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DISPOSITIF POUR LE POSITIONNEMENT ET L'EMPILEMENT CORRECTS DE RECIPIENTS Description L'invention concerne un dispositif pour le positionnement et l'empilement corrects de récipients, de préférence de conteneurs.
Il peut être utilisé partout où des récipients doivent être positionnés et empilés de manière entièrement automatique. Les données de position peuvent être obtenues par l'intermédiaire d'une unité centrale de calcul.
L'utilisation du dispositif est particulièrement opportune lorsqu'il faut travailler avec peu d'oscillations et que l'on ne peut utiliser un jeu de détecteurs qui réagissent de manière très sensible et sont susceptibles de pannes dans de dures conditions d'environnement.
On connaît des dispositifs semi-automatiques pour le positionnement et l'empilement de conteneurs. Leur désavantage est fréquemment que les déplacements d'oscillations du cadre de levage sont mal compensés. Cela entraîne d'une part que dès que le cadre de levage est abaissé, les conteneurs sont difficiles à saisir, et d'autre part qu'une correction précise au moyen d'un chariot roulant est problématique. EP-A-0 242 655 fait
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connaître une installation de grue pour conteneurs qui fonctionne avec un système de reconnaissance à distance des conteneurs, ce système fonctionnant sur base de la réflexion de signaux (émetteurs de faisceaux rectilignes pulsés). Cela nécessite également des surfaces qui réfléchissent toujours le rayon émis de la manière désirée.
A cause de modifications des surfaces (humidité, encrassement) ou d'oscillations gênantes, des erreurs de réflexion peuvent survenir. Une compensation du déplacement pendulaire du cadre de levage est réalisée par des surfaces coniques d'amortissement pendulaire sur le cadre de levage et n'est pas divulguée de manière plus détaillée. Un positionnement fin des conteneurs par le système de câble du chariot roulant paraît être problématique.
L'objet de l'invention est dès lors de développer un dispositif qui élimine les désavantages de l'état de la technique et qui permette un positionnement et un empilement corrects et précis de récipients.
Cet objet est atteint par la première revendication du brevet. Des modes de réalisation avantageux sont mentionnés dans les revendications secondaires.
Le dispositif selon l'invention, en vue du positionnement et de l'empilement corrects de récipients, est constitué d'une grue comportant un puits de câbles à faible oscillation pendulaire entre le chariot roulant et la tête médiane de réception de la charge, un moyen de réception de la charge et au moins un détecteur de reconnaissance de la position d'un récipient, un positionnement fin sur le moyen de réception de la charge et une unité de calcul qui surveille le fonctionnement automatique du dispositif.
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Grâce à des câbles s'étendant obliquement entre le mécanisme de levage et le moyen de réception de la charge, de chaque côté du moyen de réception de la charge, on obtient un fonctionnement largement dépourvu de mouvements pendulaires du moyen de réception de la charge.
Il est alors avantageux que l'angle des câbles par rapport à la verticale soit maintenu aussi grand que possible.
Comme détecteur pour la reconnaissance de la position d'un conteneur, on utilise une reconnaissance d'image. Cette reconnaissance d'image délivre un signal à une unité de calcul qui évalue le signal en le comparant à une valeur de consigne. Comme signaux, on peut comparer par exemple des images des récipients ou des coins du conteneur.
Comme reconnaissance d'image, il s'est avéré avantageux d'utiliser des caméras vidéo, parce que celles-ci peuvent transmettre un signal à l'unité centrale de calcul de manière très largement exempte d'influences perturbatrices. Pour une reconnaissance d'images, on peut également proposer l'utilisation d'infrarouges et d'autres technologies.
Il s'est avéré avantageux de disposer ces caméras vidéo directement sur le moyen de réception de la charge, de telle sorte que des influences perturbatrices et des erreurs dues aux plus grandes distances par rapport au récipient, disparaissent.
Il est en outre avantageux de disposer sur le moyen de réception de la charge quatre dispositifs de reconnaissance d'images, c'est-à-dire un dispositif de reconnaissance d'image pour chaque coin du récipient.
