CN113614017B - 起重机防碰撞系统、方法、程序以及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种起重机(100)防碰撞系统(110)，包括：扫描设备(112)，安装在所述起重机中，包括被布置为测量沿第一行进方向从所述起重机(100)到目标(130)的光学距离的激光扫描器(113)；以及检测设备(140)，被布置为通过所述扫描设备(112)自动检测目标(130)。所述检测设备(140)被布置为用于：通过所述扫描设备(112)限定货物搬运区域(120)的三维参考区(510)，所述参考区由所述货物搬运区域的表面(530)组成并且具有竖直公差；以及基于由所述扫描设备(112)限定的高度不同于所述参考区(510)，检测所述货物搬运区域(120)中的目标(130)。还描述了一种控制系统、一种防碰撞方法、一种防碰撞程序和一种防碰撞系统的制造方法。

Description

起重机防碰撞系统、方法、程序以及制造方法

技术领域

本发明涉及一种起重机防碰撞系统、控制系统、防碰撞方法、防碰撞程序以及防碰撞系统的制造方法。

背景技术

本部分将向读者提供有用的背景信息，而不是旨在承认此处描述的技术作为现有技术。

集装箱起重机用于例如在港口移动集装箱，诸如20英尺和40英尺的海运集装箱。集装箱通常被大量操纵，因此，考虑到集装箱的尺寸，集装箱码头需要大量空间。为了确保自动集装箱操纵的安全性，集装箱堆场被围住并设有接近控制件，以便即使在故障状况下也不会发生人身伤害。还尝试避免材料损坏，既避免损坏正被操纵的材料，又避免减慢集装箱的操纵。

针对自动起重机防碰撞，使用各种测量装置(诸如超声和激光传感器)，利用这些测量装置来监测移动起重机与障碍物在移动方向上的距离。通过超声测量距离本身是简单的并且非常可靠的，但是具有不良的辨别能力：根据超声测量中，未必清楚位于起重机前面的障碍物将保持在其路径中或在其路径外部。使用基于激光传感器的测量反过来必须接受单个点或线，或者不断地移动传感器，从而削弱测量方案在经受强烈颠簸以及所有天气状况的环境中的耐久性。移动部分也自然磨损，并且需要维护，例如润滑、更换磨损表面和清洁以保持运行。

除了起重机防碰撞之外，还需要检测起重机的危险区域中的人员，并且优选地还检测较大的动物。借助对与起重机相关的危险区域的可靠监测，将可以避免或减少对围住起重机的工作区域和/或覆盖起重机的工作区域的接近控制布置的需要。

本发明的目的是避免或减轻现有技术的上述缺点，或者提供对当前技术的新的替代方案或改进。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种起重机防碰撞系统，包括：

扫描设备，安装在起重机中，所述扫描设备包括：激光扫描器，被布置为测量沿第一行进方向从起重机到目标的光学距离；

检测设备，被布置为通过扫描设备自动检测目标，

其特征在于：检测设备被布置为用于：

通过扫描设备限定货物搬运区域的三维参考区，该参考区由货物搬运区域的表面组成并且具有竖直公差；以及

基于由扫描设备限定的高度不同于所述参考区，检测货物搬运区域中的目标。

激光扫描器可以是3D激光扫描器。3D激光扫描器可以是多层激光扫描器。3D激光扫描器可以是LiDAR(光检测和测距)扫描器。

防碰撞系统可以是可调整的。调整可包括沿高度方向改变激光扫描器的安装位置。调整可包括沿横向方向改变激光扫描器的竖直安装位置。

货物搬运区域的表面可以近似为平面。

公差可以被限定为，使得当起重机以起重机的最大可能加速度或减速度移动针对起重机指定的最大允许质量时，激光扫描器的来自货物搬运区域的表面的测量的至少N％保持在公差的极限内。N可以是50。N可以是90。N可以是95。N可以是99。N可以是99.9。

