CN110072797B

CN110072797B - 起重机控制方法、计算机程序和设备及起重机更新方法

Info

Publication number: CN110072797B
Application number: CN201780077380.0A
Authority: CN
Inventors: E·莱特科宁
Original assignee: Konecranes Global Oy
Current assignee: Konecranes Global Oy
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2020-12-25
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: EP3558857B1; FI20165994A; WO2018115573A1; FI127422B; US20200024109A1; EP3558857A4; US12054361B2; EP3558857A1; CN110072797A

Abstract

一种用于控制起重机的方法、计算机程序和设备以及用于更新起重机的方法。通过以下方式控制起重机或更新起重机：a)形成(310)起重机的提升点处的视频图像；b)确定(320)提升构件或负载相对于所形成的视频图像的当前和未来位置；c)将形成的视频图像与提升构件或负载的未来位置的指示相组合；d)再次重复执行(340)步骤b)和c)，以实时指示提升构件或负载的未来位置。

Description

起重机控制方法、计算机程序和设备及起重机更新方法

技术领域

本发明大致涉及用于控制起重机的方法、计算机程序和设备以及用于更新起重机的方法。

背景技术

本部分示出了有用的背景信息，但并不意欲承认本文描述的任何技术必然代表现有技术。

起重机的使用是一项具有挑战性的任务。与可接受的提升公差相比，提升构件(例如钩子)和负载或负载目标通常远离用户。特别难以估计向上和向侧面移动的提升构件的真实位置。

在一些使用场所，例如工厂，提升有严格的安全边界，即人们必须在提升期间停留在给定区域之外。安全边界的核算是安全提升的一部分。通常，起重机用户即操作员基于他们自己的感受估计安全边界。操作员可能不一定知道使用场所的保护区域。这可能会导致使用起重机时出现混乱。

估计起重机停止位置也很困难。起重机减速斜坡可能给没有经验的操作员带来困难，因为在操作员停止控制起重机(例如通过按下按钮)之后负载仍然继续移动。即使是有经验的操作员也可能受到防摆动的挑战，其影响有时可能难以准确预测。

一些现代起重机可以沿预编程路线行驶，或者至少起重机可以被编程以避开保护区域。在这种情况下，操作员可能难以察觉起重机将在哪里以及沿着哪条路线移动。利用现有技术，操作者必须通过名称来识别目标并记住编程的路线以了解起重机的下一次移动，或者经常重复的路线可以是例如画到地上。同样地，例如安全边界可以涂在地面上，但实际上，涂有边界的标记仅适用于少数使用场所。

科尼起重机(Konecranes)开发了一种RTG-集装箱起重机Boxhunter，利用该起重机，在堆叠五个集装箱之外还可以再堆叠一个集装箱，并且除了行驶车道之外，在平行的六个集装箱的大梁的腿之间还有空间。与之前的整个RTG开发相比，Boxhunter的机舱向下移动。通过摄像机布置起重机工作区域的所需视图。因此，操作员可以在几秒钟内进出机舱，并且操作员可以直接通过窗户监控并靠近机舱，例如将集装箱降至卡车或火车集装箱平台。例如从连接起重机吊运车的摄像机提供视频图像，该摄像机从提升构件的正上方提供直接视图。另外，为了监督提升，例如使用沿对角线向下安装的摄像头提供视频图像。这些摄像机的图像更好地显示了提升点的环境。因此，操作员可获得更多可用信息，从而实现比以前更精确和安全的转向控制。

本发明的一个目的是进一步提高起重机控制的精度和安全性。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于控制起重机的方法，其中：

a)在起重机的提升点处形成视频图像；

b)确定提升构件或负载相对于形成的视频图像的当前和未来位置；

c)将形成的视频图像与提升构件或负载的未来位置的指示相组合；以及

d)重复执行步骤b)和c)，以实时指示提升构件或负载的未来位置。

所述视频图像的形成可以由与起重机提升构件相距已知横向距离处的摄像机实现。所述横向距离可以是恒定的。或者，所述横向距离可以在起重机运动期间改变。所述步骤b)可以考虑所述横向距离的变化。