Les dispositifs de reconnaissance d'image peuvent alors
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être fixés dans le haut sur le moyen de réception de la charge, et détecter le récipient par l'intermédiaire d'un miroir. On peut également imaginer de disposer les dispositifs de reconnaissance d'image sur les coins du moyen de réception de la charge.
Pour éviter des perturbations en fonctionnement, par exemple suite à des contraintes de percussion sur les dispositifs de reconnaissance d'image, on a la possibilité de monter et de fixer élastiquement les caméras. Une autre possibilité d'agencement du dispositif de reconnaissance d'image est un dispositif télescopique sur le cadre de levage, avec lequel le dispositif peut être rentré et déployé.
Il est en outre avantageux de disposer sur le cadre de levage un dispositif servant à empêcher des collisions avec d'autres récipients ou avec les parois de l'entrepôt.
Ce dispositif peut être un laser, un détecteur à ultrasons ou une caméra vidéo.
Dans le même but, on peut également disposer sur le cadre de levage des dispositifs de protection contre les coups de bélier, qui peuvent être des amortisseurs en caoutchouc ou des rouleaux ou des roues amortis.
Pour saisir ou empiler correctement un récipient, le chariot roulant qui est commandé par un calculateur central, est positionné au-dessus du récipient à saisir.
Avant que le réglage exact des coins du moyen de réception de la charge soit effectué par positionnement fin, on détermine si le moyen de réception de la charge se trouve également à la verticale en dessous du chariot roulant.
Cela s'effectue par le fait qu'un dispositif situé sur le chariot roulant détecte une marque de visée sur le cadre
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de levage, et envoie au calculateur un signal constitué de cet anomalie. Lorsque le positionnement grossier a été effectué, le moyen de réception de la charge, qui reprend ou non un nouveau récipient, est abaissé jusqu'à une distance de 50 cm au-dessus du récipient à saisir, au moyen du puits de câbles à faible oscillation. Le positionnement difficile du moyen de reprise de la charge dans les directions x/y et en rotation s'effectue alors par le fait qu'un positionnement fin est réalisé directement sur le moyen de reprise de la charge.
Le positionnement fin peut être effectué par des cylindres de positionnement qui déplacent mutuellement les deux surfaces du positionnement fin du moyen de réception de la charge dans les directions x/y et en rotation, les signaux d'ajustement du positionnement fin étant fournis par le calculateur sur base des signaux obtenus par l'intermédiaire de la reconnaissance d'image.
Il est en outre essentiel à l'invention que des cylindres hydrauliques soient disposés sur les câbles de telle sorte que la tension des câbles puisse être modifiée par une rentrée ou une sortie du cylindre, de manière à éviter un mouvement pendulaire du moyen de reprise de la charge. A cet effet, on peut disposer des cylindres hydrauliques aux extrémités des câbles. Il est avantageux de réaliser la régulation nécessaire de la commande des cylindres à l'aide du calculateur.
L'invention présente l'avantage de permettre de réaliser un positionnement et un empilement corrects de récipients, de préférence de conteneurs, de manière totalement automatique, la reconnaissance de la position des récipients s'effectuant de manière exacte et non perturbée, et grâce au positionnement fin disposé sur le moyen de réception de la charge, un positionnement rapide
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et très fin des récipients est possible.
L'invention est ci-dessous expliquée à l'aide d'un exemple de réalisation et de neuf figures. De manière schématique : la figure 1 représente un dispositif de positionnement de conteneurs vu de l'avant, la figure 2 représente un dispositif de positionnement de conteneurs en vue latérale, la figure 3 représente un dispositif de détection sur le cadre de levage, en vue d'éviter des collisions, la figure 4 représente une protection contre les coups de bélier sur le cadre de levage, la figure 5 représente un système de reconnaissance d'un mouvement pendulaire de la charge entre le chariot roulant et le cadre de levage, la figure 6 représente un dispositif télescopique pour les caméras, la figure 7 représente la suspension élastique des caméras, latéralement sur le cadre de levage,
la figure 8 représente un miroir de renvoi avec une caméra fixée élastiquement sur le cadre de levage, et la figure 9 représente un dispositif de positionnement de conteneurs avec des cylindres hydrauliques servant à empêcher des mouvements pendulaires.
