CN104854017B - 塔式回转起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及起重机尤其是塔式回转起重机，其具有可绕直立轴线旋转的起重机吊臂，在起重机吊臂上可行驶地布置有起重机小车，从起重机小车释放出与起重吊钩相连的升降索，该起重机还具有用于确定起重吊钩位置的起重吊钩位置确定装置。起重吊钩位置可以仅借助一个照相机被光学确定，该照相机安装在起重机小车上并从起重机小车起在预定的且进而已知的观察方向上向下观瞄起重吊钩。此外，在照相机图像中的起重吊钩位置由图像分析单元确定。为了使在照相机图像中找到起重吊钩更简单，所述图像分析单元可包括用于确定从起重机小车释放的升降索的绳索走向的绳索走向确定机构，其中呈锐角或锥形相交的并给出所述升降索走向的两条线的交点可至少近似被假定为起重吊钩位置。

Description

塔式回转起重机

技术领域

本发明涉及起重机尤其是塔式回转起重机，其具有可绕直立轴线旋转的起重机吊臂，在该起重机吊臂上可行驶地布置有起重机小车，从所述起重机小车释放出与起重吊钩相连的升降索，以及该起重机还具有用于确定起重吊钩位置的起重吊钩位置确定装置。

背景技术

塔式回转起重机可设有至少近似平放的起重机吊臂，其被直立延伸的塔承载且可绕塔的直立纵轴旋转。在所谓的顶部旋转式起重机中，吊臂相对于塔旋转，而在底部旋转式起重机中，整个塔和与其连接的吊臂旋转。起重吊钩与塔轴线的距离可借助能沿吊臂移动的起重机小车和由所述起重机小车释放出且与起重吊钩相连的升降索进行调节。

由于各种原因，在这里希望通过起重吊钩位置确定装置来尽量精确地确定起重吊钩的确切位置。这对于以下情况是有利的，当起重吊钩因为位于例如墙后而无法被起重机司机看到以及当起重机小车位置不再完全与起重吊钩位置一致时，就是说在竖向上不一致(显然，由于起重吊钩的降低深度，起重吊钩的高度位置和起重机小车的高度位置不同)。起重吊钩位置与起重机小车位置的这种偏移可有不同原因，例如升降索的不直走向或动力学偏移，如货物摆动或由于风力作用而偏移。此外，根据待完成的任务的不同，仅相对于起重机小车和/或相对于起重机确定吊钩位置可能就够了，例如为了抑制摆动，但也可能要求起重吊钩空间绝对位置，例如为了在货物处理过程中实现自动化工作。除了这种出于控制目的的对起重吊钩位置信号的这些应用，还可通过确定起重吊钩位置实现更高的安全性，因为所述货物可被永久监视，在此或许也可以获得降低深度传感器的冗余。

此外，光学探测吊钩位置是现有技术已知的。例如JP9-142773示出一种起重机，在其放出升降索的吊臂端部装有向下观瞄的照相机，照相机的观察方向被调节以跟随起重吊钩的摆动，以便起重机司机始终能通过照相机看到起重吊钩。DE19725315C2描述一种冶金起重机，其具有相对于支架可移动的小车行走机构，升降索从其放出。在支架处布置多个照相机，其观察范围足以能在不同的小车行走机构位置处探测到起重机吊钩。在这样的冶金起重机中，将要到达的位置被相对固定地预定，因而待处理的图像数据量保持为可控的。但如果这样的系统被用于塔式回转起重机，将产生难以处理的大量数据。

此外，由文献WO2005/082770A1知道一种塔式回转起重机，在其起重机小车上装有向下观瞄的照相机，以向起重机司机显示起重吊钩周围环境的视频图像，从而起重机司机能更清楚看到在运动方向上的障碍。该照相机系统用于障碍物可视化或起重机司机须驶向的下降区域或吊起区域的可视化，但吊钩相对于起重机的位置或空间绝对位置此时未被确定。

DE4190587C2描述一种船用集装箱起重机，其中，起重吊钩位置借助照相机来确定，该照相机被装在起重机绳索的吊具上。此外，在被吊起的集装箱上装有通过照相机探测的多个向上发光的光源。但这在吊装例如通常明显比集装箱小的建材产品的起重机如塔式回转起重机时不是轻易可行的，因为在此没有大面积的集装箱顶面可供使用。

