DE2158790A1

DE2158790A1 - Vorrichtung zum Feststellen der Stellung eines sich bewegenden Körpers oder Gegenstandes

Info

Publication number: DE2158790A1
Application number: DE19712158790
Authority: DE
Inventors: Noritaka; Hiraoka Susumu; Yoshida Kenichi; Ohmori Masaki; Osaka Kurauchi (Japan)
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1970-11-26
Filing date: 1971-11-26
Publication date: 1972-05-31
Also published as: FR2120728A5; GB1374100A; JPS5112882B1; US3786411A

Description

Vorrichtung zum Feststellen der Stellung eines sich bewegenden Körpers oder Gegenstandes.

Die Erfindung bezieht sich auf eine 'Vorrichtung zum Peststellen der Stellung eines sich bewegenden Körpers oder Gegenstandes.

Neuerdings werden grosse Anstrengungen gemacht hinsichtlich der Verwirklichung automatischer Betätigung eines sich bewegenden Gegenstandes, beispielsweise eines Zuges, eines Automobils, eines Krans, eines Lastkraftwagens od. dgl·, der bzw. das auf Schienen, auf Strassen, in der Fabrik, in einem Warenhaus od. dgl. betrieben wird.

Bei den Untersuchungen hinsichtlich automatischen Betriebs eines Zuges wird nach Arbeitsweisen geforscht, um Gefahren zu beseitigen, die sich ergeben, wenn ein Zug in einem zeitlich voll ausgelasteten Fahrplan mit hoher Geschwindigkeit betrieben wird, wobei unter der Steuerung eines elektronischen Rechners ausserordentlich wirksamer Betrieb verwirklicht werden soll, und wobei durch Einsparung von Handarbeit oder menschlicher Arbeit die Y/irtschaf tlichkeit des Betriebes verbessert werden soll. Bei Untersuchungen des automatischen Betriebes von Strassen werden automatische Steuerung der Wagenabstände, der Ausfahrtvorgänge oder der Lenkvorgänge sowie sichere und wirksame Ausnutzung der Strasse betrachtet.

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Weiterhin werden bei den Untersuchungen dea automatischen Betriebs von Kränen, Lastkraftwagen oder Lasthandhabungsniaschinen in einem Hafen (beispielsweise Stapler, Reclaimer, Ladegerät, Entladegerät od. dgl.) nicht nur Arbeitseinaparungen bezüglich dieser Maschinen sondern auch Arbeitseinsparungen angestrebt unter dem computergesteuerten on-line-Echtzeitbetrieb oder unter direkter Kopplung mit der Warenhaussteueranlage angestrebt.

Wenn es gewünscht wird, einen sich bewegenden Körper oder Gegenstand von einer am Boden befindlichen Steuerstation zu steuern, sind theoretisch die nachstehend- ι Datenübertragungsleitungen erforderlich:

1. Eine Leitung zum Peststellen der jeweiligen Stellung des sich bewegenden Gegenstandes.

2. Eine Leitung zum Austauschen der Daten zwischen dem sich bewegenden Gegenstand und der ortsfesten Station am Boden.

Die Erfindung bezieht sich auf die unter 1. genannte Leitung und dieser Leitung zugeordnete Einrichtungen.

Bisher sind verschiedene Vorrichtungen zum Peststellen der Stellung eines sich bewegenden Körpers oder Gegenstandes (nachstehend der Einfachheit halber Gegenstand genannt) vorgeschlagen worden, und eine typische Vorrichtung dieser Art verwendet einen Zugangsschalter und Anzeiger, wie sie in Pig. 1 dargestellt sind und nachstehend im einzelnen beschrieben werden. In einer solchen Vorrichtung wird ein elektrisches Impulssignal von dem Zugangsschalter erzeugt bei Ansprechen darauf, dass der sich bewegende Gegenstand über die Anzeiger oder Markierungseinrichtungen hinwegläuft, die entlang der Führung des sich bewegenden Gegenstandes verteilt sind.

Bei einer solchen Vorrichtung besteht jedoch ein Nachteil darin, dass eine getrennte Leitung erforderlich ist, um das elektrische Signal zu der ortsfesten Station am Boden oder Erdboden zu übertragen, und, wenn es beabsichtigt

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ist, die Zugangsschalter am Boden und nicht am sich bewegenden Gegenstand, und einen Anzeiger an dem sich bewegenden Gegenstand und nicht am Boden anzubringen, erhöhen sich die Installationskosten weiter, da zahlreiche Zugangsschalter erforderlich sind.

