DE29907065U1 - Vorrichtung zur induktiven Stirnkanten-Identifikation fahrerloser Fahrzeuge - Google Patents
Vorrichtung zur induktiven Stirnkanten-Identifikation fahrerloser FahrzeugeInfo
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Description
-Vi
-1-Beschreibung
Vorrichtung zur induktiven Stirnkanten-Identifikation fahrerloser Fahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Stirnkanten-Identifikation,
zur Unterscheidung der Vorderkanten und Hinterkanten der unterbrochenen, metallischen Bahnen, um die genaue Position eines fahrerlosen Fahrzeuges
festzustellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 42 04 334 C2 ist eine solche Vorrichtung zur Erkennung der
Unterbrechungen in den metallischen Bahnen bekannt, bei welchem das Fahrzeug von einem bestimmten Standort aus durch eine kontaktlose, induktive
Kopplung zu einem bestimmten Zielort gelenkt wird. Die Vorrichtung weist einen Lenkantrieb, einen Antriebsmotor sowie eine Steuerlogik auf. Zur induktiven
Kopplung wird eines der zwei in Fahrtrichtung nebeneinanderliegenden Spulenpaare verwendet, mit jeweils einer Primärwicklung und einer
Sekundärwicklung, deren Stirnflächen jeweils parallel zu einer metallischen Bahn
ausgerichtet sind und bei Bestromung der beiden Primärwicklungen in den
beiden Sekundärwicklungen jeweils Spannungen induziert werden, eine Sekundärspannung wird zur Steuerung des Antriebsmotors durch die Steuerlogik
auswertet. Wobei die zwei Spulenpaare samt metallischer Bahn jeweils als offener magnetischer Kreis ausgebildet sind, und die metallische Bahn elektrisch
leitend ausgebildet ist, um bei größer werdender Deckung mit der Stirnfläche eines Spulenpaares eine zunehmende Bedämpfung der induzierten Spannung in
der Sekundärwicklung eines Spulenpaares zu bewirken. Die beiden Spulenpaare sind Bestandteile von zwei Sensoren, das Ausgangssignals eines Sensors ist ein
direktes Maß für die Erkennung einer Unterbrechung in der metallischen Bahn. Nach Maßgabe dieses Ausgangssignals wird der Antriebsmotor des Fahrzeuges
gesteuert.
Der Sensor besteht aus einem Spulenpaar mit einer Primär- und Sekundärwicklung. Die Erkennung einer Lücke in den metallischen Bahnen wird
von einer Sekundärspannung eines Spulenpaares abgeleitet, dessen Amplitude ansteigt, wenn die metallischen Bahnen unterbrochen sind, und die metallische
Bahnen keine Dämpfung der Sekundärspannung bewirken können. Hat das Spulenpaar zu den metallischen Bahnen einen Abstand unter 10 mm, und sind
die metallischen Bahnen ca. 100 mm breit, so ist eine Erkennung einer Unterbrechung in der metallischen Bahnen stets gewährleistet. Sind die
metallischen Bahnen aus einem Federbandstahl (50 mm breit, 0,2 mm stark), und hat das Spulenpaar eine Bodenfreiheit von 20 mm zu den metallischen Bahnen
ist die Änderung einer Sekundärspannung sehr gering. Bei einer Versuchsanordnung mit den oben genannten Bedingungen, erhöhte sich die
Sekundärspannung von 28 V auf 28.3 V bei der Erkennung einer Unterbrechung in der metallischen Bahn. Eine Verdopplung der Sekundär-Windungen führt
lediglich zu einer Signaländerung von 0,6 V, bei einem Grundsignal von 56 V.
Wegen der Temperaturschwankungen, die z.B. eine Beeinflussung des Impulsstroms bewirken und wegen Alterungstoleranzen der Bauteile ist eine
sichere Auswertung unter diesen Umständen sehr schwierig.
Die zwei Spulenpaare der DE 42 04 334 C2 haben eine zusätzliche Funktion,
durch ein positives oder negatives Differenz-Signal, den Abstand zur Mitte der metallischen Bahnen festzustellen und durch die metallischen Bahnen ein
selbstfahrendes Fahrzeug zu lenken. Zur induktiven Kopplung dienen zwei in Fahrtrichtung nebeneinanderliegende Spulenpaare mit jeweils einer
Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, deren Stirnflächen jeweils parallel zu einer metallischen Bahn ausgerichtet sind und bei Bestromung der beiden
Primärwicklungen in den beiden Sekundärwicklungen jeweils Spannungen induziert werden, deren Differenz die Steuerlogik zur Steuerung des
Lenkantriebes auswertet. Die beiden Spulenpaare sind Bestandteile von zwei
-3-
Sensoren deren Ausgangssignale ein direktes Maß für den Abstand des
jeweiligen Sensors zur metallischen Bahn bilden. Nach Maßgabe dieser Ausgangssignale wird der Lenkantrieb des Fahrzeuges gesteuert.
Statt einem Spulenpaar, werden für die Stirnkanten-Identifikation zwei
Spulenpaare verwendet und dessen Differenz-Signal ausgewertet. Diese zwei Spulenpaare werden in der Einbaulage um 90° gedreht, so daß zur induktiven
Kopplung zwei in Fahrtrichtung hintereinanderliegende Spulenpaare dienen, diese sind nicht mehr in der Lage die Position quer zur metallischen Bahn zu
erkennen, sondern sie sind jetzt auf die Länge der unterbrochenen, metallischen Bahnen ausgerichtet. Durch eine Unterbrechung in einer metallischen Bahn
entstehen bei einer Unterbrechung zwei Stirnkanten, in Fahrtrichtung betrachtet,
stellt die erste Stirnkante das Ende der ersten metallischen Bahn dar, diese Stirnkante wird mit Hinterkante bezeichnet. Die zweite Stirnkante stellt den
Anfang der zweiten metallischen Bahn dar, diese Stirnkante wird mit Vorderkante bezeichnet.
Mit zunehmender Bodenfreiheit der Spulenpaare nimmt die Dämpfwirkung
der metallischen Bahn ab, weil die Feldstärke sehr stark abnimmt. Im Mittelpunkt
der Spule beträgt der Winkel ß = 90°. (Spulenkern-Mittelpunkt zur Mittellinie eines Spulenpaares betrachtet), mit zunehmenden Abstand verringert sich der
Winkel ß, die Feldstärke (H) nimmt um den Faktor sin3ß ab, die Dämpfung durch
die metallische Bahn nimmt sehr stark ab und damit auch die Signaländerung in einer Sekundärwicklung.
Hier wird der Vorteil der Erfindung aufgeführt, für die Stirnkanten-Identifikation
die zwei Spulenpaare einzusetzen, es entsteht kein Grundsignal, wenn eine metallische Bahn diese vollständig bedeckt oder wenn diese
vollkommen frei sind. Der Differenz-Sensor hat eine höhere Empfindlichkeit und dadurch kann die Bodenfreiheit zu den metallischen Bahnen wesentlich erhöht
werden, bei einer gleichzeitigen Steigerung der Genauigkeit der
-A-
Positionsbestimmungen der Stirnkanten der unterbrochenen, metallischen
Bahnen, wobei eine Vorderkante von einer Hinterkante unterschieden werden kann, folglich kann eine Unterbrechung zu zwei unterschiedlichen Meldungen
führen.