DE10245970A1按照相似方式以光源工作，此时还从上方用一个光源照亮货物。其它装在将被起吊的货物上的光源只有当货物被上方光源照射时才向上发出光信号至吊具，可以说作为光学回声。

最后，US6351720B1示出一种集装箱起重机，其中，货物位置借助多个照相机来确定，其中一个所述照相机装在起重机的起重机小车上，其中另一个照相机装在起重机的起重机架上，以便能考虑起重机的扭转。但这导致成本很高的数据处理，而且存在如下问题，所述第二个照相机因障碍物等具有有限的视野。

发明内容

本发明基于以下任务，提出一种改进的、上文所述类型的塔式回转起重机，其避免现有技术缺点并以有利方式改进现有技术。尤其应实现改进的起重吊钩位置确定，所述位置确定只需有限的数据处理量和进而有限的处理器能力就够了，同时在没有过多时间延迟情况下准确地确定位置。

根据本发明，该任务通过根据本发明请求保护的所述的塔式回转起重机完成。本发明的优选实施例是本发明进一步请求保护的主题。

即提出了，借助照相机来光学确定起重吊钩位置，所述照相机安装在起重机小车上并从起重机小车起在预定的且已知的观察方向上向下观瞄起重吊钩。此外，在照相机图像中的起重吊钩位置由图像分析单元来确定。由照相机图像中的起重吊钩位置和起重机小车位置，分析机构随后确定实际的起重吊钩位置。因此，本发明源于以下考虑，在预定的安装在起重机小车上的照相机的观察方向的情况下，起重吊钩在照相机图像中的位置对应于起重吊钩相对于起重机小车的位置和/或起重吊钩相对于起重机小车的位置的量度，因此在补充考虑上述起重机小车位置的情况下，可以确定起重吊钩的空间绝对位置。若照相机从起重机小车起精确地垂直向下观瞄，则起重吊钩在照相机图像中的位置和/或所述起重吊钩从照相机图像中心的位置偏移是起重吊钩相对于起重机小车的横向移位和/或水平移位的量度，其中所述起重吊钩相对于起重机小车的水平移位可如此来确定，即要考虑起重吊钩的各降低深度，即起重吊钩与起重机小车的距离以及照相机的可调变焦系数。优选无需多个照相机或源自不同视轴的图像，因为位置确定可只借助一个照相机和/或仅由一个照相机图像来实现，由此可观地节省了处理能力。

在这种情况下，起重吊钩距起重机小车的距离可通过多种方式来确定。一方面，起重吊钩的降低深度可通过释放出的升降索长度来确定，起重吊钩的降低深度即使在不是很笔直的升降索走向情况下也会提供对于起重吊钩距起重机小车和/或起重吊钩距安装于起重机小车上的照相机的距离来说足够准确的量度，以便通过所述起重吊钩距起重机小车的距离并通过在照相机图像中确定的起重吊钩图像位置和/或起重吊钩与图像中心之间的位移来确定起重吊钩相对于起重机小车的实际相对位置和/或实际水平移位。

作为替代或补充，起重吊钩距起重机小车和/或安装在起重机小车上的照相机的距离也可由照相机图像自身来确定，尤其借助图像分析单元，所述图像分析单元在照相机图像中确定所述起重吊钩和/或与之相连的附件例如按规定位于起重吊钩附近的滑轮或起重机其它构件和/或与之相关的标记的图像显示的像素数和/或起重吊钩或所述标记的附件的尺寸。在已知起重吊钩尺寸和/或已知附件尺寸或标记尺寸的情况下，可基于照相机变焦系数和像素数和/或在照相机图像中的显示尺寸来很精确地确定起重机吊钩和/或附件或标记的距离。作为降低深度确定的替代方式，还可借助像素计数实现对起重吊钩距起重机小车的距离的确定，例如根据升降索释放长度，以实现用于起重吊钩降低深度确定的冗余系统，进而提高安全性。但如有必要，也可替代地规定借助像素分析的光学确定。