所述未来位置可以对应于提升构件或负载降低到其低位置的情况(即，尽可能降低以至低到如下位置：例如在地板、地面、卡车或船的装载平台，或者降低到层叠的集装箱上。在可变的低位置高度处，可以通过使用关于在所讨论位置处降低高度的已有信息或通过对所讨论的低位置测量相对于起重机的高度或者距离，来确定提升构件或负载的未来位置。

所述未来位置可以是估计的停止位置。未来位置的确定可以考虑起重机的速度和减速度。所述未来位置可以考虑起重机的编程的轨迹。该方法可以包括将形成的视频图像与编程的轨迹或其一部分组合。

该方法还可以将形成的视频图像与起重机的保护区域的指示相组合。所述保护区域可以基于以下中的至少一个动态确定：提升高度、负载质量、负载危险性(如腐蚀性或点火敏感性)、起重机运动方向以起重机运动速度。

该方法还可以包括：对于所形成的视频图像确定起重机的轨迹的限制，并且将形成的视频图像与所述起重机的轨迹的所述限制的指示组合。所述限制可以基于起重机的结构性操作范围和/或基于为起重机确定的保护区域。

根据本发明的第二方面，提供了一种更新起重机的方法，包括：

如果没有预先存在的合适的摄像机，则将一个或多个摄像机安装到起重机的提升构件的图像环境中；以及

使用从对起重机的提升构件的环境进行成像的摄像机接收到的视频图像，安排起重机控制设备以执行第一方面的步骤b)-d)。

根据本发明的第三方面，提供了一种包括计算机可执行程序代码的计算机程序，该计算机可执行程序代码在被执行时控制一设备执行第一方面或相关实施例的任何方法。

第三方面的计算机程序可以包括可由以下任何一个执行的程序代码，例如：通用处理器、微处理器、专用集成电路和数字信号处理器。第三方面的计算机程序可以存储在计算机可读介质中。这种介质可以是例如磁盘、CDROM、DVD、USB存储器、存储卡或其他磁性或光学存储介质。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于控制起重机的设备，包括：

被设置为形成起重机的提升点处的视频图像的装置；

被设置为确定提升构件或负载相对于所形成的视频图像的当前和未来位置的装置；

被设置成将形成的视频图像与提升构件或负载的未来位置的指示相组合的装置；以及

被设置成再次重复执行所述确定和所述组合步骤，以实时指示提升构件或负载的未来位置的装置。

已经结合一些方面说明了本发明的各种实施例。相应的实施例可以适用于与它们相关的其他方面和实施例。

附图说明

将参考附图仅以示例的方式描述本发明，在附图中：

图1展示了从上方看去的根据一个实施例的起重机；

图2展示了起重机控制器设备的框图；

图3展示了根据一个实施例的方法的流程图；

图4至图6示出了描述本发明的一些实施例的截屏。

具体实施方式

在以下描述中，相同的附图标记表示相同的元件或步骤。

图1示出了根据一个实施例的起重机100，在这种情况下RTG集装箱起重机是在轨道150上移动的。为了提高附图的清晰度，放大了尺寸。

起重机100具有纵向移动的框架110和横向移动的小车120。在这种情况下，起重机的主体沿着下面的轨道150移动，但是起重机也可以是例如沿着起重设备高度附近的轨道移动的桥式起重机。

在起重机100中，存在由虚线画出的提升构件140，因为当从上方看时它位于移动小车120的后面。在起重机中，还有一个在小车120旁边绘制的摄像机C 130。还可以有更多的摄像机，并且/或者摄像机可以位于小车120下面以防雨，但这里为了清楚起见，主要将摄像机画在小车旁边。

