DE102012021422A1

DE102012021422A1 - Device for controlling machine with movable element, particularly cranes, has mobile remote control unit with direction control actuator and module for detecting rotational position of remote control unit with respect to vertical axis

Info

Publication number: DE102012021422A1
Application number: DE201210021422
Authority: DE
Inventors: Andreas Ebner; Michael Mirlach; Willibald Günthner
Original assignee: Guenthner Willibald A
Current assignee: Guenthner Willibald A
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2014-04-30

Abstract

The device (100) has a mobile remote control unit (20) with a direction control actuator (22) and a module (23) for detecting the rotational position of the remote control unit with respect to a vertical axis. A control unit (30) is adapted to assign a movement direction of the direction control actuator to a movement direction of a movable element (13) of a machine by and depending on the detected rotational position, so that a movement of the direction control actuator guides in a direction to a movement of the movable element in another direction in a parallel manner. An independent claim is included for a method for controlling a machine with a movable element, particularly cranes.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von Maschinen, die ein bewegliches Element aufweisen, das von einem Bediener gesteuert zumindest in einer Raumrichtung verfahren werden kann. Bei Kranen ist dies beispielsweise das die Last aufnehmende Lastaufnahmemittel (Haken), das sich am Ende einer kinematischen Kette befindet, die sich über mehrere Freiheitsgrade definiert, und das somit über die Bewegung der Glieder der Kette bewegt werden kann.The invention relates to a device for controlling machines, which have a movable element, which can be moved by an operator controlled at least in one spatial direction. In the case of cranes, for example, this is the load-bearing load-bearing means (hook), which is located at the end of a kinematic chain, which defines itself over several degrees of freedom, and which can thus be moved by the movement of the links of the chain.

Stand der TechnikState of the art

Beispielsweise für den Hochbau kommen sogenannte Turmdrehkrane zum Einsatz. Die Elemente, die für die Bewegung des Hakens eines Turmdrehkranes entscheidend sind, sind der Ausleger, mit dem die Rotation bzw. der Winkel verändert wird, die Laufkatze, mit der die Entfernung des Hakens zum Turm verändert wird, und das Hubwerk, mit dem die vertikale Position bzw. die Höhe des Hakens verändert wird. Bei Turmdrehkranen steuert der Kranführer den Kran durch Bedienelemente, die konventionell den einzelnen mechanischen Freiheitsgraden (Gelenken) des Krans zugeordnet sind, also z. B. mittels eines Bedienelements für die Laufkatze, eines Bedienelements für das Hubwerk und eines Bedienelements für den Ausleger. Die resultierende Bewegung des Kranhakens hängt somit von der Kinematik und der momentanen Stellung des Krans ab. Der Kranführer muss deshalb gedanklich die gewünschte Bewegung der Last auf die notwendige Bewegung der Gelenke des Krans umrechnen. Beispielsweise ist zum Bewegen der Last entlang einer geraden Linie im Allgemeinen die Betätigung mehrerer Bedienelemente gleichzeitig nötig.For example, tower construction cranes are used for building construction. The elements that are crucial to the movement of the hook of a tower crane are the boom, with which the rotation or the angle is changed, the trolley, with which the distance of the hook is changed to the tower, and the hoist with which the vertical position or the height of the hook is changed. For tower cranes, the crane operator controls the crane by means of controls that are conventionally assigned to the individual mechanical degrees of freedom (articulations) of the crane, eg. Example by means of a control element for the trolley, a control element for the hoist and a control element for the boom. The resulting movement of the crane hook thus depends on the kinematics and the current position of the crane. The crane operator must therefore mentally convert the desired movement of the load to the necessary movement of the joints of the crane. For example, to move the load along a straight line, it is generally necessary to simultaneously operate multiple controls.

Beim klassischen Baustellenkran befindet sich der Kranführer in einer Kabine, die am Turm des Krans befestigt ist. Somit ist, da sich die Kabine im Zentrum des zylindrischen Koordinatensystems des Krans befindet und mit dem Turm rotiert, die Durchführung der gedanklichen Koordinatentransformation verhältnismäßig einfach möglich.In the classic construction site crane, the crane operator is in a cabin, which is attached to the tower of the crane. Thus, since the car is in the center of the cylindrical coordinate system of the crane and rotates with the tower, the implementation of the mental coordinate transformation is relatively easy.

Neben dem Turmdrehkran existieren zahlreiche weitere Konstruktionsformen für Maschinen mit einem zu steuernden beweglichen Element, die sich durch unterschiedliche Kombinationen von rotatorischen und translatorischen Freiheitsgraden auszeichnen, wie beispielsweise Wippausleger, Portalkrane, Fahrzeugkrane usw.In addition to the tower crane numerous other designs exist for machines with a movable element to be controlled, which are characterized by different combinations of rotational and translatory degrees of freedom, such as luffing jib, gantry cranes, vehicle cranes, etc.

In der Praxis sind für die Steuerung im Turmdrehkran in einer Kabine für den Kranführer in der Regel zwei Joysticks vorgesehen, einer für die rechte und einer für die linke Hand. Mit dem Joystick der rechten Hand verändert der Kranführer durch beispielsweise eine Links-/Rechtsbewegung die Position des Krans auf der Gleisanlage, durch eine Vor-/Zurückbewegung die Höhe des Hakens bzw. steuert das Hubwerk. Mit dem Joystick der linken Hand steuert der Kranführer durch eine Links-/Rechtsbewegung den Ausleger nach links bzw. rechts und durch eine Vor-/Zurückbewegung die Position der Laufkatze.In practice, two joysticks are usually provided for control in the tower crane in a cabin for the crane operator, one for the right and one for the left hand. With the joystick of the right hand, the crane operator changes the position of the crane on the track system by, for example, a left / right movement, the height of the hook by a forward / backward movement or controls the lifting mechanism. With the joystick of the left hand, the crane operator controls the boom to the left or right by a left / right movement and the position of the trolley by a forward / backward movement.

