DE1902037A1 - Device for guiding a freely movable vehicle - Google Patents
Device for guiding a freely movable vehicleInfo
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Description
Mp.-Nr. 712/68 Mannheim, den 30.Dez. 1968 Mp. No. 712/68 Mannheim, December 30th 1968
Pat-Schi/Fr.Pat-Ski / Fri.
Einrichtung zum Führen eines frei "beweglichen FahrzeugesDevice for driving a freely moving vehicle
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Führen eines frei in einer Ebene "beweglichen Fahrzeuges auf einer durch .einen stromdurchflossenen Linienleiter markierten Fahrbahn, wobei das Fahrzeug eine Einrichtung zur Erfassung des von dem Linienleiter ausgehenden magnetischen Feldes sov/ie eine Segeleinrichtung aufweist und die Regeleinrichtung aufgrund der erfaßten Werte des magnetischen Feldes Servo-Antriebe in der Weise beaufschlagt, daß das Fahrzeug nicht von der vorgegebenen Bahn abweicht.The invention relates to a device for guiding a vehicle which is "freely movable in one plane" on a through .eine current-carrying line conductor marked lane, wherein the vehicle has a device for detecting the line conductor outgoing magnetic field so / ie has a sailing device and the control device based on the detected Values of the magnetic field servo drives acted upon in such a way that the vehicle does not move from the specified path deviates.
Um den Straßenverkehr zu vereinfachen und die Zahl der Unfälle zu verringern, wird schon seit einigen Jahren der Einsatz von sog. automatischen Straßen in Erwägung gezogen. Bei automatischen Straßen handelt es sich um Fahrbahnen, die Leitsysteme für die Steuerung von nicht-schienengebundenen Fahrzeugen aufweisen. In den Fahrzeugen selbst sind Regeleinrichtungen und Servomotoren eingebaut, welche automatisch die von den Leitsystemen ausgehenden Befehle ausführen. Sine der Hauptaufgaben bei der Steuerung von frei beweglichen Fahrzeugen liegt in der Lenkung entlang einer vorgegebenen Bahn, denn gerade das Lenken eines Fahrzeuges beansprucht die größte Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers und ist Ursache für Verkehrsunfälle.To simplify road traffic and reduce the number of accidents To reduce this, the use of so-called automatic roads has been considered for a number of years. With automatic Roads are lanes that have control systems for the control of non-rail vehicles. Control devices and servomotors are installed in the vehicles themselves, which automatically control the control systems execute outgoing commands. Sine of the main tasks in the control of freely moving vehicles lies in the Steering along a predetermined path, because steering a vehicle in particular requires the greatest attention Vehicle driver and is the cause of traffic accidents.
Es ist bereits eine Vorrichtung zur Regelung der Bewegung von Fahrzeugen mittels elektrischer Signale und Servoantrieben bekannt (USA-Patent 1 339 291). Hierbei stellt ein elektrischer stromdurchflossener Leiter einen Verkehrsweg dar, wobei das magnetische Feld des Leiters den Verkehrsweg markiert. Im Fahrzeug befinden sich rechtwinklig zueinander angeordnete magneti-It is already a device for regulating the movement of vehicles by means of electrical signals and servo drives known (U.S. Patent 1,339,291). Here, an electrical current-carrying conductor represents a traffic route magnetic field of the conductor marks the traffic route. In the vehicle there are magnetically arranged
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sehe Systeme, deren Achsen sich in einem Punkt überschneiden, der normalerweise zwischen dem elektrischen Leiter und den magnetischen Systemen liegt und der sich während der Bewegung des Fahrzeuges entlang des Verkehrsweges vertikal unter dem Leiter befindet. Mit dein, jeweiligen Llagnetsystem sind getrennte Verstärkerkanäle verbunden, die in verschiedenen Ausgangskreisen enden. Weiterhin sind den Ausgangskreisen Llittel zur optischen Anzeige der relativen Position des Überschneidungspunktes der Magnetsystem-Achsen im Hinblick auf den erwähnten Leiter zugeordnet. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß es relativ schwierig ist, den Kreuzungspunkt der Achse konstant festzulegen.see systems whose axes intersect at one point, which normally lies between the electrical conductor and the magnetic systems and which is located during movement of the vehicle is located vertically under the ladder along the traffic route. With your, respective Llagnetsystem are separate Amplifier channels connected that end in different output circuits. Furthermore, the output circuits are optical Display of the relative position of the intersection point of the magnet system axes with regard to the mentioned conductor assigned. The disadvantage of this arrangement is that it is relatively difficult to keep the crossing point of the axis constant to be determined.