扫描设备可以被布置为沿向下的对角线方向扫描。扫描设备的大部分测量可以沿向下的对角线方向指向。扫描设备可以被布置为沿向下的对角线方向扫描，使得当扫描设备安装在在货物搬运区域中工作的起重机中时，扫描设备在其整个测量区域上接收来自货物搬运区域或来自货物搬运区域中的目标的距离测量信息。扫描设备可以被布置为沿向下的对角线方向扫描，使得当扫描设备安装在在货物搬运区域中安装的起重机中时，扫描设备在其整个测量区域上接收来自货物搬运区域或来自货物搬运区域中的目标的距离测量信息。扫描设备可以被布置为以最小角度沿向下的对角线方向扫描，该最小角度与水平相差不超大于0或5或10或20度。扫描设备可以被布置为以最大角度沿向下的对角线方向扫描，该最大角度与水平相差不大于5或10或20或30或45或60或69度。

检测设备可以被布置为如果扫描设备没有从由扫描设备测量的区域的任何部分接收来自参考区内部的距离测量信息，则启动危害避免程序。

危害避免程序可包括发出音频信号。危害避免程序可包括发出光信号。危害避免程序可包括减慢起重机的移动。危害避免程序可包括起重机的紧急停止。危害避免程序可包括将负载升高得更高以减小负载与目标碰撞的概率。危害避免程序可包括改变起重机的方向。危害避免程序可包括相对于起重机横向地移动负载。危害避免程序可包括将通知发送到另一起重机和/或向终端或终端监控的控制系统。通知可包括关于目标位置的信息，例如目标的坐标。

货物搬运区域可以是至少部分地由起重机管理的存储区域。货物搬运区域可以是用于搬运和存放ISO集装箱的集装箱搬运区域。

检测设备可以被布置为识别从货物搬运区域的参考区向下的偏离，诸如在货物搬运区域中产生的坑洼或沉降。检测设备可以被布置为识别形成在货物搬运区域中的一个或多个参考点或表面。所述一个或多个参考点或表面可包括从货物搬运区域突出或延伸到货物搬运区域中的一个或多个部分。检测设备可以被布置为借助检测到的一个或多个参考点或表面来促进起重机的导航。

扫描设备可包括根据起重机的每个主方向安装在前端的一个或多个激光扫描器。主方向可以是向前和向后的。扫描设备还可包括相对于主方向的一个或多个激光扫描器，所述一个或多个激光扫描器安装到起重机的侧面或起重机的提升元件的侧面。

一个或多个或者所有扫描设备可以是3D激光扫描器。3D激光扫描器的光束可以是锥形的。3D激光扫描器的光束的张开角可以是至少20、30、40、50、90或180度。

一个或多个激光扫描器可以安装在5m或更高、6m或更高、8m或更高或者10m或更高的高度。

一个或多个激光扫描器可以在6m或更低、9m或更低或者12m或更低的高度。扫描设备可以被布置为当起重机满载并且处于最高速度时，在货物搬运区域的平面中扫描远于移动起重机的制动距离。

扫描设备可以安装在这样的高处并且具有这样的稍微向下指向的角度，所述高处和角度使得扫描设备能够及时检测起重机的路径中的不动目标以避免碰撞。扫描设备可以安装在这样的低处，所述低处使得当目标是参考单元或碰撞测试假人时，无论目标的位置如何，都可以由扫描设备检测起重机的路径中的目标。碰撞测试假人可以是Hybrid III、THOR或SID-II。参考单元可以是矩形棱柱。参考单元的最小直径可以小于0.1m，参考单元的最小直径可以小于0.15m，参考单元的最小直径可以小于0.2m，参考单元的最小直径可以小于0.25m，参考单元的最小直径可以小于0.3m，参考单元的最小直径可以小于0.4m，参考单元的最大直径可以小于2m。参考单元的最大直径可以小于1.5m，参考单元的最大直径可以小于1m。

可以选择3D激光扫描器的安装位置和精度，使得由平行测量点或段形成的测量层之间的距离为10cm或更小、15cm或更小、20cm或更小、25cm或更小、30cm或更小、35cm或更小或者40cm或更小。