Bei einem anderen Beispiel einer Vorrichtung dieser Art wird die Drehung eines Rades des sich bewegenden Gegenstandes ausgenutzt. Das bedeutet, dass an dem sich bewegenden Gegenstand ein Impulserzeuger eingebaut ist, um für Jede Umdrehung des Rades ein elektrisches Impulssignal zu liefern.

Jedoch wird auch bei diesem Beispiel eine getrennte Leitung benötigt, um das elektrische Signal zu einer am Boden angeordneten ortsfesten Station zu übertragen, wenn es gewünscht wird, die Stellung des sich bewegenden Gegenstandes von der ortsfesten Station am Boden aus zu überwachen. Ein weiterer Nachteil bei diesem zuletzt genannten Beispiel besteht darin, dass sich ein Fehler zufolge der Abnutzung des Rades oder eines Rutschens oder Gleitens des Rades ergeben kann, wodurch auf längere Zeitdauer gesehen die Bestimmung der jeweiligen Stellung des sich bewegenden Gegenstandes ungenau und damit unmöglich wird.

Ein Hauptzweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Peststellen der Stellung eines sich bewegenden Gegenstandes zu schaffen, bei der die oben beschriebenen Nachteile bekannter Vorrichtungen im wesentlichen beseitigt sind.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Peststellen der Stellung eines sich bewegenden Gegenstandes zu schaffen, bei der eine Ortungseinrichtung am Boden angeordnet ist, wodurch die jeweilige Stellung des sich bewegenden Gegenstandes mit grosser Genauigkeit erhalten werden kann, ohne dass sich eine Verfälschung des Messergebnisses zufolge Abnutzung des Rades oder Gleiten oder Rutschen des Rades ergibt.

Ein noch anderer Zweck der Erfindung" besteht darin,

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eine Vorrichtung zum Feststellen der Stellung eines sich bewegendes Gegenstandes zu schaffen, durch welche die Stellung entweder an dem sich bewegenden Gegenstand oder am Boden festgestellt werden kann, ohne dass es notwendig wäre, zusätzliche Vorkehrungen zu treffen.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Peststellen der Stellung eines sich bewegenden Gegenstandes zu schaffen, bei welcher eine am Boden angeordnete Ortungseinrichtung auch für den Zweck der Datenübertragung verwendet werden kann.

Ein zusätzlicher Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Orten eines sich bewegenden Gegenstandes zu schaffen, bei welcher Interferenzgeräusch, welches von aussen eingeführt wird, im wesentlichen minimiert werden kann.

Die genannten Zwecke sowie weitere Zwecke der vorliegenden Erfindung können erreicht werden durch eine Vorrichtung zum Feststellen der Stellung eines sich bewegenden Gegenstandes, mit einer an dem beweglichen Gegenstand vorgesehenen Antenne, einem grundsätzlichen Leiterpaar und anderen Leiterpaaren, die parallel entlang der Bewegungsbahn des beweglichen Gegenstandes vorgesehen sind, und von denen jedes Leiterpaar Teile aufweist, an denen die Kopplung zwischen dem Leiterpaar und der Antenne periodisch geändert wird, wobei die Änderungsperiode irgendeines der Leiterpaare so ausgewählt ist, dass sie einen ganzzahligen Bruchteil der Änderungsperiode des grundsätzlichen Leiterpaares ist, so dass irgendein Bereich entlang der Länge der Bewegungsbahn in Übereinstimmung mit dem Binärsystem codiert ist, wobei weiterhin eine Bodenstation vorgesehen ist, die mit allen Leiterpaaren gekoppelt ist, wodurch die Stellung des beweglichen Gegenstandes in irgendeinem codierten Bereich von der Bodenstation festgestellt werden kann, wenn von der Antenne ein elektrisches Signal Übertragen wird.