Ferner gibt es Systeme zur kartesischen Steuerung von Kranen, welche es ermöglichen, dass für verschiedenen Krankinematiken der Haken auf einfache Weise auf einer geraden Linie bewegt wird. Die Steuervorgaben des Kranführers werden dabei als Richtungsvorgaben aufgefasst und die erforderlichen Bewegungen der Krangelenke berechnet. Dies geschieht auf Basis einer sogenannten Rückwärtskinematik, die durch das Steuerungssystem selbständig berechnet wird.Furthermore, there are systems for cartesian control of cranes, which allow for various crane kinematics, the hook is easily moved in a straight line. The crane operator's control specifications are taken as directional requirements and the required movements of the crane joints are calculated. This is done on the basis of a so-called reverse kinematics, which is calculated independently by the control system.

Ferner existieren Steuerungen, bei denen der Kranführer den Kran über eine tragbare Fernbedienung steuert. Das bedeutet, die Position und die Ausrichtung des Kranführers zum beweglichen Element bzw. Lastaufnahmemittel sind nicht festgelegt. Allerdings kann der Kranführer zu jeder Zeit einen guten Blick auf die Last haben und sie auch durch enge geometrische Begrenzungen manövrieren. Aufgrund der Tatsache, dass die Fernbedienung mobil und tragbar ist (z. B. hat der Kranführer die Fernbedienung bzw. tragbare Bedieneinrichtung mit einem Umhängegurt um den Hals vor dem Bauch befestigt), kann sich der Kranführer dabei relativ zum Kran und zur Last frei bewegen.Furthermore, there are controls in which the crane operator controls the crane via a portable remote control. This means that the position and orientation of the crane operator to the movable element or load-carrying means are not fixed. However, the crane operator can always have a good view of the load and maneuver it through tight geometric limits. Due to the fact that the remote control is mobile and portable (eg the crane operator has fastened the remote control or portable operating device with a shoulder strap around his neck in front of his stomach), the crane operator can move freely relative to the crane and the load ,

Bei konventionellen solcher mobilen Bedieneinrichtungen sind den Bedienelementen jedoch ebenfalls direkt die einzelnen Freiheitsgrade des Krans zugeordnet, so dass der Kranführer bei der Bestimmung der erforderlichen Betätigungsrichtung der Bedienelemente neben der Krankinematik und der aktuellen Stellung des Krans zusätzlich auch noch seine Ausrichtung relativ zum Kran berücksichtigen muss, um das bewegliche Element zu steuern.In conventional such mobile control devices, however, the controls are also directly associated with the individual degrees of freedom of the crane, so that the crane operator in addition to the crane kinematics and the current position of the crane must also consider its orientation relative to the crane in determining the required operating direction of the controls, to control the moving element.

Die oben erwähnten Systeme zur kartesischen Steuerung sind grundsätzlich auch bei tragbaren Fernbedienungen anwendbar. Allerdings wird auch dabei nicht die Ausrichtung des Kranführers relativ zum Kran berücksichtigt, d. h., der Kranführer steuert den Kran weiterhin in einem stationären Koordinatensystem. Er muss also die gewünschte Bewegungsrichtung des Hakens zunächst in das stationäre Koordinatensystem des Krans transformieren und dann das Bedienelement in die entsprechende Richtung betätigen, die im Allgemeinen von der „realen” Bewegungsrichtung aus Sicht des Kranführers abweicht. Eine „Vorwärtsbewegung” des Bedienelements kann also beispielsweise einer Seitwärtsbewegung des Hakens aus Sicht des Kranführers entsprechen.The above-mentioned systems for Cartesian control are basically also applicable to portable remote controls. However, the orientation of the crane operator relative to the crane is not taken into account, ie, the crane operator continues to control the crane in a stationary coordinate system. He must therefore first transform the desired direction of movement of the hook in the stationary coordinate system of the crane and then actuate the control in the appropriate direction, which differs from the "real" direction of movement from the perspective of the crane operator in general. A "forward movement" of the Operating element can thus correspond, for example, a sideways movement of the hook from the perspective of the crane operator.

Aus der DE 10 2004 060 484 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Krans bekannt. Der in der DE 10 2004 060 484 A1 beschriebene Kran, nämlich ein Turmdrehkran oder ein Brückenkran, enthält eine ortsbewegliche, mobile Steuereinrichtung, deren Position und Orientierung relativ zur Position und Orientierung des Krans bestimmbar ist. D. h., der Kranführer kann sich zwar in begrenztem Maß relativ zum Kran zusammen mit der Bedieneinrichtung bewegen, jedoch nicht vollständig frei im Raum bewegen. Die Steuerung enthält Mittel zur Bestimmung der Position und Orientierung der Steuereinrichtung relativ zur Position und Orientierung des Brückenkrans. Ferner umfasst der Kran Mittel zur Bestimmung seiner absoluten horizontalen und vertikalen Position. Mittels einer im Steuermodul integrierten elektronischen Schaltung oder einem computerimplementierten Algorithmus wird eine relative Position und Orientierung der Steuereinrichtung zum Brückenkran bestimmt und den Richtungssteuerungselementen des Krans eine entsprechende Steuerungsfunktion der Bewegung des Brückenkrans zugewiesen. Die Zuordnung zwischen dem Steuerelement und dem beweglichen Element erfolgt dabei als eins-zu eins Zuordnung zwischen dem Steuerelement und einer Maschinenachse.From the DE 10 2004 060 484 A1 For example, an apparatus and a method for controlling a crane are known. The Indian DE 10 2004 060 484 A1 described crane, namely a tower crane or a bridge crane, contains a portable, mobile control device whose position and orientation relative to the position and orientation of the crane can be determined. D. h., The crane operator may indeed move to a limited extent relative to the crane together with the operating device, but not completely free to move in space. The controller includes means for determining the position and orientation of the controller relative to the position and orientation of the bridge crane. Furthermore, the crane comprises means for determining its absolute horizontal and vertical position. By means of an electronic circuit integrated in the control module or a computer-implemented algorithm, a relative position and orientation of the control device to the bridge crane is determined and assigned to the direction control elements of the crane a corresponding control function of the movement of the bridge crane. The association between the control and the movable element is done as a one-to-one mapping between the control and a machine axis.

