DE10152350C1 - Vorrichtung zum Auffahrschutz bei spurgeführten Fahrzeugen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffahrschutz bei spurgeführten Fahrzeugen (1) und weist einen an der Vorderseite eines ersten Fahrzeuges (1) angeordneten optischen Sensor (3) auf. Der Sensor (3) weist weiterhin einen Sendelichtstrahlen (6) emittierenden Sender (7), einen Empfangslichtstrahlen (8) empfangenden Empfänger (9) und eine Ablenkeinheit, mittels derer die Sendelichtstrahlen (6) innerhalb eines Winkelbereichs OMEGA im Vorfeld des ersten Fahrzeugs (1) geführt sind, auf. Auf der Rückseite eines zweiten, vor dem ersten Fahrzeug (1) fahrenden Fahrzeugs (1), ist eine Kodierung aufgebracht, auf welche innerhalb eines Ausschnitts phi des Winkelbereichs OMEGA die Sendelichtstrahlen (6) auftreffen und als Empfangslichtstrahlen (8) zurückreflektiert werden. In einer an den Empfänger (9) angeschlossenen Auswerteeinheit (17) werden die am Ausgang des Empfängers (9) anstehenden Empfangssignale zur Ermittlung der Lage der Kodierung innerhalb des Winkelbereichs OMEGA ausgewertet, in Abhängigkeit derer die Fahrt des ersten Fahrzeugs (1) gesteuert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffahrschutz bei spurgeführten Fahrzeugen.

Derartige spurgeführte Fahrzeuge können insbesondere als Hängeförderer aus­ gebildet sein. Die Hängeförderer tragen jeweils Lasten und werden an einer Spurführung, die in vorgegebener Höhe einer Halle angeordnet ist, geführt. Dabei fahren die Hängeförderer in Abstand hintereinander um die Lasten zu vorgegebenen Zielorten zu transportieren. Wesentlich hierbei ist, ein Auffahren von derartigen Hängeförderern zu vermeiden, damit die transportierten Lasten nicht beschädigt werden.

Um einen Auffahrschutz für derartige Systeme zu gewährleisten ist versucht worden, an der Frontseite eines ersten Fahrzeugs einen optischen Distanzsensor zu montieren, mit welchem der Abstand zu einem vorausfahrenden zweiten Fahrzeug bestimmt wird. Entsprechend der Strahlachse des Distanzsensors sind bei einer Geradeausfahrt beider Fahrzeuge die vom Sender des Distanzsensors emittierten Sendelichtstrahlen auf einen bestimmten Punkt der Rückseite des zweiten Fahrzeuges ausgerichtet. Wird bei der Distanzmessung eine Unter­ schreitung eines Grenzabstandes registriert, wird das erste Fahrzeug angehalten oder wenigstens abgebremst um eine Kollision zu vermeiden.

Probleme treten bei derartigen Systemen insbesondere dann auf, wenn sich die Fahrzeuge in einer Kurvenfahrt befinden. Insbesondere bei engen Kurven tref­ fen dann die Sendelichtstrahlen nicht mehr auf das vorausfahrende Fahrzeug, so dass dann ein Auffahrschutz nicht mehr gegeben ist. Dabei kann als zusätz­ liches Problem auftreten, dass die am zweiten Fahrzeug vorbeigeführten Sen­ delichtstrahlen auf einen anderen Gegenstand wie zum Beispiel einen Pfosten oder eine Wand treffen. Dann erfolgt eine Distanzmessung gegen diesen Ge­ genstand, wodurch eine Fehlsteuerung des ersten Fahrzeugs auftreten kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich das Fahrzeug einer Wand oder dergleichen so weit nähert, dass der Grenzabstand unterschritten wird. Dann erfolgt ein unnötiges Abbremsen oder Anhalten des Fahrzeuges, wodurch der Verkehrsfluss der Fahrzeuge unerwünscht beeinträchtigt wird.

