jeweils zu vermessenden Stapeloberseiten ist simultan eine Vielzahl von Stapelhöhen ermittelbar.
Insbesondere wird die Abstandsmessung an einem während der Überstreichung der jeweiligen Stapeloberseite entstehenden Messpunkt durchgeführt. Der Messpunkt ist ein bei der Überstreichung entstehender Messfleck. Insbesondere korrespondiert der Messpunkt mit einem jeweils kurzeitig von der Abstandsmesseinrichtung ausgesendeten Laserlichtimpuls. Es wird zur Abstandsmessung die Laufzeit gemessen, die der Laserlichtimpuls von der Abstandsmesseinrichtung zum entsprechenden Messpunkt bzw. Messfleck und zurück zur Abstandsmesseinrichtung benötigt. Allerdings wird der zu dem jeweiligen Messpunkt zugehörige Abstandsmesswert nur dann bei der Mittlung zu dem zumindest einen Abstandsmittelwert berücksichtigt, wenn der Messpunkt innerhalb des vorgebbaren Messfeldes liegt.
Dadurch, dass die zugehörigen Abstandsmesswerte innerhalb des Messfeldes nahe beieinander liegen, wird der Einfluss von materialbedingten geometrischen Abweichungen durch das jeweilige zu vermessende Stapelobjekt weitestgehend vermieden. Die. Entscheidung, ob ein ermittelter Abstandswert innerhalb des betrachteten Messfeldes liegt, kann z. B. durch ein Mustererkennungsverfahren automatisiert getroffen werden. Außerhalb des Messfeldes liegende Abstandsmesswerte können alternativ gespeichert werden und bei einer Festlegung eines neuen Messfeldes berücksichtigt werden. Insbesondere können die außerhalb des Messfeldes liegenden Messpunkte auf einer Oberseite der Stapelstellfläche liegen. Derartige Messpunkte können zur Ermittlung des Abstandes von der Abstandsmesseinrichtung zur Stapelstellfläche herangezogen werden.
Die Ursache für einen außerhalb eines zuvor festgelegten Messfeldes liegenden Messpunkt können mechanische Schwingungen oder Vibrationen sein, welche die Abstandsmesseinrichtung erreichen. Sie können beispielsweise von Fahrbewegungen der Transportfahrzeuge im Lager herrühren. Wegen des langen Ab standes von der Abstandsmesseinrichtung zum Messpunkt können bereits geringe mechanische Auslenkungen der Abstandsmesseinrichtung einen großen Versatz des Messflecks bzw. des Messpunktes auf der zu vermessenden Stapeloberseite bewirken. Vor allem können derartige Abweichungen bei einer mobil ausgeführten Abstandsmesseinrichtung auftreten, wenn sie zur Vermessung der jeweiligen Stapeloberseite eines Stapels verfahren wird.
Die Abstandsmessungen können alternativ mittels einer Abstandsmesseinrichtung auf Ultraschallbasis durchgeführt werden. Es ist eine Erhöhung der Messgenauigkeit der jeweiligen Stapelhöhe durch die erfindungsgemäße Mittelung einer Vielzahl von Ultraschall-Abstandsmessungen möglich.
Die Abstandsmesseinrichtung weist in diesem Fall einen oder mehrere Ultraschallsender sowie einen oder mehrere Ultraschallempfänger auf. Die Messung eines jeweiligen Abstandsmesswertes erfolgt auf Basis einer Laufzeitmessung. Es wird die Zeit gemessen, die ein von der Abstandsmesseinrichtung ausgesendeter Schallimpuls zum jeweiligen Messpunkt bzw. zum jeweiligen stapelbaren Objekt und zurück benötigt. Insbesondere sind der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger derart ausgebildet, dass ein gerichtetes Senden eines Ultraschallimpulses sowie ein zugehöriges Empfangen des reflektierten Ultraschallimpulses möglich ist. Zum besonders gerichteten Senden bzw. Empfangen eines Ultraschallimpulses kann beispielsweise ein Parabolschirm verwendet werden.
Alternativ können die Abstandsmessungen mittels einer Abstandsmesseinrichtung auf Radarbasis durchgeführt werden. Die Abstandsmesseinrichtung weist in diesem Fall ein Radar auf. Es wird die Laufzeit eines von einer Abstandsmesseinrichtung ausgesendeten Radarimpulses zu dem Messpunkt bzw. zu dem zu vermessenden stapelbaren Objekt und zurück gemessen. Zur Abstandsmessung weist eine derartige Abstandsmesseinrichtung einen Radarimpulssender sowie einen entsprechenden Radarimpulsempfänger auf. Typischerweise ist ein ausgesendeter Ra darimpuls bereits gerichtet, das heißt er weist eine mehr oder weniger linienförmige Ausbreitungsrichtung auf. Durch die erfindungsgemäße Mittelung einer Vielzahl von Radar-Abstandsmessungen erhöht sich die Messgenauigkeit im Vergleich zu einer Einzelmessung erheblich.
Alternativ können die Abstandsmessungen mittels einer Kamera durchgeführt werden. Die Kamera weist zumindest einen optoelektronischen Sensor mit einer Reihe oder einer Matrix aus einer Vielzahl von Bildpunkten auf. Die Bildpunkte werden auch als Pixel bezeichnet.
In einer Ausführungsvariante ist die Kamera eine Stereokamera. Sie weist in der Regel zwei nebeneinander angeordnete Objektive auf, welche das in die Kamera einfallende Licht auf die optoelektronischen Sensoren fokussieren. Der optoelektronische Sensor kann beispielsweise ein CCD-Chip (charge coupled device) sein. Durch Überlagerung der beiden aufgenommenen Bilder kann eine Tiefeninformation in einem jeweiligen betrachteten Bereich innerhalb des Bildbereichs abgeleitet werden. Aus der Tiefeninformation kann ein Abstandsmesswert zum dem betrachteten Bereich abgeleitet werden. Der betrachtete Bereich ist insbesondere das zumindest eine Messfeld auf einer Stapeloberseite eines Stapels. Aus dem jeweiligen Abstandsmesswert kann dann die Stapelhöhe rechnerisch ermittelt werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist die Kamera nur ein Objektiv mit einem dahinter liegenden optoelektronischen Sensor auf. Die Kamera weist eine Fokussiereinrichtung auf. Ein entsprechender zum Scharfstellen eines ausgewählten Bildbereiches erforderlicher Fokuswert kann zur Ableitung eines Abstandsmesswertes zu dem ausgewählten Bildbereich herangezogen werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist die Kamera einen sogenannten Photomischdetektor (PMD-Sensor) auf. Der PMD-Sensor ist ein optoelektronischer Sensor. Er ist ein neuarti ges Halbleiterbauelement, welches zusätzlich zum konventionellen Helligkeitsbild Entfernungen direkt "sehen" kann. Ein von einem Leuchtmittel ausgesendetes moduliertes Lichtsignal, wie z. B. Infrarotlicht, beleuchtet die zu vermessenden Stapel. Das von den Stapeln reflektierte Licht trifft auf den PMD-Sensor. Dieser ist zur Referenzierung ebenfalls an die Modulationsquelle gekoppelt. Es werden die in Elektronen gewandelten Photonen in Abhängigkeit von dem Referenzsignal entfernungsselektiv getrennt. Dies kann pixelweise mit Hilfe einer sogenannten Ladungsträgerschaukel im lichtempfindlichen Halbleiterbereich des PMD-Detektors erfolgen. Durch einen automatisierten Vergleichsprozess zwischen dem optischen Messsignal und dem Referenzsignal stellt das resultierende Ausgangssignal des Sensors bereits einen direkten Bezug zur Tiefeninformation dar.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten der Kamera können die Ermittlung eines Abstandsmesswertes sowie einer dazu gehörenden Stapelhöhe z. B. durch einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller der Kamera durchgeführt werden. Durch die erfindungsgemäße Mittelung einer Vielzahl von derartigen optoelektronischen Abstandsmessungen erhöht sich die Messgenauigkeit im Vergleich zu einer Einzelmessung erheblich.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere in der Lagerlogistik anwendbar. Gerade dort erfordert ein Logistiksystem des Lagers eine genaue Kenntnis aller Stapelhöhen, um einen Bestandsvergleich mit dem verbuchten Bestand durchführen zu können. Dadurch können Fehlbuchungen sowie eine damit verbundene zeitintensive Nachforschung von falsch verbuchtem Material bzw. stapelbaren Objekten vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist alternativ in der Fertigungs- oder Automatisierungstechnik anwendbar, insbesondere bei Stapeln, welche auf einem Förderelement bewegt werden. Die Abstandsmesseinrichtung ist in diesem Fall eine stationäre Abstandsmesseinrichtung. Typischerweise ist die Abstandsmesseinrichtung oberhalb eines zu vermessenden Stapels, wie z. B. an einer Hallendecke, angebracht. Die Stapel können zur Vermessung auf einem Förderband oder auf einer Rollenbahn befördert werden. Alternativ dazu können die Stapel auf einem Transportmittel, wie z. B. auf einem Lastkraftwagen oder auf einem Waggon, vermessen werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zur Profilvermessung von Stapeln mit stapelbaren Objekten gelöst, wobei das jeweilige Profil mittels einer auf einem Lasermessverfahren basierenden Abstandsmesseinrichtung vermessen wird. Es wird die zur Vermessung des jeweiligen Profils erforderliche Stapelhöhe mittels des zuvor beschriebenen Verfahrens ermittelt. Dadurch weist ein vermessenes Profil eine höhere Genauigkeit auf.
