CN109071189B - 监控至少一个起重机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监控建筑工地上的至少一个起重机，优选地两个或多个起重机，特别是旋转塔式起重机的方法，其中提供一个或多个光学检测装置，碰撞监控单元对所获取的光学数据进行分析以识别至少一个起重机与另一个起重机和/或任何其他干涉边缘之间可能的碰撞。

Description

监控至少一个起重机的方法

技术领域

本发明涉及一种监控建筑工地上的两个或多个起重机尤其是旋转塔式起重机的方法。

背景技术

通常由在起重机驾驶舱内、在操作台上或在起重机的工作区域的地面上的起重机操作人员对起重机进行操作和对具有或不具有悬挂负载的吊钩进行控制。从起重机驾驶舱能保证对建筑工地的最佳概览；然而，起重机操作人员和吊钩之间的距离通常如此大以至于难以实现待放置的负载或吊钩的精确移动。此外，吊钩位于不能被看见或只能以有限的方式被起重机操作人员看见的区域的情况经常发生。例如，当吊钩落到建筑物边缘的后面而导致从起重机驾驶舱到负载的直接视线被遮挡时。在这些情况下，通常由第二个人给出指令。

还有一种可能性是通过无线遥控控制来对起重机进行控制，该无线遥控控制允许操作人员离开起重机驾驶舱并移动到更有利的位置以更好地查看负载或吊钩。然而，这会导致人员在建筑工地移动，该移动在一定程度上是困难的或者可能是危险的。

本发明的另一个方面是避免起重机与建筑工地的其他物体或其他起重机的可能碰撞。为了避免在同一个建筑工地的两个或多个起重机之间即将发生的碰撞，之前已经使用过相应的防碰撞系统。之前的防碰撞系统(anti-collision systems，ACS)经常由第三方供应商研发和提供，并且只能按照要求被安装在建筑工地的旋转塔式起重机内。

外部接口被提供以用于将ACS集成到起重机中，在外部接口处第三方供应商能够耦合其用于防碰撞系统的模块并能获取所需的起重机数据。这些数据首要地包括当前回转角度、吊运车位置、或吊起的负载的下降高度。在计算模块中处理通过接口获取的数据以确定可能的碰撞风险并将处理结果及时输出。如果识别到即将发生碰撞风险，则切断建筑工地的所有起重机的电源。特别是在建筑工地上具有多个起重机时，这样的关停场景的概率并不小，而切断所有的起重机的电源(即不只是具有碰撞风险的起重机)会导致对建筑工地的工作操作巨大的干扰。这进而会导致起重机操作人员更加不愿意接受这种系统。

由于在起重机运动过程中发生的负载支撑结构的形变或起重绳可能的摆动通常不能通过接口上的数据交换来识别，使用这些系统只能识别刚性状态下的负载的位置或负载的运动。另外，只能在配置有相应ACS的起重机之间识别碰撞风险。可能不会检测到也不会识别起重机与建筑工地的其他物体(诸如车辆、建筑物、部件或甚至周围移动的人员)之间的即将发生的碰撞。

因此，需要寻求一种合适的方法以能够改进对一个起重机的监控或改进对多个起重机的监控从而实现防碰撞监控。

发明内容

通过根据权利要求1的方法的本发明的第一方面实现该目的。该方法的优选实施例是基于主要权利要求的从属权利要求的主题内容。

根据本发明，提供了一种监控建筑工地上至少一个起重机优选地两个或多个起重机(尤其是旋转塔式起重机)的方法。为此，使用一个或多个光学检测装置来观测一个或多个起重机的相关部件。检测装置生成光学数据并将光学数据发送至碰撞监控单元。碰撞监控单元接收一个或多个检测装置的光学数据并且采用合适的识别算法以分析光学数据。通过分析来识别至少一个起重机和物体(例如另一起重机或另一突出边缘，诸如建筑工地车辆、建筑物、树木或人员)之间的可能碰撞。