Aus der WO 00/48888 A1 ist eine mit optischen Sensoren arbeitende Vorrich­ tung zum Auffahrschutz von spurgeführten Fahrzeugen bekannt. Die einge­ setzten Sensoren arbeiten dabei nach dem Reflexionslichtschrankenprinzip. An der Frontseite eines Fahrzeugs sind dabei mehrere derartige Sensoren ange­ bracht. Jeder Sensor weist einen in einem Gehäuse integrierten Sendelicht­ strahlen emittierenden Sender und einen Empfangslichtstrahlen emittierenden Empfänger auf. Dem Sender ist ein erster Polarisator nachgeordnet, der das Sendelicht in einer ersten Polarisationsrichtung polarisiert. Dem Empfänger ist ein zweiter Polarisator vorgeordnet, dessen Polarisationsrichtung senkrecht zur Polarisationsrichtung des ersten Polarisators orientiert ist. Die Sensoren sind so an der Frontseite des Fahrzeugs orientiert, dass deren optische Achsen in unter­ schiedlichen Richtungen innerhalb einer horizontalen Ebene verlaufen. An der Rückseite eines vorausfahrenden Fahrzeugs ist ein Reflektor angeordnet. Von den Sendern emittierte Sendelichtstrahlen, die auf diesen Reflektor auftreffen, werden bei der Reflexion depolarisiert und durchsetzen so teilweise den Polari­ sator des Empfängers des Sensors. Durch diese Detektion des Reflektors kann mit den Sensoren das vorausfahrende Fahrzeug erfasst werden. Andere Hinder­ nisse, an deren Oberflächen das auftreffende Sendelicht nicht polarisiert wird, werden mit den Sensoren nicht erfasst, da die entsprechenden Empfangslicht­ strahlen am Polarisator des Empfängers ausgefiltert werden. Zur Hinderniser­ kennung sind separate Sensoren vorgesehen, wodurch eine Unterscheidung von Hindernissen und Fahrzeugen ermöglicht werden soll.

Um auch in Kurvenfahrten ein vorausfahrendes Fahrzeug detektieren zu kön­ nen, sind die Kurven am Fahrbahnrand mit Reflektorstreifen ausgelegt, so dass über diese das von den Sensoren ausgesandte Sendelicht zum Reflektor des vorausfahrenden Fahrzeugs trifft. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die Sende­ lichtstrahlen nur bei bestimmten Auftreffwinkeln über die Reflektorleiste zum Reflektor geführt werden.

Damit ist die Spurverfolgung auf eine eng begrenzte Auswahl von Kurvenbah­ nen begrenzt, was die Verfügbarkeit des Gesamtsystems unerwünscht ein­ schränkt. Weiterhin ist nachteilig, dass mit den Polarisatoren an den Sensoren keine sichere Unterscheidung des Fahrzeugs von anderen Objekten möglich ist, da außer den Reflektoren insbesondere auch diffus reflektierende Objekte das Sendelicht depolarisieren.

Die EP 0 466 217 A2 betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Abstands von zwei längs einer Spur hintereinander fahrenden Fahrzeugen. In beiden Fahrzeugen werden über an Motoren der Fahrzeuge angeschlossene Encoder Pulssignale generiert, welche ein Maß für die jeweilige Fahrzeuggeschwindig­ keit liefern. Die in einem Fahrzeug ermittelten Pulssignale werden mittels eines optischen Systems zum zweiten Fahrzeug übertragen. Dort wird die Differenz der Pulssignale zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit der Fahrzeuge er­ mittelt. Das optische System weist an einem Fahrzeug wenigstens einen Sen­ delicht emittierenden Sender und am anderen Fahrzeug wenigstens einen das Sendelicht empfangenden Empfänger auf. Um auch in Kurvenfahrten noch eine optische Signalübertragung zu gewährleisten, können am ersten Fahrzeug meh­ rere Sender mit in unterschiedlichen Richtungen verlaufenden optischen Ach­ sen vorgesehen sein.