Bei der Steuerung gemäß der DE 10 2004 060 484 A1 wird somit in Abhängigkeit von der Ausrichtung und der Position der Steuereinrichtung relativ zu dem beweglichen Element des Krans einem Element, das für die Bewegung des Hakens am Kran entscheidend sein kann, also beispielsweise Ausleger, Laufkatze und Hubwerk, eine kartesische Richtung des Richtungssteuerungselements zugeordnet. Der Kranführer muss also nach wie vor bei der Bestimmung der erforderlichen Betätigungsrichtung der Bedienelemente die Krankinematik berücksichtigen.In the control according to the DE 10 2004 060 484 A1 Thus, depending on the orientation and the position of the control device relative to the movable element of the crane, a member that may be crucial to the movement of the hook on the crane, so for example boom, trolley and hoist, assigned a Cartesian direction of the directional control element. The crane operator must therefore continue to consider the crane kinematics in determining the required direction of actuation of the controls.

Aus der DE 42 17 989 C2 ist eine Steuereinrichtung für ein flurbedientes Hebezeug bekannt, mit der unabhängig von der Stellung des Bedienungsteils immer die durch den Bedienungsknopf vorgegebene Bewegungsrichtung vollführt wird. Einer Bewegung des Bedienungsteils in einer Richtung bzgl. der Fernsteuerung wird somit in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Fernbedienung eine erste Bewegungsrichtung oder eine zweite Bewegungsrichtung, entgegengesetzt zur ersten Bewegungsrichtung, zugeordnet. Die Zuordnung erfolgt als eins-zu-eins Zuordnung zwischen einem Steuerelement und einer Maschinenachse.From the DE 42 17 989 C2 is a control device for a floor-operated hoist known, regardless of the position of the operating part is always performed by the control knob predetermined direction of movement. A movement of the operating part in one direction with respect to the remote control is thus assigned a first direction of movement or a second direction of movement, opposite to the first direction of movement, depending on the orientation of the remote control. The mapping is done as a one-to-one mapping between a control and a machine axis.

Aus der DE 102 07 880 C1 ist eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Hebezeugs bekannt. Ein Paar am Bedienungsteil angeordnete Steuerelemente steuert den Querlauf jeweils in zwei entgegen gesetzte Bewegungsrichtungen, wobei den beiden Bewegungsrichtungen selbsttätig je eines der Steuerelemente eines Paars zugeordnet ist, so dass die Anordnung der Steuerelemente jeweils ein seitenbildrichtiges Abbild der Bewegungsrichtungen bildet. Es ist ein gerichtetes äußeres Magnetfeld vorgesehen, mittels dessen die Zuordnung der Steuerelemente zu den Bewegungsrichtungen anhand der Ausrichtung des Bedienteils zur Richtung des Magnetfelds erfolgt. Die Zuordnung erfolgt dabei so, dass in Abhängigkeit von der mittels des Magnetsfelds erfassten Ausrichtung des Bedienteils eine Verfahrrichtung in beispielsweise der Kranbrücke zwischen der positiven und der negativen Y-Richtung ungeschaltet werden kann und die Verfahrrichtung der Laufkatze (X-Richtung) ebenfalls zwischen positiver und negativer X-Richtung umgeschaltet werden kann. Eine wechselweise Zuordnung zwischen X- und Y-Richtungen bzw. Bewegungsrichtungen von Kranbrücke und Laufkatze ist nicht vorgesehen, vielmehr ist die Zuordnung eine eins-zu eins Zuordnung zwischen Steuerelement und Maschinenachse.From the DE 102 07 880 C1 a control device for controlling a hoist is known. A pair of control elements arranged on the operating part controls the transverse movement in each case in two opposite directions of movement, the two directions of movement being automatically associated with one of the controls of a pair, so that the arrangement of the control elements forms an image of the directions of movement. There is provided a directional external magnetic field, by means of which the assignment of the controls to the directions of movement takes place on the basis of the orientation of the control panel to the direction of the magnetic field. The assignment takes place in such a way that, depending on the orientation of the operating part detected by the magnetic field, a travel direction in, for example, the crane bridge between the positive and the negative Y-direction can be unswitched and the travel direction of the trolley (X-direction) likewise between positive and negative negative X direction can be switched. An alternate assignment between X and Y directions or directions of movement of crane bridge and trolley is not provided, but the assignment is a one-to-one assignment between control and machine axis.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Steuerungssystem vorzuschlagen, mittels dessen eine intuitive Steuerung einer Maschine mit mindestens einem beweglichen Element, insbesondere eines Krans, mittels einer mobilen bzw. tragbaren Fernbedienungseinheit möglich ist, so dass die Gefahr von Fehlbedienungen verringert wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Steuerungsverfahren für Maschinen, insbesondere Krane, vorzusehen.On this basis, it is an object of the invention to propose a control system by means of which an intuitive control of a machine with at least one movable element, in particular a crane, by means of a mobile or portable remote control unit is possible, so that the risk of incorrect operation is reduced. It is another object of the invention to provide a corresponding control method for machines, in particular cranes.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen den Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved with a device having the features of claim 1 and a method having the features of claim 9. Preferred embodiments are given in the dependent claims.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, ein System zur kartesischen Steuerung von Kranen bzw. Maschinen mit einem beweglichen Element derart zu modifizieren, dass die Ausrichtung des Maschinenführers bzw. Kranführers relativ zur Maschine bzw. zum Kran berücksichtigt wird, d. h., dass der Maschinenführer die Maschine in einem sich mitdrehenden bzw. mitbewegenden Koordinatensystem steuern kann und er die Bewegungsrichtung des beweglichen Elements der Maschine, z. B. des Kranhakens, nicht gedanklich in das stationäre Koordinatensystem der Maschine transformieren muss, sondern dass die Bewegungsrichtung des beweglichen Elements der realen Betätigungsrichtung aus Sicht des Maschinenführers entspricht. Eine Bedienung des Richtungssteuerungsbedienelements in einer Richtung führt somit zu einer im Wesentlichen dazu parallelen Bewegung des beweglichen Elements der Maschine, was die Notwendigkeit von gedanklichen Transformationen des Maschinenführers verringert.The invention is based on the idea to modify a system for Cartesian control of cranes or machines with a movable element such that the orientation of the machine operator or crane operator is taken into account relative to the machine or to the crane, ie, that the machine operator in a co-rotating or co-moving coordinate system and he can control the direction of movement of the movable element of the machine, for. B. the crane hook, does not have to mentally transform into the stationary coordinate system of the machine, but that the direction of movement of the movable element of the real operating direction from the perspective of Machine operator corresponds. Operation of the directional control operating element in one direction thus results in substantially parallel movement of the movable element of the machine, which reduces the need for mental transformations of the machine operator.