Die Aufgabe wurde gelöst mittels zwei in Fahrtrichtung hintereinanderliegenden
Spulenpaare. Zur Identifikation der Stirnkanten der unterbrochenen, metallischen Bahnen sind diese auf die Länge der metallischen Bahnen
ausgerichtet, wobei eine Unterbrechung mindestens so groß sein sollte, wie die Breite eines Spulenpaares. Das Differenz-Signal der zwei Spulenpaare wird auf
den Wert von 0 V abgeglichen, dieser Wert ändert sich nicht, wenn beide Spulenpaare gleichmäßig durch die metallischen Bahnen zur Deckung kommen,
weil die zwei Sekundärwicklungen, so in Reihe geschaltet sind, daß sich deren Sekundärwicklungssignale gegenseitig aufheben. Ist z.B. das Spulenpaar (3)
vollkommen frei und das Spulenpaar (2) dagegen vollständig durch die metallische Bahn bedeckt, steigt das Differenz-Signal auf die max. mögliche
Amplitude an, das Sekundärwicklungssignal des Spulenpaares (2) wird sehr stark gedämpft, das Sekundärwicklungssignal des Spulenpaares (3) erreicht den
höchst möglichen Spannungswert. Die Polarität des Differenz-Signals kann positiv oder negativ sein, je nach dem wie die Stromrichtung des Stromimpulses
durch die zwei Primärwicklungen ist. Ist z.B. die Polarität des Differenz-Signals
negativ, wenn das Spulenpaar (3) vollkommen frei ist, und das Spulenpaar (2) dagegen vollständig durch die metallische Bahn bedeckt ist, so erreicht das
Differenz-Signal den höchst möglichen positiven Spannungswert, wenn das Spulenpaar (2) vollkommen frei ist und das Spulenpaar (3) dagegen vollständig
durch die metallische Bahn bedeckt ist. Sind beide Spulenpaare vollkommen frei und sind die zwei Spulenpaare so angeordnet, daß in Fahrtrichtung betrachtet
zuerst das Spulenpaar (3) durch die metallische Bahn zur Deckung kommen kann, so wird bei der Weiterfahrt des fahrerlosen Fahrzeuges zuerst das
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Spulenpaar (3) durch eine metallische Bahn bedeckt, während das Spulenpaar
(2) noch vollkommen frei ist, durch das positive Differenz-Signal erfolgt die Aussage, daß hier eine Vorderkante einer unterbrochenen, metallischen Bahn
erkannt wurde. Ist dagegen das Spulenpaar (3) durch eine Unterbrechung der
metallischen Bahn bereits vollkommen frei, während das Spulenpaar (2) durch die metallische Bahn voll zur Deckung kommt, erfolgt durch das negative
Differenz-Signal die Aussage, daß eine Hinterkante einer unterbrochenen, metallischen Bahn erkannt wurde. Werden die zwei Spulenpaare in der
Einbaulage um 180° gedreht, so bleibt die Funktionalität voll erhalten, es ändert
aber sich die Polarität des Differenz-Signals, dies führt dazu, daß jetzt bei der
Generierung positiver Differenz-Signale Hinterkanten erkannt werden, und bei negativen Differenz-Signalen werden Vorderkanten in den unterbrochenen,
metallischen Bahnen erkannt. Eine Änderung der Amplitude des Differenz-Signals von weniger als 0,1 V auf ± 0,5 V ist jetzt für eine sichere Auswertung
vollkommen ausreichend.
Die zwei Spulenpaare sind sehr empfindlich, weil beim Schalten des
Komparators der Steuerlogik ein Spulenpaar vollständig durch die metallische
Bahn zur Deckung kommt, während das andere Spulenpaar vollkommen frei ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß jede Stirnkante der metallischen
Bahnen ein Differenz-Signal generieren, und daß durch Polarität des Differenz-Signals
die Vorderkanten von den Hinterkanten unterschieden werden können. Es ist verständlich, daß die zwei Spulenpaare nicht mehr in der Lage sind die
Position quer zur metallischen Bahn zu erkennen. Dies kann durch zwei zusätzliche Spulenpaare gelöst werden. Es reicht aber vollkommen aus, wenn
diese Kombination nur eine gemeinsame Primärwicklung hat und jeweils aus zwei Sekundärwicklungen besteht, wobei zwei Sekundärwicklungen in der Einbaulage
um 90° gedreht sind.
Ist das fahrerlose Fahrzeug nicht mehr mittig zur metallischen Bahn, so ist
unter Umständen ein Teil der Spulenpaare nicht mehr durch die metallische Bahn bedeckt. Weil dies in der Regel für beide Spulenpaare zutrifft, bleibt dieser
Umstand ohne größere Beeinflussung für die Genauigkeit der Positionierung. Es erfolgt keine Beeinflussung, wenn die Breite der metallischen Bahnen wesentlich
größer sind als die Länge der zwei Spulenpaare.
Bei der Verlegung der metallischen Bahnen auf einer geraden Strecke ist
darauf zu achten, daß die Vorderkanten und Hinterkanten im 90° Winkel sind. In
engen Kurven sollte eine Unterbrechung der metallischen Bahnen vermieden werden. Bei Bahnunterbrechungen in einer Kurve muß darauf geachtet werden,
daß die Unterbrechungen der metallischen Bahnen mit der Mittellinie der zwei Spulenpaare deckungsgleich sind. Eine Unterbrechung der metallischen Bahnen
sollte mindestens die Breite eines Spulenpaares haben, zusätzlich sollte die Wegstrecke berücksichtigt werden, die das fahrerlose Fahrzeug während einer
Abfrage-Zykluszeit zurückgelegt hat. Soll z.B. das Fahrzeug an einer bestimmten Position stoppen, so wird unter Berücksichtigung des Bremsweges die Position
der Mittellinie der Spulenpaare auf der metallischen Bahn markiert. An dieser Stelle erfolgt die 1. Trennung der metallischen Bahn, durch die 2. Trennung
entsteht eine Unterbrechung in den metallischen Bahnen.
Eine Anwendung der Erfindung kommt z.B. in Betracht, wenn zwar eine
metallische Bahn für die Spurführung eines fahrerlosen Fahrzeuges verwendet wird, aber z.B. für die Positionsfeststellung zur metallischen Bahn zwei in
Fahrtrichtung nebeneinanderliegende induktive Näherungsschalter eingesetzt werden. Eine Anwendung kommt in Betracht, wenn z.B. eine Spurführung eines
fahrerlosen Fahrzeuges durch ein optisches System erfolgt, können zusätzlich unterbrochene, metallische Bahnen verlegt werden, um die Stirnkanten der
unterbrochenen, metallischen Bahnen zu identifizieren. Eine Anwendung kommt in Betracht, wenn z.B. manuell gelenkte Fahrzeuge durch die Stirnkanten-
ldentifikation eine bestimmte Information erhalten sollen. Im Fahrzeug werden
zwei Spulenpaare integriert, die Breite der metallischen Bahnen richtet sich in diesem Fall nach der Fahrbahnbreite.
Im FTS-Bereich werden fahrerlose Transportfahrzeuge eingesetzt, zur
Spurführung dienen zum Teil reale Leitspuren. Diese metallischen Bahnen bestehen in der Regel aus einem rostfreiem Federbandstahl und sind ca. 40 mm
oder 50 mm breit. Für den FTS-Bereich werden Federstahlbänder bevorzugt, weil sie eine höhere mechanische Festigkeit aufweisen. Es ist nicht immer
auszuschließen ist, daß die Leitspur mit den Rädern des fahrerlosen Transportfahrzeuges in Berührung kommt. Dies führt zu Beschädigungen, die
Stirnkanten der Leitspur sind davon besonders betroffen, weil sie nicht mit der Fahrbahn eben sind. Wird aber die Stärke der Leitspur verringert, nimmt auch die
mechanische Festigkeit ab.
Die Stirnkanten-Identifikation benötigt metallische Bahnen, aus einem
elektrisch leitenden Stoff, je höher deren elektrische Leitfähigkeit ist, desto besser ist deren Dämpfwirkung und desto höher ist auch die max. Amplitude des
Differenz-Signals, wenn ein Spulenpaar durch die metallische Bahn voll zur Deckung kommt und ein Spulenpaar vollkommen frei ist. Hat ein Material eine
sehr hohe mechanische Festigkeit, aber eine geringere elektrische Leitfähigkeit,
so kann durch die Erhöhung der Materialstärke der ohmsche Widerstand der
metallischen Bahn verringert werden. Reicht die Amplitude des Differenz-Signals nicht aus, weil z.B. eine sehr hohe Bodenfreiheit erwünscht ist, so kann durch die
Erhöhung der Abmessungen der Spulenpaare, und durch die Erhöhung der Breite der metallischen Bahnen die Empfindlichkeit der zwei Spulenpaare
wesentlich gesteigert werden. Durch eine höhere Spannungsversorgung des Impulsgenerators kann die Empfindlichkeit zusätzlich gesteigert werden. Ist die
metallische Bahn der Stirnkanten-Identifikation durch einen Bodenbelag geschützt, so ist ein Aluminiumband (Aluband) wegen der größeren
aa ·
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Dämpfwirkung des Differenz-Signals zu bevorzugen. Als metallische Bahnen
können massive Bänder oder metallische Folienbänder dienen, ein Alufolienband mit einer Stärke von 0,01 mm hat nahezu die gleichen Dämpfungs-Eigenschaften
wie ein Federstahlband mit einer Stärke von 0,3 mm. Durch eine Umhüllung des Alufolienbandes mit einem Kunststoffmantel kann die mechanische
Beanspruchung der Leitspur wesentlich verbessert werden. Für die Stirnkanten-Identifikation
können unterbrochene, metallische Bahnen aus einem Federbandstahl eingesetzt werden, mit einer Bahnbreite von ca. 40 mm, bei einer
Stärke von ca. 0,2 mm. Damit Beschädigungen der metallischen Bahnen durch die Räder des fahrerlosen Fahrzeuges vermieden werden, ist das Stützrad bei
Stirnkanten-Identifikation nicht mittig, oder das Gehäuse der Stirnkanten-Identifikation
in nicht mittig angeordnet.