Die CH 650 738 A5 betrifft eine Einrichtung zur Abstandhaltung von spurge­ bundenen Fahrzeugen. Die Einrichtung umfasst auf den Fahrzeugen in beliebi­ ge Richtungen seitwärts und rückwärts strahlende Lichtsender und vorne auf den Fahrzeugen in beliebigen Richtungen von den Seiten und von vorne emp­ fangende Lichtempfänger. Eine Antriebssteuerung verringert die Geschwindig­ keit des Fahrzeugs mit zunehmender empfangener Lichtintensität d. h. mit ab­ nehmendem Abstand zum unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeug.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art bereitzustellen, mittels derer eine möglichst genaue Spurverfol­ gung von spurgeführten Fahrzeugen zur Gewährleistung eines sicheren Auf­ fahrschutzes ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung weist eine Vorrichtung zum Auffahrschutz bei spurgeführten Fahrzeugen mit einem an der Vorderseite eines ersten Fahrzeuges angeordneten optischen Sensors auf. Der Sensor weist weiterhin einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger und eine Ablenkeinheit mittels derer die Sendelichtstrahlen periodisch inner­ halb eines Winkelbereichs Ω im Vorfeld des ersten Fahrzeugs geführt sind auf. Auf der Rückseite eines zweiten, vor dem ersten Fahrzeug fahrenden Fahrzeugs ist wenigstens eine Kodierung in Form einer ein definiertes Kontrastmuster aufweisenden Kodierleiste aufgebracht, auf welche innerhalb eines Ausschnitts ϕ des Winkelbereichs Ω die Sendelichtstrahlen auftreffen und als Empfangs­ lichtstrahlen zurückreflektiert werden. In einer an den Empfänger angeschlos­ senen Auswerteeinheit werden die am Ausgang des Empfängers anstehenden Empfangssignale zur Ermittlung der Lage der Kodierung innerhalb des Win­ kelbereichs Ω ausgewertet. Die Fahrt des ersten Fahrzeugs wird in Abhängig­ keit der ermittelten Lage der Kodierung gesteuert.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, mit dem optischen Sensor ei­ nen Winkelbereich Ω und damit eine Fläche im Vorfeld des Fahrzeuges zu erfassen, an welchem der Sensor angeordnet ist. Der Winkelbereich Ω ist dabei so angepasst, dass die Rückseite des vorausfahrenden Fahrzeuges auch bei Kurvenfahrten aber auch bei Schrägstellungen der Fahrzeugachsen zueinander sicher erfasst wird.

Dabei ist wesentlich, dass an der Rückseite des vorausfahrenden Fahrzeuges eine Kodierung angeordnet ist, welche vom Sensor erfasst wird und welche in der Auswerteeinheit identifiziert wird. Durch die Erfassung der Lage der Ko­ dierung innerhalb des Winkelbereichs Ω wird die Distanz der hintereinander fahrenden Fahrzeuge insbesondere auch bei Kurvenfahrten zuverlässig be­ stimmt. In Abhängigkeit der aktuellen Distanzwerte erfolgt dann eine Steue­ rung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, an welchem der Sensor angeordnet ist. Da mit dem Sensor die Kodierung am vorausfahrenden Fahrzeug erfasst wird, kann das Fahrzeug sicher von anderen Objekten im Umfeld wie Pfosten oder Wände unterschieden werden, so dass diesbezügliche Fehldetektionen ausgeschlossen sind.

In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform ist der optische Sensor von ei­ nem scannenden Distanzsensor gebildet. Bei derartigen Distanzsensoren wer­ den zusätzlich die Amplituden der Empfangssignale ausgewertet, wodurch die Kodierung an der Rückseite des vorausfahrenden Fahrzeuges erfassbar ist.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der optische Sensor als Barcodelesegerät ausgebildet, mittels dessen, die vorzugsweise in Form eines Barcodes ausgebildete Kodierung am vorausfahrenden Fahrzeug erfassbar ist. Die Bestimmung der Distanz der Kodierung erfolgt in diesem Fall dadurch, dass in der Auswerteeinheit der Ausschnitt ϕ des Winkelbereichs Ω, innerhalb dessen die Kodierung erfasst wird, ausgewertet wird. Aus der Größe des Aus­ schnitts ϕ sowie aus der Lage des Ausschnitts ϕ innerhalb des Winkelbereichs W kann bei bekannten Abmessungen und bei bekannter Struktur der Kodie­ rung, welche als Parameterwerte in der Auswerteeinheit abgespeichert sind, mittels trigonometrischer Beziehungen die Distanz der Kodierung zum Sensor bestimmt werden.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Schematische Darstellung von zwei als Hängeförderern ausgebil­ deten, an einer Spurführung geführten Fahrzeugen.

Fig. 2 Schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auffahrschutz für die Fahrzeuge gemäß Fig. 1.

Fig. 3 Erstes Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors für die Vor­ richtung gemäß Fig. 2.

Fig. 4 Zweites Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors für die Vor­ richtung gemäß Fig. 2.

Fig. 5 Drittes Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors für die Vor­ richtung gemäß Fig. 2.

