导航系统的制作方法

本发明涉及一种用于自动导向车辆的导航系统，其具有将以网格形式布置在地面上并且其中导航信息被编码的一组标记元件，具有将布置在自动导向车辆处用于从标记元件读取导航信息的传感器设备，并且具有连接到传感器设备的评估装置，该评估装置用于根据读取的导航信息为自动导向车辆产生控制信号。

背景技术：

这样的导航系统通常被称为"网格导航系统"，并且用于在由诸如建筑物或商用单元的网格限定的活动区域内自动行驶的被引导车辆的定向。所读取的导航信息能够让自动导向车辆从起点到终点的定向移动。取决于应用，导航信息可以包括空间坐标、方向指示、数字、诸如"搁架1"之类的表征注释等。在本公开中，诸如agv、agc、叉车、起重设备等的所有类型的自动导向车辆均应当被术语“自动导向车辆”覆盖。

技术实现要素：

每个标记元件可以包括嵌入地面中的rfid应答器(射频识别应答器)。例如，这种标记元件可以使用树脂紧固在钻出的地面凹部中。在这样的系统中，在自动导向车辆处提供相应的rfid读取器。对于大的活动区域，基于rfid的网格导航系统尤其涉及高成本。

可选地，相应二维图形码图案(诸如矩阵码)可以应用于标记元件。然而，用于二维图形代码图案的读取器相对昂贵。

因此，本技术部门正在寻找为自动导向车辆提供更简单和更便宜的导航系统的可能性。

该目的通过具有权利要求1的特征的导航系统来实现。

本发明提供的每个标记元件具有至少两个图形代码图案，每个图形代码图案被设计为一维代码图案，并且至少两个图形代码图案包括沿着扫描方向应用的代码，至少两个图形代码图案的扫描方向以角偏离彼此偏离对齐。

用于读取一维图形代码图案的传感器设备比用于读取二维图形代码图案的传感器设备便宜很多。然而，自动导向车辆能够从任何期望方向接近标记元件，但是由传感器设备预定义的扫描方向可能不会如期望的那样偏移代码图案的扫描方向，受此种情况的阻碍，通常无法正确识别明显误对齐的代码图案。

由于根据本发明，每个标记元件包括多个不同对齐的一维代码图案，代码图案在误对齐太大的情况下，传感器设备可以切换到不同的代码图案以读取导航信息。因此，尽管使用廉价的一维读取器，自动导向车辆的可靠的位置确定也是可能的。

优选地，一维代码图案的代码中的每一个代码仅沿着扫描方向应用。这意味着一维代码图案优选处于实际状态。一维代码图案的扫描方向通常应理解为沿着该方向的地面的反射程度或反致程度是变化的。

优选地，所述角偏离对应的是全角除以该至少两个一维代码图案的数量。因此，由单个代码图案预定义的扫描方向优选均匀地对齐分布。这具有的优点是，没有被任何扫描方向覆盖的角区域被保持得尽可能小。

但是在每个标记元件仅存在两个代码图案的情况下，也可以提供扫描方向相对于彼此偏离大约90°。已经发现，在有相应的评估算法的支持的情况下，每个标记元件两个代码图案尤其足以使能对从任何期望方向的接近的导航信息的可靠读取。

根据本发明的实施例，标记元件的每一个具有至少四个一维图形代码图案，至少四个一维图形代码图案的扫描方向相对于以相同的角偏离彼此偏离。经证明，在所需的处理努力方面，这是特别有利的。本发明的具体实施例提供了每个标记元件精确地具有四个一维图形代码图案，每个图案的扫描方向以90度的角偏离彼此偏离对齐。

本发明的另一实施例提供了，在代码图案中分别编码一条位置信息和一条方向信息，在导航系统根据其预期用途的工作状态中，位置信息指示标记元件的网格状布置内的相应标记元件的位置，并且方向信息指示相应代码图案的扫描方向的朝向或与之成固定关系的、相对空间上固定的参考轴的参考方向的朝向。评估单元可以参考方向信息识别从哪个方向驶向相应标记元件及其驶往方向。在特定的简单实施例中，代码图案中编码了方位基点。代码图案