Zur Vermeidung von elektrischen und magnetischen Störeinflüssen werden
die zwei Spulenpaare und die Steuerlogik durch ein Metall-Gehäuse geschützt. Nur die Seite des Gehäuses, die auf die metallische Bahnen gerichtet ist, wird
durch eine Abdeckung aus einem nicht metallischen Werkstoff geschützt. Das Metall-Gehäuse ist so eingebaut, daß die Stirnflächen der zwei Spulenpaare auf
die unterbrochenen, metallischen Bahnen gerichtet sind. Reicht eine unterbrochene, metallische Bahn für die notwendigen Informationen nicht aus, so
können z.B. zwei unterbrochene, metallische Bahnen parallel verlegt, deren Stirnkanten von jeweils zwei Spulenpaare identifiziert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung
eingangs genannten Art die Vorderkanten und Hinterkanten der unterbrochenen, metallischen Bahnen zu identifizieren, um daraus Haltepositionen abzuleiten. Die
Vorderkanten und Hinterkanten der unterbrochenen, metallischen Bahnen können auch bestimmte Informationen enthalten, die metallischen Bahnen
bestehen aus (n) metallischen Bahnen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Lösung nach der Erfindung sind stromlose, unterbrochene, metallische
Bahnen. Die Stirnkanten-Identifikation erfolgt durch eine Abtastung der unterbrochenen, metallischen Bahnen mittels zwei passiven Spulenpaare. Für
die Auslösung der Stirnkanten-Identifikation ist maßgebend, daß die Mittellinie der zwei Spulenpaare mit den Stirnkanten der unterbrochenen, metallischen
Bahnen zur Deckung kommen kann, damit die Amplitude des Differenz-Signals den höchsten Wert erreichen kann.
Bei einer sehr genauen Identifikation der Stirnkanten-Positionen der
unterbrochenen, metallischen Bahnen sollte die Fahrtgeschwindigkeit des fahrerlosen Fahrzeuges und die Zykluszeit des Taktgenerators berücksichtigt
werden. Beträgt die Zykluszeit für die Abtastung der zwei Spulenpaare 2 ms, und beträgt die Fahrtgeschwindigkeit 5 km/h, so legt das fahrerlose Fahrzeug in 2 ms
eine Wegstrecke von 2,8 mm zurück. Zu dieser Ungenauigkeit kommen weitere Toleranzen hinzu, das Differenz-Signal erhöht sich, wenn sich während der Fahrt
innerhalb einer Zykluszeit von 2 ms der Abstand der zwei Spulenpaare zur metallischen Bahn verringert, weil die Dämpfwirkung durch die metallischen
Bahnen zunimmt. Alterungs-Toleranzen der Bauteile, die den Stromimpuls und die Schaltschwelle des Komparators beeinflussen müssen ebenfalls
berücksichtigt werden. Der unterschiedliche Bremsweg des fahrerlosen Fahrzeuges hat in der Regel einen großen Einfluß auf die genaue Halteposition.
Zur Erhöhung der Genauigkeit, kann z.B. die Fahrtgeschwindigkeit bereits reduziert werden, wenn eine Hinterkante einer unterbrochenen, metallischen
Bahn identifiziert wurde, das Differenz-Signal das bei einer Vorderkante einer unterbrochenen, metallischen Bahn generiert wird kann das Ausschalten des
Antriebsmotors bewirken.
Wenn die Amplituden der Differenz-Signale die maximalen Werte erreichen
werden Stirnkanten durch die zwei Spulenpaare identifiziert. Dieser maximale Wert der Amplituden kann unterschiedlich sein, es ist von Vorteil, wenn die
Stirnkanten-Positionen durch einen Analog/Digital-Wandler identifiziert werden. Die Amplituden der Differenz-Signale der zwei Spulenpaare werden in einen
binären Wert gewandelt. Die Werte der maximalen Differenz-Signale können mittels einem Mikrocontroller festgestellt werden. Um elektrische Störungen zu
eliminieren, wird ein Mindestwert der Amplituden der Differenz-Signale vorgegeben. Wird dieser Wert erreicht, erfolgt eine Überprüfung auf eine stetige
Erhöhung des Differenz-Signals. Es erfolgt die Programmabfrage 'Erhöht sich
das Differenz-Signal weiter'?, bei der Aussage 'ja' erfolgt eine erneute Überprüfung, bei der ersten (1 - &eegr; möglich) Aussage 'nein' ist davon auszugehen,
daß die max. mögliche Amplitude überschritten wurde, und je nach Polarität des Differenz-Signals wird daraus eine Vorderkante oder Hinterkante einer
unterbrochenen, metallischen Bahn abgeleitet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen von einem Ausführungsbeispiel einer Stirnkanten-Identifikation eines fahrerlosen
Fahrzeuges näher erläutert, wobei die Unterbrechungen in den metallischen Bahnen im einfachsten Fall direkt den Antriebsmotor steuern, so daß eine
Unterbrechung in der metallischen Bahn eine Halteposition des fahrerlosen Fahrzeuges kennzeichnet, des weiteren können diese Unterbrechungen
bestimmte Informationen beinhalten, wie z.B. die absolute Haltepositionen oder die Grundstellung des fahrerlosen Fahrzeuges. Die Information durch eine
Stirnkanten-Identifikation der metallischen Bahnen, können außerdem die Höhe der Fahrtgeschwindigkeit oder die Angabe eines Streckenabschnittes beinhalten.
In der Weiterbildung nach Schutzanspruch 2, können mittels dieser unterbrochenen, metallischen Bahnen fahrerlose Fahrzeuge gelenkt werden, die
ein eigenständiges Antriebssystem und Lenksystem haben.
Es zeigen:
Fig. 1A im Schnitt eine schematisierte Darstellung einer Fahrbahn mit einer
metallischen Bahn auf der ein fahrerloses Fahrzeug mit einem eigenständigen Lenksystem fährt, und die Anordnung von einem Metallgehäuse, in diesem sind
zwei Spulenpaare auf einer Trägerplatte und eine Steuerlogik integriert, wobei die zwei Spulenpaare samt metallischer Bahn jeweils als offener magnetischer
Kreis ausgebildet sind,
Fig. 1B eine schematisierte Darstellung der metallischen Bahnen (9, 9/n), auf
der ein fahrerloses Fahrzeug fährt, und die Anordnung von zwei Spulenpaare auf einer Trägerplatte, wobei mittels zwei Antriebsrädern und jeweils einem
Antriebsmotor der Antrieb und die Lenkung eines fahrerlosen Fahrzeuges erfolgt,
Fig. 2A eine Prinzipschaltung einer Stirnkanten-Identifikation und die
Anordnung von zwei Spulenpaare auf einer Trägerplatte und deren Auswertung durch eine Steuerlogik, wobei durch die Identifikation der Vorderkanten der
unterbrochenen, metallischen Bahnen ein Ausschalten der Antriebsmotoren bewirken,
Fig. 2B ein Impulsdiagramm mit einer Darstellung einer Taktleitung, diese
löst einem Stromimpuls aus und dadurch werden zwei unterschiedliche Differenz-Signale
generiert,
Fig. 3A in einer vereinfachten Darstellung die unterbrochenen, metallischen
Bahnen, in den Stellungen TV bis 'D' eines fahrerlosen Fahrzeuges, wobei die
Sekundärwicklungen der zwei Spulenpaare besonders hervorgehoben sind, und ein Impulsdiagramm mit den Differenz-Signalen der zwei Sekundärwicklungen,
Fig. 3B in einer vereinfachten Darstellung der unterbrochenen, metallischen
Bahnen, die Stellungen TV bis 'D' eines fahrerlosen Fahrzeuges, wobei die
Sekundärwicklungen der zwei Spulenpaare besonders hervorgehoben sind, und ein Impulsdiagramm mit den Differenz-Signalen der zwei Sekundärwicklungen,
Fig. 4A In einer vereinfachten Darstellung der unterbrochenen, metallischen
Bahnen, die Stellungen 1A' bis 'M' eines fahrerlosen Fahrzeuges zur Übernahme
der Informationen, und ein Impulsdiagramm mit den Differenz-Signalen der zwei Sekundärwicklungen,
Fig. 4B In einer vereinfachten Darstellung die breiten, unterbrochenen,
metallischen Bahnen, die Stellungen &Aacgr;' bis 'F' kennzeichnen die Übernahme der
Informationen, wobei zwei Fahrzeuge auf einer Fahrbahn in den Stellungen R und L sind und ein eigenständiges oder manuellen Lenksystem haben, wobei ein
Lenksystem durch eine metallische Bahn auszuschließen ist.