Fig. 6 Schematische Darstellung des Auswerteverfahrens zur Distanzbe­ stimmung von Kodierungen mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 5
a) bei Geradeausfahrt der Fahrzeuge,
b) in einer Kurvenfahrt der Fahrzeuge.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung von spur­ geführten Fahrzeugen 1. Die Fahrzeuge 1 sind von identisch ausgebildeten Hängeförderern gebildet, die an einer Spurführung 2 entlang einer vorgegebe­ nen Fahrbahn verfahrbar sind. Die Spurführung 2 ist von einem Schienensys­ tem oder dergleichen gebildet und in einer vorgegebenen Anbringhöhe in einer Halle installiert. Die Hängeförderer dienen zum Transport von Lasten. Um Be­ schädigungen von Lasten auszuschließen ist eine Vorrichtung zum Auffahr­ schutz vorgesehen, welche schematisch in Fig. 2 dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt die Fahrzeuge 1 gemäß Fig. 1 in einem Querschnitt. Die Vor­ richtung zum Auffahrschutz umfasst optische Sensoren 3 und Kodierungen. Dabei ist an der Vorderseite jedes Fahrzeuges 1 ein optischer Sensor 3 mon­ tiert. An der Rückseite jedes Fahrzeuges 1 befindet sich die Kodierung. Mit dem optischen Sensor 3 an der Vorderseite eines ersten Fahrzeuges 1 wird die Kodierung an der Rückseite des jeweils vorausfahrenden zweiten Fahrzeuges 1 erfasst. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind als Kodierungen zwei Kodierleisten 4 an der Rückseite eines Fahrzeuges 1 angeordnet.

Die Kodierleisten 4 befinden sich an den seitlichen Rändern der Rückseite des jeweiligen Fahrzeuges 1 und sind vorzugsweise identisch ausgebildet.

Dabei wird mit jedem Sensor 3 ein Winkelbereich Ω innerhalb des Vorfelds erfasst. Der Winkelbereich Ω ist so gewählt, dass von dem optischen Sensor 3 die oder jede Kodierung an der Rückseite des vorausfahrenden Fahrzeuges 1 unabhängig davon erfasst wird, ob sich dieses Fahrzeug 1 in einer Geradeaus­ fahrt oder, wie in Fig. 2 dargestellt, in einer Kurvenfahrt befindet. Die Erfas­ sung der jeweiligen Kodierung mittels des optischen Sensors 3 erfolgt derart, dass nicht nur die Kodierung identifiziert wird. Vielmehr wird auch die Lage der Kodierung innerhalb des Winkelbereichs Ω bestimmt und damit die Dis­ tanz zum Sensor 3. Diese Signalauswertung erfolgt in einer Auswerteeinheit 17, die in dem optischen Sensor 3 integriert ist oder diesem zugeordnet ist.

In Abhängigkeit der vom optischen Sensor 3 und der Auswerteeinheit 17 er­ mittelten Distanzwerte erfolgt die Steuerung des Fahrzeugs 1, an welchem der optische Sensor 3 angebracht ist. Hierzu werden vorzugsweise die Distanz­ werte mit einem ersten und zweiten Grenzabstand verglichen, wobei der erste Grenzabstand größer als der zweite Grenzabstand ist.

Bei Unterschreiten des ersten Grenzabstands wird das Fahrzeug 1 abgebremst, so dass es sich in einer Schleichfahrt vorwärts bewegt. Wird auch der zweite Grenzabstand unterschritten, wird das Fahrzeug 1 angehalten.

Zusätzlich kann vor einer Kurvenfahrt, wie in Fig. 2 dargestellt, ein Schild 5 angeordnet sein, welches eine weitere Kodierung in Form einer Kodierleiste 4 enthält. Dieses Schild 5 ist so angeordnet, dass es von dem Sensor 3 am einen Fahrzeug 1 erfasst wird, bevor es in die Kurve einfährt. Sobald diese Kodie­ rung erfasst ist, wird das Fahrzeug 1 für die Durchfahrt durch die Kurve abge­ bremst. An der Fahrbahn können weitere derartige Schilder 5 zur Fahr­ zeugsteuerung vorgesehen sein, wobei diese entsprechend verschiedene Kodie­ rungen aufweisen.

Die Kodierungen an den Fahrzeugen 1 sind vorzugsweise identisch ausgebil­ det, unterscheiden sich jedoch von den Kodierungen an den Schildern 5. Damit kann eindeutig in der Auswerteeinheit 17 unterschieden werden, ob mit dem Sensor 3 ein vorausfahrendes Fahrzeug 1 oder ein Schild 5 detektiert wird. Weiterhin kann die Detektion eines Fahrzeuges 1 oder eines Schildes 5 von der Detektion von anderen Gegenständen wie zum Beispiel Pfosten oder Wänden unterschieden werden, so dass deren Detektion mittels des Sensors 3 nicht zu Fehlsteuerungen des Fahrzeuges 1 führt.