一个或多个检测装置能够观测起重机及其附近的环境。因此，不仅能够可靠地预测起重机与其他起重机的碰撞，还能够预测起重机与其他物体的碰撞。通过相应起重机控制器中的碰撞监控单元的早期干预可以防止碰撞，在这种情况下能够对受到直接影响的起重机进行断电。同样通过检测装置可观测的但不受碰撞风险直接影响的其他起重机可不受风险影响而继续工作。

可选地，碰撞监控单元通过匹配的起重机接口与建筑工地的至少一个起重机的起重机控制器进行通信。在识别到碰撞即将来到的情况下，将可能的控制信号从碰撞监控单元传送到受影响起重机的起重机控制器，以实现起重机运动的无延迟断电。同样地，通过接口将起重机运动数据从起重机控制器传送到碰撞监控单元是可能的，以在碰撞识别中附加地也将这些数据考虑在内，例如用来核实所分析的图像数据。这能够改进危险状况的早期预测。

例如，从至少一个起重机控制器传送至碰撞监控单元的这些数据包括起重机工作过程中的当前起重机参数，优选地，这些数据表示的是顶部回转起重机中的悬臂的当前回转角度、当前吊运车的位置、或被吊起的负载的下降高度。

根据优选地实施例，可将一个或多个光学检测装置固定地或可释放地安装在起重机的起重机结构上。特别地，能够将独立的光学检测器件与不同的起重机部件进行连接或在不同的起重机部件上安装独立的光学检测器件；例如，相应的光学检测器件可设置在悬臂上和/或平衡臂上和/或吊运车上和/或吊钩上和/或底部回转起重机的回转平台上。同样可以在起重机的周围环境中安装一个或多个检测器件。

可选地或另外地，可以提供将一个或多个光学检测器件设计为移动检测器件，该移动检测器件既不固定地安装在起重机结构上，也不固定地安装在建筑工地的任何其他第三方物体上。相反，在起重机运行期间，这种移动检测器件可移动以根据应用和状况来监控相关的起重机部件并将这方面的图像信息传送至碰撞监控单元。飞行检测器件还能检测难以近距离接近的起重机部位点或部件，由此能够生成足够精确的数据而用于随后的数据分析，这已被证明是非常优选的。

光学检测装置具有一个或多个合适的图像传感器或相机以用于记录起重机部件或起重机环境。理想情况下使用三维相机。

根据使用移动检测装置的优选实施例的变形，期望实现对移动检测装置的运动设备的自动控制，以免除起重机操作人员对检测装置进行附加控制。通过移动检测装置的自动控制，总能确保移动检测装置具有基于状况的对相关起重机部件的理想观测位置。在这方面，能够实现移动检测装置控制与常规起重机控制的同步。例如，移动检测装置的控制可与吊钩的运动同步。由此，检测装置随吊钩同步运动，从而总能确保理想的观测位置。然而，这只是一个实施例；移动检测装置与起重机的每个可运动的起重机部件的同步控制是可能的，因此，移动检测装置还可以与悬臂、吊运车或其他部件实现同步控制。

通过根据本发明的碰撞监控单元和通过对光学数据的随后分析能够检测到起重机结构的动态形变，从而在碰撞监控中将该动态形变考虑在内。上述情况也可适用于对起重绳的摆动的监控，现有系统不能对起重绳的摆动进行检测。图像监测和随后的图像分析能够附加地允许对负载或与负载连接的起重机部件的任何摆动进行成功识别。

借助于图像资料，在碰撞监控中同样可以将特定的负载轮廓考虑在内。虽然现有系统需要起重机上的测量数据，但是现有系统不能对吊起的负载进行精确检测，然而，可以借助于本发明的方法来在碰撞监控中将实际的负载轮廓考虑在内。

本发明的主题内容还涉及一种监控和/或检查至少一个起重机的方法。根据本发明，一种移动光学检测装置，尤其是飞行光学检测装置，用于对起重机的监控和/或检查。飞行光学检测装置在待监控的起重机部件上方移动或飞行，因此总能够获得相对于被观测部件的理想观测位置。生成的光学数据可被传送至评估单元、传送至起重机驾驶舱或直接传送到起重机控制器。