在由照相机提供的照相机图像中识别起重吊钩基本上可用多种方式实现，例如通过像素分析和/或轮廓分析和/或颜色分析。尤其可确定与起重吊钩和/或与其相连的附件如绳索滑轮或特定标记对应的像素图案、以及起重吊钩和/或与其相连的附件的外形轮廓和颜色。在这种情况下，在图像处理中使用众所周知的算法如二元图像显示、边缘检测或特征选择，以分析照相机图像。为了提高发现概率和/或简化起重机吊钩或装在其上的标记的识别，也可对所提供的图像进行光谱分析，例如可对反射性进行分析。

为使在照相机图像中找到起重吊钩变得检测，图像分析单元可包括用于确定从起重机小车释放出的升降索的绳索走向的绳索走向确定机构。从起重机小车释放出的升降索在所提供的照相机图像中通常具有非常典型的轮廓，所述轮廓呈很狭窄的、长直线和/或弯曲很轻微的、长而窄的线的形式，其起点由于在起重机小车处转向而在照相机图像中位于相对窄的环绕范围内，由此可被轻易识别。尤其是从起重机小车释放出的升降索因通常在起重吊钩和/或滑轮处穿过而在照相机图像中产生两条呈锐角或圆锥形会聚的线，起重吊钩的至少大概位置可假定位于所述线的交点处。

起重吊钩位置的待确定的位置指标在此基本能以不同的方式来提供，其中可优选进行在绝对坐标系中的绝对坐标位置指标，该绝对坐标系例如可使其原点在起重机支腿处，其中例如塔纵轴线是Z轴，吊臂可以是X轴，而与其垂直的轴线是Y轴。此外，图像分析单元可首先在相对坐标系如起重机小车坐标系中确定起重吊钩的在照相机图像中的图像位置，该坐标系使其原点在照相机中和/或起重机小车中并平行于前述绝对坐标系，但其中可对应照相机光轴的Z轴可与所述绝对坐标系的Z轴反向地延伸。于是，在这个可由起重机小车运动而移动的相对坐标系中的位置指标可通过位置确定装置在考虑起重机小车位置情况下被转换为在前述绝对坐标系中的位置指标。

为简化图像分析和减小数据量，在本发明改进方案中，可在起重吊钩或与其相连的起重滑轮处布置具有预定尺寸和/或预定轮廓的标记，升降索借助起重吊钩和与其相连的起重滑轮转向，所述标记设置在所述起重吊钩或起重滑轮的顶面，和/或所述标记可看见地面向起重机小车和/或安置在其上的照相机。所述标记此时能以独立构件形式构成，例如呈安装在滑轮顶面的盘体或标靶形式，在此，这样的独立构件可安装或附接至起重吊钩或与其相连的起重滑轮上，例如通过焊接或拧紧。

作为这样的独立标记件的替代或补充，起重吊钩和/或起重滑轮自身也可作为标记来构成，例如通过对朝向起重机小车可见的起重吊钩部段和/或起重滑轮部段形成相应轮廓，在这里，起重吊钩例如以其顶侧头部可被构造成具有角状轮廓或圆形轮廓，例如呈在俯视图中呈三角形的蘑菇状或衣领状扩宽部。

作为标记，此时例如可以规定类似标靶的环圈排列，或其它几何形状的基本轮廓或底面例如三角形、四角形或多角形、圆形、蛋形或椭圆形、直线或曲线或其混合形状或组合，所述标记优选可由相互反差明显的面区段组成，例如在中心具有黑点的白色圆圈，和/或可具有鲜艳的、与普通周围颜色有偏差的配色，以简化在照相机图像中的识别该标记。

为了能更简单地既确定在照相机图像中的标记位置、又确定其在照相机图像中的取向，在一个优选方式中可使用与旋转对称形状不同的标记，尤其可使用明确取向的标记轮廓，例如呈“T”形或等腰非等边三角形等等。在使用这类标记的情况下，通过图像分析单元和对照相机图像的相应分析不仅可确定起重吊钩的确切位置，还可确定相对于吊臂取向的旋转，所述旋转例如可因挂在起重吊钩上的货物的旋转而发生。