Die Fahrzeuge 1 bewegen sich bei ihrer Fahrt in einer horizontalen Ebene. Die Abtastung des Vorfelds mittels des Sensors 3 erfolgt innerhalb einer Ebene, die ebenfalls in einer horizontalen Ebene verläuft. Die Kodierungen an den Fahr­ zeugen 1 und Schildern 5 sind in dieser Ebene angeordnet, so dass sie von den optischen Sensoren 3 sicher erfassbar sind.

Die Kodierungen, insbesondere die Kodierungen der Kodierleisten 4 an der Rückseite eines Fahrzeuges 1 sind in Form von definierten Kontrastmustern ausgebildet. Besonders vorteilhaft sind die Kontrastmuster als Folgen von hel­ len und dunklen Kontrastelementen ausgebildet die in horizontaler Richtung hintereinander angeordnet sind.

Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des optischen Sensors 3. Der opti­ sche Sensor 3 ist als Distanzsensor ausgebildet und weist einen Sendelicht­ strahlen 6 emittierenden Sender 7 und einen Empfangslichtstrahlen 8 empfan­ genden Empfänger 9 auf. Dem Sender 7 ist zur Strahlformung der Sendelicht­ strahlen 6 eine Sendeoptik 10 nachgeordnet. Die Empfangslichtstrahlen 8 wer­ den mittels einer Empfangsoptik 11 auf den Empfänger 9 fokussiert.

Die Sendelichtstrahlen 6 und die Empfangslichtstrahlen 8 werden über eine Ablenkeinheit periodisch abgelenkt und überstreichen so den Winkelbereich Ω zur Erfassung des Vorfelds des jeweiligen Fahrzeuges 1. Die Ablenkeinheit besteht im Wesentlichen aus einem Drehspiegel 12, der um eine vertikale Drehachse drehbar ist. Der Drehspiegel 12 wird mittels eines Motors 13 ange­ trieben.

Der Sender 7 und der Empfänger 9 sind oberhalb des Drehspiegels 12 so ange­ ordnet, dass die Strahlachsen der Sendelichtstrahlen 6 und Empfangslicht­ strahlen 8 koaxial verlaufen. Die Sendelichtstrahlen 6 werden vom Sender 7 in Richtung des Drehspiegels 12 abgelenkt. Dann werden die Sendelichtstrahlen 6 im Zentrum des Drehspiegels 12 abgelenkt, so dass sie in einer horizontalen Ebene innerhalb des Winkelbereichs Ω geführt sind. Dabei durchsetzen die Sendelichtstrahlen 6 ein nicht dargestelltes Austrittsfenster in einem ebenfalls nicht dargestellten Gehäuse, in welchem der optische Sensor 3 integriert ist. Die Breite des Austrittsfensters bestimmt dabei die Größe des Winkelbereichs Ω innerhalb dessen die Sendelichtstrahlen 6 im zu überwachenden Bereich geführt sind. Die von einem Objekt zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen 8 werden durch das Austrittsfenster geführt und treffen auf die Randbereiche des Drehspiegels 12. Von dort werden die Empfangslichtstrahlen 8 über die Empfangsoptik 11 zum Empfänger 9 geführt.

In der nicht dargestellten Auswerteeinheit, an welche der Sender 7 und der Empfänger 9 angeschlossen sind, werden die Empfangssignale in Abhängigkeit der aktuellen Winkelpositionen des Drehspiegels 12 und damit in Abhängigkeit der aktuellen Winkelposition der Sendelichtstrahlen 6 innerhalb des Winkelbe­ reichs Ω ausgewertet.

Dabei erfolgt mittels des Distanzsensors eine Distanzmessung, die vorzugswei­ se nach dem Lichtlaufzeitverfahren, insbesondere dem Phasenmessprinzip oder dem Impuls-Laufzeit-Verfahren erfolgt. Bei dem Phasenmessverfahren werden die Sendelichtstrahlen 6 amplitudenmoduliert. Die Distanzmessung erfolgt dann durch Bestimmung der Phasendifferenz zwischen den vom Sender 7 e­ mittierten Sendelichtstrahlen 6 und den vom Objekt zurückreflektierten Emp­ fangslichtstrahlen 8.

Bei dem Impuls-Laufzeit-Verfahren werden die Sendelichtstrahlen 6 in Form von Sendelichtimpulsen emittiert. In diesem Fall erfolgt die Distanzmessung durch Bestimmung der Laufzeiten der Sendelichtimpulse zum Objekt und zu­ rück zum optischen Sensor 3.