Mit Profil ist ein vertikaler Schnitt durch einen Stapel gemeint. Ein derartiges Profil kann rechnerisch aus der Vielzahl von zu den Messpunkten gehörenden Abstandsmesswerten ermittelt werden. Die Messpunkte sind in einer Linie, insbesondere in einer Geraden, auf der zu vermessenden Oberseite des betrachteten Stapels angeordnet. Das Profil ist vorzugsweise eine Interpolation der zu den Messpunkten gehörenden Einzelstapelhöhen. Eine Einzelstapelhöhe ist der senkrechte Abstand von der Stapelstellfläche zum jeweiligen Messpunkt. Messpunkte, die nicht auf der Stapeloberseite bzw. auf einer Oberseite eines stapelbaren Objekts liegen, gehören nicht mehr zum Profil. Derartige Messpunkte liegen z. B. auf einer Seitenfläche des Stapels oder auf der Oberseite der Stapelstellfläche.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Lagerlogistik anwendbar. Insbesondere dient es zur Ermittlung einer Position von stapelbaren Objekten eines jeweiligen Stapels innerhalb einer Stapelstellfläche. Es dient weiterhin zur logistischen Verfolgung der stapelbaren Objekte, insbesondere durch das Logistiksystem eines Lagers.
Die jeweilige Position der stapelbaren Objekte kann durch Vergleich eines oder mehrerer erfassten Profile mit einem oder mehreren in dem Logistiksystem hinterlegten Vergleichsprofilen automatisiert ermittelt werden. Als Referenz kann ein ausgewähltes Messfeld dienen, wie z. B. ein in der geometrischen Mitte einer Stapeloberseite angeordnetes Messfeld.
Erfolgt beispielsweise die Profilvermessung eines Stapels bzw. eines stapelbaren Objekts über Messpunkte, die gitterförmig über der zu vermessenden Oberseite des Stapels verteilt angeordnet sind, so können die Abmessungen des flächigen Objekts, wie z. B. die Breite und die Länge eines rechteckförmigen flächigen Objekts, automatisiert ermittelt werden. Durch Kenntnis der jeweiligen Abmessungen kann der aktuell vermessene Stapel durch Mustervergleich mit den im Logistiksystem hinterlegten Abmessungen identifiziert werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin mittels eines zum erfindungsgemäßen Verfahren korrespondierenden Messsystems gelöst. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Messeinrichtung Mittel auf. Die Mittel können beispielsweise programmverarbeitende Mittel, wie z. B. ein Computer oder ein Mikrorechner, sein.
In einer Ausführungsform weist das Messsystem Mittel zur Durchführung des korrespondierenden Verfahrens zur Profilvermessung von Stapeln auf. Auch in diesem Fall können die Mittel programmverarbeitende Mittel sein.
Nach einer Ausführungsform ist die Abstandsmesseinrichtung eine stationäre Einrichtung. Sie kann zur Ermittlung der jeweiligen Stapelhöhe auf ein stapelförderndes Förderelement ausgerichtet sein. Dadurch kann vorteilhaft nacheinander die jeweilige Stapelhöhe eines "vorbeibewegten" Stapels gemessen werden.
Vorzugsweise ist die Abstandsmesseinrichtung oberhalb der zu vermessenden Oberseiten der jeweiligen Stapel angeordnet, wie z. B. an einer Hallendecke. Insbesondere ist die Abstandsmesseinrichtung senkrecht nach unten ausgerichtet. Ein Förderele ment kann beispielsweise ein Förderband sein, auf welchem die Stapel bewegt werden. Die Stapel können sozusagen "on the fly" vermessen werden, das heißt während die Stapel auf dem Förderband weiterbefördert werden. Das Förderelement kann beispielsweise eine Rollenbahn sein, auf welcher die Stapel in ähnlicher Weise wie bei einem Förderband bewegt werden. Darüber hinaus kann das Förderelement ein Verkehrsmittel sein, wie z. B. ein Lastkraftwagen, ein Eisenbahnwaggon oder ein Container. Die Abstandsmesseinrichtung kann in diesen Fällen z. B. an einem Portal angebracht sein, durch welches die zuvor genannten Förderelemente mit den Stapeln hindurch fahren können.
Die Stapelhöhe kann alternativ oder zusätzlich mittels einer an einer Krankatze angebrachten Abstandsmesseinrichtung gemessen werden. Die Krankatze kann beispielsweise derartig oberhalb der Stapelstellfläche angebracht sein, dass zumindest ein Teil der dort abgestellten Stapel durch ein Verfahren der Krankatze erreicht werden kann. Die Krankatze ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine zweidimensionale Bewegung parallel zur Stellfläche möglich ist. In diesem Fall ist es ausreichend, wenn die an der Krankatze befestigte Abstandsmesseinrichtung zur Vermessung der jeweiligen Stapeloberseite senkrecht nach unten ausgerichtet ist. Es kann die Stapelhöhe direkt aus dem Abstand von Abstandsmesseinrichtung zur Stellfläche abzüglich des gemittelten Abstandswerts zur jeweiligen Stapeloberseite berechnet werden.
Nach einer Ausführungsform des Messsystems ist die Abstandsmesseinrichtung an einem Transportmittel angebracht. Das Transportmittel dient zum Befördern, das heißt zum Bewegen und Umladen der stapelbaren Objekte. Die Abstandsmesseinrichtung weist einen Erfassungsbereich auf, innerhalb dessen die jeweilige Stapelhöhe von Stapeln erfassbar ist. Das Transportmittel kann beispielsweise ein Kran oder ein Stapler sein. Die Abstandsmesseinrichtung ist vorzugsweise an einem oberen Ende des jeweiligen Transportmittels befestigt und schräg in Richtung zur bevorzugten Bewegungsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet. Dadurch ist eine Messung der jeweiligen Stapeloberseite eines Stapels möglich, sobald der Stapel in den Erfassungsbereich der Abstandsmesseinrichtung gerät. Die Vermessung der jeweiligen Stapeloberseite kann sowohl im Stillstand des Transportmittels als auch während der Bewegung des Transportmittels erfolgen.
Das Messsystem bzw. die Abstandsmesseinrichtung können rechnergestützte Mustererkennungsmittel aufweisen, welche eine Identifizierung des betreffenden Stapels ermöglichen. Die Mustererkennungsmittel können beispielsweise die jeweiligen Abmessungen eines obenliegenden Stapelobjekts parallel zur Stellfläche der Stapel über die Vielzahl auf der jeweiligen Oberseite des Stapels angeordneten Messpunkte ermitteln. Sind die jeweiligen Abmessungen nach Vermessung bekannt, so ist eine geometrische Festlegung des zumindest einen Messfeldes auf der Stapeloberseite möglich. Innerhalb des jeweiligen Messfeldes kann dann die Vielzahl von Abstandsmessungen durchgeführt werden. Die Messfelder können beispielsweise rasterförmig auf der Stapeloberseite angeordnet sein. Ist nur ein einziges Messfeld zur Ermittlung der Stapelhöhe erforderlich, so kann beispielsweise die geometrische Mitte oder eine Ecke der Stapeloberseite ausgewählt werden.