扫描设备可以被安装为使得当目标是参考单元或碰撞测试假人时，不管目标的位置如何，都可以由扫描设备检测起重机的路径中的目标并且以最大速度V移动。V可以是1m/s。V可以是2m/s。V可以是3m/s。V可以是5m/s。V可以是10m/s。防碰撞系统可以被布置为能够在起重机将与以速度V移动的目标碰撞之前停止起重机。

激光扫描器的光束可以具有一个或多个重叠。

扫描设备的激光扫描器的光束可以以至少这样的横向张开角覆盖起重机前面的路径，所述张开角使得扫描设备在起重机转动时也覆盖起重机的路径。

扫描设备的激光扫描器的光束可以覆盖起重机的路径的多个部分，其中起重机的移动部分低于M米的高度。M可以是1m。M可以是2m。M可以是3m。M可以是4m。

扫描设备的激光扫描器的光束可以覆盖负载前面的路径。

检测设备可以被布置为通过RANSAC(随机采样一致性)方法来限定参考表面。

检测设备可包括分类器，其被布置为基于目标的尺寸和/或移动将在货物搬运区域中检测到的目标区分为不同的类型。检测设备可以被布置为基于目标的类型从一组多于一个的不同危害降低程序中执行合适的危害降低程序。检测设备可以被布置为执行合适的危害降低程序，使得目标由一个激光扫描器检测。检测设备可以被布置为执行合适的危害降低程序，使得如果目标位于两个或更多个光束的公共区域中，则即使由一个激光扫描器从光束中检测目标也足以执行危害降低程序。可替代地，除非目标也发生在扫描共同区域的另一激光扫描器上，否则可以绕过执行危害降低程序。检测设备相对于公共区域中的目标的操作模式可以是可变的。这种改变可以由操作者做出。

根据本发明的第二方面，提供了一种起重机控制系统，包括：

用于控制起重机的自动控制装置；以及

根据本发明的第一方面的防碰撞系统。

自动控制装置可以被布置为能够自动地控制起重机以拾取集装箱或释放集装箱。

根据本发明的第三方面，提供了一种起重机防碰撞方法，包括以下步骤：

通过安装在起重机中并且包括激光扫描器的扫描设备测量沿第一行进方向从起重机到目标的光学距离；

使用扫描设备由检测设备自动检测目标，

其特征在于：

检测设备用于：

通过扫描设备限定货物搬运区域的三维参考区，该三维参考区由货物搬运区域的表面组成并且具有竖直公差；以及

基于由扫描设备限定的高度不同于所述参考区，检测货物搬运区域中的目标。

根据本发明的第四方面，提供了一种起重机防碰撞程序，包括计算机程序代码，该计算机程序代码被布置为当在计算机上执行时执行根据第三方面的方法。

根据本发明的第五方面，提供了一种存储介质，在其上保存根据第四方面的计算机程序。

根据本发明的第六方面，提供了一种用于起重机防碰撞系统的制造方法，包括：

在起重机中安装扫描设备，该扫描设备包括激光扫描器，该激光扫描器被布置为测量沿第一行进方向从起重机到目标的光学距离；

为起重机提供检测设备，该检测设备被布置为通过扫描设备自动检测目标，其特征在于：

检测设备被布置为用于：

通过扫描设备限定货物搬运区域的三维参考区，该三维参考区由货物搬运区域的表面组成并且具有竖直公差；以及

基于由扫描设备限定的高度不同于所述参考区，检测货物搬运区域中的目标。

将仅结合本发明的一些方面描述本发明的不同实施例，或已经结合本发明的一些方面描述了本发明的不同实施例。本领域技术人员理解的是，本发明的一个方面的任一实施例可以单独地或与其它实施例相结合应用于本发明的同一方面或其它方面。