Die Stirnkanten-Identifikation gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1A,
1B bestehen aus den unterbrochenen, metallischen Bahnen (9, 9/n) auf einer
Fahrbahn (11). Am fahrerlosen Fahrzeug (1) ist ein Metallgehäuse (10) befestigt,
in diesem ist die Trägerplatte (6) für die zwei Spulenpaare (2, 3) und die Steuerlogik (6/1) integriert, mittels zwei Antriebsrädern (7, 7/1) erfolgt durch die
Antriebsmotoren (8, 8/1) der Antrieb und gleichzeitig die Lenkung des fahrerlosen
Fahrzeuges (1). Zum Schutz der unterbrochenen, metallischen Bahnen (9, 9/n) ist ein Stützrad (7/3) so angeordnet, daß es nicht mit den metallischen Bahnen
(9, 9/n) in Berührung kommen kann. Das Spulenpaar (2, 3) ist in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet, das Spulenpaar (3) kommt durch die metallische
Bahn (9/n) vollständig zur Deckung, das Spulenpaar (2) ist dagegen vollkommen frei. In dieser Stellung wird eine Vorderkante der metallischen Bahn (9/n)
erkannt, und das Differenz-Signal (22) erreicht die höchst mögliche positive Amplitude. Die Steuerung der Antriebsmotoren (8, 8/1) erfolgen durch ein
-13-
eigenständiges Antriebssystem und Lenksystem. Ist die Drehzahl der
Antriebsmotoren (8, 8/1) gleich, so fährt das fahrerlose Fahrzeug (1) geradeaus weiter, mittels einer unterschiedlichen Drehzahl der Antriebsmotoren (8, 8/1) wird
das fahrerlose Fahrzeug (1) durch die Antriebsräder (7, 7/1) gelenkt.
Die Stirnkanten-Identifikation, gemäß Ausführungsbeispiel Fig. 2A, 2B stellt
eine Prinzipschaltung einer Steuerlogik dar, um mittels zwei Spulenpaare (2, 3),
die auf einer Trägerplatte (6) angeordnet sind, deren Differenz-Signal (22)
auszuwerten, wobei die Vorderkanten der unterbrochenen, metallischen Bahnen (9, 9/n) die Antriebsmotoren (8) und (8/1) ausschalten. Die Funktion der
Steuerlogik besteht darin, daß beim Drücken des Tasters (38) die Antriebsmotoren (8, 8/1) freigegeben werden. Das fahrerlose Fahrzeug (1) hat
ein eigenständiges Lenksystem und ein eigenständiges Antriebssystem mittels den Steuerleitungen (45, 46), über die Steuerleitung (45) wird der links
angeordnete Antriebsmotor (8) einschaltet, der Antriebsmotor (8/1) wird über die
Steuerleitung (46) einschaltet. Eine Hinterkante generiert ein negatives Differenz-Signal
(22), die Steuerlogik identifiziert nur eine Vorderkante durch ein positives Differenz-Signal (22). Die Steuerlogik besteht im wesentlichen aus zwei
Spulenpaare (2, 3), einem Taktgenerator (15), einem Impulsgenerator (20), einem Komparator (33) und einem Flip-Flop (35). Auf einer Trägerplatte (6) sind
zwei Spulenpaare (2, 3) mit den Primärwicklungen (2/1, 3/1) und den Sekundärwicklungen (2/2, 3/2) so angeordnet, daß die Primärwicklungen (2/1,
3/1) auf der Oberseite und die Sekundärwicklungen (2/2, 3/2) auf der Unterseite der Trägerplatte (6) angeordnet sind. Eine Umkehrung der Anordnung führt zu
keiner Beeinträchtigung. Auf der Oberseite der Trägerplatte (6) führt der Wicklungsanschluß (4/1) zum Anfang der Primärwicklung (2/1) und ist mit dem
Anfang der Primärwicklung (3/1) verbunden und führt zum Wicklungsanschluß (4/2). Auf der Unterseite der Trägerplatte (6) führt der Wicklungsanschluß (5/1)
• · &bgr; · ■ ·
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zum Anfang der Sekundärwicklung (3/2) und zum Wicklungsanschluß (5/3) und
verbindet das Ende der Sekundärwicklung (2/2) und führt weiter zum Wicklungsanschluß 5/2. Da Anfang und Ende beider Sekundärwicklungen (2/2,
3/2) vertauscht sind, ist an den Wicklungsanschlüssen (5/1) und (5/2) nur die Differenz der zwei Sekundärwicklungssignale der Sekundärwicklungen (2/2, 3/2)
wirksam. Die zwei einzelnen Primärwicklungen (2/1, 3/1) können durch eine einzelne Wicklung ersetzt werden, die durch eine induktive Kopplung auf beide
Sekundärwicklungen (2/2, 3/2) einwirken. Das Gehäuse (10) kann aus einen
nicht metallischen Material bestehen, es kann auch ein Metall-Gehäuse eingesetzt werden, dieses ist am fahrerlosen Fahrzeuges (1) befestigt, zum
Schutz der Trägerplatte (6) und der Steuerlogik (6/1). Die Steuerlogik steuert die
Antriebsmotoren (8, 8/1), diese werden durch einen Leistungs-MOSFET
Transistor T4 eingeschaltet, wenn zuvor die Steuerleitungen (45, 46) aktiviert wurden. Im fahrerlosen Fahrzeug (1) erfolgt die Spannungsversorgung mittels
zwei Batterien (13, 14). Durch den Schalter (41) wird die Batteriespannung (44)
eingeschaltet oder ausgeschaltet. Durch die Primärwicklungen (2/1, 3/1) fließt ein
Stromimpuls (21) vom Wicklungsanschluss (4/1) zum Wicklungsanschluss (4/2). Dadurch werden von den Primärwicklungen (2/1, 3/1) in die Sekundärwicklungen
(2/2, 3/2) zwei Sekundärwicklungssignale induktiv gekoppelt. An den Wicklungsanschlüssen (5/1, 5/3) steht das Sekundärwicklungssignal der
Sekundärwicklung (3/2) an, dagegen steht an den Wicklungsanschlüssen (5/2, 5/3) das Sekundärwicklungssignal der Sekundärwicklung (2/2) an. Je nachdem,
ob die Stirnflächen der Spulenpaare (2, 3) gleichmäßig oder ungleichmäßig von den metallischen Bahnen (9, 9/n) bedeckt sind, erzeugen die
Sekundärwicklungen (2/2, 3/2) an den Wicklungsanschlüssen (5/1, 5/2) kein
Differenz-Signal (22), oder ein positives oder negatives Differenz-Signal (22). Die
Sekundärwicklungen (2/2, 3/2) liefern an den Wicklungsanschlüssen (5/1, 5/2)
kein Differenz-Signal (22) oder nur ein geringes Differenz-Signal (22), wenn
keine metallische Bahn (9) die Spulenpaare bedeckt, oder wenn durch die metallische Bahn beide Spulenpaare (2, 3) vollständig bedeckt werden. Die
Sekundärwicklungen (2/2, 3/2) liefern an den Wicklungsanschlüssen (5/1, 5/2) den höchst möglichen Wert eines positives Differenz-Signals (22), wenn durch
die metallische Bahn (9) die Stirnfläche vom Spulenpaar (3) vollständig zur Deckung kommt und das Spulenpaar (2) vollständig frei bleibt. Die
Sekundärwicklungen (2/2, 3/2) liefern an den Wicklungsanschlüssen (5/1, 5/2) den höchst möglichen Wert eines negativen Differenz-Signals (22), wenn durch
die metallischen Bahn (9) die Stirnfläche vom Spulenpaar (2) vollständig zur Deckung kommt und das Spulenpaar (3) vollständig frei bleibt. Im
Ausführungsbeispiel hat das Differenz-Signal (22) einen positiven Wert, wenn Vorderkanten der unterbrochenen, metallischen Bahnen (9, 9/n) identifiziert
werden, es hat einen negativen Wert, wenn Hinterkanten der unterbrochenen, metallischen Bahnen (9, 9/n) identifiziert werden .