Weiterhin kann die Abstandsmesseinrichtung mittels der Mustererkennungsmittel so auf das jeweilige Messfeld ausgerichtet sein, dass die Vielzahl der Abstandsmessungen sowohl im Stillstand als auch während der Bewegung des Transportmittels möglich ist. Die Mustererkennungsmittel können alternativ ein kameragestütztes System sein.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abstandsmesseinrichtung ein Laserscanner, welcher mittels eines Laserstrahls zumindest eine jeweilige Oberseite der Stapel zur Abstandsmessung überstreicht. Die Abstandsmessung ist an einem während der Überstreichung der jeweiligen Oberseite entstehenden Messpunkt durchführbar. Das Messsystem weist Mittel auf, welche den zu dem jeweiligen Messpunkt zugehörigen Ab standsmesswert bei der Mittelung zu dem zumindest einen Abstandsmittelwert berücksichtigen, wenn der Messpunkt innerhalb des vorgebbaren Messfeldes liegt.
Durch die Verwendung eines Laserscanners zur Abstandsmessung ist eine punktgenaue Messung zu dem jeweiligen Messpunkt möglich. Derartige Laserscanner weisen typischerweise ein oder zwei Spiegelsysteme zur Ablenkung des Laserstrahls auf, so dass ein Überstreichen bzw. ein Abscannen eines zu vermessenden Objekts möglich ist. Der Laserscanner kann alternativ auch zwei voneinander unabhängig ablenkbare Laser aufweisen. Weist das Messsystem bzw. die Abstandsmesseinrichtung Mustererkennungsmittel auf, so kann die Abstandsmesseinrichtung den Laserstrahl zur Durchführung einer Vielzahl von Abstandsmessungen in das zumindest eine Messfeld nachführen.
Weist der Laserscanner ein Strahlablenkungssystem auf, welches den Laserstrahl linienförmig ablenkt, so kann es vorkommen, dass während der Fahrt des Transportmittels Abstandsmessungen zu Messpunkten durchgeführt werden, die außerhalb des jeweiligen zuvor festgelegten Messfeldes liegen. Diese werden bei der Mittelung nicht berücksichtigt.
Häufig ist es der Fall, dass das Transportfahrzeug mehrmals beim Transport von stapelbaren Objekten einen oder mehrere Stapel erfasst, welche nicht Gegenstand eines Transportauftrages sind. Das heißt, dass für diese Stapel aktuell keine Entnahme bzw. kein Hinzufügen von stapelbaren Objekten mittels des Transportmittels vorgesehen ist. Trifft nun ein Laserstrahl während der Vorbeifahrt auf einen Messpunkt innerhalb eines für diesen Stapel ausgewählten Messfeldes, so kann der zugehörige Abstandsmesswert gespeichert werden und gegebenenfalls zu bereits vorliegenden Abstandsmesswerten zu diesem Messfeld hinzu gemittelt werden. Auf diese Weise können durch die Bewegung des Transportmittels eine Vielzahl von Abstandsmesswerten kumuliert und für die Mittelung herangezogen werden. Dabei erhöht sich die Messgenauigkeit mit zunehmender Zahl von Abstandsmesswerten.
Insbesondere ist der Laserstrahl ein gepulster Laserstrahl, wobei ein während der Pulsung auf der zu vermessenden Oberseite des Stapels entstehender Lasermessfleck dem jeweiligen Messpunkt entspricht.
Das zuvor beschriebene Messsystem kann insbesondere in der Lagerlogistik verwendet werden. Durch die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erreichbare höhere Messgenauigkeit einer jeweiligen Stapelhöhe ist ein genauer Bestand eines jeweiligen Stapels ermittelbar. Zeitaufwendige Nachforschungen im Falle einer Fehlbuchung erübrigen sich.
Alternativ ist ein derartiges Messsystem in der Fertigungs- oder Automatisierungstechnik, insbesondere zur Ermittlung der Stapelhöhe von Stapeln, welche auf einem Förderelement bewegt werden, verwendbar.
Das Messsystem kann in der Lagerlogistik verwendet werden. Es kann zur Ermittlung einer Position von stapelbaren Objekten eines jeweiligen Stapels innerhalb einer Stapelstellfläche dienen. Weiterhin kann es zur logistischen Verfolgung der stapelbaren Objekte dienen.
Die Ermittlung der Position eines stapelbaren Objekts ist beispielsweise über die Mustererkennungsmittel des Messsystems bzw. der Abstandsmesseinrichtung möglich. Die Positionserkennung kann durch ein messsystemseitiges oder fahrzeugseitiges Positionserkennungssystem, wie z. B. auf Basis eines GPS-Systems, unterstützt werden.
Durch Einsatz des erfindungsgemäßen Messsystems ist vorteilhaft eine Automatisierung von Lagerarbeiten bzw. Lagertransportarbeiten ohne Einsatz von Fahrerpersonal möglich. Dies ist durch die exakte Ermittlung der Stapelhöhe gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich. Es ist somit der Bestand eines jeweiligen Stapels zu jedem Zeitpunkt bekannt. Dadurch kann eine fehlerhaft entnommene Anzahl von stapelbaren Objekten von einem Stapel erkannt werden. Hierzu wird eine zuvor gemessene Stapelhöhe und eine nach Entnahme der Stapelobjekte gemessene Stapelhöhe gemessen und die jeweilige Differenz der gemessenen Stapelhöhen mit der Dicke bzw. den summierten Dicken der gemäß Transportauftrag zu entnehmenden stapelbaren Objekte verglichen. Im Falle einer Abweichung kann eine Fehlermeldung an einen entsprechenden Überwachungsmann ausgegeben werden. Alternativ kann die fehlerhaft entnommene Anzahl von stapelbaren Objekten wieder auf den betreffenden Stapel zurückgebracht werden und ein erneuter Entnahmeversuch gestartet werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin mit einem Computerprogramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einer Abstandsmesseinrichtung bzw. auf einem Messsystem mit einer derartigen Abstandsmesseinrichtung gelöst.
Ein derartiges Computerprogramm ist vorzugsweise in einem Arbeitsspeicher einer Steuereinheit der Abstandsmesseinrichtung bzw. des Messsystems gespeichert. Das Computerprogramm dient insbesondere dazu, die rechnerische Ermittlung eines Abstandsmittelwertes aus der Vielzahl von Abstandsmesswerten zu ermitteln. Weiterhin kann das Computerprogramm Steuer- und Regelroutinen aufweisen, um eine Ausrichtung der Abstandsmesseinrichtung, insbesondere des Laserstrahls, zu bewirken, so dass der Laserstrahl in das jeweilige Messfeld nachgeführt werden kann.
Die Erfindung wird weiterhin mit einem Datenspeichermedium mit einem in maschinenlesbarer Form gespeicherten Computerprogramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einer Abstandsmesseinrichtung bzw. auf einem Messsystem mit einer derartigen Abstandsmesseinrichtung gelöst. Das Datenspeichermedium kann beispielsweise eine Diskette, eine CD-ROM, eine DVD-ROM, ein USB-Datenspeicher oder eine Speicherkarte sein, wie z. B. eine SD-Speicherkarte.