此外，尤其在对于在起重机吊钩上单独待安置的标记来说困难的安装条件情况下，可见的吊钩自身可被用作标记，例如按照上述方式通过特殊形成面向起重机小车的顶部的轮廓。这可基于如在监控系统中所用的面部识别教导来实现。此外，起重机吊钩的合适的几何特征可被用作标记或标记物。这带来如下优点，不需要在运行中可受损或污染的独立标记安置。根据优选实施例，仅一定数量的预定特征须是可见的。此外，在单个特征被部分遮盖情况下，起重机吊钩的位置和取向仍被可靠识别。

为了使在图像分析期间的数据处理量保持尽可能小，在本发明的优选改进方案中，待分析的图像区段和/或待分析的图像的尺寸根据不同工作参数被可变地控制。照相机控制装置尤其可与起重吊钩降低深度相关地调节照相机变焦系数，在此，例如为了变焦系数的预设定而可以使用由升降索释放长度确定的降低深度，和/或所述变焦系数的调准或再调准可在完成的距离确定后通过如前所述的像素计数和/或图像显示尺寸确定来实现。尤其是随着降低深度增加和/或随着起重吊钩距起重机小车的距离增大，所述变焦系数可被提高，以获得在照相机图像中的起重机吊钩或与之相关的标记的确定显示尺寸。这在当图像分析单元至少大致预知待识别的像素图形在整个图像中有多大和/或所述标记和/或起重吊钩的图像显示是何种面积比例时，显著简化了所述标记或起重吊钩在照相机图像中的识别。

作为替代或补充，变焦系数也可根据其它数值被照相机控制装置改变，尤其根据图像分析试验结果被改变。如果在以前设定的变焦系数下所述起重吊钩或与之相关的标记不能在图像中被识别，那么可缩小所述变焦系数，以便能扫描周围环境的更大的图像片段。如有必要可重复地多倍缩小该变焦系数，以在多个级别下扫描更大的范围。然而替代地或补充地，当起重吊钩或与之相关的标记无法在照相机图像中被识别时，也可增大所述变焦系数，这种无法识别的情况可由以下原因造成，由于变焦系数太小而使起重吊钩在图像中显得过小，以至图像清晰度或像素数不足以辨识所述标记和/或起重吊钩和/或吊钩滑轮的已知轮廓形状。

作为照相机变焦系数的这种调节的替代或补充，照相机控制装置和/或图像分析单元也可改变位于由照相机提供的照相机图像内的待分析区域，以使待分析数据量保持为尽可能小。当所述标记和/或起重吊钩已在预先被分析的图像片段中丢失时，例如由于其中吊钩因更强的钟摆运动或更大风载荷而已从所述图像片段中移出，尤其可放大所关注的图像片段。如果所述标记或起重吊钩在被图像分析单元处理的图像片段中丢失，那么所述图像片段可一次地或也可重复地以多级方式被放大，如有必要则放大到所述图像片段包含整个照相机图像。所述图像分析单元可优选被构造成当放大所关注的和/或待分析的图像片段时仅重新分析另加上的图像片段区域如框形图像片段部分，其由于所述图像片段的放大而补充在前述图像片段周围。

作为图像片段的这种被图像分析单元分析以辨识起重吊钩或安置在其上的标记的位置的、对图像片段的一次放大或重复放大的替代或补充，如果能在照相机图像中识别所述起重吊钩或与之相关的标记，则还可对设置在照相机图像中的图像片段进行移位和/或缩小，最好是这样，即又待被搜检的新图像片段相对于起重吊钩或与之相关的标记的已辨识的位置居中，就是说使已辨识的标记位于新图像片段的中心。替代地或补充地，图像片段可被缩小一次或反复缩小，尤其使得代表标记或起重吊钩的像素图形和/或相应的图像轮廓图形占据各自图像片段的面积的一定比例，例如被用于分析的图像片段的面积的20％。

起重吊钩的位置可以有利地不仅由照相机图像相对于起重机小车来确定，也可绝对地和/或相对于起重吊钩附近环境如建造场地环境来确定。在本发明的改进方案中，所述位置确定装置可具有用于由所获得的照相机图像中确定起重吊钩附近环境的附近环境确定机构，其尤其呈典型的障碍物和/或附近环境轮廓的形式，其中用于由起重吊钩的在照相机图像中的确定图像位置确定起重吊钩位置的位置确定机构可被设计成使该起重吊钩位置相对于起重吊钩的附近环境被确定。