Der Taktgenerator (15) ist nach einer üblichen Schaltung ausgeführt. In
Grundstellung des Flip-Flops (35) ist die Steuerleitung (37) auf low und blockiert
über ein 'NAND' Tor den Taktgenerator (15). Beim Setzen des Flip-Flops (35)
ändert sich die Steuerleitung (37) auf einen High-Pegel und der Taktgenerator (15) wird freigegeben, so daß die Taktleitung (19) zyklisch einen positiven Impuls
von etwa 20 ps und einen negativen Impuls von ca. 2 ms generiert. Das
Tastverhältnis ist durch das Verhältnis der Widerstände R2 und R2 veränderbar, die Zykluszeit der Taktleitung (19) wird durch das RC-Glied R1 und C1 bestimmt,
die Zykluszeit muß verringert werden, wenn sich die Fahrgeschwindigkeit des fahrerlosen Fahrzeuges (1) erhöht. Eine geringere Strombelastung der Batterien
wird durch eine Vergrößerung der Zykluszeit erreicht.
-16-
Der Impulsgenerator (20) besteht aus einem Leistungs-MOSFET Transistor T1
und einem RC-Glied R5 und C3, durch das RC-Glied R4 und C2 erfolgt eine
Rundung der Anstiegsflanke. Der Widerstand R5 ist über die Leitung (44) und dem Schalter (41) am Pluspol der Batterie (13) angeschlossen. Während der
Zeit, wenn die Taktleitung (19) einen Low-Pegel hat, ist der Leistungs-MOSFET
Transistor T1 gesperrt, und über den Widerstand R5 wird der Kondensator C3
aufgeladen. Der Stromimpuls (21) wird mit einem High-Pegel der Taktleitung (19)
ausgelöst, indem über das RC-Glied R4 und C2 die Spannung stetig ansteigt und schließlich der Leistungs-MOSFET Transistor T1 schaltet, und der Kondensator
C3 sich über die Primärwicklungen (2/1, 3/1) und die Drain-Sourse-Strecke des
Leistungs-MOSFET Transistors T1 entladen kann. Durch den Stromimpuls (21) wird bei der Anstiegsflanke und abfallenden Flanke jeweils ein
Sekundärwicklungssignal in den Sekundärwicklungen (2/2, 3/2) induktiv gekoppelt, das als Differenz an den Wicklungsanschlüssen (5/1, 5/2) als
Differenz-Signal (22) ansteht. Im vorliegenden Fall wird das Differenz-Signal (22)
ausgewertet, das bei der Vorderflanke des Stromimpulses (21) entsteht. Der Widerstand R6 ist an den Wicklungsanschlüssen (5/1, 5/2) angeschlossen und
verhindert eine Schwingneigung des Differenz-Signals (22). Am Wicklungsanschluß (5/2), wird das Differenz-Signal (22) auf einer Seite durch
den Kondensator C4 wechselstrommäßig zur Spannungsversorgung kurz geschlossen. Das Widerstandsverhältnis der Widerstände R7 + R8 zu R9
bestimmt das Potential am Wicklungsanschluß (5/2).
Die Batteriespannungen der Batterien (13, 14) sind in Reihe geschaltet und
werden durch den Schalter (41) eingeschaltet, indem der Pulspol der Batterie (13) über den geschlossen Schalter (41) mit der + Spannungsversorgungsleitung
(44) verbunden wird. An dieser Leitung steht jetzt die Spannungsversorgung für die CMOS-Bausteine an. Das RC-Glied R17 und C5 ist über die Leitung (40) mit
-17-
einem Eingang des Flip-Flop (35) verbunden. Über den Widerstand R17 wird die
Spannungsversorgung zugeführt. Der Kondensator C5 wird beim Einschalten der Spannungsversorgung über den Schalter (41) aufgeladen, und dadurch steigt die
Spannung an der Leitung (40) an, bis der Kondensator C5 aufgeladen ist, an. Während dieser Zeit entsteht ein kurzer Low-Impuls und setzt das Flip-Flop (35)
in die Grundstellung zurück.
Über den Widerstand R15 wird der Eingang des Flip-Flop (35) über die
Leitung (34) auf einen High-Pegel gehalten. Um eine Schaltfunktion bei einer
bestimmten Schwelle eines positiven Differenz-Signals (22) auszulösen, wird das Differenz-Signal (22) am - Eingang des Komparators (33) zugeführt. Am +
Eingang des Komparators (33) ist eine positive Referenzspannung, diese Spannung entsteht durch den Strom durch den Widerstand R8. Das Potential von
R9 sollte ca. den Wert von einer Batteriespannung (14) haben. Beträgt das aktive
Differenz-Signal z.B. min. +/- 0,5 V, so wird der Wert von R8 so festgelegt, daß
der Spannungsabfall an R8 ca. 0,4 V beträgt. Übersteigt die Amplitude des positiven Differenz-Signals (22) diesen Wert, schaltet der Komparator (33). Weil
die Impulsbreite (22) gering ist, entsteht beim Schalten des Komparators (33) am
Ausgang ein kurzer Low-Impuls. Die Leitung (34) verbindet den Ausgang des Komparators (33) mit dem Eingang des Flip-Flop (35), so daß bei einem kurzen
Low-Impuls das Flip-Flop (35) in die Grundstellung gebracht wird. Die Steuerleitung (36) führt über eine Umkehrstufe zum Leistungs-MOSFET
Transistor T4. Wird das Flip-Flop (35) in die Grundstellung gebracht, so wird die
Steuerleitung (36) auf einen High-Pegel geschaltet. Über eine Umkehrstufe wird der Leistungs-MOSFET Transistor T4 gesperrt, und die Antriebsmotoren (8/1,
8/2) werden ausgeschaltet. Gleichzeitig wird durch den Low-Pegel der
Steuerleitung (37) über ein 1NAND' Tor der Taktgenerator (15) gesperrt, so daß
an der Taktleitung (19) ein Low-Pegel ansteht, und der Leistungs-MOSFET
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Transistor T1 gesperrt wird. Das Flip-Flop (35) bleibt in dieser Grundstellung bis
der Taster (38) im fahrerlosen Fahrzeug (1) gedrückt wird.
Nun sei der Fall angenommen, daß der Taster (38) gedruckt wird um das
fahrerlose Fahrzeug zu starten, bis die Steuerlogik eine Vorderkante in der unterbrochenen, metallischen Bahn (9) erkennen kann. Die Leitung (39) wird vom
Taster (38) kurzzeitig auf das Potential des Minuspoles der Batterie (14) gezogen, und das Flip-Flop (35) wird gesetzt. Die Steuerleitung (36) führt über
eine Umkehrstufe zum Gateanschluß des Leistungs-MOSFET Transistors T4. Wird das Flip-Flop (35) gesetzt, so wird die Steuerleitung (36) auf einen Low-Pegel
geschaltet und der Gateanschluß von T4 nimmt einen High-Pegel an, so daß der Leistungs-MOSFET Transistor T4 schaltet. Sind die Leitungen (45, 46)
des eigenständiges Antriebssystems und Lenksystems aktiviert, kann ein Strom über die Antriebsmotoren (8, 8/1) und den Leistungs-MOSFET Transistor T4 zum
Minuspol der Batterie (14) fließen. Gleichzeitig wird durch den High-Pegel der Steuerleitung (37) und ein 'Nand1 Tor der Impulsgenerator (15) freigegeben. Das
passive Spulenpaar (2, 3) wird durch einen High-Pegel der Taktleitung (19) aktiviert, weil der Leistungs-MOSFET Transistor T1 eingeschaltet wird, kann sich
der Kondensator C3 über die Primärwicklungen (2/1, 3/1) und den Leistungs-MOSFET
Transistor T1 entladen. Es wird kein oder nur ein geringes Differenz-Signal (22) induziert, weil die Spulenpaare (2, 3) gleichmäßig durch die nicht
unterbrochene, metallische Bahn bedämpft werden (diese metallische Bahn ist in
Fig. 2A nicht dargestellt). Erreicht das fahrerlose Fahrzeug (1) die Stellung 'B',
so kommt das Spulenpaar (3) vollständig mit der metallischen Bahn (9) zur Deckung, das Spulenpaar (2) dagegen ist vollkommen frei. Es wird ein hohes
positives Differenz-Signal (22) induziert das am - Eingang des Komparators (33) ansteht, und weil die Amplitude des Differenz-Signals (22) höher ist, als der
Spannungsabfall am Widerstand R8 schaltet der Komparator (33) mit einem
-19-
kurzen Low-lmpuls, das Filp-Flop (35) wird in die Grundstellung gebracht, indem
die Steuerleitung (36) auf high bleibt, und der Leistungs-MOSFET Transistor T4 wird über eine Umkehrstufe gesperrt. Die Antriebsmotoren (8/1, 8/2) werden
ausgeschaltet, das Fahrzeug fährt bedingt durch den Bremsweg weiter, so daß beide Spulenpaare (2, 3) durch die Bahn (9) vollständig in Deckung bleiben. Mit
der Sperrung des Leistungs-MOSFET Transistors T4 wird gleichzeitig durch einen Low-Pegel der Steuerleitung (37) über ein 'NAND' Tor der Taktgenerator
(15) gesperrt, so daß an der Taktleitung (19) ein Low-Pegel ansteht, und der Leistungs-MOSFET Transistor T1 gesperrt wird. Das Flip-Flop (35) bleibt in
dieser Grundstellung bis der Taster (38) im fahrerlosen Fahrzeug (1) gedrückt wird. Im Ausführungsbeispiel werden nur Vorderkanten unterbrochener,
metallischer Bahnen durch positive Differenz-Signale (22) identifiziert, die Hinterkanten generieren negative Differenz-Signale (22), zur Identifikation ist ein
Komparator und ein Flip-Flop notwendig.