起重机驾驶人员能够舒适的停留在其通常的工作场所，而且不需依赖特定工作情况下来自第三方的信息。起重机操作人员也不需要临时离开起重机驾驶舱。相反，移动检测装置检测到的观测数据在起重机驾驶舱的监视器上显示给起重机驾驶人员，以使得从那里驾驶人员能有针对起重机控制的理想观测位置。这种移动检测装置尤其收集借助相机(优选为三维相机)所记录的图像信息。

移动检测装置可设计为配置有相应图像记录传感器的多螺旋桨遥控直升机(multicopter)，该移动检测装置包括相应的通信模块以将光学数据传送至起重机控制器或传送至起重机驾驶舱。

此处还提供了与常规起重机控制同步的检测装置自动控制，其总能确保检测装置的理想观测位置。因此，起重机操作人员不需要处理检测装置的控制，而是能够集中精力对起重机进行控制。检测装置随移动的起重机部件同步移动。与控制相关的起重机部件的图像信息被实时发送给显示器。

借助于移动检测装置和待观测的起重机部件之间的无线通信连接，还可以实现检测装置的同步控制。例如，吊钩和检测装置之间能够无线通信。检测装置也可以在吊钩被致动时以自动方式移动。

除了根据本发明的方法，本发明同样涉及用于一个或多个起重机的碰撞监控系统，其中该系统适用于执行根据本发明的权利要求1-8中任一项的方法。该系统的优点和性能显然对应于根据本发明的方法的那些优点和性能，因此可省略重复的描述。

最后，本发明包括用于执行根据权利要求9-12中任一项的方法的移动光学检测装置。

具体实施方式

下文将参考两个实施例来对本发明再次进行详细说明。首先介绍碰撞监控单元的变型实施方式。根据本发明的理念来自于这样的事实：通过一个或多个相机检测建筑工地的当前状况，该相机固定到起重机的环境中或可选地固定到起重机的部件上或悬挂负载上。特别地，相机安装在悬臂上、平衡臂上、吊运车上、吊钩上或底部回转起重机的回转平台上。这些相机监控相应的部件并将它们的观测数据(例如图像数据)发送至中央碰撞监控单元。通过图像分析处理实现碰撞监测，使用被传送的图像信息在早期识别即将来到的碰撞。一方面，不仅可以检测到建筑工地的各个起重机之间的碰撞，还可以识别起重机与建筑工地的其他建筑物、部件、设备或人员之间发生碰撞的风险。

另外，根据本发明的系统和根据本发明的方法提供了以下优点：还可以识别由于悬挂负载(例如长的部件)的轮廓导致的风险。此外，图像数据的评价允许在起重机操作过程中独立于起重机运动的类型而识别起重机的动态形变和起重绳可能的摆动造成的风险。

除了在各个起重机部件上固定安装的相机外，还可以使用多螺旋桨遥控直升机形式的移动检测单元。这种多螺旋桨遥控直升机配置有相机，用于以可控制的方式从空中观测所有的环境部分。

下文将对本发明的另一个实施例进行说明；而且，多螺旋桨遥控直升机的各个方面也适用于使用多螺旋桨遥控直升机进行碰撞监控。

根据本发明用于监控和检查起重机的技术方案是使用至少一个多螺旋桨遥控直升机，该多螺旋桨遥控直升机由于配置有相机和不同的控制可能性而带来了以下优势。通过多螺旋桨遥控直升机可以始终从短距离处和以有利的观测位置实现负载的理想视图。它确保很好地追踪吊钩和起重机运动过程中的负载。多螺旋桨遥控直升机所记录的图像数据可展示在起重机操作人员处的监视器上。