Weiterhin ist eine elektromagnetische Anzeigeania^e zur Blindlenkung von Kraftfahrzeugen bekannt, die zwei in geeigneter Tiefenlace verlegte elektrische Leitungen aufweist, die mittels in stationären Speisesteilen erzeugten Wechsel— oder Induktions-j stromes auf an sich bekannte akustische oder andere Anzeigemittel im Fahrzeug von Spulen am Fahrzeugboden oder dgl. in geeigneter Verteilung zur V/agenachse so einwirken, daß eine Fahrzeugabweichung von der Straßenachse nach der einen oder anderen Richtung zur Anzeige gelangen kann (DPS 932 171). Diese Anzei— geanlage ist aber lediglich für -die Unterstützung des Fahrers gedacht und für die vollautomatische Kraftfahrzeugregelung nur beschränkt anwendbar.Furthermore, there is an electromagnetic display device for blind steering known from motor vehicles, which has two electrical lines laid in a suitable Tiefenlace, by means of alternating or induction j generated in stationary food items current on per se known acoustic or other display means in the vehicle of coils on the vehicle floor or the like. In suitable Act on the distribution to the axis of the vehicle in such a way that a vehicle deviation can get to the display from the road axis in one direction or the other (DPS 932 171). This ad The system is only intended to support the driver and only for fully automatic vehicle control limited application.
Bei einer anderen bekannten Einrichtung zur selbsttätigen Lenkung von Fahrzeugen entlang einer Leitlinie ist an dem Fahrzeug eine Abfragevorrichtung mit wenigstens einem zwischen Polschuhen angeordneten Plallgenerator vorgesehen und in an sich bekannter V/eise derart magnetisch mit der Leitlinie gekoppelt, daß bei Abweichungen von der vorgeschriebenen Bahn ein Hallspannungssignal entsprechender Polarität einen Stellmotor für die Lenkung beeinflußt (DAS 1 125 521). Diese Anordnung hat den Nachteil, daß Hall-Spannungen ziemlich klein sind und somit ohne größeren Verstärkungsaufwand nicht zur icegelung herangezogen werden körinen. 009832/0919 -3 __. : BAD QRiGINAL In another known device for the automatic steering of vehicles along a guideline, an interrogation device with at least one pulse generator arranged between pole pieces is provided on the vehicle and is magnetically coupled to the guideline in a manner known per se in such a way that, in the event of deviations from the prescribed path, a Hall voltage signal of corresponding polarity influences a servomotor for the steering (DAS 1 125 521). This arrangement has the disadvantage that Hall voltages are quite small and therefore cannot be used for control without a large amount of amplification. 009832/0919 -3 __. : BAD QRiGINAL
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Der Erfindung lie^t aie Aufgabe zugrunde, mit einfachen Kitteln nicht-schienengebundene Fahrzeuge automatisch zu steuern.The invention is based on the same object with simple smocks to automatically control non-rail vehicles.
I Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als an dem Fahrzeug vorgesehene Einrichtung zur Erfassung des von dem Linienleiter ausgehenden magnetischen Feldes zwei Sensoren vorgesehen sind, von denen jeweils einer nur auf die vertikale oder horizontale Komponente des magnetischen Feldes anspricht.I This object is achieved according to the invention in that as an The vehicle provided device for detecting the magnetic field emanating from the line conductor, two sensors are provided of which one responds only to the vertical or horizontal component of the magnetic field.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei der Führung von frei beweglichen Fahrzeugen auf j einer vorgesehenen Bahn die Genauigkeit der Regelung nur in j geringem Iua3e von der Symmetrie "der Einrichtungen zur Regii strierung des lüagnetfeldes eines Linienieiters abhängt.The advantages achieved with the invention exist in particular in the fact that when guiding freely moving vehicles on a given path, the accuracy of the regulation is only in j little Iua3e of the symmetry "of the facilities to Regii striation of the magnetic field of a line conductor depends.
1 Sin Ausführungateispiel der Erfindung ist in der Zeichnung 1 Sin embodiment of the invention is in the drawing
: dargestellt und wird irr. folgenden näher beschrieben.: shown and is insane. described in more detail below.
j Ss zeigen:j ss show:
j Fig. 1 Ein frei bewegliches fahrzeug mit zwei auf derselben ! räumlichen Achse angeordneten 6zulenkcrpernj Fig. 1 A freely moving vehicle with two on the same! 6z ulenkrpern arranged on the spatial axis
j Fig. 2 Ein frei bewegliches Fahrzeug mit zwei in der-selben j . Ebene senkrecht aufeinander stehenden Spulenkcrpern.j Fig. 2 A freely moving vehicle with two in the same j. Plane bobbins standing perpendicular to one another.
Fig. 3 Den Verlauf der horizontalen und vertikalen magneti- ; sehen Feldstärke eines Linienleiters in Abhängigkeit i von der Entfernung vor Linienleiter.Fig. 3 The course of the horizontal and vertical magnetic ; see the field strength of a line cable as a function of i the distance in front of the line cable.