Die Stirnkanten-Identifikation, gemäß Ausführungsbeispiel Fig. 3A, zeigen in
einer vereinfachten Darstellung die Anordnung der metallischen Bahnen (9,1, 9,2, 9,3) und zwei Spulenpaare (2, 3), und die Stellungen (A, B, C, D) eines
fahrerlosen Fahrzeuges, wobei die zwei Sekundärwicklungen (2/2, 3/2) besonders hervorgehoben werden, und ein Impulsdiagramm, in dem nur die
Differenz-Signale (22) aufgeführt sind, die eine Identifikation der Stirnkanten bewirken. Die Spulenpaare (2, 3) in den Stellungen (B, C) sind
hintereinanderliegend zur metallischen Bahn. Zur besseren Darstellungsmöglichkeit
fehlen hier die Primärwicklungen (2/1, 3/1), außerdem ist der Umriß
einer Trägerplatte nur angedeutet. Die metallische Bahn ist so breit, daß die Spulenpaare (2, 3) vollständig bedecken kann. In Fahrtrichtung betrachtet ist
hier das Spulenpaar (3) vor dem Spulenpaar (2) angeordnet. In jeder Stellung (A,
B, C, D) wird der Augenblick betrachtet, beim dem die Mittellinie der Spulenpaare
-20-
(2, 3) mit einer Stirnkante einer metallischen Bahn deckungsgleich sind. Die
Spulenpaare (2, 3) erreichen in den Stellungen (A, B, C, D) die max. mögliche Empfindlichkeit. Der Vollständigkeit wegen, ist die Stellung A mit aufgeführt, in
Stellung B ist das Spulenpaar (2) vollkommen frei, das Spulenpaar (3) ist dagegen vollständig durch die metallische Bahn (9/2) bedeckt, dies führt dazu,
daß das Sekundärwicklungssignal (2/2) auf den max. möglichen Spannungswert ansteigt, das Sekundärwicklungssignal (3/2) wird dagegen sehr stark gedämpft.
Die beiden Sekundärwicklungen (2/2, 3/2) sind so in Reihe geschaltet, daß sich
deren Sekundärwicklungssignale gegenseitig aufheben. Wegen der ungleichen Dämpfung der Spulenpaare (2, 3) durch die metallische Bahn (9/2) wird ein
hohes positives Differenz-Signal (22) generiert. Die Identifikation einer Vorderkante der metallischen Bahn (9/2) von Stellung A nach B erfolgt hier durch
eine positive Differenz. In Stellung C ist das Spulenpaar (2) vollständig durch die
metallische Bahn (9/2) bedeckt, das Spulenpaar (3) ist dagegen vollkommen frei, dies führt dazu, daß das Sekundärwicklungssignal (2/2) sehr stark gedämpft wird,
das Sekundärwicklungssignal (3/2) kann dagegen auf den max. möglichen Spannungswert ansteigen. Die Identifikation einer Hinterkante der metallischen
Bahn (9/2) von Stellung B nach C erfolgt durch eine negative Differenz. Ist das
fahrerlose Fahrzeug in Stellung D, wird wie in Stellung B eine Vorderkante einer
metallischen Bahn (9/3) durch eine positive Differenz identifiziert. Fährt das fahrerlose Fahrzeug von Stellung D in die Stellung C zurück, so ist das
Spulenpaar (2) vollständig durch die metallische Bahn (9/2) bedeckt, das Spulenpaar (3) ist dagegen vollkommen frei, dies führt dazu, daß das
Sekundärwicklungssignal (2/2) sehr stark gedämpft wird, das Sekundärwicklungssignal (3/2) kann dagegen auf den max. möglichen
Spannungswert ansteigen. Die Identifikation einer Vorderkante der metallischen Bahn (9/2) von Stellung D nach C erfolgt hier durch eine negative Differenz. In
Stellung B des fahrerlosen Fahrzeuges erfolgte die aber Aussage 'die
Identifikation einer Vorderkante der metallischen Bahn (9/2) von Stellung A nach
B erfolgt durch eine positive Differenz des Differenz-Signals (22)'. Bei einer Änderung der Fahrtrichtung werden aus Vorderkanten Hinterkanten, es kann
daher die Aussage abgeleitet werden, die Festlegung der Vorderkanten und Hinterkanten der unterbrochenen, metallischen Bahnen ist nur für eine
Fahrtrichtung gültig.
Die Stimkanten-Identifikation, gemäß Ausführungsbeispiel Fig. 3B, zeigen in
einer vereinfachten Darstellung die Anordnung der unterbrochenen, metallischen Bahnen (9/4, 9/5, 9/6) und zwei Spulenpaare (2, 3), und die Stellungen (A, B, C,
D) eines fahrerlosen Fahrzeuges, wobei die zwei Sekundärwicklungen (2/2, 3/2) besonders hervorgehoben sind, und ein Impulsdiagramm, in dem nur die
Differenz-Signale (22) aufgeführt sind, die eine Identifikation der Stimkanten bewirken. In Stellung A ist das Spulenpaar (2) und Spulenpaar (3) vollständig
durch die metallische Bahn (9/4) bedeckt, dies führt dazu, daß die Sekundärwicklungssignale (2/2, 3/2) gleichmäßig und sehr stark durch die
metallische Bahn (9/4) gedämpft werden. Die beiden Sekundärwicklungen (2/2, 3/2) sind so in Reihe geschaltet, daß sich deren Sekundärwicklungssignale
gegenseitig aufheben, es wird daher kein oder nur ein geringes Differenz-Signal (22) generiert. Das Differenz-Signal (22) ist viel kleiner als die Schaltschwelle
des Komparators (33), deswegen kann keine Stirnkante einer unterbrochenen,
metallischen Bahn (9/4) identifiziert werden. In Stellung B ist das Spulenpaar (2)
und Spulenpaar (3) immer noch vollständig durch die metallische Bahn (9/4) bedeckt, dies führt dazu, daß die Sekundärwicklungssignale (2/2, 3/2)
gleichmäßig und sehr stark durch die metallische Bahn (9/4) gedämpft werden. Es wird daher kein oder nur ein geringes Differenz-Signal (22) generiert, und es
erfolgt deshalb keine Identifikation einer Stirnkante einer metallischen Bahn (9/4).
In Stellung C ist das Spulenpaar (2) vollkommen frei, das Spulenpaar (3) wird
nicht vollständig durch die metallische Bahn (9/5) bedeckt, dies führt dazu, daß
das Sekundärwicklungssignal (2/2) auf den max. möglichen Spannungswert ansteigt, das Sekundärwicklungssignal (3/2) wird dagegen nicht vollständig
gedämpft, weil die Stirnkante der metallische Bahn (9/5) noch nicht voll zur Deckung kommt. Durch die ungleiche Dämpfung der Spulenpaare (2, 3) wird eine
positives Differenz-Signal (22) generiert, dessen Amplitude aber nicht so groß ist,
daß der Komparator (33) schalten kann, und es erfolgt daher keine Identifikation
einer Stirnkante einer metallischen Bahn (9/5). In Stellung D ist das Spulenpaar
(2) und Spulenpaar (3) vollständig frei, dies führt dazu, daß beide Sekundärwicklungssignale (2/2, 3/2) die max. möglichen Amplituden erreichen.