Die Erfindung sowie Ausgestaltungsformen der Erfindung werden am Beispiel der nachfolgenden Figuren erläutert. Dabei zeigen
1 beispielhaft ein Lager mit einer Vielzahl von auf einer Stapelstellfläche abgestellten Stapeln sowie eine Abstandsmesseinrichtung zur Ermittlung der jeweiligen Stapelhöhe nach dem Stand der Technik,
2 beispielhaft die Ermittlung einer Stapelhöhe eines senkrecht unterhalb einer Abstandsmesseinrichtung angeordneten Stapels sowie eines schräg unterhalb einer Abstandsmesseinrichtung abgelegten Stapels nach dem Stand der Technik,
3 beispielhaft ein Messsystem nach dem Stand der Technik mit einer Abstandsmesseinrichtung zur Ermittlung einer Stapelhöhe sowie zur Vermessung eines Profils des gezeigten Stapels und mit einem an die Abstandsmesseinrichtung angeschlossenen Messrechner,
4 beispielhaft die Ermittlung einer Stapelhöhe eines Stapels vor und nach Entnahme zweier fehlerhaft entnommener Stapelobjekte sowie das jeweilige zugehörige Profil,
5 beispielhaft den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
6 zeigt eine beispielhaft grafische Darstellung der Streuung eines Abstandsmesswertes bei einer Einzelabstandsmessung im Vergleich zur Messgenauigkeit bei einer Vielzahl von Abstandsmessungen,
7 beispielhaft die Anordnung einer Vielzahl von auf einer Stapeloberseite verteilt angeordneten Messpunktgruppen innerhalb eines jeweiligen Messfeldes gemäß der Erfindung,
8 beispielhaft eine Messpunktgruppe innerhalb eines Messfeldes im Detail,
9 beispielhaft die Ermittlung der Stapelhöhe gemäß 4 auf Basis einer Vielzahl von zu einer jeweiligen Messpunktgruppe gehörenden Abstandsmesswerten gemäß der Erfindung,
10 beispielhaft ein erfindungsgemäßes Messsystem zur Ermittlung einer Stapelhöhe sowie eines Profils eines Stapels im Vergleich zu 3,
11 ein beispielhaftes Lager mit einem mobilen Transportmittel zur Beförderung von stapelbaren Objekten sowie ein erfindungsgemäßes Messsystem zur Ermittlung der jeweiligen Stapelhöhe,
12 beispielhaft ein Lager mit einer Vielzahl von Stapeln, ein Transportmittel zur Beförderung von stapelbaren Objekten sowie eine an dem Transportmittel angebrachte erfindungsgemäße Abstandsmesseinrichtung und
13 beispielhaft ein Förderband mit darauf bewegten Stapeln, deren jeweilige Stapelhöhe durch eine darüber angebrachte erfindungsgemäße Abstandsmesseinrichtung gemessen wird.
1 zeigt beispielhaft ein Lager mit einer Vielzahl von auf einer Stapelstellfläche SF abgestellten Stapeln S1–S5 sowie eine Abstandsmesseinrichtung L zur Ermittlung der jeweiligen Stapelhöhe H1–H5 nach dem Stand der Technik.
Mit den Bezugszeichen O1–O5 ist die jeweilige Oberseite eines Stapels S1–S5 bezeichnet. Mit den Bezugszeichen 1–5 sind die stapelbaren Objekte eines jeweiligen Stapels S1–S5 bezeichnet. Wie 1 zeigt können die Stapel S1–S5 eine unterschiedliche Stapelhöhe H1–H5 aufweisen. Die Stapelobjekte 1–5 eines Stapels S1–S5 können alternativ eine individuelle Dicke aufweisen. Darüber hinaus können die Stapelobjekte 1-5 versetzt zueinander angeordnet sein. Bei den gezeigten Objekten 1–5 handelt es sich um viereckige, insbesondere rechteckige Objekte. Derartige Objekte 1–5 finden sich häufig in Lagern. Mit den Bezugszeichen OB bzw. OL ist die Breite bzw. die Lange des beispielhaften obenliegenden Objekts 2 des Stapels S2 eingetragen. Es wird angemerkt, dass die jeweiligen Objekte 1–5 nicht notwendigerweise gleiche Abmessungen aufweisen müssen.
Die gezeigte Abstandsmesseinrichtung L ist beispielhaft stationär und oberhalb der Stapelstellfläche SF angeordnet. Mit den Bezugszeichen A1–A5 ist der jeweilige Abstandswert von der Abstandsmesseinrichtung L zur jeweiligen Oberseite O1–O5 der Stapel S1–S5 bezeichnet. Im Beispiel der 1 wurde die geometrische Mitte einer jeweiligen Stapeloberseite O1–O5 als Bezugspunkt der Abstandsmessung gewählt.
2 zeigt beispielhaft die Ermittlung einer Stapelhöhe H6, H7 eines senkrecht unterhalb einer Abstandsmesseinrichtung L angeordneten Stapels S6 sowie eines schräg unterhalb der Abstandsmesseinrichtung L abgelegten Stapels S7 nach dem Stand der Technik.
Die beiden Stapel S6, S7 sind vorzugsweise auf einer horizontalen planen Stapelstellfläche SF abgelegt. Im linken Teil der 2 ist eine Abstandsmessung senkrecht zur Oberseite O6 des Stapels S6 gezeigt. Mit dem Bezugszeichen A6 ist der Abstandswert zur Oberseite O6 bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen HS ist die Höhe der Abstandsmesseinrichtung L oberhalb der Oberseite SO der Stapelstellfläche SF bezeichnet. Die Ermittlung der Stapelhöhe H6 erfolgt, indem vom Abstand HS der Abstandswert A6 abgezogen wird.
Mit dem Bezugszeichen A7 ist ein Abstandswert von der Abstandsmesseinrichtung L zu einer Oberseite O7 des Stapels S7 bezeichnet. Mit A7' ist die senkrechte Projektion des Abstandswertes A7 von der Abstandsmesseinrichtung L zur Oberseite O7 des Stapels S7 bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen α ist der Winkel bezeichnet, unter welchem die Abstandsmessung für den Abstandswert A7 in Bezug auf die Senkrechte erfolgt. Der Abstandswert A7' wird rechnerisch ermittelt, indem der Abstandswert A7 mit dem Kosinus des Winkels α multipliziert wird. Zur Ermittlung der Stapelhöhe H7 wird dann der Abstandswert A7' vom Abstand HS abgezogen.
3 zeigt beispielhaft ein Messsystem MS nach dem Stand der Technik mit einer Abstandsmesseinrichtung L zur Ermittlung einer Stapelhöhe 1–18 sowie eines Profils des gezeigten Stapels S8 und mit einem an die Abstandsmesseinrichtung L angeschlossenen Messrechner MR.
Im Beispiel der 3 ist die Abstandmesseinrichtung L ein Laserscanner, welcher unter anderem Laserstrahlen LS auf eine Oberseite O8 des Stapels S8 richtet. Insbesondere sendet die Abstandsmesseinrichtung L einen gepulsten Laserstrahl LS aus. Die in 3 gezeigten Messpunkte P1–P7 auf der Stapeloberseite O8 entstehen während der Pulsung. Zu diesen Messpunkten P1–P7 erfolgt jeweils eine Abstandsmessung. Die zugehörigen Abstandsmesswerte sind mit den Bezugszeichen X1–X7 bezeichnet.
Die Ermittlung der Stapelhöhe H8 sowie des Profils, das heißt eines vertikalen Schnittes durch den gezeigten Stapel S8, erfolgt nach dem Stand der Technik mittels einer Auswertung der jeweiligen zu den Abstandsmesswerten X1–X7 gehörenden Einzelstapelhöhen. Die Einzelstapelhöhen können aus dem senkrechten Abstand HS von der Abstandsmesseinrichtung L zur Stapelstellfläche SF abzüglich der senkrechten Projektion eines jeweiligen Abstandsmesswertes X1–X7 rechnerisch ermittelt werden. Die Einzelstapelhöhen Sie sind aus Gründen der Übersichtlichkeit im Beispiel der 3 nicht dargestellt.
Die Überstreichung bzw. das Abtasten der Stapeloberfläche O8 erfolgt mittels des gezeigten Laserscanners L in zwei zueinander senkrecht angeordneten Messlinien, welche die jeweiligen Messpunkte P1–P7 aufweisen. Die linienförmige Abtastung erfolgt typischerweise mittels rotierender oder schwenkender Spiegel, welche in der Abstandsmesseinrichtung L zur Ablenkung des Laserstrahl LS angebracht sind. Die Abstandsmesseinrichtung L übergibt die erfassten Messwerte MW beispielhaft an einen Messrechner MR. Der Messrechner MR kann aus den Abstandsmesswerten X1–X7 bzw. aus den zugehörigen Einzelstapelhöhen einen rechnerischen Messwert MW für eine Länge OL', eine Breite OB' sowie eine Höhe H8' des Stapels S8 ausgeben. Die Messwerte OB', OL', H8' können beispielsweise von einem Logistiksystem zur Verfolgung der stapelbaren Objekte S1–S9 verwendet werden.
Der Messrechner MR kann ein eigenständiges Gerät sein, der Messrechner MR kann auch Bestandteil der Abstandsmesseinrichtung L selbst sein.