Dies geschieht insbesondere dadurch, dass die Rotationsposition der Fernbedienungseinheit bzgl. einer vertikalen Achse erfasst wird, was die Rotationsposition der Fernbedienungseinheit im Raum bzw. zur Maschine angibt. Diese Rotationsposition wird an die z. B. im Steuermodul der Maschine integrierte Steuereinheit übermittelt, vorzugsweise drahtlos, die angepasst ist, eine Bewegungsrichtung des Richtungssteuerungsbedienelements einer Bewegungsrichtung des beweglichen Elements der Maschine, z. B. dem Kranhaken, zuzuordnen.This happens in particular in that the rotational position of the remote control unit is detected with respect to a vertical axis, which indicates the rotational position of the remote control unit in the room or to the machine. This rotation position is sent to the z. B. in the control module of the machine integrated control unit transmits, preferably wireless, which is adapted to a direction of movement of the direction control operating element of a direction of movement of the movable element of the machine, for. B. the crane hook assigned.

Die Steuereinheit kann alternativ auch in der tragbaren Fernbedienungseinheit vorgesehen sein. Maschinenseitig kann in diesem Fall dann ein lineares Steuerungssystem vorgesehen sein.The control unit may alternatively be provided in the portable remote control unit. On the machine side, a linear control system can then be provided in this case.

Diese Zuordnung geschieht ausschließlich in Abhängigkeit von der erfassten Rotationsposition und ist vorzugsweise so, dass die Bewegungsrichtung des Richtungssteuerungsbedienelements und des beweglichen Elements parallel sind. Eine Erfassung bzw. Auswertung der Position der Fernbedienungseinheit bzw. der Relativposition der Fernbedienungseinheit zur Maschine ist nicht erforderlich. Die Ausrichtung, also die Rotationsposition, ist ausreichend.This assignment is done exclusively depending on the detected rotational position and is preferably such that the direction of movement of the directional control operating element and the movable element are parallel. A detection or evaluation of the position of the remote control unit or the relative position of the remote control unit to the machine is not required. The orientation, ie the rotational position, is sufficient.

Entsprechend kann mittels der vorliegenden Erfindung die Erfassung der wesentlichen Parameter zur Steuerung der Maschine bzw. zum Zuordnen von Koordinatensystemen und Korrelieren des Koordinatensystems der mobilen Fernbedienungseinheit zu dem Koordinatensystem der Maschine vereinfacht werden, da es ausreicht, die Rotationsposition zu erfassen und die Zuordnung einer Bewegungsrichtung des Richtungssteuerungsbedienelements zu einer Bewegungsrichtung des beweglichen Elements der Maschine ausschließlich anhand der Rotationsposition der Fernbedienungseinheit vorzunehmen. Die Steuereinheit ermittelt nach der Korrelation der Bewegungsrichtung des Richtungssteuerungsbedienelements der Fernbedienungseinheit zu der Bewegungsrichtung des beweglichen Elements der Maschine die erforderlichen Bewegungen der Maschinengelenke, beispielsweise Krangelenke, insbesondere und vorzugsweise auf der Basis einer sogenannten Rückwärtskinematik. Dies bedeutet insbesondere, dass anders als bei einer eins-zu eins Zuordnung zwischen einem Steuerelement und einer Maschinenachse eine Linearisierung, das heißt ein gleichzeitiges Verfahren mehrerer Maschinenachsen, erfolgt, so dass eine geradlinige Bewegung des beweglichen Elements der Maschine in Betätigungsrichtung des Richtungssteuerungsbedienelements erfolgt.Accordingly, by means of the present invention, it is possible to simplify the detection of the essential parameters for controlling the machine or correlating coordinate systems and correlating the coordinate system of the mobile remote control unit to the coordinate system of the machine, since it is sufficient to detect the rotation position and the assignment of a movement direction of the machine Direction control operating element to make a direction of movement of the movable element of the machine solely on the basis of the rotational position of the remote control unit. After the correlation of the direction of movement of the direction control operating element of the remote control unit to the direction of movement of the movable element of the machine, the control unit determines the required movements of the machine joints, for example crane joints, in particular and preferably on the basis of so-called reverse kinematics. This means in particular that unlike a one-to-one association between a control element and a machine axis, a linearization, that is a simultaneous movement of several machine axes, takes place so that a rectilinear movement of the movable element of the machine takes place in the direction of actuation of the direction control operating element.