Gemäss einem anderen Merkmal der Erfindung können die

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genannten und weitere Zwecke weiterhin erreicht werden, durch eine andere Vorrichtung zum Feetatellen der Stellung eines beweglichen Gegenstandes mit einer an dem beweglichen Gegenstand vorgesehenen Antenne, einem grundsätzlichen Leiterpaar und anderen Leiterpaaren, die parallel entlang der Bewegungsbahn des beweglichen Gegenstandes angeordnet sind und von denen jedes Leiterpaar Teile aufweist, an denen die Kopplung zwischen dem Leiterpaar und der Antenne periodisch geändert wird, wobei die Änderungsperiode irgendeines der Leiterpaare so ausgewählt ist, dass sie einen ganzzahligen Bruchteil der Änderungsperiode des grundsätzlichen Leiterpaares ist, so dass irgendein Bereich entlang der Länge der Bewegungsbahn in Übereinstimmung mit dem Binärsystem codiert ist, und mit einer Bodenstation die mit allen Leiterpaaren gekoppelt ist, wodurch die Stellung des beweglichen Gegenstandes in jedem codierten Bereich an dem beweglichen Gegenstand über die Antenne festgestellt werden kann, wenn Signale verschiedener Frequenzen von der Bodenstation zu den Leiterpaaren geliefert oder geführt werden.

Gemäss einem noch anderen Merkmal der Erfindung können die genannten und weiteren Zwecke erreicht werden durch eine Vorrichtung zum Feststellen der Stellung eines beweglichen Gegenstandes, mit einer Mehrzahl von Antennen von vollständig isolierter Art, die an dem beweglichen Gegenstand vorgesehen sind, einem grundsätzlichen Leiterpaar und weiteren Leiterpaaren, die ähnlich ausgeführt sind, wie es oben beschrieben ist, so dass jeder Bereich entlang der Länge der Bewegungsbahn in Übereinstimmung mit dem Binärsystem codiert ist, und mit einer Bodenstation, die mit allen Leiterpaaren gekoppelt ist, so dass, wenn allen Leiterpaaren ein elektrisches Signal zugeführt wird, die Stellung des beweglichen Gegenstandes an ihm über die Mehrzahl von Antennen festgestellt werden kann, die codierte Signale empfangen entsprechend dem Bereich, in welchem der bewegliche Gegenstand sich befindet.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert·

Fig. 1 ist eine schematisch gehaltene schaubildliche

Ansicht einer üblichen Vorrichtung zum Peststellen der Stellung eines beweglichen Gegenstandes, bei welcher ein Zugangsschalter und Anzeiger oder Markierungseinrichtungen verwendet werden, die aus Eis%enstücken bestehen.

Pig. 2 ist ein schematisches Diagramm, in welchem die grundsätzliche Ausführung einer Vorrichtung zum Feststellen der Stellung eines beweglichen Gegenstandes gemäss der Erfindung dargestellt ist. Fig. 3 ist ein Diagramm, in der die Änderung der Ausgangspegel gezeigt ist, die von der Vorrichtung zum Feststellen der Stellung eines beweglichen Gegenstandes gemäss Fig. 2 erhalten ist. In Fig. 1 ist eine Ortungsvorrichtung für einen beweglichen oder sich bewegenden Gegenstand dargestellt, bei der ein Zugangsschalter und Anzeiger verwendet werden. Gemäss Fig. 1 ist ein beweglicher Gegenstand 1 vorgesehen, der entlang von Schienen läuft und einen Zugangsschalter 2 trägt, der jedesmal einen elektrischen Impuls erzeugt, wenn er in die Nähe eines Anzeigers 3 oder einer Markierungseinrichtung 3 gebracht wird, der bzw. die aus einem Eisenstück besteht. Wenn jedoch das auf diese V/eise von dem Zugangsschalter 2 erzeugte elektrische Signal an einer am Boden befindlichen Station festgestellt werden soll, ist eine getrennte Leitung erforderlich, um das Signal von dem beweglichen Gegenstand 1 zu der nicht dargestellten am Boden angeordneten Station zu übertragen, wodurch die Einbaukosten der Ortungsvorrichtung für den beweglichen Gegenstand erhöht werden.

In Fig. 2 ist die grundsätzliche Ausführung einer Vorrichtung zum Feststellen der Stellung des beweglichen Gegenstandes gemäss der Erfindung dargestellt, wobei eine Anzahl von Leiterpaaren 14-j_» 14gf 14* ... vorgesehen ist, leren je-

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dee aus einem Paar von Leitern besteht, die in einem vorbestimmten Intervall zwischeneinander gekreuzt sind. Jedes der Leiterpaare 14·^, 14₂» H* ··· entspricht einer Mnheitsstellung des binären Systems. D.h., dass die Wiederholungsperioden des Leiterpaares 14* und des Leiterpaares 14<₊χ in einem Verhältnis von 2 : 1 liegen, und dass eine vollständige Periode des Paares 14* in einer 1/2 Periode des Paares 14j₊₁ eingeschlossen werden kann. In der Zeichnung sind weiterhin Antennen 15-^, 15₂> 15* ···, die an dem nicht dargestellten beweglichen Gegenstand angebracht sind, sowie eine Empfangsstation 16 am Boden dargestellt.

