DE3423536C2

DE3423536C2 - Lichtelektrische Schutzzonenvorrichtung an einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE3423536C2
Application number: DE3423536A
Authority: DE
Inventors: Hermann 7800 Freiburg Winterer
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1984-06-26
Filing date: 1984-06-26
Publication date: 1986-09-11
Also published as: DE3423536A1; EP0170038B1; EP0170038A1; ATE33904T1; US4668859A

Abstract

Eine lichtelektrische Schutzzonenvorrichtung an einem entlang einer Fahrbahn (12) fahrenden Fahrzeug (21) weist einen Lichtsender (16) und einen Lichtempfänger (18) auf. Das Sendelichtbündel (11) ist unter einem ersten festen Winkel (α) schräg von oben auf die Fahrbahn (12) gerichtet und führt eine Abtastbewegung um eine zur Fahrbahn (12) senkrechte Achse (13) aus. Das Empfangslichtbündel verläuft unter einem zweiten festen Winkel (β) von der Auftreffstelle (15) des Sendelichtbündels (11) auf der Fahrbahn (12) zu der senkrechten Achse (13) und führt eine mit der des Sendelichtbündels (11) synchrone Abtastbewegung aus. Eine elektronische Auswerteschaltung gibt beim Eintritt eines Hindernisses in die Schutzzone ein das Fahrzeug stillsetzendes Steuersignal ab (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine lichtelektrische Schutzzonenvorrichtung an einem entlang einer Fahrbahn fahrenden Fahrzeug mit einem Lichtsender, der ein Sendelichtbündel in eine am Fahrzeug befindliche Schutzzone schickt, und mit einem Lichtempfänger, der ein Empfangslichtbündel aus der Schutzzone empfängt und an eine elektronische Auswertecchaith-y; angeschlossen ist, die beim Eintritt eines Hindernisses in die Schutzzone ein das Fahrzeug stillsetzendes Steuersignal abgibt

Derartige Schutzzonenvorrichtungen sind bei fahrerlosen, ferngesteuerten Fahrzeugen erforderlich, um bei plötzlichen auftauchenden Gefahren, wie sie z. B. von im Fahrweg stehenden Hindernissen oder Personen ausgehen können, den Kraftantrieb bzw. die Bewegung des Fahrzeuges sofort stillzusetzen. Hierzu hat man bisher neben oder vor dem Fahrzeug durch Lichtschranken gesicherte Schutzzonen geschaffen oder am Fahrzeug

so Schaltleisten angeordnet, die bei Kontakt mit einem Hindernis ein Fahrzeugstoppsignal auslösen.

Weder mit der Schaltleisten- noch mit der Lichtschrankenabsicherung läßt sich aber eine rechtzeitige Auslösung eines Fahrzeug-Stoppsignals verwirklichen, was insbesondere darauf zurückzuführen ist, daß die durch die bekannten Anordnungen gebildeten Schutzzonen zu nahe an den Außenberandungen des Fahrzeuges liegen.
Es sind bereits mit Lichtimpulsen arbeitende Hindernisdetektoren für Fahrzeuge bekannt (DE-OS 30 34 511, DE-OS 33 15 288), welche jedoch lediglich in feste Raumwinkelbereiche Lichtkegel aussenden und aus dem von Hindernissen reflektierten Licht z. B. eine Abstandsbestimmung vornehmen. Diese bekannten Hindernisdetektoren sind jedoch von relativ kompliziertem Aufbau, gestatten keine ausreichend sichere Hinderniserfassung besonders an den Seiten sowie in Bodennähe (Fahrbahnoberfläche) und besitzen eine geringe Emp-

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ΐ° findlichkeiL den Umlenkspiegel zu gewährleisten, sind zweckmäßi-

■A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine licht- gerweise der Sendeumlenkspiegel und der Empfangs-

)■;. elektrische Schutzzonenvorrichtung der eingangs ge- umlenkspiegel von ein und demselben Motor zu einer

£ nannten Gattung zu schaffen, mittels der die Schutzzone Drehbewegung angetrieben.