附图说明

下面将参照附图借助示例描述本发明。

图1示意性示出了安装有根据一个实施例的起重机防碰撞系统的集装箱起重机的后视图；

图2示意性示出了图1的集装箱起重机的俯视图；

图3和4示意性示出了根据一些实施例的激光扫描器的光束的前视图和侧视图；

图5示意性示出了一种起重机防碰撞系统的测量点和参考区的侧视图；

图6示出了根据本发明的一个实施例的检测设备的简化框图；

图7示出了根据本发明的一个实施例的防碰撞方法的简化图；以及

图8示出了根据本发明的一个实施例的制造方法的简化图。

具体实施方式

在下面的描述中，相同的附图标记用于表示相同的部分或步骤。必须注意的是，所给出的附图未完全按比例绘制，它们仅主要是用于说明本发明的实施例的目的。

图1示意性示出了货物搬运区域120中的集装箱起重机100的后视图，其中，在该集装箱起重机中安装有根据一个实施例的起重机防碰撞系统110。防碰撞系统110包括扫描设备112，该扫描设备包括一个或多个激光扫描器113。激光扫描器113例如是3D激光扫描器，诸如多层激光扫描器。激光扫描器113被布置为测量在第一行进方向上从起重机100到目标130的光学距离。防碰撞系统110还包括检测设备115。检测设备115被布置为：通过扫描设备112限定货物搬运区域的三维参考区510(参见图5)，该参考区由货物搬运区域120的表面组成并且具有竖直公差；并且基于由扫描设备112限定的高度不同于所述参考区510，自动检测货物搬运区域120中的目标130。货物搬运区域的表面可以近似为平面。通常，货物搬运区域被制成相对平坦的，但是在一些实施例中，为了更精确地限定参考区，尝试形成与实际货物搬运区域的形状相对应的表面。

起重机还包括控制系统140，诸如自动起重机控制系统，其能够例如将集装箱装载到货物搬运区域和/或车辆的集装箱底盘和/或从货物搬运区域和/或车辆的集装箱底盘卸载集装箱。为了简单起见，控制系统140被绘制在货物搬运区域120的平面中的起重机附近，尽管实际上控制系统140可以在服务器室或计算机云中或者例如在位于起重机100中的机柜中实现。

3D激光扫描器的光束例如是锥形的。3D激光扫描器的光束的张开角可以是至少20、30、40、50、90或180度。

图2示意性示出了图1的集装箱起重机100的俯视图。图2示出了沿起重机的主方向安装的激光扫描器。图2的起重机100沿每个行进方向设有两个激光扫描器113，使得与每个车轮支撑柱相结合地放置激光扫描器113，该激光扫描器朝向向下的对角线方向指向。

将一个或多个激光扫描器安装到例如大于或等于5m、大于或等于6m、大于或等于8m或者大于或等于10m的高度。

一个或多个激光扫描器安装到例如小于或等于6m、小于或等于9m或者小于或等于12m的高度。在一些实施例中，一个或多个激光扫描器将从一个安装位置移动到另一安装位置，或者安装位置将从起重机的结构中自由选择。例如，激光扫描器可以移动得更低或更高或移动到侧面，例如以考虑状况。例如，在雾天或特别是雨天期间，一个或多个激光扫描器可以被放置得更低和/或更加靠近在一起。作为另一示例，一个或多个激光扫描器可以放置得更高，并且可能更多地沿向下的对角线方向放置，以便检测可能到达或已经到达碰撞路线的正面吊运机的提升臂。在一个实施例中，例如，通过电或机械调整设备沿高度方向手动地从地面移动激光扫描器。因此，可以容易且安全地设置期望的高度，例如用于维修激光扫描器。

图3和图4示意性地示出了根据一些实施例的激光扫描器113的光束的前视图和侧视图。在这些图中，激光扫描器113在轮上方附接到起重机100的框架(讨论的是，例如轮胎式龙门起重机(RTG)、轨道式龙门起重机(RMG)或跨运车)，使得激光扫描器113的光束测量到存储区域120的表面或存储区域120中的目标330的距离，该距离从起重机的轮和框架直接向前。在一些实施例中，光束不到达轮或甚至不到达起重机的框架，以便扫描可以沿着起重机的路径被引导得更远，并且可以更早地获得关于碰撞风险的信息。在这种情况下，可能仍然检测不到直接出现在起重机前面的目标。为了防止这种情况，起重机可包括安全轨道、保险杠或其它测量设备，诸如短距离超声测量。在一个实施例中，即使在起重机停止时，也不断地保持激光扫描。在一个实施例中，在起重机停机之后，例如使用摄像头监控手动地确保安全返回到移动。