Die beiden Sekundärwicklungen (2/2, 3/2) sind so in Reihe geschaltet, daß sich deren Sekundärwicklungssignale gegenseitig aufheben, es wird daher kein
Differenz-Signal (22) oder nur ein geringes Differenz-Signal (22) generiert, das
den Komparator (33) nicht schalten kann.
Die Stirnkanten-Identifikation, gemäß Ausführungsbeispiel Fig. 4A, zeigen in
einer vereinfachten Darstellung die Anordnung die unterbrochenen, metallischen Bahnen (9/7, 9/8, 9/9, 9/10, 9/11, 9/12, 9/13) und ein Impulsdiagramm, in dem nur
die Differenz-Signale (22) aufgeführt sind, die eine Identifikation der Stirnkanten
bewirken, außerdem sind die Stellungen (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L)
gekennzeichnet, die den Zeitpunkt der Informationsübernahme einer 'seriellen Bitfolge' bestimmen. Wegen der Übersichtlichkeit sind die Spulenpaare (2, 3)
nicht dargestellt. Die Spulenpaare (2, 3) haben hier die Aufgabe eine Information
auf den unterbrochenen, metallischen Bahnen zu identifizieren, das fahrerlose Fahrzeug soll in beiden Fahrtrichtungen in der Stellung M stoppen. Ist die
Mittellinie der Spulenpaare (2, 3) mit einer Stirnkante der unterbrochenen, metallischen Bahn deckungsgleich, so wird durch die unterbrochene, metallische
-23-
Bahn (9/7) ein negatives Differenz-Signal (22) generiert und eine Hinterkante der
metallischen Bahn (9/7) identifiziert. Wenn die zuvor genannten Bedingungen
gelten, wird durch die unterbrochene, metallische Bahn (9/8) zuerst eine Vorderkante und eine Hinterkante identifiziert. Demgemäß ist dies auch für die
unterbrochenen, metallischen Bahnen (9/9, 9/10) gültig. Die unterbrochenen, metallischen Bahnen (9/7 bis 9/10) enthalten in den Stellungen (A bis F) eine
Information über die Grundstellung (Stellung M) des fahrerlosen Fahrzeuges. Die unterbrochenen, metallischen Bahnen (9/11, 9/12, 9/13, 9/10) enthalten in den
Stellungen (G bis L) die gleiche Information über die Grundstellung (M), aber diese sind nur bei einer Fahrtrichtung von rechts nach links gültig. Bei der
Fahrtrichtung von links nach rechts ist gültig, daß nach einem positiven Differenz-Signal
(22) eine metallische Bahn (9) folgt, nach einem negativen Differenz-Signal (22) folgt eine Unterbrechung. Bei der Fahrtrichtung von rechts nach links
ist gültig, daß nach einem positiven Differenz-Signal (22) eine Unterbrechung folgt, nach einem negativen Differenz-Signal (22) folgt eine metallische Bahn (9),
in dieser Fahrtrichtung werden die Datenbit's komplementiert. Eine Information besteht aus einem Startbit und 4 Datenbit's und einem Stoppbit. Diese Bit's der
ersten Information, sind in den Stellungen (A, B, C, D, E, F) gültig, ein 'Highbit'
wird übernommen, wenn das letzte Differenz-Signal (22) der Stirnkanten-Identifikation
positiv war, ein Lowbit bei einem negativen Differenz-Signal (22). Fährt ein Fahrzeug von der metallischen Bahn (9/7) zur metallischen Bahn (9/8),
so wird in Stellung A ein Startbit erkannt, dieses hat das Merkmal, daß hier zuerst ein negatives Differenz-Signal (22) generiert wurde und stets ein positives
Differenz-Signal (22) folgt. Nach dem Startbit in Stellung (A) sind die Stellungen
(B bis F), gekennzeichnet, die den Zeitpunkt der Informationsübernahme einer seriellen Bitfolge bestimmen, durch die unterbrochenen, metallischen Bahnen
(9/8 bis 9/10) wird eine Bitfolge (B0-B4) "10110' generiert, der binäre Wert ohne
-24-
dem Stoppbit B4 ist (B3-B0) '1101' und hat den dezimalen Wert '13'. Der Abstand
von F nach M ist so bemessen, daß das fahrerlose Fahrzeug in Stellung (M) zum Stillstand kommen kann. Fährt ein Fahrzeug von der metallischen Bahn (9/11)
zur metallischen Bahn (9/12), so wird in Stellung G ein Startbit erkannt, dieses
hat das Merkmal, daß hier zuerst ein positives Differenz-Signal (22) generiert wurde und stets ein negatives Differenz-Signal (22) folgt. Nach dem Startbit in
Stellung (G) sind die Stellungen (H bis L) gekennzeichnet, die den Zeitpunkt der
Informationsübernahme einer seriellen Bitfolge bestimmen, durch die unterbrochenen, metallischen Bahnen (9/12, 9/13, 9/10) wird eine Bitfolge (BO-B4)
&Oacgr;100&Tgr; generiert, weil die Fahrtrichtung entgegengesetzt ist, wird jedes
Datenbit komplementiert und es hat den binären Wert (B0-B4) '10HO', der binäre
Wert ohne dem Stoppbit B4 ist (B3-B0) '1101' mit dem dezimalen Wert '13'. Setzt
sich das Fahrzeug von der Stellung (M) aus in Bewegung, erfolgt die Erkennung des Startbit's in Stellung (F oder L), die Information der Bitfolge (B0-B4) &Iacgr;1010'
ist unbedeutend und wird daher eliminiert.
Die Stirnkanten-Identifikation, gemäß Ausführungsbeispiel Fig. 4B, zeigen in
einer vereinfachten Darstellung die Anordnung der unterbrochenen, metallischen Bahnen (9/14, 9/15, 9/16, 9/17), die eine Identifikation der Stirnkanten bewirken.
Der Unterschied zum Ausführungsbeispiel Fig. 4A ist, daß die unterbrochenen,
metallischen Bahnen so breit sind wie die rechte und linke Fahrspur, daher können Fahrzeuge in beliebigen Positionen über die Fahrbahn fahren. Die
Länge der unterbrochenen, metallischen Bahnen richtet sich nach der
Informationsmenge. Ein Fahrzeug fährt in der Stellung 'R' auf der rechten Spur, und gleichzeitig kommt ein Fahrzeug in Stellung 'L' entgegen. Die Fahrzeuge
haben in der Regel eine manuelle Lenkung, eine Leitspurführung durch eine metallische Bahn ist nicht möglich. Die Bitfolge durch die unterbrochenen,
metallische Bahnen (9/14 - 9/17) sind identisch mit Ausführungsbeispiel nach
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Fig. 4A in Stellung A bis F. Eine Information ist in beiden Fahrtrichtungen gültig,
die Fahrtrichtung wird durch die unterschiedliche Startbit-Erkennung unterschieden. Die Datenbits werden in Stellung L in der Reihenfolge gedreht
und zusätzlich komplementiert. Fährt ein Fahrzeug auf der rechten Spur R, so wird in der Stellung A ein Startbit erkannt, dieses hat das Merkmal von Fig. 4A
(Stellung A, Bahn 9/7, 9/8), daß hier zuerst ein negatives Differenz-Signal (22)
generiert wurde und stets ein positives Differenz-Signal (22) folgt. Nach dem Startbit in Stellung (A) sind die Stellungen (B bis F) gekennzeichnet, die den
Zeitpunkt der Informationsübernahme einer seriellen Bitfolge bestimmen, durch die unterbrochenen, metallischen Bahnen (9/15, 9/16, 9/17) wird eine Bitfolge
(B0-B4) &Iacgr;0&Iacgr;10' generiert, der binäre Wert ohne dem Stoppbit B4 ist (B3-B0)
'1101' mit dem dezimalen Wert '13'. Fährt ein Fahrzeug auf der linken Spur L, so
wird in der Stellung F ein Startbit erkannt, dieses hat das Merkmal von Fig. 4A
(Stellung G, Bahn 9/11, 9/12), daß hier zuerst ein positives Differenz-Signal (22)
generiert wurde und stets ein negatives Differenz-Signal (22) folgt. Nach dem Startbit in Stellung (F), sind die Stellungen (E bis A) gekennzeichnet, die den
Zeitpunkt der Informationsübernahme einer seriellen Bitfolge bestimmen, durch die unterbrochenen, metallischen Bahnen (9/16, 9/15, 9/14) wird eine Bitfolge
(B0-B4) &Oacgr;0&Iacgr;0&Tgr; generiert, der binäre Wert ohne dem Stoppbit B4 ist (B0-B3)
&Oacgr;010'. Weil die Fahrtrichtung entgegengesetzt ist, wird die Reihenfolge der
Bitfolge gedreht, der binäre Wert von (B0-B3) &Oacgr;010' wird in den binären Wert
(B0-B3) &Oacgr;100' gewandelt, es muß zusätzlich eine Komplementierung des binären
Wertes erfolgen, aus (B0-B3) &Oacgr;100' wird (B0-B3) '1011'. Die Bitfolge (B3-B0) der
Information hat den binären Wert '1101' mit dem dezimalen Wert '13', der in
jeder Fahrtrichtung (R, L) identifiziert werden kann.