.; um das Fahrzeug herum und insbesondere im Bereich 5 Eine erste Möglichkeit der Anordnung der Schutzzoll der Ecken eine ausreichende Ausdehnung in Richtung nenvorrichtung besteht darin, daß sie an der Vordersei-ίί; vom Fahrzeug weg haben kann, so daß ein Hindernis te des Fahrzeugs in der Mitte angeordnet ist und die

rechtzeitig vor der Ankunft des Fahrzeuges signalisiert Schutzzone die Vorderseite des Fahrzeugs umgibt.

: " werden kann. Es ist aber auch möglich, daß jeweils eine Schutzzo-

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, io nenvorrichtung im Bereich jeder Vorderecke des Fahr-

, daß das Sendelichtbündel unter einem festen Winkel zeugs angeordnet ist und zwei Schutzzonen jeweils die

; schräg von oben auf die Fahrbahn gerichtet ist und eine Vorderecken des Fahrzeuges umgeben.

.1 Abtastbewegung um eine zur Fahrbahn senkrechte Zweckmäßigerweise sind der Lichtsender und der

Achse ausführt und daß das Empfangslichtbündel unter Lichtempfänger in einem gemeinsamen Gehäuse unter-

einem zweiten festen Winkel, der von dem ersten Win- 15 gebracht.

kel verschieden ist, von der Auftreffstelle des Sende- Die Erfindung gewährleistet es, daß alle den Tastablichtbündels verläuft und eine mit der des Sendelicht- stand beeinflussenden Eingriffe (z. B. Hindernisse auf bündeis synchrone Abtastbewegung ausführt der Fahrbahn) über den Lichtempfänger registriert und Die Erfindung schafft also um die zu schützenden in der nachgeschalteten Auswerteelektronik zur Auslote Bereiche des Fahrzeuges herum einen homogenen 20 sung des das Fahrzeug anhaltenden Steu -. signals verars^ Lichtvorhang in Form eines Lichtkegels, so daß nicht beitet werden.

ν nur alle auf der Fahrbahn stehenden Hindernisse auf- Um ein etwaiges Versagen der Schutzzonenvorrich-

^f) grurid ihrer sich von der Fahrbahn abhebenden Höhen- tung zur Anzeige oder zur Auslösung eines Fahrzeug-

* differenz erkannt werden, sondern auch ein Hintertre- stoppsignals ausnutzen zu können, soll die dem Licnt-

', ten der Schutzzone sicher erfaßt und registriert werden 25 empfänger nachgeschaltete Auswerteelektronik nach

t kann. dem Ruhestromprinzip arbeiten. Mit anderen Worten

Zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Schutzzonen- wird bei freier Fahrbahn vom Lichtempfänger Licht

vorrichtung können auch noch Schaltleisten am Fahr- empfangen, was einen Ruhestrom in der Auswerteelek-

zeug vorgesehen sein, wodurch eine optimale Absiche- tronik zur Folge hat Sowohl bei einem Versagen der

_t rung verwirklicht wird. 30 Schutzzonenvorrichtung als auch beim Auftreten eines

Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist es, Hindernisses erniedrigt sich dieser Ruhestrom oder ver-

' daß der Tastabstand des im Kreisbogen um die senk- schwindet ganz.

* recht auf der Fahrbahn stehende Achse geführten Sen- Besonders zweckmäßig ist es, wenn der jeweils prot de- und Empfangslichtbündels in jedem Augenblick der jektspezifisch geforderte Sichtbereich (Kreisbogen des ^ Abtastbewegung stets gleich groß ist d. h, daß die ab- 35 Sendelichtbündels) kontinuierlich einstellbar bzw. bestandsmäßige Zuordnung der punktueil angestrahlten grenzbar ist Da die Umlenkspiegel oder sonstigen die Fahrbahn (Reflexionsebene) zum Lichtempfänger über Abtastbewegung hervorrufenden mechanischen EIeden gesamten Fahrstrahlweg konstant bleibt mente am besten kontinuierlich rotieren, wird die ^e-Aufgrund de erfindungsgemäßen Anordnung kön- grenzung des Abtastbereiches zweckmäßigerweise nen sogar für das Fahrzeug gefährliche Bodenerhebun- 40 durch elektronische Ausstattung der nicht zu überwagen oder -Vertiefungen zur Anzeige gebracht werden; chenden Zonen herbeigeführt.