可通过上述方式由照相机图像来确定的、起重吊钩相对于其附近环境的位置可优选被确定以用来控制起重机运动，尤其用来到达起重吊钩目标如下降位置和吊起位置，或者用于停止起重机运动或自动改变起重吊钩行驶路径，以免起重吊钩和/或由其接收的货物与在照相机图像中所辨识出的障碍物如建筑边缘相撞。此外，所述起重机可具有起重吊钩目标控制机构和/或避免相撞控制机构，所述起重吊钩目标控制机构用于根据相对于起重吊钩附近环境的确定的起重吊钩位置控制起重机运动，所述避免相撞控制机构用于根据相对于起重吊钩附近环境确定的吊钩位置停止或改变起重机运动。

附图说明

接着将借助优选实施例和附图来进一步阐述本发明。在附图中：

图1是塔式回转起重机的示意图，在其吊臂处设有可移动的起重机小车，从起重机小车释放出与起重吊钩相连的升降索并且在起重机小车处设有用于确定起重吊钩位置的照相机；

图2是设置在吊臂处的起重机小车和与所述照相机相连的系统部件的局部放大图，所述系统部件用于图像传输和分析以及位置确定；

图3是设置在与起重吊钩相连的吊钩滑轮的顶面上的标记的视图，所述标记在由照相机提供的照相机图像中可被识别；

图4是与图3相似的标记的视图，其中该标记与图3相比具有明确定向，以便除确定起重吊钩位置外还能确定起重吊钩取向和/或旋转位置；和

图5是由照相机提供的且示出起重吊钩的照相机图像，在此可看到在照相机图像中示出的升降索走向，可从升降索走向确定起重吊钩位置和/或可从升降索走向简化在照相机图像中的起重吊钩或与其相关的标记的识别。

具体实施方式

如图1所示，起重机可被构造成在顶部回转的塔式回转起重机1，其竖直延伸的塔2承载吊臂3及平衡臂。吊臂3能相对于塔2绕直立的塔纵轴线4旋转并处于至少近似水平的姿态。在吊臂3上可行驶地挂有起重机小车5，从而起重机小车5基本能行驶经过吊臂3的整个长度，以便能改变起重吊钩7的伸出部分。起重吊钩7此时安装在升降索6上，该升降索通过起重机小车5释放，以便能使起重吊钩7升降。此时，可通过已知的方式在起重吊钩7处设置滑轮13，参见图2，通过所述滑轮使升降索6在吊钩7处改向或穿过。

如图2所示，起重吊钩位置确定装置8包括安装在起重机小车5处的照相机9，该照相机可与起重机小车5一起移动并可从起重机小车5起基本竖直向下观瞄。如图2所示，照相机9的视轴与所述局部的或相对的起重机小车坐标系统的Z轴重合。

由照相机9提供的图像数据可优选通过无线工作的例如呈无线电传输装置形式的传输装置19被传输至数据处理和分析系统20，所述传输装置可有利地布置在驾驶室或起重机控制单元的区域内并可具有相应的收发单元21a，该收发单元可与在起重机小车处的传输装置的收发单元21b通讯。原则上，数据分析可直接在照相机9或起重机小车5处进行，但优选的是，在那里仅集中图像数据，然后传输这些图像数据并在另一处加以分析，以便能在起重机小车范围内小型轻便地构成所述系统。

为给照相机9供电，可在起重机小车5处设置例如呈蓄电池形式的储能器22，储能器可借助充电站23充电，该充电站可布置在吊臂3处例如在起重机小车5的停放位置区域内，以便能在起重机停机期间内给储能器22充电。

数据处理和分析系统20可包括例如呈具有图像处理系统的工业个人计算机形式的中央计算机24，所述中央计算机可通过视频服务器25与收发单元21连接，以便一方面能接收或检索照相机9的图像信号，另一方面能将控制信号发送至照相机9。