: In der Fig. 1 ist ein frei "bewegliches Fahrzeug 1 dargestellt, : In Fig. 1, a freely "movable vehicle 1 is shown,
, das in der irähe seiner vorderen oder hinteren Achse zweitwo in the vicinity of its front or rear axle
j Sensoren aufweist, die hier als Spulenkörper 2 und 3 ausge-j has sensors, which are designed here as coil formers 2 and 3
■ "bildet sind. Die Spulenkörper 2 und 3 sind mit den V/icklungenThe coil formers 2 and 3 are with the windings
! 4 und 5 versehen, die von dem magnetischen Feld des unter der! 4 and 5 provided by the magnetic field of the
\ Straßendecke 6 liegenden Linienleiters 7 durchsetzt werden. \ Road surface 6 lying line conductor 7 are penetrated.
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Der Verlauf der horizontalen und vertikalen Komponente der magnetischen Feldstärke des Linienleiters 7 in Abhängigkeit von der Entfernung χ ist in Fig. 3 dargestellt.The course of the horizontal and vertical components of the magnetic field strength of the line conductor 7 as a function from the distance χ is shown in FIG.
Wie man aus der Fig. 1 erkennt, erfassen die beiden Wicklungen 4 und 5 jeweils nur die horizontale Komponente der Feldstärke. Befindet sich das Fahrzeug genau symmetrisch über dem Linienleiter 7, so sind die von den Wicklungen 4 und 5 erfaßten Feldstärken gleich groß. Weicht dagegen das Fahrzeug 1 nach links oder nach rechts aus, so wird die Feldstärke in der einen Wicklung größer als in der anderen. Da man anstrebt, das Fahrzeug 1 genau symmetrisch zu dem Linienleiter 7 zu bewegen, ist in dem Fahrzeug 1 eine nicht dargestellte Regeleinrichtung vorgesehen, die bewirkt, daß das Fahrzeug mittels Servomotoren derart gesteuert wird, daß die in den Wicklungen 4 und 5 erfaßten Feldstärken wieder gleich groß werden. Natürlich kann zur iie^elung. auch die vertikale Komponente der magnetischen Feldstärke herangezogen werden. Hierbei ist lediglich zu berücksichtigen, daß die in den Wicklungen 4 und 5 registrierten Feldstärken bei symmetrischer Lage zum Linienleiter 7 im Vorzeichen verschieden sind. Der Nachteil bei der Heranziehung der vertikalen Komponente besteht darin, daß diese in der ITähe des Linienleiters sehr schnell kleine Werte annimmt und sogar in ITuIl wird. Dagegen dürfte es immer dann von Vorteil sein, die vertikale Komponente zur Steuerung zu verwenden, wenn das Fahrzeug yon der vorgelassenen Linie etwas mehr abweicht, da sie in x-Richtung nicht so schnell abnimmt.As can be seen from FIG. 1, the two windings 4 and 5 each detect only the horizontal component of the field strength. If the vehicle is exactly symmetrically above the line conductor 7, then the field strengths detected by the windings 4 and 5 are the same. If, on the other hand, the vehicle 1 deviates to the left or to the right, the field strength in one winding is greater than in the other. Since the aim is to move the vehicle 1 exactly symmetrically to the line conductor 7, a control device, not shown, is provided in the vehicle 1, which causes the vehicle to be controlled by means of servomotors in such a way that the field strengths detected in the windings 4 and 5 are restored get the same size. Of course, it can be used as a solution. the vertical component of the magnetic field strength can also be used. It should only be taken into account here that the field strengths registered in the windings 4 and 5 are different in sign given a symmetrical position relative to the line conductor 7. The disadvantage of using the vertical component is that it takes on small values very quickly in the vicinity of the line conductor and even becomes ITuIl. In contrast, there should always be an advantage of the pre-tempered line differs slightly, the vertical component for control to be used when the vehicle yon more because it does not decrease as quickly in the x direction.