weiter können aufgrund des kegelförmigen Lichtvor- Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an-

hanges sowohl große Hindernisse, wie Personen, genau- hand der Zeichnung beschrieben: in dieser zeigi

so erkannt werden wie kleinere Hindernisse, z. B. Haus- F i g. 1 eine schematische Seitenansicht des vorderen

tiere. 45 Bereiches eines mit der erfindungsgemäßen Schutzzo-

Bezüglich des ersten festen Winkels sieht die Erfin- nenvorrichtung ausgestatteten Fahrzeuges,
dung zweckmäßigerweise vor, daß dieser 30 bis 70°, Fig.2 eine Draufsicht des Fahrzeuges nach Fig. 1. vorzugsweise 40 bis 60° und insbesondere etwa 45° wobei angenommen wird, daß das Fahrzeug sich in eibeträgt, nem zwischen zwei Regalen befindlichen Gang bewegt. Der zweite feste Winkel soll kleiner als der erste feste 50 F i g. 3 eine schemafische Draufsicht eines von drei Winkel sein, yobei der Winkel zwischen dem Sende- Fahrzeugen eingehaltenen Fahrweges auf einer Fahrlichtbiindel und dem Empfangslichtbündel bevorzugt 5 bahn und
bis 15° und insbesondere etwa 10° betragen soll. F :g. ν eine Draufsicht eines mit zwei Schutzzonen-

Eine besonders bevorzugte bauliche Verwirklichung vorrichtungen ausgestatteten Fahrzeugs,

der Erfindung ist so ausgebildet, daß die optische Achse 55 Nach F i g. 2 ist das die erfindungsgemäße liehtelek-

des fest angeordneten Lichtsenders mit der senkrecht trische Schutzzonenvorrichtung enthaltende Gehäuse

auf der Fahrbahn stehenden Achse zusammenfällt und 23 an der Vorderwand eines auf einer ebenen Fahrbahn

sein Ausgangslichtbündel auf einen um die vertikale 12 laufenden Fahrzeuges befestigt Neben der als Gang

Achse drehbaren Sendeumlenkspiegel auftrifft, der das ausgebildeten Fahrbahn 12 sind Regale 24 aufgestellt.

Sendelichtbündel bildet. In diesem Fall ist zweckmäßi- 60 Nach F i g. 1 sind in dem Gehäuse 23 senkrecht über-

gerweise weiter vorgesehen, daß die optische Achse des einander ein Lichtempfänger 18, ein um eine vertikale

fest angeordneten Lichtempfängers mit der senkrecht Achse 13 drehbarer Empfangsumlenkspiegel 19. ein

auf der Fahrbahn stehenden Achse zusammenfällt und Elektromotor 20, ein um die gleiche vertikale Achse 13

sein Eintrittslichtbündel von einem um die senkrechte drehbarer Sendeumle ikspiegel 17 und ein Lichtsender

Achse drehbaren Empfangsumlenkspiegel reflektiert es 16 angeordnet. Die optische Achse des Lichtsenders 16

wird, indem das Empfar.fjlichtbündel auf den Emp- und des Lichtempfängers 18 fällt mit der vertikalen Ach-

fangsumlenkspiegel auf trifft. se 13 zusammen, um die die Umlenkspiegel 17,19 und

Um den erforderlichen synchronen Antrieb der bei- der Motor 20 drehbar ist.

Das entlang der optischen Achse des Lichtsenders 16 austretende Lichtbündel 11' wird an dem Sendeumlenkspiegel 17 derart schräg als Sendelichtbündel 11 nach unten reflektiert, daß das Sendelichtbündel 11 mit der Fahrbahn 12 einen festen Winkel λ von etwa 45° einschließt. Die Auftreffstelle 15 des Sendelichtbündels 11 liegt deutlich vor dem vorderen Rand des Fahrzeuges 21. Durch geeignete Wahl des Winkels ex und/oder der Höhe des Gehäuses 23 kann der Abstand der Auftreffstelle 1.5 vom Fahrzeug auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.