此外如图2所示，优选在起重机驾驶室区域内设有视频显示器26，以便除了能进行位置确定外，还能向起重机司机显示照相机9的图像。

为了在计算机24中实现的图像分析单元11可在由照相机9提供的照相机图像中探测和识别起重吊钩7，优选在准备阶段限定出起重吊钩7和/或与其相连的滑轮13的特征，如几何面、形状、轮廓、颜色诸如此类，在这里，在本发明的优选改进方案中，标记14可安置在吊钩7或滑轮13的顶侧，从而标记14能被照相机9看到。

如图3所示，呈标靶形式的标记14由相互反差明显的交错布置的环组成。但如图4所示，还可使用明确定向的例如呈“T”形的标记14来替代这种旋转对称的标记，在这里同样最好还是使用反差明显的显示。但显然，标记14还可具有用于定向确定的其它特征来替代这样的“T，”例如可按照相互几何关系设置旋转对称的两个或更多标记，和/或可使用关于定向的其它矩形标记形状和/或可使用所述货物自身的或货物吊具如集装箱起重机中的集装箱吊具的几何形状作为标记。

照相机9优选通过图像处理和分析系统20借助控制信号来控制，其中所述控制信号在此也可通过如图2所示的无线电连接来传输。此时图像分析单元11试图借助预定的标记14在由照相机9提供的图像中发现所述货物或起重吊钩7。此外，所提供的照相机图像的分析可通过各种不同算法如二元图像生成、边缘探测和/或特征选择来实现。

借助由照相机9提供的照相机图像的更新率并借助与其相关的图像分析单元11的分析率，起重吊钩7或位于其上的货物在图像中不仅被静态确定，而且还在货物动态运动时被确定。在此情况下，可实现货物跟踪，即所谓的追踪。

为了支持在照相机图像中的标记14识别，可优选由起重机控制装置持续提供起重吊钩7的降低深度，基于该降低深度，可至少近似估计起重吊钩7距该照相机9有多远。接着，图像处理和分析系统20相应调节照相机9的相机变焦。

对所提供的各照相机图像的分析可连续进行，优选利用与已知的标记14相关的边缘探测、二元图像生成和特征选择。此时，优选在照相机图像的确定区域中的可预定的图像片段内进行所述处理。由于尺寸根据工作情况可保持很小，故可使计算支出在很大程度上最小化。在此情况下，图像片段可最低限度地被选择为如此小，即所述图像片段基本对应于标记尺寸。作为替代或补充，待分析的图像片段最大可基本对应于整个照相机图像的整个尺寸。

所述图像片段的位置和/或尺寸可基于最后已知的标记位置和所估计的预测值来确定。为此可使用例如所谓的Kalman滤值器或也可使用其它滤值装置，它们可基于以前的数值得出预测。

如果在图像处理启动期间还没有可供预测使用的在先标记位置，则待检测的图像片段可被任意置于所述图像中。若在这个图像片段中没找到所述标记，那么所述图像片段可被持续放大，直到标记14位于所述图像片段内且可被探测到为止。

一旦可在照相机图像中发现标记14，图像分析单元11就确定起重吊钩7和/或标记14的在所述照相机图像中的图像位置，然后位置确定机构12通过上述图像位置确定在起重机小车5的相对坐标系统中的起重吊钩位置。起重机小车的相对坐标系统可这样选择，其原点在照相机9的光轴上并且降低深度的零点可位于起重机小车5处。

根据已知的标记14尺寸、实际调节出的照相机9变焦系数和由传感系统测量的标记14的在照相机图像中的像素数，可实现标记14距起重机小车5的距离确定。由此可确定起重吊钩7相对于降低深度的Z移位和/或Z偏差，所述降低深度例如可通过确定释放出的升降索长度来确定。通过对实际降低深度的单独测量，可获得相对于传统降低深度传感器的冗余，所述测量通过在照相机图像中的标记14像素尺寸进行。

由于在实际使用中货物因起重机运动、风影响或起重机动力学而从不真正处于静止，故货物是摇摆的，其中，摆频取决于升降索6的绳索长度。摆幅取决于质量和其它因素如运动动力学或风害。

为了在图像分析中提高用于在照相机图像中发现标记14的发现概率，在此还可以对起重吊钩7在后续测量中大概位于何处进行估算，在此也可使用上述Kalman滤值器。

如果标记14由于过大的摆幅从所述照相机图像中移出，则图像分析装置可丢失该标记14。为了尽快又探测到标记14，可采取如下做法：

首先，例如照相机图像的待分析的图像片段可被膨胀和/或放大和/或移动，以期待标记14的再次进入。替代地或补充地，也可将整个照相机图像限定为图像片段，尤其是当可供使用的处理能力足够大时。

