DE102007037878A1 - Method for moving cable-guided load from starting point to target point involves determining obstacles on potential paths of load, forces acting upon load, and optimum trajectory with regard to time for moving load - Google Patents
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Abstract
Description
Eine Bewegung von seilgeführten Lasten, beispielsweise beim Containerumschlag, führt ohne zusätzliche Dämpfungsmaßnahmen insbesondere am Zielpunkt zu Pendelbewegungen. Vor dem Absetzen der Last sollten diese Pendelbewegungen abgeklungen sein, um den vorgegebenen Zielpunkt in angemessener Genauigkeit zu erreichen.A Movement of cable-guided Loads, for example, during container handling, without additional containment measures especially at the destination to pendulum movements. Before weaning the load should have decayed these pendulum movements to the predetermined target point with reasonable accuracy.
Bei bisherigen Lösungen werden Container halbautomatisch mit Containerkranen, beispielsweise mobile gummibereifte Portalkrane (rubber tyred gantry) oder schienengebundene Portalkrane (rail mounted gantry), von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt transportiert. Dabei sind Kranfahrt als Längsbewegung und Katzfahrt als Querbewegung eines Containerkrans automatisiert. Die Zielpunkt eines Containers wird von einer übergeordneten Steuerungseinrichtung vorgegeben, und für Start- und Zielpunkt wird dann üblicherweise der kürzeste Weg berechnet.at previous solutions containers are semiautomatic with container cranes, for example mobile rubber-tired gantry (rubber tyred gantry) or rail-bound gantry Portal-mounted gantry, from a starting point to a destination point transported. Here are crane drive as longitudinal movement and Katzfahrt as Transverse movement of a container crane automated. The destination of a Containers is from a parent Control device specified, and for start and end point is then usually the shortest Calculated way.
Vor einem Transport des Containers entlang des berechnet Wegs wird der Container bei bisherigen Lösungen auf eine definierte Ebene angehoben, in der Kollisionen mit Hindernissen ausgeschlossen werden können. In analoger Weise wird der Container erst abgesetzt, wenn der Containerkran seine Zielposition erreicht hat. Anheben und Absenken des Containers erfolgen im wesentlichen durch manuellen Eingriff eines Kranfahrers.In front a transport of the container along the calculated path becomes the Containers in previous solutions raised to a defined level, in collisions with obstacles can be excluded. In an analogous way, the container is only sold when the container crane has reached his target position. Raising and lowering the container essentially by manual intervention of a crane driver.
Bisherige Pendeldämpfungssysteme sind dementsprechend darauf ausgelegt, daß sich die Länge des Seils oder der Seile, an denen der Container hängt nicht verändert. Ändert sich jedoch die Seillänge, stoßen konventionelle Steuerungs- und Rege lungskonzepte an ihre Grenzen, derart daß keine befriedigende Dämpfung von auftretenden Lastpendelungen mehr gewährleistet werden kann.Previous Sway control systems are accordingly designed so that the length of the Ropes or ropes on which the container hangs does not change. Changes but the rope length, bump conventional control and regulatory concepts to their limits, such that no satisfactory damping more can be ensured by occurring load oscillations.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bewegung einer seilgeführten Last von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt anzugeben, das eine wirksame Dämpfung von Lastpendelungen auch unter Berücksichtigung von Hubbewegungen der Last ermöglicht, sowie eine geeignete Implementierung des Verfahrens zu schaffen.Of the The present invention is based on the object, a method to move a cable-guided To specify load from a starting point to a destination point that has a effective damping of load oscillation also taking account of lifting movements allows the load as well as to provide a suitable implementation of the method.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und durch ein Steuerungsprogramm mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhaft Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.These The object is achieved by a Method with the features specified in claim 1 and by a control program having the features specified in claim 7 solved. Advantageous Further developments of the present invention are specified in the dependent claims.