Wenn der gemeinsam den Sendeumlenkspiegel 17 und den Empfangsumlenkspiegel :19 antreibende Motor

20 eingeschaltet wird, führt das Sendelichtbündel 11 eine Kreisbewegung auf einer Kegelfläche aus, und die Auftreffstelle 15 beschreibt gemäß Fig.2 einen Kreisbogen 25.

Die in der Zeichnung nicht dargestellte Auswerteelektronik tastet jedoch aus dem gesamten Kreisbogen 25 nur den Sektor 27 aus, welcher so gewählt ist, daß die Auftreffstelle 15 des Sendelichtbündels 11 nicht in den Bereich der Regale 24 gelangt, es sei denn, daß das Fahrzeug 21 von seinem Sollweg abweicht.

Von der Auftreffstelle 15 wird ein Teil des reflektierten Lichtes als Empfangslichtbündel 14 zum Empfangsumlenkspiegel 19 zurückreflektiert, welcher durch den Motor 20 synchron mit dem Sendeumlenkspiegel 17 angetrieben wird. Die Neigung des ebenen Empfangsumlenkspiegels 19 ist so gewählt, daß das Empfangslichtbündel 14, welches einen kleineren Winkel β mit der Fahrbahn 12 als das Sendelichtbündel 11 einschließt, als mit der optischen Achse bzw. der vertikalen Achse 13 ausgerichetes Lichtbündel 14' in den Lichtempfänger 18 eintritt.

In jeder Winkelstellung der Umlenkspiegel 17,19 sind die optischen Tastverhältnisse aufgrund der erfindungsgemäßen Kreiskegeianordnung völlig gleich, so daß auch die Empfindlichkeit der Schutzzonenvorrichtung im gesamten Schutzzonenbereich die gleiche ist.

F i g. 3 zeigt zwei mit einer in der Mitte des Fahrzeugs

21 angeordneten erfindungsgemäßen Schutzzonenvorrichtung, von der jeweils nur das Gehäuse 23 und das Sendelichtbündel 11 schematisch angedeutet sind. Die durch die erfindungsgemäße lichtelektrische Schutzzonenvorrichtung definierte kreisförmige Schutzzone 22 ist in Fig.3 schematisch dargestellt. Der wirksame Überwachungssektor 27. der durch Austastung mittels der Auswerteelektronik geschaffen wird, erstreckt sich seitlich bis über die Vorderecken der Fahrzeuge 21 hinaus.

In den F i g. 3 und 4 ist auch ein Fahrzeug 21 gezeigt, bei dem im Bereich der vorderen Ecken zwei erfindungsgemäße Schutzzonenvorrichtungen mit je einem Gehäuse 23 angeordnet sind, die jeweils eine um die Vorderecken des Fahrzeuges 21 symmetrisch herumgreifende Schutzzone 22' definieren. Hierdurch wird das Ansprechen der Schutzzonenvorrichtung auf in die Eckbereiche eintretende Hindernisse optimiert.

Zusätzlich kann an den Fahrzeugseiten auch noch jeweils eine Schaltleiste 29 vorgesehen sein, um auch beim seitlichen Anstoßen an das Fahrzeug 21 ein Stoppsignal über die Auswerteelektronik auslösen zu können.

Auf dem Gehäuse 23 kann auch noch eine rotierende Warnblinklampe 30 angeordnet sein, welche bei einer Hindernismeldung in Gang gesetzt wird, damit das dadurch stehengebliebene Fahrzeug leicht ermittelt werden kann.

Die Drehzahl des Motors 20 bzw. der Umlenkspiegel 17,19 kann z. B. 1200 UpM betragen.