在自动导向车辆到标记元件的行驶中，传感器设备可以被配置为识别代码图案的扫描方向与传感器设备的瞬时扫描方向的偏移，而评估装置被配置成参考所识别的偏移来触发自动导向车辆的校正行驶，所述校正行驶对抗该偏移。这样的校正行驶可以简单且快速地执行。在传感器设备的相应的新的对齐之后，可以可靠地识别标记元件的相应的代码图案和/或另一代码图案。术语“校正行驶”不仅应包括机动，而且还应包括自动导向车辆的对齐运动。代替校正行驶，通常也可以进行传感器设备的校正调节。

本发明的优选实施例提供了将一维代码图案设计为条形码，并且传感器设备包括条形码读取器。条形码读取器可以特别地设计为激光扫描仪。条形码阅读器为各种应用大量被生产，因此价格低廉。

根据本发明的另一实施例，一维代码图案中的至少一些布置在环线上。这便于以任何期望的行驶方向进行代码图案识别。特别地，一维代码图案可以均匀地分布在环线的外围上。

所述一维代码图案可以包括第一代码图案集合和第二代码图案集合，所述第一代码图案集合的代码图案被布置在内环线上，并且所述第二代码图案集合的代码图案被布置在外环线上，优选地使得所述第一代码图案集合的代码图案的数量小于所述第二代码图案集合的代码图案的数量。第二组的代码图案可用于确定传感器设备相对于标记元件的对齐。然后，可以从第一集合的代码图案读取导航信息，可选地，是在如上所述的校正行驶之后。

标记元件可各自具有中心标记，以实现自动导向车辆相对于标记元件的精确定位和/或实现改进的信号评估。特别地，可以提供简单的十字作为中心标记。

标记测量点距标记元件的中心的距离的至少一个引导符号可以与中心标记相关联。这种引导符号使得能够将传感器设备朝向标记元件的中心进行引导。例如，可以提供面向标记元件的中心的楔形引导符号。

标记元件可以被设计为其上印刷有图形代码图案的标签。这使得能够可选地通过商用打印机在现场进行简单且快速的生产。这意味着可以简单和快速扩展现有的活动区域。

在仅部分识别代码图案的情况下，评估装置可以被配置为触发自动导向车辆的校正行驶和/或通过重建算法自动补充未识别部分。从而提高了导航系统的可靠性。

本发明还涉及一种用于导航系统的标记元件，特别是用于上述导航系统的标记元件，该标记元件具有形成为用于紧固到地面上的下侧和位置标记应用于其上的上侧。

根据本发明，提供的位置标记具有至少两个图形代码图案，所述至少两个图形代码图案均被设计为一维代码图案，并且至少两个图形代码图案包括沿着扫描方向应用的代码，至少两个图形代码图案的扫描方向以角偏离彼此偏离对齐。对应的标记元件使得能够使用简单且廉价的条形码读取器来确定位置标记。

本发明还涉及具有如上所述配置的导航系统的自动导向车辆系统。

在从属权利要求书、说明书和附图中也阐述了本发明的进一步发展。

下面将参照附图通过示例解释本发明。

附图说明

图1示出了根据本发明的用于自动导向车辆的导航系统的简化平面图；

图2示出了根据本发明的第一实施例设计的根据图1的导航系统的标记元件；

图3示出了根据本发明的第二实施例设计的根据图1的导航系统的标记元件；以及

图4示出了根据本发明的第三实施例设计的根据图1的导航系统的标记元件。

具体实施方式

图1所示的导航系统11用于自动地将自动导向车辆13引导到有限的活动区域15(例如仓库)中的预定目的地。为此目的，活动区域15以网格状划分成彼此相邻的例如正方形的单独区域17，其中相应的标记元件19布置在单独区域17的角部中。标记元件19承载相应的位置标记，该位置标记由附接到自动导向车辆13的传感器设备21识别，并且仅在图1中示意性地示出。连接到传感器设备21并且未示出的评估单元以通常已知的方式提供自动导向车辆13行驶到活动区域15的预定位置以，例如，放置或拾取产品或部件。自动导向车辆13的瞬时行驶方向25由图1中的箭头指示。