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß zur Bewegung einer seilgeführten Last von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt zunächst Hindernisse auf potentiellen Wegen der seilgeführten Last vom Startpunkt zum Zielpunkt und auf die seilgeführte Last einwirkende Kräfte ermittelt werden. Unter Berücksichtigung ermittelter Hindernisse und Kräfte wird eine im Hinblick auf die Zeit zur Bewegung der Last vom Startpunkt zum Zielpunkt optimale Trajektorie ermittelt, entlang derer die Last bewegt wird. Aus der Auswahl einer zeitoptimalen Trajektorie ergibt sich eine wirksame Dämpfung von möglichen Pendelungen der seilgeführten Last auch bei Hubbewegungen der Last während der Bewegung vom Start- zum Zielpunkt.One essential aspect of the present invention is that for movement a cable-guided Load from a starting point to a destination point first obstacles to potential Because of the cable-guided Load from the starting point to the destination point and to the cable-guided load acting forces be determined. Considering determined obstacles and forces will be one in terms of the time to move the load from the starting point to the target point optimal trajectory determined, along which the Load is moved. From the selection of a time-optimal trajectory results in an effective damping of possible Pendulums of cable-guided Load even during lifting movements of the load during movement from the start to the destination point.
Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden als Hindernisse Containerstapel berücksichtigt, deren Anordnung vorteilhafterweise in einem Steuerungs- und/oder Überwachungssystem gespeichert ist. Alternativ dazu oder zusätzlich kann eine Containerstapelanordnung bei einer Containerkranfahrt mittels einer am Containerkran vorgesehenen Abtasteinrichtung erfaßt werden. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders effiziente Hinderniserkennung.Corresponding a preferred embodiment of the present invention considered as obstacles container stack, their arrangement advantageously stored in a control and / or monitoring system is. Alternatively or in addition may be a container stacking arrangement in a container crane be detected by means provided on the container crane scanning device. In this way results in a particularly efficient obstacle detection.
Vorteilhafterweise werden als auf die seilgeführte Last einwirkende Kräfte Antriebskräfte eines Krans berücksichtigt, an welchem die seilgeführte Last hängt. Zusätzlich können als auf die seilgeführte Last einwirkende Kräfte Störkräfte berücksichtigt werden, die aus Störkraftprognosen und/oder Störkraftmeßwerten abgeleitet werden. Eine Einbeziehung dieser Kraftkomponenten ermöglicht eine äußerst wirksame Dämpfung von Lastpendelungen.advantageously, be as on the rope-guided Load-acting forces driving forces a crane, on which the cable-guided load hangs. additionally can than on the cable-guided load acting forces Disruptive forces are taken into account, those from Störkraftprognosen and / or Störkraftmeßwerte be derived. An inclusion of these force components allows a very effective damping of load oscillations.