Vorzugsweise kann auch die Auslenkung des Richtungssteuerungsbedienelements erfasst werden und in Abhängigkeit davon z. B. die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Maschinenelements festgelegt werden.Preferably, the deflection of the direction control operating element can be detected and depending on z. B. the speed of movement of the movable machine element are determined.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Modul zum Erfassen der Rotationsposition bzgl. einer vertikalen Achse in der Fernbedienungseinheit angeordnet, insbesondere in Form eines Kompasses, weiter bevorzugt in Form eines nicht magnetischen Kompasses, wie beispielsweise eines Gyroskops, eines Kreiselkompasses oder eines faseroptischen Kreiselinstruments. Diese Geräte sind geeignet, die Rotationsposition der Fernbedienungseinheit in Bezug zur stationären Umgebung zu erfassen. Eine Erfassung von Relativpositionen ist nicht erforderlich. Ein nicht magnetischer Kompass hat den Vorteil, dass dieser die Rotation um eine vertikale Achse unabhängig von einer etwaigen Beeinflussung durch die industrielle Umgebung oder Baustelle (Felder bzw. Abschirmung) erfasst. Solche Trägheits- bzw. Inertialsensoren können einzeln oder in Kombination verwendet werden.According to a preferred embodiment, the module for detecting the rotational position with respect to a vertical axis in the remote control unit is arranged, in particular in the form of a compass, more preferably in the form of a non-magnetic compass, such as a gyroscope, a gyrocompass or a fiber optic gyroscope. These devices are capable of detecting the rotational position of the remote control unit relative to the stationary environment. A detection of relative positions is not required. A non-magnetic compass has the advantage that it detects rotation about a vertical axis independent of any influence from the industrial environment or construction site (fields or shielding). Such inertial sensors can be used singly or in combination.

Weiter bevorzugt enthält die Vorrichtung ein Referenziermodul für die mobile Fernbedienungseinheit, mit dem eine Anfangsausrichtung der tragbaren Fernbedienungseinheit zur Maschine gespeichert wird. Eine solche Referenzierung muss einmalig vor Inbetriebnahme des Systems durchgeführt werden.More preferably, the device includes a referencing module for the mobile remote control unit, with which an initial orientation of the portable remote control unit is stored to the machine. Such referencing must be performed once prior to commissioning the system.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Richtungssteuerungsbedienelement ein Joystick. Mit diesem können eine Vielfalt von Raumrichtungen, nicht nur solche, die zueinander orthogonal sind, durch den Maschinenbediener angesteuert werden, und somit Bewegungen des beweglichen Elements der Maschine vom Bediener veranlasst werden, die nicht notwendigerweise zueinander orthogonale Richtungen haben bzw. eindimensional sind.In a particularly preferred embodiment, the directional control panel is a joystick. With this, a variety of spatial directions, not only those orthogonal to each other, can be controlled by the operator, thus causing movements of the movable member of the machine by the operator, who are not necessarily orthogonal to each other or one-dimensional.

Di- oder monoaxiale Joysticks sind dabei in stufiger oder proportional-stufenloser Ausführung geeignet.Di- or monoaxial joysticks are suitable in a stepped or proportional-stepless version.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Rotationsposition der Fernbedienungseinheit bezüglich der vertikalen Achse jedes Mal dann durchgeführt, wenn eine neue Bedienung des Richtungssteuerungsbedienelements erfasst wird. Damit kann sichergestellt werden, dass jeder Bedienwunsch des Bedieners korrekt am beweglichen Element der Maschine umgesetzt wird. Alternativ wäre auch eine zeitlich getaktete, regelmäßige Erfassung der Rotationsposition denkbar.According to a preferred embodiment, the rotational position of the remote control unit with respect to the vertical axis is performed every time a new operation of the directional control operation element is detected. This ensures that every operator's request is correctly translated to the moving element of the machine. Alternatively, one would also be timed, regular recording of the rotational position conceivable.

Kurze Beschreibungen der ZeichnungenShort descriptions of the drawings

Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:

1 eine schematische Skizze der Vorrichtung zur Steuerung von Maschinen gemäß der Erfindung ist; 1 a schematic diagram of the device for controlling machines according to the invention;

2 eine Skizze zum Erklären der Richtungszuordnungen zwischen mobiler Fernbedienungseinheit und beweglichem Element gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist; 2 Fig. 12 is a diagram for explaining the directional associations between the mobile remote control unit and the movable element according to an embodiment of the invention;

3 eine weitere Skizze zum Erklären der Richtungszuordnung ist; 3 another sketch to explain the direction assignment is;

4 eine weitere Skizze zum Erklären der Richtungszuordnung ist; und 4 another sketch to explain the direction assignment is; and

5 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist. 5 a flow chart for explaining the method according to the invention is.