Mittels des Distanzsensors erfolgt weiterhin auch eine Auswertung der Ampli­ tuden der Empfangssignale in Abhängigkeit der aktuellen Winkelpositionen des Drehspiegels 12. Mittels dieser Amplitudenmessung erfolgt die Erfassung und Identifizierung der Kontrastmuster der einzelnen Kodierungen.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des optischen Sensors 3. Dieser Sensor 3 ist als scannender Distanzsensor ausgebildet, der nach dem Triangu­ lationsprinzip arbeitet. Der Distanzsensor weist einen Sender 7 auf sowie als Empfänger 9 einen in Abstand zu diesem angeordneten ortsauflösenden De­ tektor, der von einem CCD-Zeilenelement oder einem CMOS-Zeilenelement gebildet ist.

Als Ablenkeinheit ist in diesem Fall ein Schwingspiegel 14 vorgesehen, über welchen die Sendelichtstrahlen 6, nicht jedoch die Empfangslichtstrahlen 8 geführt werden. Der Schwingspiegel 14 ist um eine Drehachse drehbar, wo­ durch die Sendelichtstrahlen 6 periodisch innerhalb des Winkelbereichs Ω ge­ führt werden. Die Größe des Winkelbereichs Ω ist durch den maximalen Drehwinkel des Schwingspiegels 14 vorgegeben.

Die Sendelichtstrahlen 6 werden mittels einer Sendeoptik 10 kollimiert und werden dann über den Schwingspiegel 14 abgelenkt. Die Sendelichtstrahlen 6 werden von einem Objekt, insbesondere der Rückseite eines Fahrzeuges 1 zu­ rückreflektiert und werden über eine Empfangsoptik 11 auf den Empfänger 9 geführt.

In der an den Distanzsensor angeschlossenen, nicht dargestellten Auswerteein­ heit erfolgt die Distanzmessung durch Bestimmung des Auftreffpunktes des Empfangslichtflecks auf den ortsauflösenden Detektor. Zur Erfassung der Kontrastmuster der Kodierungen erfolgt wiederum eine Auswertung der Amp­ lituden der Empfangssignale des ortsauflösenden Detektors. Analog zum Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 3 erfolgt auch in diesem Fall die Auswertung der Empfangssignale in Abhängigkeit der aktuellen Winkelstellungen des Schwingspiegels 14.

Fig. 5 zeigt einen als Barcodelesegerät ausgebildeten optischen Sensor 3. Ein derartiger Sensor 3 eignet sich insbesondere zur Detektion von als Barcodes ausgebildeten Kodierleisten 4, welche aus einer Folge von schwarzen und wei­ ßen Linienelementen bestehen.

Das Barcodelesegerät besteht im Wesentlichen aus einem Sendeelement 15, einem Empfangselement 16 sowie einer von einem Mikroprozessor 17 gebil­ deten Auswerteeinheit. Das Sendeelement 15 besteht aus einem Sender 7 sowie aus einer dem Sender 7 nachgeordneten Sendeoptik 10 zur Fokussierung der vom Sender 7 emittierten Sendelichtstrahlen 6. Die fokussierten Sendelicht­ strahlen 6 werden über einen Umlenkspiegel 18 auf eine Ablenkeinheit geführt, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem motorisch getriebenen, rotierenden Polygonspiegelrad 19 gebildet ist. Das Polygonspiegelrad 19 weist mehrere identische Spiegelflächen 20 auf, an welchen die Sendelichtstrahlen 6 abgelenkt werden. Die Drehachse des Polygonspiegelrads 19 ist senkrecht zur in Fig. 5 dargestellten Äquatorialebene des Polygonspiegelrads 19 angeordnet.

Durch die Drehbewegung werden die Sendelichtstrahlen 6 periodisch innerhalb des Winkelbereichs Ω geführt, dessen Größe durch die Anzahl der Spiegelflä­ chen 20 des Polygonspiegelrads 19 vorgegeben ist.

Die von einem Barcode reflektierten Empfangslichtstrahlen 8 werden über das Polygonspiegelrad 19 zum Empfangselement 16 geführt. Dabei werden die Empfangslichtstrahlen 8 über dieselbe Spiegelfläche 20 des Polygonspiegelrads 19 wie die Sendelichtstrahlen 6 geführt.

Das Empfangselement 16 besteht aus einer den Empfänger 9 bildenden Fotodi­ ode, in der die Empfangslichtstrahlen 8 in ein analoges elektronisches Emp­ fangssignal gewandelt werden, und einem dieser nachgeschalteten Verstärker 21. Zur Verbesserung der Nachweisempfindlichkeit ist dem Empfangselement 16 eine Empfangsoptik 11 vorgeordnet.

Die am Ausgang des Empfangselements 16 anstehenden Empfangssignale wer­ den der Auswerteeinheit zugeführt.