如从图3和图4中观察到的，扫描设备112可以被布置为沿向下的对角线方向扫描，例如，使得大部分或所有测量沿向下的对角线方向指向。因此，实现了，当扫描设备112被安装在在货物搬运区域120中工作的起重机100中时，扫描设备112在其整个测量区域上接收来自货物搬运区域120或来自货物搬运区域120中的目标130的距离测量信息。因此，可以获得不断改变的信息，由此，当起重机100向前移动时，基于货物搬运区域120的表面的变化，应该首先建立针对光束(beam)的前边缘的相应改变，并且产生从那里到光束的其它部分的相应改变。在一个实施例中，如果在起重机100的路径中或在靠近起重机100的路径的限定安全裕度中，扫描设备112不形成位于参考区510内的测量，则将其解释为故障情况或碰撞危机。

在一个实施例中，扫描设备112安装地很高并且以稍微向下指向的角度，使得扫描设备112能够及时检测起重机100的路径中的不动目标130和以最大速度V移动的目标，以避免碰撞。V例如为1、2、3、5或10m/s。在一个实施例中，扫描设备112被安装地很低，使得当目标130是参考单元或碰撞测试假人时，无论目标130的位置如何，扫描设备112都能够在起重机100的路径中检测到目标130。

在一个实施例中，3D激光扫描器的安装位置和精度被选择为使得3D激光扫描器的层之间的距离小于或等于10cm、小于或等于15cm、小于或等于20cm、小于或等于25cm、小于或等于30cm、小于或等于35cm或者小于或等于40cm。

激光扫描器的光束可以具有一个或多个重叠区域。由于重叠，可以增加检测碰撞风险的保证。例如，如果目标仅被一个激光扫描器检测到，则检测设备可以执行适当的危害降低程序。可替代地，如果目标位于两个或更多个光束的公共区域中，则需要第二激光扫描器来检测目标。因此，可以减少错误警报。在一个实施例中，除非目标也发生在扫描公共区域的另一扫描器上，否则可以绕过执行危害降低程序。检测设备关于公共区域中的目标的操作模式可以是可变的。这种改变可以由操作者例如根据期望的灵敏度水平(目标的全面监测或具有增加的灵敏度的目标的全面监测)来进行。操作者可以例如根据状况，例如考虑以下中的一个或多个设定期望的灵敏度水平：雨、雾、沙尘暴、照明、野狗、风带来的物体、维护工作、设备的寿命、设备的假定状况。

扫描设备112的激光扫描器113的光束可以以至少这样的横向张开角覆盖起重机100前面的路径，使得扫描设备112在起重机100转动时也覆盖起重机100的路径。

扫描设备112的激光扫描器113的光束可以覆盖起重机的路径的多个部分，其中起重机的移动部分低于M米的高度。M可以是1米。M可以是2米。M可以是3米。M可以是4米。

扫描设备112的激光扫描器113的光束可以覆盖负载前面的路径。

检测设备可以被布置为识别从货物搬运区域的参考区向下的偏离，诸如在货物搬运区域中产生的坑洼或沉降。检测设备可以被布置为识别形成在货物搬运区域中的一个或多个参考点或表面，所述一个或多个参考点或表面向上或向下偏离货物搬运区域的表面。所述一个或多个参考点或表面可包括从货物搬运区域突出或延伸到货物搬运区域中的一个或多个部分。检测设备可以被布置为借助检测到的一个或多个参考点或表面来促进起重机的导航。