作为如此改变图像片段的替代或补充，照相机9还可在标记14丢失之后被向回变焦一级或多级以放大图像区域。基于如此放大图像区域，标记物再次位于图像内的概率变大。为了补偿由此变小的标记尺寸的缺点，照相机9的变焦系数可在多个步骤中被反复放大和再次缩小。

作为前述图像处理策略的替代或补充，图像分析单元11可包括绳索走向确定机构17，借此来确定升降索6的在照相机图像中的走向，如图5所示。根据所探测到的在照相机图像中的升降索走向，可确定起重吊钩7的位置或至少对起重吊钩9，或者标记14所须位于的区域被缩小，以至作为探测标记和/或吊钩7的替代或补充可直接通过照相机图像提供升降索走向确定。

借助绳索走向确定的对起重吊钩位置的确定和/或对起重吊钩所须位于的区域的缩小是基于当在滑轮13处穿过时升降索6在照相机图像中有圆锥形走向，尤其是其朝向负载呈圆锥形收缩，如图5所示，以至起重吊钩7和/或货物及其位置可被确定为由部分升降索所限定的圆锥形的末端。

为提高与照相机图像中的所关注的面和轮廓相关的发现概率，在本发明的改进方案中还可对被测图像进行光谱分析。此时，例如在确定光谱范围内的货物的、吊钩7的或标记14的特征的反射性能拓展特征范围并被考虑用于识别。

一个这样的处理方法可以是图像预过滤的一部分，其于是借助所述算法使待检测的图像数据的数量显著减小。借此明显降低用于探测起重吊钩位置的算法的支出。此外，可至少部分抵消不利的天气影响如雪、冰、雨、雾、阳光、阴影透射等等。

这样的光谱分析还最好可通过对标记14使用专用漆如通过使用漆或其它表面涂层被优化，所述漆在红外范围附近仅有很弱的反射性。

为了所述预过滤，例如可使用本身已知的陆地卫星算法。

Claims (15)

1.一种起重机，具有可绕直立轴线(4)旋转的起重机吊臂(3)，在所述起重机吊臂上可行驶地布置有起重机小车(5)，与起重吊钩(7)相连的升降索(6)从所述起重机小车放出，该起重机还具有用于确定起重吊钩位置的起重吊钩位置确定装置(8)，其中，所述起重吊钩位置确定装置(8)包括布置在所述起重机小车(5)处的照相机(9)，所述照相机在预定的观察方向上向下对准所述起重吊钩(7)，所述起重吊钩位置确定装置还包括用于确定所述起重吊钩(7)的在由所述照相机(9)提供的照相机图像中的图像位置的图像分析单元(11)以及用于在考虑起重机小车位置情况下由所述起重吊钩(7)的在照相机图像中的所确定的图像位置来确定起重吊钩位置的位置确定机构(12)，其特征在于，所述图像分析单元(11)具有用于在所述照相机图像中识别对应于所述起重吊钩和/或其附件的外形轮廓的轮廓识别机构，并且所述起重吊钩位置基于所述起重吊钩和/或安装至所述起重吊钩的附件的外形轮廓来确定；其中，所述图像分析单元(11)包括用于确定在照相机图像中的升降索走向的绳索走向确定机构(17)，并且所述图像分析单元(11)被构造成使所述起重吊钩(7)的在照相机图像中的位置根据所确定的所述升降索走向来确定；所述图像分析单元(11)被构造成使所述起重吊钩位置作为在照相机图像中识别出的两条升降索直线的交点被确定。

2.根据权利要求1所述的起重机，其中，所述起重机为塔式回转起重机。

3.根据权利要求1或2所述的起重机，其中，所述起重吊钩位置确定装置(8)包括用于确定所述起重吊钩(7)与所述起重机小车(5)的距离的距离确定机构，其中所述距离确定机构具有用于确定在照相机图像中所识别出的所述起重吊钩和/或标记的图像面的像素数的像素计数器。