In der Auswerteeinheit werden die analogen Empfangssignale beispielsweise mittels einer Schwellwerteinheit in eine binäre Signalfolge gewandelt. Zur Er­ kennung eines Barcodes wird diese Signalfolge mit einer dem Kontrastmuster des Barcodes entsprechende, in der Auswerteeinheit abgespeicherten Signalfol­ ge verglichen.

Als weitere Parameterwerte sind die Abmessungen der die jeweiligen Kodie­ rungen bildenden Barcodes in der Auswerteeinheit abgespeichert. Diese Para­ meterwerte werden insbesondere zur Bestimmung der Distanzen der Kodierun­ gen an der Rückseite des vorausfahrenden Fahrzeugs 1 verwendet.

Das Verfahren zur Distanzbestimmung ist in den Fig. 6a, 6b veranschau­ licht. Diese Figuren zeigen zwei hintereinander fahrende Fahrzeuge 1, an deren Rückseite als Kodierung eine Codierleiste zentral angeordnet ist, und welche als Barcode ausgebildet ist.

Fig. 6a zeigt zwei Fahrzeuge 1 in einer Geradeausfahrt, so dass diese in Ab­ stand hintereinander angeordnet sind. Demzufolge verlaufen die Längsachsen der Fahrzeuge 1 längs einer Geraden, in welcher auch der Normalenvektor N der Vorderseite des ersten Fahrzeugs 1 verläuft. Der Winkelbereich Ω, der vom optischen Sensor 3 an der Vorderseite des ersten Fahrzeuges 1 abgetastet wird, ist spiegelsymmetrisch zum Normalenvektor N.

Entsprechend der Ausdehnung des Barcodes quer zum Normalenvektor N und der Distanz d des Barcodes zum optischen Sensor 3 wird dieser Barcode inner­ halb eines Ausschnittes ϕ des Winkelbereichs Ω von den Sendelichtstrahlen 6 des optischen Sensors 3 erfasst.

Bei der Abtastung des Barcodes mittels des optischen Sensors 3 wird nicht nur das Kontrastmuster des Barcodes erfasst sondern auch dessen Lage innerhalb des Winkelbereichs Ω. Zudem wird in der Auswerteeinheit erfasst, über wel­ ches Teilsegment des Winkelbereichs Ω vom Barcode stammende Empfangs­ signale registriert werden.

Aus diesen Messgrößen sowie der geometrischen Beziehung zwischen dem Abstand d des Barcodes zum optischen Sensor 3 und dem Ausschnitt ϕ des Winkelbereichs Ω gemäß der Gleichung

cottan (ϕ/2) = d/A

wobei A die halbe Länge des Barcodes ist, kann in der Auswerteeinheit 17 der Abstand des Barcodes zum optischen Sensor 3 ermittelt werden. Dabei ist die obige Gleichung vorzugsweise in Form einer Tabelle in der Auswerteeinheit 17 hinterlegt.

Durch Anwendung trigonometrischer Beziehungen kann die Abstandsbestim­ mung analog zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6a auch bei einer Kurven­ fahrt durchgeführt werden, die beispielhaft in Fig. 6b dargestellt wird.

Die Anordnung gemäß Fig. 6b zeigt das erste Fahrzeug 1, welches sich noch in Geradeausfahrt befindet. Das zweite, vorausfahrende Fahrzeug 1 befindet sich bereits in einer Kurvenfahrt. Demzufolge ist die Rückseite mit dem Barco­ de bereits seitlich versetzt zum Zentrum des ersten Fahrzeugs 1. Daher ist der Ausschnitt ϕ des Winkelbereichs Ω innerhalb dessen der Barcode erfasst wird, um einen Winkel δ geneigt zum Normalenvektor N der Frontseite des ersten Fahrzeugs 1.

Dieser Winkel δ ist dadurch bestimmbar, dass der Versatz der vom Barcode stammenden Empfangssignale zum Zentrum des Winkelbereichs Ω in der Auswerteeinheit bestimmt wird. Bei bekanntem Winkel δ kann dann mittels trigonometrischer Beziehungen analog zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6a die Distanz der Kodierung zum optischen Sensor 3 bestimmt werden.