图2示出了起重机控制器设备200的框图。在该示例中，使用可编程计算机(例如工业计算机或服务器)来实现控制器设备200。控制器设备200包括数据传输连接210，该数据传输连接210可以是例如无线或有线数字或模拟数据传输端口(例如以太网、以太网/IP(工业协议)、CAN、CIP、WLAN、RS-232)。控制器设备200另外包括处理器220，还可以包括用户接口230(例如显示器、键盘、指示设备、触摸显示器)，以及存储器240。存储在存储器240中的计算机程序代码250用于由处理器220执行。计算机程序代码250和处理器220被布置为能够共同控制控制器设备200的操作。

图3示出了根据用于控制起重机的实施例方法300的方法的流程图，包括：

310：形成起重机的提升点处的视频图像；

320：确定提升构件或负载相对于所形成的视频图像的当前和未来位置；

330：将形成的视频图像与提升构件或负载的未来位置的指示相组合；以及

340：再次重复执行步骤320和330，以实时指示提升构件或负载的未来位置。

优选地，视频图像的形成由摄像机实现，该摄像机位于距起重机的提升构件的已知横向距离处，例如，在起重机小车(crane trolley)中。在这种情况下，例如当提升构件被降低时，通过将提升构件向下降低一次并通过从提升构件的所形成的视频图像指出该点或通过自动识别提升构件来校准该提升构件的位置。为了自动识别，可以将包含QR码的标志附加到提升构件，或者可以将包括QR码的字符涂到提升构件上。

或者，所述横向距离可在起重机移动期间改变。例如，视频图像可以由一个或多个固定安装的摄像机形成，这些摄像机在起重机移动时保持原位。所述步骤320可以考虑横向距离的改变。在固定安装的摄像机的情况下，对于所形成的视频图像，可以考虑视频图像和起重机之间的起重机几何移动导致的视频图像变化，来计算提升构件或负载的未来位置。可以通过例如处理器220使用例如已知的三角测量法来实现计算。或者，代替使用计算，可以使用为此目的而形成的特定表。

图4至图6示出了说明本发明的一些实施例的屏幕截图。

所述未来位置可以对应于提升构件或负载降低到其低位置的情况(即，在该点处可以降低，例如降低到地板、地面、卡车或船的装载平台上或降低到集装箱上，例如图4中所示410指示的下降位置。在可变的低位置高度处，可以通过使用关于在所讨论点处降低高度的已有信息或通过测量所讨论下降位置的高度或距离起重机的距离，来确定提升构件或负载的未来位置。例如，在集装箱起重机的情况下，可以使用先前存储的关于集装箱位置的集装箱域的信息，使得在提升构件下的高度已知，其中起重机将集装箱降低到提升构件，或者集装箱要在提升构件处被提升。

所述未来位置可以是估计的停止位置。未来的位置确定可以考虑起重机的速度和减速度。所述未来位置可以考虑编程到起重机的轨迹。本方法可以包括将形成的视频图像与编程的轨迹或其一部分的指示组合，参见图6，路线610和目标620投影到地面水平上的视频图像。

在该方法中，起重机的保护区的指示420(图4)可以额外地组合到形成的视频图像。所述保护区可以基于以下中的至少一个动态地确定：提升高度、负载质量、负载危险性(如腐蚀性或点火敏感性)、起重机的运动方向以及起重机运动的速度。

在该方法中，还可以对于所形成的视频图像确定起重机的轨迹的限制，并且可以将起重机轨迹的限制的指示与所形成的视频图像组合。所述限制可以基于由起重机的结构导致的起重机的区域和/或可以基于为起重机确定的保护区域，参见图5中所示的保护区域的指示510。保护区域可以是防止起重机被引导以避免材料或人为损坏的区域。