例如，可以形成到货物搬运区域中(例如，沿起重机的行进方向)的凹槽，该凹槽可由检测设备限定。例如，凹槽比起重机的轮子更窄，使得凹槽不会阻碍起重机在凹槽上的移动。凹槽的宽度可以是例如8cm、10cm、12cm或15cm或更小。凹槽的宽度可以是4cm、6cm、8cm、10cm或12cm或更大。凹槽的深度可以是2cm、4cm、6cm或8cm或更小。凹槽的深度可以是1cm、2cm、4cm或6cm或更大。在一个实施例中，可替代地或额外地，可以形成到货物搬运区域中(例如，沿起重机的行进方向)的可由检测设备限定的脊或带。在一个实施例中，可选地或额外地，形成到货物搬运区域中(例如，沿起重机的行进方向)的可光学辨别的标记，诸如让人联想到中心线的标记，其显著地改变扫描设备的反射。例如，即使测量值本身指示距激光扫描器的距离相同，也能够在标记处改善扫描器装置的信噪比。

图5示意性示出了测量点520和参考区510以及图1的起重机100的防碰撞系统110的参考平面530的侧视图。图5示出了货物搬运区域的测量，并且基于该测量限定了以角度α倾斜的参考平面。起重机的强力制动可能使起重机稍微向前倾斜，并且创建类似于图5的测量，其中参考平面表现为以角度α倾斜的上坡。

在图5中还指定了参考区的厚度d，例如，其为0.1m或0.2m或0.3m或0.4m或0.5m。在图5的实施例中，参考区被限定为均匀厚度。在另一实施例中，参考区远离起重机像楔子一样张开，以考虑到作为距离的函数增加的测量误差。

检测设备115限定参考区510，使得基于测量点520和扫描设备的已知几何形状，限定货物搬运区域的计算表面(例如，货物搬运区域的平均平面)，并且将特定竖直公差结合到该表面。仅偏离参考区的测量可以被认为指示目标540形成碰撞风险。因此，可以消除由轻微的测量误差或者甚至飞入货物搬运区域120中的塑料袋引起的起重机100的不必要的停止。

如果起重机100例如由于加速或制动而倾斜，则由扫描限定的距货物搬运区域120的距离将改变。该公差可以被限定为，使得在激光扫描器113的来自货物搬运区域120的表面的测量中，当起重机100以起重机100的最大可能加速度或减速度移动为起重机确定的最大允许质量时，至少N％保持在公差的极限内。N可以被优化以防止不必要的停止，并且考虑到充分地确保检测在防碰撞方面相关的目标540的概率。

在一个实施例中，检测设备115被布置为通过530RANSAC(随机采样一致性)方法来限定参考表面。

在一个实施例中，检测设备115包括(或被布置为形成)分类器，该分类器被布置为基于目标的尺寸和/或移动将在货物搬运区域120中检测到的目标区分为不同类型。在重叠光束的情况下，分类器可以被布置为利用多于一个激光扫描器的检测来执行对检测到的目标的更细致的三维识别。

检测设备115可以被布置为基于目标的类型从一组多于一个的不同危害降低程序之中执行合适的危害降低程序，诸如例如发出音频信号或光信号、减慢起重机100的移动或紧急停止、将负载升高得更高、改变起重机100的方向或相对于起重机100横向地移动负载。在一个实施例中，危害避免程序包括向另一起重机和/或终端或终端监控的控制系统发送通知。通知可包括关于目标的位置(例如，目标的坐标)的信息。

图6示出了根据本发明的一个实施例的检测设备115的简化框图。检测设备包括：

610.处理器或处理功能(例如，作为功能的计算机云)；

620.存储器和存储在其中的计算机程序代码630，该计算机程序代码当在处理器或处理功能上执行时被布置为控制检测设备115的操作；

640.信息传输界面或功能，用于从扫描设备112接收信息以及用于向起重机100的控制系统140提交信息；

650.用于测量时间的时钟；

660.形状识别装置；以及

670.分类器，其被布置为基于目标130的尺寸和/或目标130的移动将在货物搬运区域120中检测到的目标区分为不同的类型。

在图6中，时钟650、形状识别装置660和分类器670均被绘制为单独的块。可选地，处理器或处理功能610可以实现这些功能中的任何一个或两个或每一个。

即使目标130移动和/或起重机100移动，形状识别装置也能够借助形状识别从若干可能连续的检测中检测出移动目标130。借助测量的距检测到的移动目标130的距离以及横向位置，可以限定目标130的移动状态。例如，显著连续的检测可以与由时钟测量的时刻相结合。基于所限定的移动和在此期间所经过的时间，可以限定移动目标130的速度和可能的加速度，包括目标130的移动方向。此后，检测设备115可以限定与移动目标有关的适合的危害降低程序。