La figure 1 montre vu de l'avant le dispositif selon l'invention pour le positionnement et l'empilement corrects de conteneurs 18. Sur la poutre de roulement 1 se trouve le pont 2 qui peut être déplacé le long de la poutre de roulement 1. Le chariot roulant 5 est disposé
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sur des roues de roulement 6 sur le pont 2 qui dispose d'un amortisseur 3. Des tambours de levage 4 relèvent et abaissent le moyen de reprise de la charge par l'intermédiaire de câbles de levage 7. Pour un levage et un abaissement peu oscillant du moyen de réception de la charge, les câbles de levage 7 sont fixés sur le cadre du treuil roulant par l'intermédiaire de poulies de renvoi 8, et sur des points fixes de la tête médiane 10.
Pour les câbles qui sont suspendus en dessous du chariot roulant 5, un panier de reprise de câbles 9 est disposé sur la tête médiane 10. La tête médiane 10 est constituée d'un cadre sur lequel sont disposés des points fixes 11 pour la fixation des câbles 7. Le positionnement fin 12 est constitué d'une partie supérieure 13 et d'une partie inférieure 14. Entre la tête médiane et le positionnement fin 12 se trouve une liaison rigide 15. Le positionnement fin 12 est relié au cadre de levage 16 par l'intermédiaire de la tête 17 du cadre de levage, une caméra vidéo 20 étant disposée à chaque coin du cadre de levage. Cette caméra vidéo 20 détecte sur son champ de vision les coins du conteneur 18 situés en dessous du cadre de levage 16.
Dès que le cadre de levage 16 a été abaissé, par les tambours de levage 4 suffisamment près au-dessus du conteneur 18 à saisir et de manière peu oscillante, une correction dans les directions x/y et de rotation est effectuée grâce à l'ajustement fin 12, en déplaçant mutuellement la partie supérieure 13 et la partie inférieure 14 du positionnement fin. L'amplitude du déplacement est calculée au moyen du calculateur sur base de l'image de la caméra 20. Dès que la correction de position appropriée a été effectuée, les verrous tournants 19 du cadre de levage 16 sont abaissés et verrouillés sur les coins 22 du conteneur.
La figure 2 montre le cadre de levage dans sa position
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sortie 20b et dans sa position rentrée 20a, avec des caméras, au-dessus d'un conteneur 18. Pour empêcher une collision du cadre de levage avec d'autres conteneurs 18 ou avec des parois de l'entrepôt, des dispositifs de détection 28 qui envoient à un dispositif de surveillance des signaux émis dans un champ de contrôle 27 peuvent être disposés sur le cadre de levage 16. Ces dispositifs de détection 28 sont des lasers. On peut cependant aussi imaginer des caméras de surveillance ainsi que d'autres dispositifs appropriés, comme des dispositifs à ultrasons.
La figure 4 montre le dispositif selon l'invention sous une forme simplifiée, avec un amortisseur en caoutchouc 29 et une roue 30 amortie élastiquement, sur un cadre de levage 16.
La figure 5 montre un système dans lequel on détecte la déviation du cadre de levage en fonctionnement. Grâce à un dispositif de détection 25 disposé sur le chariot roulant 5, l'écart de position d'une marque de visée 26'par rapport à une position de consigne de la marque de visée 26 est détectée et transmise à un calculateur. Ce dispositif sert à positionner de manière exacte le cadre de levage 16 guidé de manière peu oscillante, pendant et après son abaissement sur le conteneur 18, et à corriger d'éventuels écarts dans les directions x/y et en rotation, par ajustement du chariot roulant 5 et du pont 2, ou pour que le calculateur en tienne compte lors du réglage fin.