Wenn die Leiterpaare 14i» 14« ··· 14* in Ausrichtung entlang der Bewegungsbahn des beweglichen Gegenstandes erstreckt sind und ein einziges elektrisches Signal von den Antennen 15^» 15p ··· *5^ gemeinsam gesendet wird, während der bewegliche Gegenstand sich entlang der Bewegungsbuhn bewegt, werden die Signalpegel, die entlang der Leiterpaare 14-1, 14p ··· &ⁿ der Bodenstation 16 empfangen werden, so geändert, wie es in Pig. 3 dargestellt ist.

In der Zeichnung zeigen 16η, 16« ··· die Signalpegel an, die an der Bodenstation 16 entlang der Leiterpaare 14]_ bzw. 14« ··· empfangen sind. Wenn beispielsweise angenommen wird, dass ein Teil, der ein Signal erzeugt, beispielsweise der Bereich 17} oder 17* entlang des Signalpegels 16^, der «0" des binären Systems entspricht, und ein anderer Teil, der kein Signal erzeugt, beispielsweise der Bereich 17₂, der "1" des binären Systems entspricht, kann jeder Bereich entlang des Leiterpaares 14^ durch 0 oder 1 identifiziert werden, Die gleichen Bedingungen gelten für die Leiterpaare 14₂» 14·* .··, so dass ;jeder Bereich entlang der Bewegungsbahn des beweglichen Gegenstandes durch eine Kombination von Binärcodizes, beispielsweise 000 identifiziert werden kann, wobei dieser Code dem Bereich 17-^ entspricht. In gleicher Weise kann der Bereich 17« durch eine Kombination von Binärcodizes 001 identifiziert werden, und der Bereich 17* kann durch die

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Binärcodizes 010 identifiziert werden. Aus diesen Verhältnissen kann die Stellung des beweglichen Gegenstandes in irgendeinem Bereich entlang der Bewegungsbahn an der Bodenstation 16 aus den entlang der Leiterpaare empfangenen Signalpegeln bequem identifiziert werden«

Bei der Anordnung gemäss Pig. 2 liegt der Grund für das Überkreuzen der Leiterpaare gemäss vorstehender Beschreibung darin, dass die zwei aufeinanderfolgenden Teile, die einen Signalpegel entlang eines Leiterpaares erzeugen (in grossem Abstand voneinander befindliche Teile), dadurch dazu gebracht werden, ein Signalpegel mit unterschiedlicher Polarität zu erzeugen, so dass gegenseitige Interferenz zwischen diesen beiden Teilen minimiert ist und die unabhängige Art dieser Teile gewährleistet ist.

Gemäss vorstehender Beschreibung wird ein Signal von den an dem beweglichen Gegenstand vorgesehenen Antennen ausgesendet, und das3 Orten des beweglichen Gegenstandes erfolgt an der Bodenstation.

Gemäss einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Stellung des beweglichen Gegenstandes an ihm selbst festgestellt werden. In diesem Fall können an die Leiterpaare 14^» 14p verschiedene Signale mit verschiedenen Frequenzen angelegt werden, und die Ausgänge von ihnen können von einer Antenne, die an dem beweglichen Gegenstand vorgesehen iBt, empfangen werden. Die auf diese Weise empfangenen Ausgänge werden danach in verschiedene Frequenzkomponenten unterteilt und die Stellung des beweglichen Gegenstandes bestimmenden Binärcodizes können so erhalten werden, wie es oben beschrieben ist.

Alternativ kann das gleiche Signal von der Bodenstation an die Leiterpaare 14^» 142 *** ^anS^elegt werden, und die entlang der Leiterpaare übertragenen Ausgangssignale können über eine Mehrzahl von an dem beweglichen Gegenstand vorgesehenen Antennen empfangen werden, so dass der oben beschriebene codierte Bereich an dem beweglichen Gegenstand festge-

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stellt werden kann. In diesem Fall muss die Mehrzahl der Antennen so angeordnet sein, dass jede Antenne mit jedem leiterpaar gekoppelt ist, und das3 eine Querkopplung zwischen ihnen minimiert ist.