Bezugszeichenliste

1

Fahrzeug

2

Spurführung

3

Sensor

4

Kodierleiste

5

Schild

6

Sendelichtstrahl

7

Sender

8

Empfangslichtstrahl

9

Empfänger

10

Sendeoptik

11

Empfangsoptik

12

Drehspiegel

13

Motor

14

Schwingspiegel

15

Sendeelement

16

Empfangselement

17

Mikroprozessor

18

Umlenkspiegel

19

Polygonspiegelrad

20

Spiegelfläche

21

Verstärker

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Auffahrschutz bei spurgeführten Fahrzeugen (1) mit einem an der Vorderseite eines ersten Fahrzeuges (1) angeordneten opti­ schen Sensor (3), welcher einen Sendelichtstrahlen (6) emittierenden Sender (7), einen Empfangslichtstrahlen (8) empfangenden Empfänger (9) und eine Ablenkeinheit, mittels derer die Sendelichtstrahlen (6) in­ nerhalb eines Winkelbereichs Ω im Vorfeld des ersten Fahrzeugs (1) pe­ riodisch geführt sind, aufweist, mit wenigstens einer auf der Rückseite eines zweiten, vor dem ersten Fahrzeug (1) fahrenden Fahrzeugs (1) auf­ gebrachten Kodierung in Form einer ein definiertes Kontrastmuster auf­ weisenden Kodierleiste (4), auf welche innerhalb eines Ausschnitts ϕ des Winkelbereichs Ω die Sendelichtstrahlen (6) auftreffen und als Emp­ fangslichtstrahlen (8) zurückreflektiert werden, und mit einer an den Empfänger (9) angeschlossenen Auswerteeinheit (17), in welcher die am Ausgang des Empfängers (9) anstehenden Empfangssignale zur Ermitt­ lung der Lage der Kodierung innerhalb des Winkelbereichs Ω ausgewer­ tet werden, in Abhängigkeit derer die Fahrt des ersten Fahrzeugs (1) ge­ steuert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahr­ bahnen der Fahrzeuge (1) in einer horizontalen Ebene verlaufen, und dass der von den Sendelichtstrahlen (6) überstrichene Winkelbereich Ω in ei­ ner parallel zu dieser Ebene verlaufenden Ebene liegt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass eine Kodierleiste (4) in der Mitte der Rückseite des zweiten Fahrzeugs (1) angebracht ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass jeweils an einem Ende der Rückseite des zweiten Fahrzeuges (1) eine Kodierleiste (4) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Kodierleiste (4) eine Anordnung von in horizontaler Richtung hintereinander angeordneten hellen und dunklen Kontrastele­ menten aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Erfassung der Kodierung der Abstand zu dem ersten Fahr­ zeug (1) ermittelt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unter­ schreiten wenigstens eines Grenzabstands das erste Fahrzeug (1) abge­ bremst oder angehalten wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Kurve neben der Fahrbahn ein Schild (5) mit einer weite­ ren Kodierung angeordnet ist, wobei bei Erfassen der zweiten Kodierung mittels des Sensors (3) das zugeordnete erste Fahrzeug (1) abgebremst wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuge (1) von Hängeförderern gebildet sind, wobei an der Vorderseite jedes Fahrzeuges (1) ein optischer Sensor (3) mit einer zuge­ ordneten Auswerteeinheit (17) angeordnet ist, und wobei an der Rück­ seite jedes Fahrzeuges (1) eine Kodierung angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (3) von einem Distanzsensor gebildet ist, dessen Sende- und Empfangslichtstrahlen (6, 8) über eine Ablenkeinheit geführt sind, wobei die Empfangssignale des Empfängers (9) in Abhängigkeit der aktuellen Winkelposition der Ablenkeinheit ausgewertet werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab­ lenkeinheit von einem motorisch getriebenen Drehspiegel (12) gebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Distanzmessung im Distanzsensor nach dem Lichtlauf­ zeitverfahren erfolgt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (3) von einem nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden Distanzsensor gebildet ist, wobei nur die Sendelichtstrahlen (6) des Senders (7) über einen die Ablenkeinheit bildenden Schwingspie­ gel (14) geführt sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Emp­ fänger (9) des Distanzsensors von einem CCD-Zeilenelement oder einem CMOS-Zeilenelement gebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Kodierung in dem Distanzsensor die Amplituden der am Empfänger (9) anstehenden Empfangssignale ausgewertet wer­ den.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (3) von einem Barcodelesegerät gebildet ist, wobei in diesem die Abmessungen und Codemuster der Kodierung als Parameterwerte abgespeichert sind, und wobei in der Auswerteeinheit (17) aus der Größe des Ausschnitts ϕ des Winkelbereichs Ω und dessen Lage innerhalb des erfassten Winkelbereichs Ω die Distanz der Kodie­ rung zum optischen Sensor (3) berechnet wird.