4.根据权利要求3所述的起重机，其中，设有降低深度确定机构用于根据所述升降索(6)的释放长度确定起重吊钩(7)的降低深度。

5.根据权利要求4所述的起重机，其中，所述起重吊钩(7)相对于所述起重机小车(5)的水平移位是在考虑到分别调节出的照相机变焦系数和已确定的所述起重吊钩(7)的降低深度/所述起重吊钩(7)与所述起重机小车(5)的距离的情况下能由所述位置确定机构(12)根据所述起重吊钩(7)的在照相机图像中的已确定的图像位置来确定。

6.根据权利要求5所述的起重机，其中，设有用于控制照相机调节的照相机控制装置，并且所述照相机控制装置被构造成使所述照相机(9)的变焦系数根据起重吊钩的降低深度被可变地调节。

7.根据权利要求6所述的起重机，其中，所述照相机控制装置被构造成使所述照相机(9)的变焦系数根据在由所述照相机(9)提供的照相机图像中识别所述起重吊钩(7)和/或安置在所述起重吊钩上的所述标记(14)而被放大和/或缩小，尤其在未识别到所述起重吊钩(7)和/或与其相关的所述标记(14)的情况下被缩小一次或多次。

8.根据权利要求7所述的起重机，其中，所述图像分析单元(11)包括用于根据对所述起重吊钩(7)和/或与其相关的所述标记(14)的识别放大所述照相机图像的待由所述图像分析单元(11)分析的图像片段的控制装置，其中所述图像片段控制装置被构造成在未识别到所述起重吊钩(7)和/或与其相关的所述标记(14)情况下从小图像片段开始地一次或多次放大所述图像片段。

9.根据权利要求8所述的起重机，其中，所述图像分析单元(11)包括用于识别对应于所述起重吊钩和/或与其相连的附件如绳索滑轮的像素图形的像素分析机构以及用于在所述照相机图像中识别对应于所述起重吊钩和/或其附件的颜色和/或颜色组合的颜色和/或颜色组合的颜色识别机钩。

10.根据权利要求1所述的起重机，其中，可见地面向所述起重机小车(5)的标记(14)被安置在所述起重吊钩(7)和/或与其相连的起重滑轮(13)上，并且所述图像分析单元(11)被构造成在所述照相机图像中识别出对应于所述标记的轮廓和/或像素图形。

11.根据权利要求10所述的起重机，其中，所述标记(14)和/或所述起重吊钩和/或所述起重滑轮包括几何底面和/或由多个几何底面组成的底面图形。

12.根据权利要求10或11所述的起重机，其中，所述标记(14)和/或所述起重吊钩和/或所述起重滑轮定向明确地构成，并且所述图像分析单元(11)具有用于确定起重吊钩(7)定向的定向确定机构。

13.根据权利要求1所述的起重机，其中，设有起重机小车位置确定机构，其包括用于确定所述起重机小车相对于所述起重机吊臂的位置的行驶位置确定机构和用于确定所述起重机吊臂(3)关于直立轴线(4)的转动位置的转动位置确定机构，其中所述起重吊钩位置确定机构(12)被构造成使所述起重吊钩位置根据所确定的所述起重机小车相对于所述起重机吊臂(3)的位置、所述起重机吊臂(3)的旋转位置以及所述起重吊钩(7)的在所述照相机(9)的照相机图像中的图像位置来确定。

14.根据权利要求1所述的起重机，其中，所述位置确定装置(8)包括用于根据已取得的照相机图像确定尤其呈典型的障碍物轮廓和/或附近轮廓形式的所述起重吊钩的附近环境的附近环境确定机构，其中用于由所述起重吊钩(7)的在照相机图像中的所确定的图像位置来确定所述起重吊钩位置的位置确定机构(12)被构造成使所述起重吊钩位置相对于所述起重吊钩附近环境来确定。

15.根据权利要求14所述的起重机，其中，设有起重吊钩目标控制装置和/或避免相撞控制装置，所述起重吊钩目标控制装置用于根据相对于所述起重吊钩附近环境所确定的起重吊钩位置来控制起重机运动，所述避免相撞控制装置用于根据相对于所述起重吊钩附近环境所确定的起重吊钩位置停止或改变起重机运动。