In 3 erfolgt die Ermittlung der Stapelhöhe H8 beispielhaft über den Abstandswert A8 zu dem Messpunkt P3. Dieser Messpunkt P3 liegt in etwa in der geometrischen Mitte der Stapeloberseite O8 des Stapels S8.
4 zeigt beispielhaft die Ermittlung einer Stapelhöhe H9 eines Stapels S9 vor und nach Entnahme zweier fehlerhaft entnommenen Stapelobjekte 91, 92 sowie das zugehörige Profil.
Bei dem gezeigten Stapel S9 erfolgt die Ermittlung der Stapelhöhe H9 der Einfachheit halber über jeweils eine von der Abstandsmesseinrichtung L senkrecht nach unten erfolgende Abstandsmessung. Derartige Abstandsmessungen sind z. B. mittels einer an einer Krankatze angebrachten Abstandsmesseinrichtung L möglich. Die Krankatze kann mit der Abstandsmesseinrichtung L parallel zur Stapelstellfläche SF verfahren werden. Mit X1–X7 sind die jeweiligen zu den Abstandsmessungen zugehörigen Abstandsmesswerte bezeichnet. Mit P1–P7 sind die Messpunkte bezeichnet, wobei nur die Messpunkte P2–P6 die Stapeloberseite O9 treffen. Die Messpunkte P1, P7 können beispielsweise zur Ermittlung des Abstandes HS von der Abstandsmesseinrichtung L zur Stapelstellfläche SF herangezogen werden.
Der im linken oberen Teil der 4 gezeigte Stapel S9 weist beispielhaft vier stapelbare Objekte 91–94 auf. Das Objekt 92 weist im Vergleich zu den anderen Objekte 91, 93 und 94 eine vergleichsweise geringe Dicke D auf. Im linken unteren Teil der 4 ist ein reales Höhenprofil HPV gestrichelt dargestellt. Das gezeigte Höhenprofil bzw. Profil HPV entspricht einem senkrechten Schnitt durch den im linken oberen Teil der 4 gezeigten Stapel S9. Eine Überdeckung des stapelförmi gen Objekts 92 durch das stapelförmige Objekt 91 ist daher im Profil HPV nicht erkennbar.
Im linken unteren Teil der 4 ist in punktgestrichelter Darstellung ein auf Basis der Messpunkte P1–P7 interpoliertes Profil IPV gezeigt. Mit Z1–Z7 sind die jeweils zu den Abstandsmesswerten X1–X7 rechnerisch ermittelten Einzelstapelhöhen bezeichnet. Wie 4 weiter zeigt, streuen die zur Ermittlung der rechnerischen Stapelhöhe H9' gemessenen Abstandsmesswerte X1–X7 maximal um einen Streuungswert ST. Mit FV ist der Fehler von der rechnerisch ermittelten Stapelhöhe H9' zur realen Stapelhöhe H9 bezeichnet. Die rechnerische Stapelhöhe H9' wurde beispielhaft aus der Einzelstapelhöhe Z3 abgeleitet.
Es wird im Folgenden angenommen, dass nur das Stapelobjekt 91 mittels eines Transportmittels vom Stapel S9 entfernt werden soll. Ein entsprechender Transportauftrag kann z. B. von einem Logistiksystems an das Transportmittel bzw. den Fahrer des Transportmittels ausgegeben werden.
Der im rechten oberen Teil der 4 gezeigte Stapel S9 weist statt der erwarteten drei stapelbaren Objekte 92–94 nur noch die zwei Objekte 93, 94 auf. Das Objekt 92 wurde fälschlicherweise vom Stapel S9 entfernt. Dies kann z. B. dann der Fall sein, wenn die Objekte 91, 92 miteinander verkleben. Mit H9 ist die Stapelhöhe H9 nach Entnahme der beiden Objekte 91, 92 bezeichnet.
Im rechten unteren Teil des in 4 gezeigten Stapels S9 ist das entsprechende reale Höhenprofil HPN gestrichelt gezeigt. Mit IPN ist punktgestrichelt das interpolierte Höhenprofil dargestellt, welches nach Entnahme der stapelbaren Objekte 91, 92 resultiert. Mit FN ist ein Fehler von rechnerisch ermittelten Stapelhöhe H9' zu der realen Stapelhöhe H9 bezeichnet. Wie ein Vergleich des Fehlers FN zur Dicke des stapelbaren Objekts 92 zeigt, ist der Fehler FN betragsmäßig deutlich größer als die Dicke D1. Die fehlerhafte Entnahme des stapel baren Objekts 92, welches durch das Objekt 91 verdeckt wird, kann daher bei der Vorgehensweise des Standes der Technik messtechnisch nicht festgestellt werden.
5 zeigt beispielhaft die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Mit F1 ist ein Start- bzw. Initialisierungsschritt bezeichnet. Dieser Schritt kann beispielsweise die Ermittlung des Abstandes HS von der Abstandsmesseinrichtung L zur Oberseite SO der Stapelstellfläche SF umfassen.
Im Schritt F2 erfolgt die erfindungsgemäße Vielzahl von Abstandsmessungen.
Im nachfolgenden Schritt F3 erfolgt die Mittelung der Abstandsmesswerte XN zu dem zumindest einen Abstandsmittelwert M1–M4. Gegebenenfalls kann zu jedem Abstandsmesswert XN ein senkrechter Projektionsabstandsmesswert ermittelt werden. Die Mittelung kann eine arithmetische oder geometrische Mittelung sein. Es können bei der Mittelung messtechnische Ausreißer unberücksichtigt bleiben.
Im Schritt F4 erfolgt die rechnerische Ermittlung der Stapelhöhe H1–H9. Sie wird ermittelt, indem vom Abstand HS der zumindest eine Abstandsmittelwert M1–M4 abgezogen wird. Liegen zwei oder mehrere Abstandsmittelwerte M1–M4 vor, so können diese gleichfalls zu einem weiteren Gesamtabstandsmittelwert gemittelt werden.
Im nachfolgenden Schritt F5 erfolgt die Ausgabe der Stapelhöhe H1–H9 und – falls erforderlich – einer Fehlermeldung.
F6 stellt das Ende des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
6 zeigt eine beispielhaft grafische Darstellung des Streuungsbereichs σ eines Abstandsmesswertes X1–X7 bei einer Einzelabstandsmessung im Vergleich zur Messgenauigkeit MG bei einer Vielzahl N von Abstandsmessungen.
Mit dem Bezugszeichen EW ist ein Erwartungswert bezeichnet, bei welchem die Streuung s den Wert 0 aufweist. Mit W ist der Verlauf der Streuung s eines einzelnen Abstandsmesswertes X1–X7 bezeichnet. Mit h ist eine Häufigkeit eines Abstandsmesswertes X1–X7 bei einer jeweiligen Streuung s angegeben. Innerhalb des mit σ bezeichneten Bereichs liegen statistisch betrachtet 63% aller Einzelabstandsmesswerte. Mit VN ist gestrichelt der Verlauf der Normalverteilung einer Vielzahl N von gemittelten Abstandsmesswerten XN dargestellt. Wie 6 zeigt, liegen nun die 63% derartig gemittelter Abstandsmesswerte XN in einem erheblich schmaleren Bereich MG im Vergleich zu dem Streuungsbereich σ bei einer Einzelmessung.
7 zeigt die Anordnung einer Vielzahl N von auf einer Stapeloberseite O1–O9 verteilt angeordneten Messpunktgruppen GR innerhalb eines jeweiligen Messfeldes MF gemäß der Erfindung.
Mit den Bezugszeichen AX bzw. AY ist ein Abstand von einer Messpunktgruppe GR zu einer benachbarten Messpunktgruppe GR in einer jeweils orthogonalen Richtung bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen ME ist eine maximale Erstreckung eines Messfeldes MF bezeichnet.
8 zeigt beispielhaft eine Messpunktgruppe GR innerhalb eines Messfeldes MF im Detail.
Im Beispiel der 8 sind zehn Messpunkte P innerhalb des Messfeldes MF angeordnet. Mit dem Bezugszeichen MD ist eine maximale Erstreckung bzw. ein Durchmesser eines Messpunktes P bezeichnet. Der Messpunkt P kann z. B. ein während der Überstreichung eines gepulsten Laserstrahls LS entstandener Messfleck sein. Je nachdem, ob der Laserstrahl LS senkrecht oder schräg auf die zu vermessende Stapeloberseite O1–O9 trifft, weist der Messfleck P eine Kreis- oder Ellipsenform auf.