Les figures 6,7 et 8 représentent de manière simplifiée différentes possibilités d'agencement des caméras 20 servant à détecter les coins 22 du conteneur.
La figure 9 montre un dispositif de positionnement de conteneurs comportant des cylindres hydrauliques (31) par
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l'intermédiaire desquels des leviers (32) sur lesquels sont disposés les câbles de levage (7) sont précontraints, une précontrainte ou une décharge appropriées des câbles (7) permettant d'empêcher un mouvement pendulaire du moyen (10) de réception de la charge. A cet effet, comme le montre la figure 9, deux points fixes de câble correspondants sont opportunément déplacés en sens inverse de manière forcée. La régulation nécessaire de la commande des cylindres est effectuée sous la commande du calculateur.
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Liste des références numériques utilisées 1 Poutre de roulement 2 Pont 3 Amortisseur du pont 4 Tambour de levage 5 Chariot roulant 6 Roue de roulement 7 Câble de levage 8 Poulie de déviation du cadre du chariot roulant 9 Panier de reprise des câbles 10 Tête médiane de réception de la charge 11 Point fixe de la tête médiane 12 Positionnement fin 13 Positionnement fin (partie supérieure) 14 Positionnement fin (partie inférieure)
15 Liaison rigide entre la tête médiane et le positionnement fin 16 Cadre de levage 16'Cadre de levage dévié 17 Tête du cadre de levage 18 Conteneur 19 Verrou tournant 20 Caméra 20a Caméra sur le cadre de levage rentré 20b Caméra sur le cadre de levage sorti 21 Miroir 22 Coin du conteneur 23 Palier élastique 24 Dispositif télescopique pour caméra 25 Dispositif sur le chariot 5 pour la détection des marques de visée 26 26 Marque de visée 26'Marque de visée déviée 27 Champ de contrôle
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28 Dispositif de saisie 29 Amortisseur en caoutchouc 30 Roue amortie élastiquement 31 Cylindre hydraulique 32 Levier (à bascule)
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DEVICE FOR THE CORRECT POSITIONING AND STACKING OF CONTAINERS Description The invention relates to a device for the correct positioning and stacking of containers, preferably containers.
It can be used wherever containers are to be positioned and stacked fully automatically. Position data can be obtained through a central computing unit.
The use of the device is particularly appropriate when it is necessary to work with few oscillations and when it is not possible to use a set of detectors which react in a very sensitive manner and are liable to fail under harsh environmental conditions.
Semi-automatic devices are known for positioning and stacking containers. Their disadvantage is frequently that the displacements of oscillations of the lifting frame are poorly compensated. This results on the one hand that as soon as the lifting frame is lowered, the containers are difficult to grasp, and on the other hand that a precise correction by means of a rolling cart is problematic. EP-A-0 242 655 made
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know a crane installation for containers that works with a remote container recognition system, this system operating on the basis of signal reflection (emitters of pulsed rectilinear beams). This also requires surfaces which always reflect the emitted ray in the desired manner.
Due to changes in surfaces (humidity, fouling) or annoying oscillations, reflection errors can occur. Compensation for the pendulum displacement of the lifting frame is achieved by conical damping surfaces pendulum on the lifting frame and is not disclosed in more detail. A fine positioning of the containers by the cable system of the rolling cart seems to be problematic.
The object of the invention is therefore to develop a device which eliminates the disadvantages of the state of the art and which allows correct and precise positioning and stacking of containers.
This object is achieved by the first claim of the patent. Advantageous embodiments are mentioned in the dependent claims.
The device according to the invention, for the correct positioning and stacking of containers, consists of a crane comprising a cable well with low pendulum oscillation between the rolling carriage and the central load receiving head, a means for receiving the load and at least one detector for recognizing the position of a container, fine positioning on the means for receiving the load and a calculation unit which monitors the automatic operation of the device.
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Thanks to cables extending obliquely between the lifting mechanism and the load receiving means, on each side of the load receiving means, an operation is obtained which is largely devoid of pendulum movements of the load receiving means.
It is then advantageous that the angle of the cables with respect to the vertical is kept as large as possible.