In der Fig. 2 ist mit 1-wieder ein nicht-schienengebundenes Fahrzeug bezeichnet. Die Spulenkörper 2 und 3 mit den Wicklun*- gen 4 und 5 befinden sich in einer Ebene senkrecht zur Fahrbahn und sind rechtwinklig zueinander angeordnet. Unter der Fahrbahndecke 6 ist der Linienleiter 7 vorgesehen. LIit dieser Anordnung der' Spulenkörper 2 und 3 ist es möglich, sowohl auf die vertikale als auch auf die horizontale Komponente der magnetischen Feldstärke einzuregeln. Im ersten Fall In Fig. 2, 1-is again a non-rail-bound Designated vehicle. The bobbins 2 and 3 with the winding * - gen 4 and 5 are located in a plane perpendicular to the roadway and are arranged at right angles to each other. Under the The line conductor 7 is provided for the road surface 6. With this arrangement of the coil formers 2 and 3, it is possible to regulate both the vertical and the horizontal component of the magnetic field strength. In the first case
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liegt eine Minimumregelung vor, während es sieh beim, zweiten Fall um eine Maximumregelung handelt. Bei der Minimumregelung ist allerdings darauf zu achten, daß das Fahrzeug niemals so weit von der Mittellinie abweicht, daß das Maximum der Vertikalkomponente überschritten wird, denn sonst weist die Feldstärkekurve jeweils zwei Stellen mit den gleichen Werten auf und die Regelung wird labil. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, sowohl die horizontale als auch die vertikale Feldstärke zur Regelung zu verwenden, d. h. auf ein Maximum der Horizontalkomponente und gleichzeitig ein Minimum der Vertikalkomponente zu regeln. ■ .if there is a minimum regulation, see the second Case is a maximum regulation. With the minimum regulation, however, care must be taken that the vehicle is never like this deviates far from the center line that the maximum of the vertical component is exceeded, because otherwise the field strength curve has two places with the same values and the scheme becomes unstable. Another possibility is to measure both the horizontal and the vertical field strength to use for regulation, d. H. to a maximum of the horizontal component and at the same time a minimum of the vertical component to regulate. ■.
Um den Regelsinn in einem solchen Falle richtig zu führen, muß die Regeleinrichtung eine Information darüber erhalten, ob das Fahrzeug nach rechts oder nach links von der vorgeschriebenen Richtung abgewichen ist. Diese Information kann, aus der Kombination der beiden empfangenen Feldkomponenten abgeleitet werden. So ist der Abweichung nach einer Seite eindeutig ein gleiches Vorzeichen der beiden Feldkomponenten zugeordnet, während der Abweichung nach der anderen Seite ein ungleiches Vorzeichen der beiden Feldkomponenten zugeordnet ist.In order to correctly guide the sense of regulation in such a case, the control device must receive information as to whether the vehicle is to the right or left of the prescribed Direction has deviated. This information can be obtained from the combination of the two field components received be derived. The deviation on one side is clearly assigned the same sign of the two field components, during the deviation to the other side, an unequal sign is assigned to the two field components is.
Prinzipiell ist ea für die Realisierung der erfindungsgemäßen Anordnung nicht erforderlich, daß die Spulenkörper senkrecht bzw, parallel zur Fahrbahnebene angeordnet sind. Eine Stellung in irgendeinem Winkel dazu wäre ebenfalls denkbar.In principle, it is not necessary for the implementation of the arrangement according to the invention that the coil formers are perpendicular or, are arranged parallel to the plane of the roadway. A position at any angle to this would also be conceivable.
Der das Feld des Linienleiters erzeugende Strom kann grundsätzlich ein Gleichstrom sein, wenn Einrichtungen zur Erfassung eines konstanten magnetischen Feldes vorgesehen sind. Solche Einrichtungen können beispielsweise Hallgeneratoren oder magnetfeldabhängige Y/iderstände sein. Ee ist aber auch möglich, äie .Linienleiter mit Wechselspannung zu speisen undThe current generating the field of the line conductor can in principle be a direct current if devices for detecting a constant magnetic field are provided. Such devices can be Hall generators or magnetic field-dependent Y / i resistors, for example. But Ee is also possible to feed the line conductor with AC voltage and
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die Einrichtungen so auszubilden, dai3 sie in der Lage sind,
das Wechselfeld zu registrieren. In diesem I'alle werden
zweckmäßig Luftspulen oder Spulen mit ferromagnetischen
Kernen als Mittel zur Erfassung der magnetischen Feldstärke
vorgesehen»to train the devices in such a way that they are able to register the alternating field. In this I'all be
appropriate air coils or coils with ferromagnetic
Cores intended as a means of detecting the magnetic field strength »
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Claims (1)
der erfaßten Werte des magnetischen Feldes Servoantriebe in der "'eise beaufschlagt, de.? das Fahrzeug nicht von der vorgegebenen Bahn abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß als an dem Fahrzeug vorgesehene Einrichtung zur Erfassung des von dem Linienleiter (7) ausgehenden magnetischen
Feldes zwei Sensoren vorgesehen sind, von denen jeweils einer nur auf die vertikale oder horizontale komponente des magnetischen Feldes anspricht.Device for stirring a vehicle that can move freely in a plane on a roadway leveled by a line conductor through which sirom flows, the vehicle having a device for detecting the magnetic field emanating from the line conductor as well as a control device and the control device based on
of the detected values of the magnetic field acted upon servo drives in such a way that the vehicle does not deviate from the specified path, characterized in that the device provided on the vehicle for detecting the magnetic emanating from the line conductor (7)
Field two sensors are provided, one of which responds only to the vertical or horizontal component of the magnetic field.
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