9 zeigt beispielhaft die Ermittlung der Stapelhöhe H9 gemäß 4 auf Basis einer Vielzahl N von zu einer jeweiligen Messpunktgruppe GR gehörenden Abstandsmesswerten XN gemäß der Erfindung.
9 unterscheidet sich von 4 dadurch, dass die Ermittlung der interpolierten Profile IPV, IPN auf Basis zumindest eines Abstandsmittelwerts M1–M4 gebildet wird. Insbesondere werden die zum jeweiligen Messfeld MF gehörenden Abstandsmesswerte XN zu den Abstandsmittelwerten M1–M4 gemittelt. Mit ZN sind die jeweiligen zu den Abstandsmesswerte XN gehörenden Einzelstapelhöhen bezeichnet. Die Vielzahl N der Abstandsmessungen kann in einer zeitlichen Ordnung, wie z. B. in einem zeitlichen Raster, durchgeführt werden. Es ist auch möglich, dass die Abstandsmessungen zumindest teilweise gruppenweise gleichzeitig durchgeführt werden.
Wie 9 weiterhin zeigt, ist die Abweichung STE des realen Profils HPV, HPN vor und nach Entnahme der beiden stapelbaren Objekte 91, 92 gegenüber der Dicke D des Objekts 92 vernachlässigbar. In diesem Fall ist eine fehlerhafte Entnahme des Objekts 92 im Vergleich zum Abstandsmessverfahren nach dem Stand der Technik gemäß 4 sicher feststellbar. Mit dem Bezugszeichen H9 ist die reale Stapelhöhe des Stapels 9, mit dem Bezugszeichen H9' die rechnerisch ermittelte Stapelhöhe bezeichnet. Wegen der geringen Abweichungen STE zueinander sind diese in der 9 gemeinsam bemaßt.
10 zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäßes Messsystem MS zur Ermittlung einer Stapelhöhe H8 sowie zur Vermessung eines Profils eines Stapels S8 im Vergleich zu 3.
Das erfindungsgemäße Messsystem MS weist eine Abstandsmesseinrichtung L mit einer vorgegebenen messtechnisch bedingten Wiederholgenauigkeit MG auf. Mittels der Abstandsmesseinrichtung L kann ein Abstandswert A8 zu zumindest einer Messpunktgruppe GR auf einer der Abstandsmesseinrichtung L zugewandten Oberseite O8 des Stapels S8 gemessen werden. Aus dazu korres pondierenden Abstandsmesswerten XN kann dann die Stapelhöhe H8 ermittelt werden.
Die Abstandsmesseinrichtung L kann weiterhin eine stationäre Einrichtung sein. Sie kann beispielsweise an einer Krankatze angebracht sein, so dass die jeweils darunter befindlichen Stapels S1–S9 vermessen werden können.
Im Unterschied zum Beispiel der 3 sind anstelle einzelner Messpunkte P1–P7 kreisförmige bzw. elliptische Messfelder MF mit einer jeweils darin liegenden Messpunktgruppe GR angeordnet. Weiterhin werden im Beispiel der 10 die Abstandsmessungen mittels einer auf einem Lasermessverfahren basierenden Abstandsmesseinrichtung L durchgeführt. Die Abstandsmesseinrichtung L ist dabei ein Laserscanner, dessen Laserstrahl LS zur Abstandsmessung die gezeigte Oberseite O8 des Stapels S8 überstreicht. Es wird dabei je eine Abstandsmessung an den während der Überstreichung der Oberseite O8 entstehenden Messpunkten P durchgeführt. Der zu den jeweiligen Messpunkten P zugehörige Abstandsmesswert XN wird bei der Mittelung zu den Abstandsmittelwerten M1–M7 nur dann berücksichtigt, wenn der Messpunkt P innerhalb des vorgebbaren Messfeldes MF liegt. Der Messpunkt P kann alternativ zumindest teilweise im vorgebbaren Messfeld MF liegen.
Bei dem in der 10 gezeigten Messsystem MS wird zur Ermittlung der Abstandsmesswerte XN jeweils die Laufzeit des Laserstrahls LS vom Laserscanner L zum jeweiligen Messfeld MF und zurück gemessen. Insbesondere ist dabei der Laserstrahl LS gepulst, wobei der während der Pulsung entstehende Lasermessfleck dem jeweiligen Messpunkt P auf der Stapeloberseite O8 entspricht.
In 3 erfolgt die Ermittlung der Stapelhöhe H8 beispielhaft über den Abstandsmesswert A8 zu dem zugehörigen Messfeld MF. Das Messfeld MF liegt im Bereich der geometrischen Mitte der Stapeloberseite O8 des Stapels S8. Dieser Bereich ist bei den meisten stapelbaren Objekten 1–9 eindeutig. Zudem sind in diesem Bereich die geringsten geometrischen Abweichungen zu einer Sollstapelhöhe zu erwarten. Zur Ermittlung der Stapelhöhe H8 in Bezug auf das zum Abstandswert A8 gehörende Messfeld MF können benachbarte Abstandsmittelswerte M1–M7 berücksichtigt werden. Dies kann z. B. dann der Fall sein, wenn die im Bereich der geometrischen Mitte ermittelte Stapelhöhe H8 deutlich von den aus den Abstandsmittelwerten M1–M7 ermittelten Einzelstapelhöhen abweicht.
Das Profil des in 10 gezeigten Stapels S8 kann durch Auswertung der jeweiligen Abstandsmittelwerte M1–M7 erfolgen. Eine nicht auf der Stapeloberseite O8 liegende Messpunktgruppe GRA, wie im rechten unteren Teil der 10 gezeigt, wird nicht zur Vermessung des Profils des Stapels 8 herangezogen. Insbesondere dann nicht, wenn die außenliegende Messpunktgruppe GRA auf der Oberseite SO der Stellfläche SF liegen sollte.
Der Messrechner MR des Messsystems MS kann aus den Abstandsmittelwerten M1–M7 bzw. aus den zugehörigen Einzelstapelhöhen ZN einen rechnerischen Messwert für eine Länge OL', eine Breite OB' sowie eine Höhe H8' des Stapels S8 ausgeben. Die Messwerte OB', OL', H8' können beispielsweise von einem Logistiksystem zur Verfolgung der stapelbaren Objekte S1–S9 verwendet werden.
Im Beispiel der 10 weist das Messsystem MS bzw. die Abstandsmesseinrichtung L nicht weiter bezeichnete Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf. Die Mittel können beispielsweise ein Prozessor oder ein Mikrocontroller einer Steuereinheit des Messsystems MS sein. Auf ihnen kann ein Computerprogramm SW zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden. Das Computerprogramm SW kann auf einem Datenspeichermedium in maschinenlesbarer Form gespeichert sein. Beispielsweise kann das Datenspeichermedium eine Speicherkarte sein, wie z. B. eine SD-Speicherkarte, welche in einen entsprechenden Slot des Messsystems MS bzw. der Abstandsmesseinrichtung LS eingeschoben ist.
Alternativ können die Abstandsmessungen mittels einer Abstandsmesseinrichtung L auf Ultraschallbasis oder auf Radarbasis in analoger Weise durchgeführt werden. In diesem Fall ist die Abstandsmesseinrichtung L eine Ultraschall-Abstandsmesseinrichtung bzw. eine Radar-Abstandsmesseinrichtung.
Alternativ können die Abstandsmessungen mittels einer Kamera L als Abstandsmesseinrichtung in analoger Weise durchgeführt werden. Die Kamera L kann eine Stereokamera sein, welche zwei nebeneinander angeordnete Objektive mit jeweils einem dahinter angeordneten optischen Sensor aufweist. Durch Überlagerung der beiden aufgenommenen Bilder kann eine Tiefeninformation und somit ein Abstandsmesswert in einem jeweiligen betrachteten Bereich innerhalb des Bildbereichs abgeleitet werden. Die Kamera L kann alternativ nur ein Objektiv mit einem dahinter liegenden optoelektronischen Sensor sowie eine Fokussiereinrichtung aufweisen. Ein entsprechender zum Scharfstellen eines ausgewählten Bildbereiches erforderlicher Fokuswert kann dann zur Ableitung eines Abstandsmesswertes zu dem ausgewählten Bildbereich herangezogen werden. Weiterhin kann alternativ die Kamera L einen sogenannten Photomischdetektor (PMD-Sensor) als optoelektronischen Sensor aufweisen. Mittels eines derartigen Sensors können Entfernungen und somit Abstandsmesswerte zum betrachteten Objekt direkt im PMD-Sensor ermittelt werden.