Darüber hinaus kann zu vorgebbaren Zeitpunkten oder für vorgebbare zurückgelegte Wegabschnitte eine optimale Trajektorie von einem Zwischenpunkt zum Zielpunkt erneut ermittelt werden. Dies ermöglicht eine Kompensation von analytisch nicht oder nur mit großem Aufwand erfaßbaren Störgrößen, beispielsweise im Hinblick auf eine Erfassung von Hindernissen oder auf eine Positioniergenauigkeit eines Kranantriebssystems.Furthermore can be returned at predeterminable times or for specifiable Path sections an optimal trajectory from an intermediate point be determined again to the destination. This allows a compensation of analytically not or only with great effort detectable disturbances, for example with regard to the detection of obstacles or to a positioning accuracy a crane drive system.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt mittels eines Steuerungsprogramms implementiert, das in einen Arbeitsspeicher einer rechnerbasierten Einrichtung ladbar ist und zumindest einen Codeabschnitt aufweist. Bei Ausführung dieses Codeabschnitts werden Hindernisse auf potentiellen Wegen der seilgeführten Last vom Startpunkt zum Zielpunkt und auf die seilgeführte Last einwirkende Kräfte ermittelt. Unter Berücksichtigung ermittelter Hindernisse und Kräfte eine im Hinblick auf die Zeit zur Bewegung der Last vom Startpunkt zum Zielpunkt optimale Trajektorie ermittelt wird, entlang derer die Last bewegt wird, wenn das Steuerungsprogramm in der rechnerbasierten Einrichtung abläuft. Eine Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Steuerungsprogramm ermöglicht beispielsweise eine nachträgliche Anpassung bestehender Kransteuerungs- oder -regelungssysteme, so daß das erfindungsgemäße Verfahren auch dort nutzbar ist.The method according to the invention is preferably implemented by means of a control program which can be loaded into a main memory of a computer-based device and has at least one code section. In executing this code section, obstacles to potential paths of the cable-guided load from the starting point to the destination point and forces acting on the cable-guided load are determined. Taking into account determined obstacles and forces, an optimal trajectory with respect to the time to move the load from the starting point to the destination point is determined, along which the load is moved when the control program runs in the computer-based device. An implementation of the Ver driving as a control program allows, for example, a subsequent adaptation of existing crane control or -regelungssysteme, so that the inventive method is also available there.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt dieThe The present invention will become more apparent from an embodiment closer to the drawing explained. It shows the
Figur ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bewegung einer seilgeführten Last von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt entlang einer zeitoptimalen Trajektorie.figure a flow diagram of a method for moving a cable-guided load from a starting point to a destination point along a time optimal Trajectory.
Entsprechend dem in der Figur dargestellten Ablaufdiagramm werden zur Bewegung einer seilgeführten Last von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt zunächst Hindernisse auf potentiellen Wegen der seilgeführten Last vom Startpunkt zum Zielpunkt (Schritt 1) und auf die seilgeführte Last einwirkende Kräfte (Schritt 2) ermittelt.Corresponding the flowchart shown in the figure become a movement a cable-guided Load from a starting point to a destination point first obstacles to potential Because of the cable-guided Load from the starting point to the destination point (step 1) and to the cable-guided load acting forces (Step 2) determined.
Hindernisse können beispielsweise Containerstapel darstellen, deren Anordnung vorzugsweise in einem Steuerungs- bzw. Überwachungssystem gespeichert ist. Außerdem können Containerstapelanordnungen auch bei einer Containerkranfahrt mittels einer am Containerkran vorgesehenen Abtasteinrichtung erfaßt werden.obstacles can For example, represent container stacks whose arrangement is preferably in stored a control or monitoring system is. Furthermore can Containerstapelanordnungen even with a container crane by means a provided on the container crane scanning device can be detected.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfassen die auf die seilgeführte Last einwirkenden Kräfte Antriebskräfte eines Krans umfassen, an welchem die seilgeführte Last hängt. Außerdem umfassen die auf die seilgeführte Last einwirkende Kräfte Störkräfte umfassen, die aus Störkraftprognosen bzw. Störkraftmeßwerten abgeleitet werden.in the present embodiment include those on the cable-guided Load acting forces driving forces of a Cranes to which the cable-guided load hangs. In addition, the include on the cableways Load-acting forces Include disturbing forces, those from Störkraftprognosen or Störkraftmeßwerten be derived.
Unter Berücksichtigung der ermittelten Hindernisse und Kräfte wird eine im Hinblick auf die Zeit zur Bewegung der Last vom Startpunkt zum Zielpunkt optimale Trajektorie ermittelt (Schritt 3). Unter Trajektorie wird hier eine Ortsraumkurve verstanden, entlang derer sich ein Körper oder der Schwerpunkt eines starren Körpers mit einer vorgebbaren Geschwindigkeit bewegt. Nach Ermittlung der zeitoptimalen Trajektorie wird die Last entlang dieser bewegt, beispielsweise durch Vorgabe einer entsprechenden Soll-Kurve an eine Kransteuerungseinrichtung.Under consideration The identified obstacles and forces will be one with regard to the time to move the load from the starting point to the destination point optimal Trajectory determined (step 3). Under trajectory here becomes one Understood spatial locus along which a body or the focus of a rigid body moved at a predeterminable speed. After determination of the time-optimal trajectory, the load is moved along this, for example by specifying a corresponding desired curve to a crane control device.