多螺旋桨遥控直升机进一步被自动控制并与吊钩同步，用以始终保证理想的观测位置。通过吊钩和多螺旋桨遥控直升机之间的无线通信实现对多螺旋桨遥控直升机的同步控制，可选的是根据需要进行手动干预以及对多螺旋桨遥控直升机的位置和观测方向做出改变。

还可以想到对吊钩进行自动控制，多螺旋桨遥控直升机提供的图像数据被用来进行自动控制。通过无线监控系统还可实现吊钩位置的识别，并且使用多螺旋桨遥控直升机还可通过确认放置位置(例如借助空间坐标)来实现起重机运动的自动控制。在最后的分析中，对多螺旋桨遥控直升机的使用能提供几乎完全自动的起重机操作。

此外，使用具有相机的多螺旋桨遥控直升机适用于大大简化对安装的起重机的检查，并能够使得对原本难以到达的部位点进行检查成为可能。此处必须提及原本只能非常费力地进行检测的配有吊运车的吊杆起重机的拉线装配。采用飞过部件和连接装置上方的相机来提供相应的图像质量，可对部件和连接装置进行直接检查，例如能对完整性(螺栓、螺丝、销轴)、裂缝、腐蚀损害、孔间隙等进行检查。

Claims (21)

1.一种在建筑工地上监控两个或多个起重机的方法，其中提供一个或多个光学检测装置，其中碰撞监控单元对所记录的光学数据进行分析以识别至少一个起重机与另一个起重机和/或另一个突出边缘之间可能的碰撞，并且

所述光学检测装置是飞行光学检测装置，用于以光学检测方式对与起重机监控和/或起重机控制和/或起重机检查相关的起重机部件进行监控和/或检查。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述起重机是旋转塔式起重机。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碰撞监控单元通过匹配的起重机接口与至少一个起重机的起重机控制器进行通信，其中控制信号被发送到所述至少一个起重机的起重机控制器，用于在识别到碰撞可能性时使起重机立即停止工作。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述碰撞监控单元通过所述至少一个起重机的接口调用控制信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制信息是关于当前回转角度、吊运车位置和由所述起重机吊起的负载的下降高度的信息。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制信息是在识别到可能的碰撞时，附加于所述光学数据而考虑所接收的信息。

7.根据前述权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个所述光学检测装置被设置在起重机的起重机结构上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光学检测装置为分离的光学检测装置，其被安装在起重机的不同的起重机部件上。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述起重机部件为悬臂和/或平衡臂、和/或吊运车和/或在吊钩和/或回转平台。

10.根据前述权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述一个或多个光学检测装置为图像传感器。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述光学检测装置为三维相机。

12.根据前述权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述一个或多个光学检测装置为飞行光学检测装置所述飞行光学检测装置的运动被自动控制以与所述至少一个起重机的起重机控制同步。

13.根据前述权利要求中1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述碰撞监控单元通过分析所述光学数据而检测所述起重机的承载结构的动态形变和/或起重绳的摆动，并且在随后的碰撞监控中将所述承载结构的动态形变和/或所述起重绳的摆动考虑在内。

14.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述碰撞监控单元识别所述负载的轮廓与第三方物体和/或起重机之间的碰撞可能性。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述飞行光学检测装置自动地并且与起重机控制同步地被控制。

16.根据前述权利要求1或15所述的方法，其特征在于，在至少一个起重机部件和至少一个飞行光学检测装置之间具有无线通信连接，用以为所述飞行光学检测装置的同步运动交换所需的控制数据。

17.根据前述权利要求1或15所述的方法，其特征在于，将图像数据从至少一个飞行光学检测装置发送至起重机控制装置，并在所述起重机控制装置处的起重机自动控制中将所述图像数据考虑在内。

18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述飞行光学检测装置自动地并且与起重机控制同步地被移动。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述飞行光学检测装置与吊钩的致动同步。

20.一种用于一个或多个起重机的碰撞监控的系统，执行权利要求1-14中任一项所述的方法。

21.一种飞行光学检测装置，执行权利要求1、16或17所述的方法。