Der Abstand der Auftreffstelle 15 von der senkrechten Achse 13 soll z. B. 1 m betragen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lichtelektrische Schutzzonen vorrichtung an einem entlang einer Fahrbahn fahrenden Fahrzeug mit einem Lichtsender, der ein Sendelichtbündel in eine am Fahrzeug befindliche Schutzzone schickt, und mit einem Lichtempfänger, der ein Empfangslichtbündel aus der Schutzzone empfangt und an eine elektronische Auswerteschaltung angeschlossen ist, die beim Eintritt eines Hindernisses in die Schutzzone ein das Fahrzeug stillsetzendes Steuersignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Sen lelichtbündel (ti) unter einem ersten festen Winkel (λ) schräg von oben auf die Fahrbahn (12) gerichtet ist und eine Abtastbewegung um eine zur Fahrbahn (12) senkrechte Achse (13) ausführt und daß das Empfangslichtbündel (14) unter einem zweiten Winkel (/% der von dem ersten Winkel («) verschieden ist, van der Auftreffstelle (15) des Sendelichtbündels (11) auf der Fahrbahn (12) zu der vertikalen Achse (11) verläuft und eine mit der des Sendelichtbündels (11) synchrone Abtastbewegung ausführt.

2. Lichtelektrische Schutzzonenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste feste Winkel («) 30 bis 70°, vorzugsweise 40 bis 60° und insbesondere etwa 45° beträgt

3. Lichtelektrische Schutzzonenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite feste Winkel iß) kleiner als der erste feste Winkel (α) ist

4. Lichtelektrische Schrtzzonenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite feste Winkel (ß) um 5 bis 15°, insbesondere etwa 10° kleiner als der erste feste Winkel (λ) ist.

5. Lichtelektrische Schutzzonenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des fest angeordneten Lichtsenders (16) mit der senkrecht auf der Fahrbahn (12) stehenden Achse (13) zusammenfällt und sein Ausgangslichtbündel (H') auf einen um die vertikale Achse (13) drehbaren Sendeumlenkspiegel (17) auftrifft, der das Sendelichtbündel (11) bildet.

6. Lichtelektrische Schutzzonenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des fest angeordneten Lichtempfängers (18) mit der senkrecht auf der Fahrbahn (12) stehenden Achse (13) zusammenfällt und sein Eintrittslichtbündel (14') von einem um die senkrechte Achse (13) drehbaren Empfangsumlenkspiegel (14) reflektiert wird, indem das Empfangslichtbündel (14) auf den Empfangsumlenkspiegel (19) auf trifft.

7. Lichtelektrische Schutzzonenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeumlenkspiegel (17) und der Empfangsumlenkspiegel (19) von ein und demselben Motor (20) zu einer Drehbewegung angetrieben sind.

8. Lichtelekrische Schutzzonenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie an der Vorderseite des Fahrzeugs (21) in der Mitte angeordnet ist und die Schutzzone (22) die Vorderseite des Fahrzeugs (21) umgibt.

9. Lichtelektrische Schutzzonenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich-

net, daß jeweils eine Schutzzonenvorrichtung im Bereich jeder Vorderecke des Fahrzeugs (21) angeordnet ist und zwei Schutzzonen (22*. 22") jeweils die Vorderecken des Fahrzeuges (22) umgeben.

10. Lichtelektrische Schutzzonenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (16) und der Lichtempiänger (18) in einem gemeinsamen Gehäuse (23) untergebracht sind.

11. Lichtelektrische Schutzzonenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle den Tastabstand beeinflussenden Eingriffe (z.B. Hindernisse auf der Fahrbahn) über den Lichtempfänger (18) registriert und in der nachgeschalteten Auswerteelektronik zur Auslösung des das Fahrzeug anhaltenden Steuersignals verarbeitet werden.

12. Lichtelektrische Schutzzonenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Lichtempfänger (18) naehgeschaltete Auswerteelektronik nach dem Ruhestromprinzip arbeitet.

13. Lichtelektrische Schutzzonenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils projektspezifisch geforderte Abtastkreisbogen des Sendelichtbündels (Sichtbereich) kontinuierlich einstellbar bzw. begrenzbar ist