As a detector for recognizing the position of a container, image recognition is used. This image recognition delivers a signal to a calculation unit which evaluates the signal by comparing it with a set value. As signals, it is possible to compare, for example, images of the containers or the corners of the container.
As image recognition, it has proved advantageous to use video cameras, because these can transmit a signal to the central processing unit in a manner largely free from disturbing influences. For image recognition, we can also offer the use of infrared and other technologies.
It has proved advantageous to have these video cameras directly on the load receiving means, so that disturbing influences and errors due to the greater distances from the container disappear.
It is also advantageous to have on the load receiving means four image recognition devices, that is to say an image recognition device for each corner of the container.
Image recognition devices can then
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be fixed at the top on the load receiving means, and detect the container by means of a mirror. One can also imagine having the image recognition devices on the corners of the load receiving means.
To avoid disturbances in operation, for example following percussion constraints on the image recognition devices, it is possible to mount and resiliently fix the cameras. Another possible arrangement of the image recognition device is a telescopic device on the lifting frame, with which the device can be retracted and deployed.
It is also advantageous to have a device on the lifting frame to prevent collisions with other containers or with the walls of the warehouse.
This device can be a laser, an ultrasonic detector or a video camera.
For the same purpose, it is also possible to have protection devices against water hammer on the lifting frame, which can be rubber shock absorbers or damped rollers or wheels.
To correctly grab or stack a container, the rolling cart, which is controlled by a central computer, is positioned above the container to be grabbed.
Before the exact adjustment of the corners of the load receiving means is carried out by fine positioning, it is determined whether the load receiving means is also vertically below the rolling carriage.
This is done by the fact that a device located on the trolley detects an aiming mark on the frame
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hoist, and sends the computer a signal consisting of this anomaly. When the coarse positioning has been carried out, the load receiving means, which may or may not take up a new container, is lowered to a distance of 50 cm above the container to be gripped, by means of the low cable well. oscillation. The difficult positioning of the load take-up means in the x / y directions and in rotation is then effected by the fact that a fine positioning is carried out directly on the load take-up means.
The fine positioning can be carried out by positioning cylinders which mutually move the two surfaces of the fine positioning of the load receiving means in the x / y directions and in rotation, the signals for adjusting the fine positioning being supplied by the computer. based on signals obtained through image recognition.
It is furthermore essential to the invention that hydraulic cylinders are arranged on the cables so that the tension of the cables can be modified by a retraction or an exit from the cylinder, so as to avoid a pendular movement of the recovery means of load. For this purpose, hydraulic cylinders can be placed at the ends of the cables. It is advantageous to carry out the necessary regulation of the cylinder control using the computer.
The invention has the advantage of making it possible to achieve correct positioning and stacking of containers, preferably of containers, in a fully automatic manner, the recognition of the position of the containers being carried out in an exact and undisturbed manner, and thanks to the fine positioning arranged on the load receiving means, rapid positioning
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and very thin containers is possible.
The invention is explained below using an example embodiment and nine figures. Schematically: Figure 1 shows a container positioning device seen from the front, Figure 2 shows a container positioning device in side view, Figure 3 shows a detection device on the lifting frame, in view to avoid collisions, figure 4 represents a protection against water hammer on the lifting frame, figure 5 represents a system of recognition of a pendular movement of the load between the trolley and the lifting frame, FIG. 6 represents a telescopic device for the cameras, FIG. 7 represents the elastic suspension of the cameras, laterally on the lifting frame,
FIG. 8 represents a deflection mirror with a camera fixed elastically on the lifting frame, and FIG. 9 represents a device for positioning containers with hydraulic cylinders serving to prevent pendular movements.
Figure 1 shows seen from the front the device according to the invention for the correct positioning and stacking of containers 18. On the rolling beam 1 is the bridge 2 which can be moved along the rolling beam 1 The rolling carriage 5 is arranged
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on running wheels 6 on the deck 2 which has a shock absorber 3. Lifting drums 4 raise and lower the load recovery means by means of lifting cables 7. For lifting and lowering little oscillating from the load receiving means, the lifting cables 7 are fixed to the frame of the winch by means of deflection pulleys 8, and to fixed points on the middle head 10.