Claims (18)
1. Vorrichtung zur Stirnkanten-Identifikation eines fahrerlosen Fahrzeuges,
Roboters, Shuttle oder Modellautos, das eigenständig oder manuell gelenkt wird und durch eine kontaktlose, induktive Kopplung Stirnkanten erkennen
kann und mindestens einen Antriebsmotor sowie eine Steuerlogik aufweist, wobei zur induktiven Kopplung zwei Spulenpaare mit jeweils einer
Primärwicklung und einer Sekundärwicklung vorgesehen sind, deren Stirnflächen jeweils parallel zu den unterbrochenen, metallischen Bahnen
ausgerichtet sind und bei Bestromung der beiden Primärwicklungen in den
beiden Sekundärwicklungen jeweils Spannungen induziert werden, deren Differenz die Steuerlogik zum Identifizieren der Stirnkanten auswertet, wobei
die zwei Primärwicklungen und zwei Sekundärwicklungen jeden Spulenpaares jeweils mittig übereinander angeordnet sind, deren Spulenpaare samt
metallischer Bahn jeweils als offener magnetischer Kreis ausgebildet sind, deren metallische Bahnen elektrisch leitend ausgebildet sind, um bei größer
werdender Deckung mit der Stirnfläche eines Spulenpaares eine zunehmende Bedämpfung der induzierten Spannung in der Sekundärwicklung des
entsprechenden Spulenpaares zu bewirken, dadurch gekennzeichnet,
- daß zur induktiven Kopplung zwei in Fahrtrichtung hintereinanderliegende
Spulenpaare (2, 3) dienen,
- daß die metallischen Bahnen (9, 9/n) so unterbrochen werden,
- daß entweder das Spulenpaar (2) durch die metallischen Bahnen (9, 9/n)
zur Deckung kommt und das Spulenpaar (3) frei ist,
- oder, daß das Spulenpaar (3) durch die metallischen Bahnen (9, 9/n) zur
Deckung kommt und das Spulenpaar (2) frei ist,
-2-
- daß die Polarität des Differenz-Signals (22) ausgewertet werden kann,
um daraus die Identifizierung der Vorderkanten oder Hinterkanten der unterbrochen, metallischen Bahnen (9, 9/n) abzuleiten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fahrerlose
Fahrzeug (1) ein eigenständiges Antriebssystem und Lenksystem mit zwei Antriebsmotoren (8, 8/1) hat und die gleichen, unterbrochenen, metallischen
Bahnen (9, 9/n) als Leitspur des fahrerlose Fahrzeug dienen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der
unterbrochenen, metallischen Bahnen (9, 9/n) in den Stellungen (A bis F) der
Fahrbahnbreite entspricht, damit Fahrzeuge eine Information durch die unterbrochenen, metallischen Bahnen (9, 9/n) in beiden Fahrtrichtungen (R, L)
erhalten.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder
mehrere unterbrochene, metallische Bahnen (9) parallel angeordnet werden mit entsprechenden zusätzlichen Spulenpaaren (2, 3) um die Information zu
vergrößern.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten
oder Hinterkanten der metallischen Bahnen (9, 9/n) die Antriebsmotoren (8, 8/1) des fahrerlosen Fahrzeuges ausschalten.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der
Vorderkanten oder Hinterkanten gezählt werden, um unter Berücksichtigung der Fahrtrichtungsänderung ganz bestimme Anhalte-Positionen auf der
Strecke zu erreichen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten
und Hinterkanten der metallischen Bahnen (9/7 bis 9/10) einen binären Wert
der Grundstellungs-Position (M) beinhalten, in den Stellungen (A bis F) werden die Bit's durch die Differenz-Signale (22) übernommen.
.&eegr; u. 5^n. &eegr; &igr;.:., oq
-3-
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten
und Hinterkanten der metallischen Bahnen (9/11, 9/12, 9/13, 9/10) einen
binären Wert der Grundstellungs-Position (M) beinhalten, in den Stellungen (G bis L) werden die Bit's durch die Differenz-Signale (22) übernommen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen
Haltepositionen der Strecke beinhalten, der Leitrechner erhält diese Informationen über Funk, mittels einer Programmsteuerung werden die
Haltepositionen überprüft, stimmt der Wert mit der Vorgabe überein, werden die Antriebsmotoren (8, 8/1) über Funk ausgeschalten.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Informationen Positionsmeldungen der Strecke beinhalten, der Leitrechner erhält diese Informationen über Funk, mittels einer Programmsteuerung
werden die Positionsmeldungen überprüft, stimmt der Wert mit der Vorgabe überein, werden die Antriebsmotoren (8, 8/1) über Funk ausgeschalten.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Informationen Strecken-Nr. beinhalten, der Leitrechner erhält diese Informationen über Funk, eine Programmsteuerung kann diese Strecke
sperren, indem die Antriebsmotoren (8, 8/1) über Funk ausgeschalten werden, eine Freigabe der Strecke erfolgt durch das Einschalten der Antriebsmotoren
(8, 8/1).
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenz-Signal
(22) zur Programmsteuerung mittels eines Mikrocontrollers einem Analog/Digital-Wandler zugeführt wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Differenz-Signale (22) mittels einer Programmsteuerung ausgewertet werden, und daß die Differenz-Signale (22) einen Mindestwert aufweisen müssen, und
* ft I
ft ft ft ·
-4-
nach der Verringerung der Differenz-Signale (22) die Stirnkanten-Identifikation
Gültigkeit hat.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
Spulenpaare (2, 3) und die Steuerlogik durch ein Aluminium-Gehäuse (10)
geschützt werden, wobei die Seite des Gehäuses, die auf die metallische Bahn (9, 9/n) gerichtet ist, durch eine Abdeckung aus einem nicht metallischen
Werkstoff geschützt wird.
15. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug
manuell gelenkt wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder (7,
7/1, 7/3) des fahrerlosen Fahrzeuges so angeordnet werden, daß diese mit den metallischen Bahnen (9, 9/n) nicht in Berührung kommen können.
17. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse
(10) so angeordnet wird, daß die Räder (7, 7/1, 7/3) des fahrerlosen
Fahrzeuges mit den metallischen Bahnen (9, 9/n) nicht in Berührung kommen können.
18. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorderkanten und Hinterkanten der metallischen Bahnen (9/14 bis 9/17) einen
binären Wert beinhalten, fährt das Fahrzeug auf der rechten Fahrspur R, werden in den Stellungen (A bis F) die Bit's durch die Differenz-Signale (22)
übernommen, fährt das Fahrzeug auf der linken Fahrspur L, erfolgt die Übernahme in den Stellungen (F bis A).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29907065U DE29907065U1 (de) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | Vorrichtung zur induktiven Stirnkanten-Identifikation fahrerloser Fahrzeuge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29907065U DE29907065U1 (de) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | Vorrichtung zur induktiven Stirnkanten-Identifikation fahrerloser Fahrzeuge |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29907065U1 true DE29907065U1 (de) | 1999-07-15 |
Family
ID=8072497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29907065U Expired - Lifetime DE29907065U1 (de) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | Vorrichtung zur induktiven Stirnkanten-Identifikation fahrerloser Fahrzeuge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29907065U1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10003913A1 (de) * | 2000-01-29 | 2001-10-11 | Horst Muenster | Vorrichtung für einen genauen induktiven Näherungsschalter mit großem Schaltabstand |
| DE102006012562A1 (de) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | System und Verfahren |
-
1999
- 1999-04-21 DE DE29907065U patent/DE29907065U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10003913A1 (de) * | 2000-01-29 | 2001-10-11 | Horst Muenster | Vorrichtung für einen genauen induktiven Näherungsschalter mit großem Schaltabstand |
| DE102006012562A1 (de) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | System und Verfahren |
| DE102006012562B4 (de) | 2006-03-16 | 2019-07-11 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg | System und Verfahren |
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