11 zeigt beispielhaft ein Lager mit einem mobilen Transportmittel TM1 zur Beförderung von stapelbaren Objekten 1–5 sowie ein erfindungsgemäßes Messsystem MS zur Ermittlung der jeweiligen Stapelhöhe H1–H5. Es sind fünf Stapel S1–S5 gezeigt, welche Stapelobjekte 1–5 in unterschiedlicher Anzahl Geometrie und Dicke aufweisen.
Im Beispiel der 11 ist das Transportmittel TM1 ein Stapler. Der Stapler TM1 kann ein oder mehrere stapelbare Objekte 1–5 eines Stapels S1–S5 mittels einer Staplergabel GAB befördern. Das Transportmittel TM1 kann mittels eines nicht weiter dargestellten Fahrers gesteuert bzw. gefahren werden. Alter nativ kann das Transportmittel TM1 zum automatischen fahrerlosen Befördern der stapelbaren Objekte 1–5 ausgebildet sein. In beiden Fällen kann das Transportmittel TM1 eine Sendeempfangsantenne ANT1 aufweisen, über welche entsprechende Fahr- und Transportaufträge TA aus einem übergeordneten Logistiksystem LOG empfangen werden können. Das Logistiksystem LOG ist insbesondere ein rechnergestütztes Lagerverwaltungssystem. Quittierungen QT der jeweiligen Transportaufträge TA, wie z. B. durch den Fahrer, können auf umgekehrtem Wege an das Logistiksystem LOG übertragen werden. Zum Senden und Empfangen der Transportaufträge TA und der Quittierungen QT weist das Logistiksystem eine Sende-/Empfangsantenne ANT2 auf.
Oberhalb der Stapelstellfläche SF ist eine Abstandsmesseinrichtung L gezeigt. Die Abstandsmesseinrichtung L weist einen derartigen Erfassungsbereich auf, dass Abstandsmessungen zu den jeweiligen Oberseiten O1–O5 der gezeigten Stapel S1–S5 durchgeführt werden können. Die Abstandsmesseinrichtung L kann alternativ oder zusätzlich bewegbar angeordnet sein, wie z. B. an einer Krankatze. Dies ist insbesondere bei weitläufigen Lagern mit einer verhältnismäßig großen Stapelstellfläche SF vorteilhaft. Die mögliche Bewegbarkeit der Abstandsmesseinrichtung L ist durch die rechts neben der Abstandsmesseinrichtung L eingetragen Pfeile symbolisiert.
Im Beispiel der 11 weist das Messsystem MS die Abstandsmesseinrichtung L sowie einen Messrechner MR auf, welcher Messwerte MW von der Abstandsmesseinrichtung L zur Weiterverarbeitung empfängt. Die Messwerte MW können die zu den jeweiligen Abstandswerten A1–A5 zugehörige Vielzahlen N von Abstandsmesswerten XN enthalten. Ausgangsseitig kann der Messrechner MR die jeweiligen rechnerisch ermittelten Stapelhöhen H1'–H5' sowie die jeweiligen Abmessungen OB', OL' der Stapel S1–S5 an das Logistiksystem LOG übertragen. Ein derartiges Messsystems MS ist somit besonders vorteilhaft in der Lagerlogistik verwendbar.
Das Messsystem MS kann weiterhin rechnergestützte Mustererkennungsmittel aufweisen, welche eine Identifizierung des betreffenden Stapels S1–S5 ermöglichen. Die Mustererkennungsmittel können beispielsweise die jeweiligen Abmessungen OL', OB' eines obenliegenden Stapelobjekts 1–5 parallel zur Stapelstellfläche SF der Stapel S1–S5 ermitteln. Dadurch ist auch eine Ermittlung einer Position von stapelbaren Objekten 1–5 eines jeweiligen Stapels S1–S5 innerhalb der Stapelstellfläche SF möglich.
12 zeigt beispielhaft ein Lager mit einer Vielzahl N von Stapeln S1–S4, ein Transportmittel TM2 zur Beförderung von stapelbaren Objekten 1–4 sowie eine an dem Transportmittel TM2 angebrachte erfindungsgemäße Abstandsmesseinrichtung L.
Im Beispiel der 12 ist die gezeigte Abstandsmesseinrichtung L zugleich das Messsystems MS. Die Abstandsmesseinrichtung L weist nicht weiter gezeigte Mittel zur Weiterverarbeitung der Vielzahl N von Abstandsmesswerten XN entsprechend den Messrechnern MR gemäß 10 und 11 auf.
Das Transportmittel TM2 weist einen Haltearm bzw. einen Galgen G auf, an welchem sowohl die Abstandsmesseinrichtung L als auch ein Hubmagnet MAG angebracht sind. Der Hubmagnet MAG ist ein Elektromagnet, welcher zum Anheben eines magnetischen stapelbaren Objekts 1–4, wie z. B. eines Grobbleches, elektrisch erregt werden kann. Die Abstandsmesseinrichtung L ist beispielhaft ein Laserscanner, welcher zur Erfassung der Stapel H1–H4 schräg in Fahrtrichtung des Transportmittels TM2 ausgerichtet ist. Weiterhin weist die Abstandsmesseinrichtung L einen Erfassungsbereich auf, innerhalb dessen die jeweilige Stapelhöhe H1–H4 der Stapel S1–S4 erfassbar ist.
Das Transportmittel TM2 kann mittels eines nicht weiter dargestellten Fahrers gesteuert bzw. gefahren werden. Alternativ kann das Transportmittel TM2 zum automatischen fahrerlosen Befördern der stapelbaren Objekte 1–4 ausgebildet sein. Analog zu den Ausführungen gemäß 11 weist das Transportmit tel TM2 die Sendeempfangsantenne ANT1 zum Empfangen der Transportaufträgen TA und zum Senden der entsprechenden Quittierungen QT auf. Das Logistiksystem LOG weist die Sende-/Empfangsantenne ANT2 auf.
Im unteren Teil der 12 überstreicht der Laserscanner L fächerförmig den zu vermessenden Stapel S3. Zur Bestimmung der Stapelhöhe H3 kann beispielsweise die zum Abstandswertes A3 gehörende Vielzahl N von Abstandsmesswerten XN ausgewertet werden. Zur Vermessung des Profils können weiterhin alle auf der Stapeloberseite angeordneten Messpunktgruppen GR ausgewertet werden. Außerhalb liegende Messpunktgruppen GRA können bei der Profilvermessung unberücksichtigt bleiben.
Während der Fahrt des Transportmittels TM2 können alle im Erfassungsbereich der Abstandsmesseinrichtung L liegenden Stapel S1–S4 vermessen werden. Die zugehörigen Stapelhöhen H1'–H4' sowie die Abmessungen OL', OB' können mittels einer Antenne ANT 4 der Abstandsmesseinrichtung L an das Logistiksystem LOG übertragen werden. Das Logistiksystem LOG weist hierzu eine entsprechende weitere Antenne ANT 3 auf.
13 zeigt beispielhaft ein Förderband FE mit darauf bewegten Stapeln S1, S2, deren jeweilige Stapelhöhe H1, H2 durch eine darüber angebrachte Abstandsmesseinrichtung L gemessen wird.
Die beiden Stapel S1, S2 werden entsprechend der eingezeichneten Pfeilrichtung von links nach rechts bewegt. Im Beispiel der 13 ist die Abstandsmesseinrichtung L eine stationäre Einrichtung. Sie ist zur Ermittlung der jeweiligen Stapelhöhe H1, H2 auf den Stapel S2 ausgerichtet.