For cables which are suspended below the rolling carriage 5, a cable recovery basket 9 is placed on the middle head 10. The middle head 10 consists of a frame on which are fixed points 11 for fixing the cables 7. The fine positioning 12 consists of an upper part 13 and a lower part 14. Between the middle head and the fine positioning 12 is a rigid connection 15. The fine positioning 12 is connected to the lifting frame 16 through the head 17 of the lifting frame, a video camera 20 being arranged at each corner of the lifting frame. This video camera 20 detects on its field of vision the corners of the container 18 located below the lifting frame 16.
As soon as the lifting frame 16 has been lowered, by the lifting drums 4 sufficiently close above the container 18 to be gripped and in a slightly oscillating manner, a correction in the x / y and rotation directions is effected by means of the fine adjustment 12, by mutually moving the upper part 13 and the lower part 14 of the fine positioning. The amplitude of the displacement is calculated by means of the computer on the basis of the image of the camera 20. As soon as the appropriate position correction has been made, the twistlocks 19 of the lifting frame 16 are lowered and locked on the corners 22 of the container.
Figure 2 shows the lifting frame in its position
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exit 20b and in its retracted position 20a, with cameras, above a container 18. To prevent collision of the lifting frame with other containers 18 or with walls of the warehouse, detection devices 28 which send signals to a monitoring device emitted in a control field 27 can be arranged on the lifting frame 16. These detection devices 28 are lasers. However, one can also imagine surveillance cameras and other suitable devices, such as ultrasound devices.
FIG. 4 shows the device according to the invention in a simplified form, with a rubber damper 29 and an elastically damped wheel 30, on a lifting frame 16.
FIG. 5 shows a system in which the deflection of the lifting frame in operation is detected. Thanks to a detection device 25 disposed on the rolling carriage 5, the position deviation of a sight mark 26 ′ with respect to a set position of the sight mark 26 is detected and transmitted to a computer. This device is used to precisely position the lifting frame 16 guided in a slightly oscillating manner, during and after its lowering on the container 18, and to correct any deviations in the x / y directions and in rotation, by adjusting the carriage roller 5 and deck 2, or so that the computer takes this into account during fine tuning.
Figures 6,7 and 8 show in a simplified manner different possibilities of arrangement of the cameras 20 serving to detect the corners 22 of the container.
FIG. 9 shows a container positioning device comprising hydraulic cylinders (31) by
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by means of which levers (32) on which the lifting cables (7) are arranged are prestressed, an appropriate prestressing or unloading of the cables (7) making it possible to prevent a pendular movement of the means (10) for receiving the charge. To this end, as shown in FIG. 9, two corresponding fixed cable points are conveniently moved in the opposite direction by force. The necessary regulation of the cylinder control is carried out under the control of the computer.
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List of numerical references used 1 Rolling beam 2 Bridge 3 Shock absorber for the bridge 4 Lifting drum 5 Rolling cart 6 Rolling wheel 7 Lifting cable 8 Pulley for deflecting the frame of the rolling cart 9 Cable take-up basket 10 Center receiving head load 11 Fixed point of the middle head 12 Fine positioning 13 Fine positioning (upper part) 14 Fine positioning (lower part)
15 Rigid connection between the middle head and the fine positioning 16 Lifting frame 16 'Deviated lifting frame 17 Head of the lifting frame 18 Container 19 Twist lock 20 Camera 20a Camera on the retracted lifting frame 20b Camera on the extended lifting frame 21 Mirror 22 Corner of the container 23 Elastic bearing 24 Telescopic device for camera 25 Device on the carriage 5 for detection of aiming marks 26 26 Aiming mark 26 'Deviated aiming mark 27 Control field
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28 Gripping device 29 Rubber shock absorber 30 Elastically damped wheel 31 Hydraulic cylinder 32 Lever (rocker)