图7示出了根据本发明的一个实施例的防碰撞方法的简化图，包括：

710.通过安装在起重机中的扫描设备测量沿第一行进方向从起重机到目标的光学距离，所述扫描设备包括激光扫描器；

720.检测设备使用扫描设备自动检测目标；

730.检测设备使用扫描设备限定货物搬运区域的三维参考区，该三维参考区由货物搬运区域的表面组成并且具有竖直公差；以及

740.基于由扫描设备限定的高度不同于所述参考区，通过检测设备检测货物搬运区域中的目标。

图8示出了根据本发明的一个实施例的制造方法的简化图，包括:

810.在起重机中安装扫描设备，该扫描设备包括激光扫描器，该激光扫描器被布置为测量沿第一行进方向从起重机到目标的光学距离；

820.为起重机提供检测设备，该检测设备被布置为通过扫描设备自动检测目标；

830.布置检测设备使其通过扫描设备限定货物搬运区域的三维参考区，该三维参考区由货物搬运区域的表面组成并且具有竖直公差；以及

840.布置检测设备，以基于由扫描设备限定的高度不同于所述参考区来检测货物搬运区域中的目标。

借助上述实施例，可以检测货物搬运区域的无障碍物部分，并且可以将该区域的表面解释为无障碍物。此外，该区域的表面形成可以被检测到的参考平面。

前面的描述提供了本发明的一些实施例的非限制性示例。对于本领域技术人员应该清楚的是，本发明不受所提出的细节的限制，但是本发明可以以其它等效方式实现。

可以使用本发明的前述实施例的一些特征以具有优势而无需相应地使用其它特征。这样，前面的描述应被视为仅仅是对本发明原理的说明，而非对其的限制。因此，本发明的范围仅受所附专利权利要求的限制。

Claims (17)

1.一种起重机(100)防碰撞系统(110)，包括：

扫描设备(112)，安装在起重机中，所述扫描设备(112)包括：激光扫描器(113)，被布置为测量沿第一行进方向从所述起重机(100)到目标(130)的光学距离；以及

检测设备(115)，被布置为通过所述扫描设备(112)自动检测目标(130)；

其中：

所述检测设备(115)被布置用于：

通过所述扫描设备(112)限定货物搬运区域(120)的三维参考区(510)，所述参考区由所述货物搬运区域的表面(530)组成并具有竖直公差；以及

基于由所述扫描设备(112)限定的高度不同于所述参考区(510)，检测所述货物搬运区域(120)中的目标(130)；其中：

所述扫描设备(112)包括多个所述激光扫描器(113)；

所述扫描设备(112)的所述激光扫描器(113)具有覆盖负载前面的路径的光束；

其特征在于：

所述扫描设备(112)获得不断改变的信息，使得当所述起重机(100)向前移动时，基于所述货物搬运区域(120)的表面的变化，应当首先建立针对所述光束的前边缘的相应改变，并且产生从那里到所述光束的其它部分的相应改变。

2.根据权利要求1所述的防碰撞系统(110)，其特征在于，所述激光扫描器(113)是3D激光扫描器。

3.根据权利要求1或2所述的防碰撞系统(110)，其特征在于：

所述竖直公差被限定为，使得当所述起重机(100)以所述起重机(100)的最大可能加速度或减速度移动针对所述起重机(100)指定的最大允许质量时，所述激光扫描器(113)的来自所述货物搬运区域(120)的表面的测量的至少N％保持在公差的极限内；并且