Im oberen Teil der 13 ist das erfindungsgemäße Messsystem MS zu sehen. Das Messsystem MS weist die Abstandsmesseinrichtung L sowie den Messrechner MR zur Weiterverarbeitung der Vielzahl N von Abstandsmesswerte XN, die zum Abstandswert A2 gehören, auf. Der rechnerisch ermittelten Stapelhöhen H1', H2' können an das Logistiksystem LOG zur Weiterverarbeitung übertragen werden.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zudem möglich festzustellen, ob überhaupt ein Stapel oder ein einzelnes stapelbares Objekt, wie z. B. ein Stück Blech, auf der Rollenbahn transportiert wird. Es kann aus der ermittelten Stapelhöhe die Anzahl der stapelbaren Objekte berechnet werden. Es kann weiterhin bei Kenntnis der Rollenbahngeschwindigkeit die Abmessung eines stapelbaren Objektes entlang dessen Bewegungsrichtung ermittelt werden.
Alternativ kann eine Rollenbahn anstelle eines Förderbandes FE als Förderelement FE verwendet werden. Weiterhin kann das Förderelement FE ein Fahrzeug sein, wie z. B. ein Lastkraftwagen oder ein Eisenbahnwaggon. In diesem Fall ist die Abstandsmesseinrichtung L vorzugsweise an einem Portal angebracht, durch welches die zuvor genannten Förderelemente FE hindurch fahren können.
Ein derartiges Messsystem MS ist vorteilhaft in der Fertigungs- oder Automatisierungstechnik verwendbar.
Insbesondere ist das Messsystem dort vorteilhaft verwendbar, wo eine Stapelhöhe H1–H9 ermittelt und/oder ein Profil von Stapeln S1–S9 vermessen werden soll, die auf einem Förderelement FE bewegt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1495999 A1 [0021]
- EP 1653202 A1 [0022]

Claims

Verfahren zur Ermittlung des Istbestands an in einem Stapel (S1–S9) gestapelten Objekten (1–9), – wobei mittels einer Abstandsmesseinrichtung (L), welche eine vorgegebene messtechnisch bedingte Wiederholgenauigkeit (σ) aufweist, eine Vielzahl (N) von Abstandsmessungen zu zumindest einer Messpunktgruppe (GR) innerhalb eines vorgebbaren begrenzten Messfeldes (MF) durchgeführt und aus der Vielzahl (N) korrespondierender Abstandsmesswerte (XN) zumindest ein Abstandsmittelwert (M1–M4) gebildet wird, – wobei anhand des zumindest einen Abstandsmittelwertes (M1–M4) eine Stapelhöhe (H1–H9) ermittelt wird, – wobei die Stapelhöhe (H1–H9) mit einer Stapelsollhöhe verglichen wird und eine Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn die Stapelhöhe (H1–H9) um mehr als eine zulässige Schranke von der Stapelsollhöhe abweicht, – wobei die zulässige Schranke kleiner als die messtechnisch bedingte Wiederholgenauigkeit (σ) der Abstandsmesseinrichtung (L) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum jeweiligen Messfeld (MF) gehörenden Abstandsmesswerte (XN) zu dem zumindest einen Abstandsmittelwert (M1– M4) Bemittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl (N) der Abstandsmessungen in einer zeitlichen Ordnung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest teilweise gruppenweise gleichzeitig Abstandsmessungen durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gestapelten Objekte (1–9) flächig sind.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Objekte (1–9) Bleche, Platten, Paneele sind.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Stapelhöhe (H1–H9) einer Vielzahl (N) von Stapeln (S1–S9) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessungen mittels einer auf einem Lasermessverfahren basierenden Abstandsmesseinrichtung (L) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmesseinrichtung (L) ein Laserscanner ist, dessen Laserstrahl (LS) zur Abstandsmessung die Oberseite (O1–O9) des jeweiligen Stapels (S1–S9) überstreicht.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung an einem während der Überstreichung der jeweiligen Oberseite (O1–O9) entstehenden Messpunkt (P) durchgeführt wird, wobei der zu dem jeweiligen Messpunkt (P) zugehörige Abstandsmesswert (XN) bei der Mittelung zu dem zumindest einem Abstandsmittelwert (M1–M4) nur dann berücksichtigt wird, wenn der Messpunkt (P) innerhalb des vorgebbaren Messfeldes (MF) liegt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Abstandsmesswerte (XN) jeweils die Laufzeit des gepulsten Laserstrahls (LS) vom Laserscanner (L) zum zumindest einen Messfeld (MF) und zurück gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessungen mittels einer Abstandsmesseinrichtung (L) auf Ultraschallbasis durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessungen mittels einer Abstandsmesseinrichtung (L) auf Radarbasis durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessungen mittels einer Kamera durchgeführt werden.
Anwendung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche in der Lagerlogistik.
Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in der Fertigungs- oder Automatisierungstechnik, insbesondere bei Stapeln (S1–S9), welche auf einem Förderelement (FE) bewegt werden.
Verfahren zur Profilvermessung von Stapeln (S1–S9) mit stapelbaren Objekten (1–9), wobei das jeweilige Profil mittels einer auf einem Lasermessverfahren basierenden Abstandsmesseinrichtung (L) vermessen wird und wobei die zur Vermessung des jeweiligen Profils erforderliche Stapelhöhe (H1–H9) mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ermittelt wird.
Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 17 in der Lagerlogistik, insbesondere zur Ermittlung einer Position von stapelbaren Objekten (1–9) eines jeweiligen Stapels (S1–S9) innerhalb einer Stapelstellfläche (SF) und zur logistischen Verfolgung der stapelbaren Objekte (1–9).
Messsystem zur Ermittlung des Istbestands an in einem Stapel (S1–S9) gestapelten Objekten (1–9), dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.
Messsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem zur Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 17 aufweist.
Messsystem nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmesseinrichtung (L) eine stationäre Einrichtung ist, welche zur Ermittlung der jeweiligen Stapelhöhe (H1–H9) auf ein Stapel (S1–S9) förderndes Förderelement (FE) ausgerichtet ist.
Messsystem nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Abstandsmesseinrichtung (L) die Stapelhöhe (H1–H9) eines unter einer Krankatze befindlichen Stapels (S1–S9) messbar ist.
Messsystem nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmesseinrichtung (L) an einem Transportmittel (TM1, TM2) angebracht ist, welches zum Bewegen der stapelbaren Objekte (1–9) ausgebildet ist, wobei die Abstandsmesseinrichtung (L) einen Erfassungsbereich aufweist, innerhalb dessen die jeweilige Stapelhöhe (H1–H9) von Stapeln (S1–S9) erfassbar ist.
Messsystem nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, – dass die Abstandsmesseinrichtung (L) ein Laserscanner ist, welcher mittels eines Laserstrahls (LS) zumindest eine jeweilige Oberseite (O1-O9) der Stapel (S1-S9) zur Abstandsmessung überstreicht, wobei die Abstandsmessung an einem während der Überstreichung der jeweiligen Oberseite (O1-O9) entstehenden Messpunkt (P) durchführbar ist, und – dass das Messsystem Mittel aufweist, welche den zu dem jeweiligen Messpunkt (P) zugehörigen Abstandsmesswert (XN) bei der Mittelung zu dem zumindest einen Abstandsmittelwert (M1–M4) berücksichtigen, wenn der Messpunkt (P) innerhalb des vorgebbaren Messfeldes (MF) liegt.
Verwendung des Messsystems nach einem der Ansprüche 19 bis 23 in der Lagerlogistik.
Verwendung des Messsystems nach einem der Ansprüche 19 bis 23 in der Fertigungs- oder Automatisierungstechnik, insbesondere bei Stapeln (S1–S9), welche auf einem Förderelement (FE) bewegt werden.
Verwendung des Messsystems nach Anspruch 24 in der Lagerlogistik, insbesondere zur Ermittlung einer Position von stapelbaren Objekten (1–9) eines jeweiligen Stapels (S1–S9) innerhalb einer Stapelstellfläche (SF) sowie zur logistischen Verfolgung der stapelbaren Objekte (1–9).
Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder 17 auf einer Abstandsmesseinrichtung (L) oder auf einem Messsystem (MS) mit einer derartigen Abstandsmesseinrichtung (L).
Datenspeichermedium mit einem in maschinenlesbarer Form gespeicherten Computerprogramm (SW) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder 17 auf einer Abstandsmesseinrichtung (L) oder auf einem Mess system (MS) mit einer derartigen Abstandsmesseinrichtung (L).