Beschreibung von bevorzugten AusführungsformenDescription of preferred embodiments

1 zeigt schematisch den Aufbau eines Systems, mit dem ein Turmdrehkran 10, der ein Beispiel für eine Maschine mit einem beweglichen Element ist, mittels einer erfindungsgemäßen Steuerung gesteuert werden kann. 1 schematically shows the structure of a system with a tower crane 10 , which is an example of a machine with a movable element, can be controlled by means of a control according to the invention.

Die Vorrichtung 100 zur Steuerung einer Maschine enthält ein mit 30 bezeichnetes Steuermodul bzw. eine Steuereinheit, in der eine Berechnungseinheit 35 vorgesehen ist. Die Steuereinheit 30 ist in der dargestellten Ausführungsform maschinenseitig, also im Turmdrehkran 10 integriert, vorgesehen, könnte jedoch auch separat davon vorgesehen sein und die Befehle an die entsprechenden beweglichen Elemente des Turmdrehkrans 10 übermitteln. Die Berechnungseinheit 35 ist angepasst, mittels eines maschinenseitigen Kommunikationsmoduls 34 Daten, die von einer mobilen Fernbedienungseinheit 20 empfangen werden, auszuwerten und eine mit den Daten empfangene Rotationsposition der Fernbedienungseinheit 20 und eine Bewegungsrichtung eines Richtungssteuerungsbedienelements 22, das auf der Fernbedienungseinheit 20 vorgesehen ist, beispielsweise ein Joystick, so zu korrelieren, dass eine Bewegung des Richtungssteuerungsbedienelements 22 einer Bewegungsrichtung des beweglichen Elements des Turmdrehkrans 10 entspricht. Ferner ist die Berechnungseinheit 35 angepasst, den mittels der Bewegungsrichtung des Richtungssteuerungsbedienelements 22 erfassten Bewegungswunsch für das bewegliche Element 13 in entsprechende geforderte Bewegungen der Gelenke 11, 12, 13 des Turmdrehkrans (Ausleger 11, Laufkatze 12 und Haken 13) zu übertragen und entsprechende Bewegungsbefehle an die Gelenke 11, 12, 13 auszugeben.The device 100 to control a machine includes a 30 designated control module or a control unit in which a calculation unit 35 is provided. The control unit 30 is in the illustrated embodiment, the machine side, ie in the tower crane 10 integrated, provided, but could also be provided separately and the commands to the corresponding moving elements of the tower crane 10 to transfer. The calculation unit 35 is adapted by means of a machine-side communication module 34 Data coming from a mobile remote control unit 20 be received, and a received with the data rotation position of the remote control unit 20 and a moving direction of a direction control operating element 22 on the remote control unit 20 is provided, for example a joystick, to correlate such that movement of the directional control operating element 22 a direction of movement of the movable element of the tower crane 10 equivalent. Further, the calculation unit 35 adjusted by means of the direction of movement of the directional control operating element 22 detected motion request for the movable element 13 in corresponding required movements of the joints 11 . 12 . 13 of the tower crane (boom 11 , Trolley 12 and hooks 13 ) and corresponding movement commands to the joints 11 . 12 . 13 issue.

Gemäß 1 enthält die Fernbedienungseinheit 20 neben dem Richtungssteuerungsbedienelement 22 in Form des Joysticks ferner ein Rotationspositionserfassungsmodul 23, mit dem die Rotationsposition der Fernbedienungseinheit 20 bezüglich einer vertikalen Achse (in 1 Achse senkrecht zur Zeichenebene) bestimmt werden kann. Das Rotationspositionserfassungsmodul 23 ist vorzugsweise ein nicht magnetischer Kompass, wie ein Gyroskop, Kreiselkompass, oder ein faseroptisches Kreiselinstrument. Außerdem enthält die mobile Fernbedienungseinheit, die ein Bediener des Turmdrehkrans 10 bei Benutzung beispielsweise mittels eines Umhängegurts um den Hals befestigt trägt, ein Kommunikationsmodul 24, mittels dessen die durch das Rotationspositionserfassungsmodul 23 erfasste Rotationsposition an das maschinenfertige Kommunikationsmodul 34 vorzugsweise drahtlos übertragen werden kann.According to 1 contains the remote control unit 20 next to the directional control panel 22 in the form of the joystick, a rotation position detection module 23 , with which the rotation position of the remote control unit 20 with respect to a vertical axis (in 1 Axis perpendicular to the drawing plane) can be determined. The rotation position detection module 23 is preferably a non-magnetic compass, such as a gyroscope, gyro, or a fiber optic gyro instrument. In addition, the mobile remote control unit, which contains an operator of the tower crane 10 in use, for example by means of a shoulder strap attached around the neck carries, a communication module 24 , by means of which by the rotation position detection module 23 recorded rotational position to the machine-ready communication module 34 preferably wirelessly transmitted.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Lösung zur Zuordnung von Bewegungsrichtungen des Richtungssteuerungsbedienelements 22 der mobilen Fernbedienungseinheit 20 anhand des Beispiels des Turmdrehkrans 10 exemplarisch mittels 2 bis 4 und anhand des Ablaufdiagramms von 5 erklärt.The solution according to the invention for assigning directions of movement of the direction control operating element will be described below 22 the mobile remote control unit 20 using the example of the tower crane 10 exemplarily means 2 to 4 and with reference to the flowchart of 5 explained.