N为95。

4.根据权利要求1或2所述的防碰撞系统(110)，其特征在于：

所述扫描设备(112)被布置为沿向下的对角线方向扫描；并且

所述检测设备被布置为，如果所述扫描设备没有从由所述扫描设备测量的区域的任何部分接收来自所述参考区内部的距离测量信息，则启动危害避免程序。

5.根据权利要求1或2所述的防碰撞系统(110)，其特征在于，所述检测设备(115)被布置为识别从所述货物搬运区域(120)的所述参考区(510)向下的偏差。

6.根据权利要求1或2所述的防碰撞系统(110)，其特征在于，所述扫描设备(112)包括根据所述起重机的每个主方向安装在所述起重机(100)的前端的一个或多个激光扫描器(113)。

7.根据权利要求1或2所述的防碰撞系统(110)，其特征在于，所述扫描设备(112)被安装在这样的高处并且具有这样稍微向下指向的角度，所述高处和角度使得所述扫描设备(112)能够及时检测所述起重机(100)的路径中的目标(130)以避免碰撞。

8.根据权利要求1或2所述的防碰撞系统(110)，其特征在于，所述扫描设备(112)被安装在这样的低处，所述低处使得当所述目标(130)是参考单元或碰撞测试假人时，无论所述目标(130)的位置如何，所述扫描设备(112)都能够检测出所述起重机(100)的路径中的目标(130)。

9.根据权利要求1或2所述的防碰撞系统(110)，其特征在于，所述扫描设备(112)的所述激光扫描器(113)的光束以至少这样的横向张开角覆盖所述起重机(100)前面的路径，所述张开角使得所述扫描设备(112)在所述起重机(100)转动时也以所述起重机(100)所需的宽度覆盖所述起重机(100)的路径。

10.根据权利要求1或2所述的防碰撞系统(110)，其特征在于，所述检测设备(115)被布置为通过随机采用一致性RANSAC方法限定参考表面。

11.根据权利要求1或2所述的防碰撞系统(110)，其特征在于，所述检测设备(115)包括分类器，所述分类器被布置为基于在所述货物搬运区域(120)中检测到的目标(130)的尺寸和/或所述目标(130)的移动将所述目标区分为不同的类型。

12.根据权利要求1或2所述的防碰撞系统(110)，其特征在于：

所述激光扫描器的光束具有一个或多个重叠区域；以及

如果所述目标位于两个或更多个光束的公共区域中，则需要第二激光扫描器来检测所述目标以减少错误警报。

13.根据权利要求1或2所述的防碰撞系统(110)，其特征在于：

所述检测设备被布置为识别形成在所述货物搬运区域中的一个或多个参考点或表面，所述一个或多个参考点或表面向上或向下偏离所述货物搬运区域的表面；以及

所述检测设备被布置为借助检测到的一个或多个参考点或表面来促进所述起重机的导航。

14.一种起重机控制系统，包括：

用于控制起重机的自动控制装置；以及

根据权利要求中1-13中任一项所述的防碰撞系统(110)。

15.一种起重机防碰撞方法，包括：

通过安装在起重机中并且包括多个激光扫描器的扫描设备测量(710)沿第一行进方向从所述起重机到目标的光学距离；

使用所述扫描设备由检测设备自动检测(720)目标，以及

使用所述检测设备以用于：

通过所述扫描设备限定(730)货物搬运区域的三维参考区，所述三维参考区由所述货物搬运区域的表面组成并且具有竖直公差；

基于由所述扫描设备限定的高度不同于所述参考区，检测(740)所述货物搬运区域中的目标；以及

由所述扫描设备(112)的所述激光扫描器(113)的光束覆盖负载前面的路径；

其特征在于：

由所述扫描设备(112)获得不断改变的信息，使得当所述起重机(100)向前移动时，基于所述货物搬运区域(120)的表面的变化，应当首先建立对所述光束的前边缘的相应改变，并且产生从那里到所述光束的其它部分的相应改变。

16.一种计算机程序产品，包括计算机程序代码，所述计算机程序代码被布置为当在计算机上运行时执行根据权利要求15所述的方法。

17.一种起重机防碰撞系统的制造方法，包括：

在起重机中安装(810)根据权利要求1至13中任一项所述起重机防碰撞系统。