图2示出了根据本发明的第一实施例设计的标记元件19中的一个。其被设计为用于粘附到地面上的标签，并且包括第一组内部图形代码图案27、第二组外部图形代码图案28和十字形中心标记29。图形代码图案27、28和中心标记29分别印刷在标记元件19上。标记元件19的直径优选为至少30mm并且至多200mm。

为了清楚起见，内组的代码图案27布置在虚线示出的内环线31上，而外组的代码图案28布置在与内环线31同心的外环线32上。所有的代码图案27、28被设计为一维条形码。这意味着每个代码图案27、28限定了单独的扫描方向35，代码沿着该扫描方向35被应用。传感器设备21(图1)因此被设计为一维代码读取器，优选地设计为条形码读取器。

如图所示，每组的代码图案27、28被布置成使得扫描方向35以角偏离彼此偏离对齐。具体而言，本实施方式中的扫描方向35分别与相应的环线31、32的周向相对。此外，每个集合的代码图案27、28均匀地分布在相应的环线31、32上。

在每个代码图案27、28中编码一条位置信息和一条方向信息。在根据其在图1中示出的预期目的导航系统11的操作状态中，位置信息指示相应标记元件19在活动区域15内的位置，而方向信息指示相应代码图案的扫描方向或与其成固定关系的参考方向相对于空间上固定的参考轴的朝向。基点在内部集合的代码图案27中被指示为方向信息，而角度在外部集合的代码图案28中被指示。位置信息对于内部组的所有代码图案27至少是相同的，并且对于相应的标记元件19是特征性的。

如果自动导向车辆13从任何期望的方向接近标记元件19，则传感器设备21读取首先识别的或者其扫描方向35与传感器设备21的扫描方向最一致的外部代码图案28中的一个。评估装置可以参考读取的方向信息识别相应的标记元件19行驶到的方向以及自动导向车辆13必须如何定位，使得可以尽可能地读取内组的代码图案27之一的位置信息。这是当相应的代码图案27的扫描方向35与传感器设备21的扫描方向尽可能小地偏移时的情况。除了自动导向车辆13的对齐之外，还使用中心标记29。评估装置可以参考读取的位置信息以公知控制自动导向车辆13的继续行驶。

图3中示出了根据本发明的标记元件39的简化变型。这里省略了代码图案的外部集合；这意味着标记元件39仅包括四个代码图案27，每个代码图案27的扫描方向35彼此偏离90°布置。已经示出，特别是在传感器设备21和/或评估装置的扩展功能的情况下，四个代码图案27就足够了，以便还能够在不利的条件(例如倾斜行驶)下进行正确的读取。特别地，评估设备可以被配置为执行部分代码识别，并且可选地通过代码重构算法从所识别的部分片段重构完整条形码。在图3所示的变型中同样设置有中心标记29。

在图4中示出了根据本发明的标记元件49的另一实施例，其具有与图3所示实施例类似的设计，但另外具有四个楔形引导符号50的布置，其便于在使用中心标记29的同时定位标记元件49的中心。

由于自动导向车辆13仅需要配备简单的条形码读取器而不需要，例如，矩阵码读取器等，并且由于不需要另外执行复杂和/或昂贵的工作来将标记元件19、39、49紧固到地面，因此可以特别廉价地制造根据本发明的导航系统11。

参考数字列表：

11导航系统

13自动导向车辆

15活动区域

17单独区域

19标记元件

21传感器设备

25行驶方向

27内部代码图案集的代码图案

28外部代码图案集的代码图案

29中心标记

31内环线

32外环线

35扫描方向

39标记元件

49标记元件

50引导符号