根据第二方面，提供了一种更新起重机的方法，包括：

如果已经没有合适的摄像机，则将一个或多个摄像机安装到起重机的提升构件的图像环境中；

使用从对起重机的提升构件的环境进行成像的摄像机接收的视频图像，布置起重机的控制设备以执行第一方面的步骤320)-340)。

根据本发明的任何实施例，可以使用用于控制起重机的设备来更新旧起重机，该设备包括：

被设置为形成起重机的提升点处的视频图像的装置(例如一个或多个摄像机130)；

被设置为确定提升构件或负载相对于所形成的视频图像的当前和未来位置的装置(例如，处理器220和/或提升构件的高度测量装置)；

被设置为将形成的视频图像与提升构件或负载的未来位置的指示相组合的装置(例如处理器220)；以及

被设置为再次重复执行所述确定和所述组合以实时指示提升构件或负载的未来位置的装置(例如处理器220)。

前面的描述提供了一些实施例的非限制性示例。然而，对于本领域普通技术人员来说清楚的是，本发明不限于所呈现的细节，而是可以以其他等同方式实现本发明。例如，应当理解，在所提出的方法中，可以改变各个步骤的顺序，并且一些步骤可以重复多次或者完全省略。还应当理解，在本文中，术语“包括(comprise)”和“包含(include)”是开放式表达,并不旨在限制。

此外，可以采用本发明的前述实施例的一些特征而无需相应地使用其他特征。因此，所呈现的描述应被视为仅仅是对本发明原理的说明，而不构成对本发明的限制。因此，本发明的范围仅受所附专利权利要求的限制。

Claims

1.一种用于控制起重机(100)的方法，包括：

a)形成(310)起重机的提升点处的视频图像；

b)确定(320)提升构件或负载相对于所形成的视频图像的当前和未来位置；

c)将形成的视频图像与提升构件(140)或负载的未来位置的指示相组合(330)；以及

d)再次重复执行(340)步骤b)和c)，以实时指示提升构件(140)或负载的未来位置；

其中对所述未来位置的确定考虑起重机(100)的速度和减速度以及所述起重机(100)的编程的轨迹；

其中所述方法还包括：

将形成的视频图像与编程的轨迹或编程的轨迹的一部分组合；以及

将形成的视频图像与所述起重机(100)的编程的轨迹的指示(610)或者所述轨迹的一部分的指示组合。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，视频图像的形成由位于与起重机的提升构件(140)相距已知横向距离处的摄像机(130)实现。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述横向距离是恒定的。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述未来位置是估计的停止位置(410,620)。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：

对于所形成的视频图像确定所述起重机(100)的轨迹的限制；以及

将形成的视频图像与所述起重机(100)的轨迹的所述限制的指示(510)组合。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述限制基于所述起重机(100)的结构性操作范围和/或基于为所述起重机确定的保护区域(510)。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，将形成的视频图像与所述起重机(100)的保护区域(420)的指示相组合。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，基于以下中的至少一个动态地确定所述保护区域(420)：提升高度、负载质量和负载危险性。

9.一种计算机存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序包括计算机可执行程序代码(250)，其特征在于，当所述计算机可执行程序代码(250)被控制器设备(200)执行时，所述程序代码(250)控制所述控制器设备(200)以执行根据前述权利要求1至8中任一项所述的方法。

10.一种用于更新起重机(100)的方法，包括：

如果没有预先存在的合适的摄像机，则将一个或多个摄像机(130)安装到起重机的提升构件(140)的图像环境中；

使用从对起重机(100)的提升构件的环境进行成像的摄像机(130)接收的视频图像，布置起重机的控制设备(200)以执行权利要求1的步骤b)-d)。

11.一种用于控制起重机(100)的设备，包括：

被设置为形成起重机的提升点处的视频图像的装置(130)；

被设置为确定提升构件或负载相对于所形成的视频图像的当前和未来位置的装置(220)；

被设置为将形成的视频图像与提升构件(140)或负载的未来位置的指示相组合的装置(220)；以及

被设置为再次重复执行所述确定和所述组合以实时指示提升构件或负载的未来位置的装置(220)；

所述设备还包括：

用于将形成的视频图像与编程的轨迹或编程的轨迹的一部分组合的装置；以及

用于将形成的视频图像与所述起重机(100)的编程的轨迹的指示(610)或者所述轨迹的一部分的指示组合的装置。