Wenn ein Bedienwunsch zum Bewegen des beweglichen Elements, nämlich des Hakens 13, des Turmdrehkrans 10 erfasst wird (Schritt 201) wird als nächster Schritt die Ausrichtung des Kranführers 4 bzw. der mobilen Fernbedienungseinheit 20 erfasst. Dabei reicht es aus, nur die Rotation um die vertikale Achse bzw. Hochachse zu erfassen. Diese kann anhand eines Kompasses ermittelt werden, wobei andere Richtungserkennungen ebenso denkbar sind, beispielsweise ein nicht magnetischer Kompass wie ein Gyroskop, Kreiselkompass, oder ein faseroptisches Kreiselinstrument. Die Rotationsposition der Fernbedienungseinheit wird in Schritt 202 somit mittels des Moduls 23 zum Erfassen der Rotationsposition bzgl. einer vertikalen Achse erfasst. Da der Kranführer 4 die tragbare Bedieneinrichtung bzw. mobile Fernbedienungseinheit 20 in der Regel am Körper trägt, beispielsweise vor dem Bauch mit einem Umhängegurt um den Hals befestigt, entspricht die Ausrichtung der Fernbedienungseinheit 20 näherungsweise der Ausrichtung des Kransführers 4 und somit dessen Blickrichtung.When an operation request for moving the movable member, namely the hook 13 , the tower crane 10 is detected (step 201 ) is the next step, the orientation of the crane operator 4 or the mobile remote control unit 20 detected. It is sufficient to capture only the rotation about the vertical axis or vertical axis. This can be determined using a compass, with other direction detections are also conceivable, for example, a non-magnetic compass such as a gyroscope, gyrocompass, or a fiber optic gyro instrument. The rotation position of the remote control unit will be in step 202 thus by means of the module 23 detected for detecting the rotational position with respect to a vertical axis. As the crane operator 4 the portable operating device or mobile remote control unit 20 usually worn on the body, for example, attached to the belly with a shoulder strap around the neck, corresponds to the orientation of the remote control unit 20 Approximately the orientation of the crane guide 4 and thus his line of sight.

Die Ausrichtung des Kranführers 4 oder der mobilen Fernbedienungseinheit 20 wird mittels des fernbedienungseinheitsseitigen Kommunikationsmoduls 24 und des maschinenseitigen Kommunikationsmoduls 34 an die Steuerungseinheit 30 bzw. das Steuermodul des Krans 10 übergeben (Schritt 203), welche den Haken 13 anhand einer Bewegung des Auslegers 11 und der Laufkatze 12, welche die Gelenke des Turmdrehkrans 10 bilden, steuert.The orientation of the crane operator 4 or the mobile remote control unit 20 is by means of the remote control unit side communication module 24 and the machine side communication module 34 to the control unit 30 or the control module of the crane 10 pass (step 203 ), which is the hook 13 by a movement of the boom 11 and the trolley 12 , which are the joints of the tower crane 10 form, controls.

Der Turmdrehkran 10 setzt sich aus dem Turm 14, dem Ausleger 11, einer Laufkatze 12 und dem Haken 13 zusammen. Grundsätzlich ist jedoch festzuhalten, dass die Erfindung auch beliebigen anderen Maschinen mit einem beweglichen Element, insbesondere anderen Typen von Kranen, eingesetzt werden kann. Dem Turmdrehkran 10 ist ein Koordinatensystem (X, Y) zugeordnet, wie in 2 gezeigt, d. h. die X-Richtung ist die Richtung des Auslegers 11 und positiv in der Richtung weg vom Turm 14.The tower crane 10 sits down from the tower 14 , the boom 11 , a trolley 12 and the hook 13 together. In principle, however, it should be noted that the invention can also be used on any other machine with a movable element, in particular other types of cranes. The tower crane 10 is assigned a coordinate system (X, Y), as in 2 shown, ie the X direction is the direction of the boom 11 and positive in the direction away from the tower 14 ,

Dem Bediener bzw. dem Kranführer 4 ist ein Koordinatensystem X', Y' zugeordnet, das in 2 bis 4 gestrichelt dargestellt ist. Die Y'-Richtung ist die Richtung geradeaus vorwärts aus Sicht des Bedieners 4, die X'-Richtung ist senkrecht dazu in einer Ebene im Wesentlichen parallel zur Bodenfläche. In der Position gemäß 2 entspricht die X'-Achsenrichtung des Bedienerkoordinatensystems (X', Y') der X-Achsenrichtung des Turmdrehkrans 10 und die Y'-Achsenrichtung des Bedienerkoordinatensystems (X', Y') entspricht der Y-Achsenrichtung des Turmdrehkrankoordinatensystems (X, Y).The operator or the crane operator 4 is assigned a coordinate system X ', Y', which in 2 to 4 is shown in dashed lines. The Y'-direction is the direction straight forward from the viewpoint of the operator 4 The X 'direction is perpendicular thereto in a plane substantially parallel to the bottom surface. In the position according to 2 corresponds to the X'-axis direction of the operator coordinate system (X ', Y') of the X-axis direction of the tower crane 10 and the Y'-axis direction of the operator coordinate system (X ', Y') corresponds to the Y-axis direction of the rotary tower sick-axis system (X, Y).

Bei einer anderen Ausrichtung des Bedieners 4 bzgl. des Turmdrehkrans 10 (siehe 3 bzw. 4, beispielsweise) sind die X'- und Y'-Achsenrichtungen des Bedienerkoordinatensystems jedoch nicht parallel zur X- bzw. Y-Achsenrichtung des Turmdrehkrans.In a different orientation of the operator 4 regarding the tower crane 10 (please refer 3 respectively. 4 However, for example, the X'- and Y'-axis directions of the operator coordinate system are not parallel to the X- or Y-axis direction of the tower crane.