Obwohl gemäss vorstehender Beschreibung die Amplitude des Signals oder der Signale als der gewünschte Ausgang oder als die gewünschten Ausgänge gehandhabt oder behandelt wer- · den, ist es selbstverständlich möglich, eine Phasenschiebetechnik bei der Anordnung der vorliegenden Erfindung zu verwenden. In diesem Fall müssen jedoch zwei weitere parallele Leitungen entlang der oben beschriebenen Leiterpaare angeordnet werden, so dass ein Bezugsphasensignal erhalten wird.

Obwohl gemäs3 vorstehender Beschreibung und gemäss der Darstellung in Pig. 2 eine Mehrzahl von Antennen an dem beweglichen Gegenstand vorgesehen ist, ist ersichtlich, daas an Stelle der Mehrzhal von Antennen eine einzige Antenne verwendet werden kann, wenn ein einziges elektrisches Signal über diese Mehrzahl von Antennen gemeinsam gesendet oder empfangen wird.

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Claims

• . -ic ,

Patentansprüche

(l) Vorrichtung zum Feststellen der Stellung eines beweglichen Gegenstandes, gekennzeichnet durch eine an dem beweglichen Gegenstand vorgesehene Antenne, ein grundsätzliches Leiterpaar und weitere Leiterpaare, die parallel entlang der Bewegungßbahn des beweglichen Gegenstandes erstreckt sind und von denen jedes Leiterpaar Teile aufweist, an denen die Kopplung zwischen dem Leiterpaar und der Antenne periodisch geändert wird mit einer Änderungsperiou:? die für jedes Leiterpaar so ausgewählt ist, dass sie einen ganzzahligen Bruchteil der Änderungsperiode des grundsätzlichen Leiterpaares ist, so dass joder Bereich entlang der Länge der Bewegungsbahn in Übereinstimmung mit dem binären System codiert ist, und durch eine Bodenstation, die mit allen Leiterpaaren gekoppelt ist, wodurch die Stellung des beweglichen Gegenstandes in irgendeinem codierten Bereich von der Bodenstation festgestellt werden kann, wenn von der Antenne ein elektrisches Signal übertragen wird.
2. Vorrichtung zum Feststellen der Stellung eines beweglichen Gegenstandes,.gekennzeichnet durch eine an dem beweglichen Gegenstand vorgesehene Antenne, ein grundsätzliches Leiterpaar und weitere Leiterpaare, die parallel entlang der Bewegungsbahn des beweglichen Gegenstandes erstreckt sind und von denen jedes Leiterpaar Seile aufweist, an denen die Kopplung zwischen dem Leiterpaar und der Antenne periodisch geändert wird mit einer Änderungsperiode, die für jedes Leiterpaar so ausgewählt ist, dass sie einen ganzteiligen Bruchteil der Änderungsperiode des grundsätzlichen Leiterpaares ist, so dass dieser Bereich entlang der Länge der Bewegungsbahn in Übereinstimmung mit dem binären System codiert ist, und durch eine Bodenstation, die mit allen Leiterpaaren gekoppelt ist, so dass die Stellung des beweglichen Gegenstandes in irgendeinem codierten Bereich an dem

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beweglichen Gegenstand Über die Antenne festgestellt werden kann, wenn Signale mit verschiedenen Frequenzen von der Bodenstation den Leiterpaareii zugeführt werden.

3. Vorrichtung zum Feststellen der Stellung eines beweglichen Gegenstandes, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Antennen, die an dem beweglichen Gegenstand vollständig voneinander isoliert vorgesehen sind, ein grundsätzliches Leiterpaar und andere Leiterpaare, die sich parallel entlang der Bewegungsbahn des beweglichen Gegenstandes erstrecken und von denen jedes Leiterpaar Teile aufweist, an denen die Kopplung zwischen dem Leiterpaar und den Antennen periodisch geändert wird mit einer Änderungsperiode, die für jedes der Leiterpaare so ausgewählt ist, dass sie einen ganzzahligen Bruchteil der Änderungsperiode des grundsätzlichen Leiterpaares iet, so dass jeder Bereich entlang der Länge der Bewegungsbahn in Übereinstimmung mit dem binären System codiert ist, und durch eine mit allen Leiterpaaren gekoppelte Bodenstation, wodurch die Stellung des beweglichen Gegenstandes an ihm über die Mehrzahl von Antennen festgestellt werden kann, die codierte Signale entsprechend der Stellung des beweglichen Gegenstandes empfangen, wenn von der Bodenstation ein elektrisches Signal an alle Leiterpaare angelegt wird.

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