Die
zeitoptimale Trajektorie
Dabei
sind k1 bis k4 Koeffizienten,
die u. a. von der Masse der Last, von der Elastizität des Seils oder
der Seile eines Kranhebezeugs, an dem bzw. denen die Last hängt, und
von der Dämpfung
des Kranhebezeugs beispielsweise infolge von Reibung abhängen.
Die
Menge {H →1, H →2, H →3, ..., H →n} bildet
die ermittelten Hindernisse zwischen dem Startpunkt
Wie in der Figur durch eine Verzweigung des Ablaufdiagramms in eine Schleife angedeutet kann zu vorgebbaren Zeitpunkten oder für vorgebbare zurückgelegte Wegabschnitte eine optimale Trajektorie von einem Zwischenpunkt zum Zielpunkt erneut ermittelt werden.As in the figure by a branch of the flowchart in a Loop indicated can at predeterminable times or for specifiable covered Path sections an optimal trajectory from an intermediate point be determined again to the destination.
Das hier beschriebene Verfahren wird vorzugsweise durch ein Steuerungsprogramm, das in einen Arbeitsspeicher einer rechnerbasierten Einrichtung ladbar ist und zumindest einen Codeabschnitt aufweist, bei dessen Ausführung die vorangehend beschriebenen Schritte ausgeführt werden, wenn das Steuerungsprogramm in der rechnerbasierten Einrichtung abläuft. Die rechnerbasierte Einrichtung kann beispielsweise ein Teil einer Kransteuerungseinrichtung sein, insbesondere ein Funktions- oder Software-Modul.The The method described here is preferably performed by a control program, that into a main memory of a computer-based device is loadable and has at least one code section in which execution the above-described steps are executed when the control program in the computer-based device. The computer-based device can For example, be a part of a crane control device, in particular a functional or software module.
Da das beschriebene Verfahren auch Hubbewegungen der Last, bei denen sich insbesondere die Frequenz von Lastpendelungen ändert, berücksichtigen kann, ermöglicht es eine vollautomatische Lastpositionierung. Außerdem bietet der erfindungsgemäße Ansatz der Auswahl einer zeitoptimaler Trajektorie zur Lastbewegung den Vorteil einer erhöhten Umschlagleistung.There the described method also lifting movements of the load, in which In particular, the frequency of load oscillations changes, take into account can, allows it is a fully automatic load positioning. In addition, the inventive approach the selection of a time-optimal trajectory for load movement the Advantage of increased handling capacity.
Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.The Application of the present invention is not to that described here embodiment limited.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200710037878 DE102007037878A1 (en) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Method for moving cable-guided load from starting point to target point involves determining obstacles on potential paths of load, forces acting upon load, and optimum trajectory with regard to time for moving load |
Applications Claiming Priority (1)
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DE200710037878 DE102007037878A1 (en) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Method for moving cable-guided load from starting point to target point involves determining obstacles on potential paths of load, forces acting upon load, and optimum trajectory with regard to time for moving load |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102007037878A1 true DE102007037878A1 (en) | 2009-02-12 |
Family
ID=40227023
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DE200710037878 Ceased DE102007037878A1 (en) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Method for moving cable-guided load from starting point to target point involves determining obstacles on potential paths of load, forces acting upon load, and optimum trajectory with regard to time for moving load |
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-
2007
- 2007-08-10 DE DE200710037878 patent/DE102007037878A1/en not_active Ceased
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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