Vor Inbetriebnahme des Systems ist entsprechend eine Referenzierung der Ausrichtung des Bedienerkoordinatensystems (X', Y') zum Turmdrehkrankoordinatensystem (X, Y) erforderlich.Before starting up the system, it is necessary to refer the orientation of the operator coordinate system (X ', Y') to the tower rotation sick-eye system (X, Y) accordingly.

Dazu ist in die Steuereinheit 30 der Vorrichtung 100 zur Steuerung einer Maschine ein Referenziermodul 36 integriert. Dieses Referenziermodul 36 dient dazu, eine Anfangsausrichtung der tragbaren Fernbedienungseinheit 20 relativ zum Turmdrehkran 10 einer Ausrichtung eines nicht mobilen Teils des Turmdrehkrans 10 zuzuordnen. Deshalb wird vor Inbetriebnahme des Systems eine Referenzierung durchgeführt, bei der eine Anfangsausrichtung 8 der mobilen Fernbedienungseinheit 22 in der Steuereinheit 30 als Referenzrichtung 7 gespeichert wird. Insbesondere werden dabei die X'- und Y'-Richtungen des Bedienerkoordinatensystems einer solchen Position des Turmdrehkrankoordinatensystems und damit des Turmdrehkrans zugeordnet, dass sie parallel zur X- bzw. Y-Richtung des Turmdrehkrankoordinatensystems sind. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass absolute Ausrichtungen 7 bzw. 8 der Fernbedienungseinheit 22 und des Turmdrehkrans 10, z. B. Himmelrichtungen, in Übereinstimmung gebracht werden oder derart korreliert werden, dass die Abweichungen in der Anfangsausrichtung rechnerisch kompensiert und in der Folge bei der Steuerung berücksichtigt werden.This is in the control unit 30 the device 100 For controlling a machine, a homing module 36 integrated. This referencing module 36 is used to initialize the portable remote control unit 20 relative to the tower crane 10 an orientation of a non-mobile part of the tower crane 10 assigned. Therefore, before commissioning the system, a referencing is performed in which an initial alignment 8th the mobile remote control unit 22 in the control unit 30 as reference direction 7 is stored. More specifically, the X 'and Y' directions of the operator coordinate system are assigned to such a position of the rotary tower rotary coordinate system, and hence the tower crane, that they are parallel to the X and Y directions, respectively, of the rotary tower rotary coordinate system. This can for example be done by absolute alignments 7 respectively. 8th the remote control unit 22 and the tower crane 10 , z. As sky directions, be matched or correlated so that the deviations in the initial orientation computationally compensated and taken into account in the control.

Wenn nach erfolgter Referenzierung im normalen Betrieb der Kranführer 4 nun das Richtungssteuerungsbedienelement 22, also den Joystick, bewegt in Richtung 5, wird die Betätigungsrichtung unter Berücksichtigung der aktuellen Ausrichtung der mobilen Fernbedienungseinheit 20 in das Koordinatensystem X, Y des Krans transformiert und führt zu einer Hakenbewegung in Richtung 6, die der Richtung 5 der Betätigung des Bedienelements 22 entspricht.If, after referencing during normal operation, the crane operator 4 now the directional control panel 22 , so the joystick, moves in the direction 5 , the operating direction is taking into account the current orientation of the mobile remote control unit 20 transformed into the coordinate system X, Y of the crane and leads to a hook movement in the direction 6 that the direction 5 the operation of the control element 22 equivalent.

Bei einer Bewegung des Richtungssteuerungsbedienelements 22, also des Joysticks, übernimmt der Haken 13 des Turmdrehkrans 10 das Koordinatensystem des Kranführers 4. Bewegt der Kranführer 4 seinen Joystick oder ein entsprechendes Eingabegerät, das dieselbe Funktion hat, in der Richtung nach vorne (Richtung 5 in 2), so bewegt sich auch der Haken 13 in der Richtung 6 nach vorne, d. h. in derselben Richtung bzw. einer zur Bewegungsrichtung des Joysticks parallelen Richtung. Dabei ist es unwichtig, wo der Kranführer 4 im Raum steht, solange er dieselbe Ausrichtung beibehält. Bei Bewegung des Richtungssteuerungsbedienelements 22 bzw. Joysticks in die gewünschte Richtung 5 bewegt sich der Haken stets in die gleiche Richtung 6.Upon movement of the direction control operation element 22 , ie the joystick, takes over the hook 13 of the tower crane 10 the coordinate system of the crane operator 4 , Moves the crane operator 4 its joystick or a corresponding input device that has the same function, in the direction forward (direction 5 in 2 ), so also moves the hook 13 in that direction 6 forward, ie in the same direction or parallel to the direction of movement of the joystick direction. It does not matter where the crane operator 4 stands in the room, as long as he maintains the same orientation. Upon movement of the directional control operation element 22 or joysticks in the desired direction 5 the hook always moves in the same direction 6 ,

Dies geschieht dadurch, dass, nachdem der Kranführer 4 durch seine Bedieneingaben die gewünschte Bewegungsrichtung 6 des Hakens 13 vorgegeben hat, und die aktuelle Ausrichtung der Fernbedienungseinheit 20 an die Steuereinheit 30 übertragen ist (Schritte 202 und 203), zunächst die Steuereinheit 30 bzw. das Steuermodul in Schritt 204 die Bewegungsrichtung 5 des Richtungssteuerungsbedienelements 22 der Bewegungsrichtung 6 des beweglichen Elements 13 zuordnet. Anschließend bestimmt die Steuereinheit 30 in Schritt 205, welche Einzelbewegungen der Maschinengelenke 11, 12, 13 für die gewünschte Bewegung des beweglichen Elements 13 erforderlich sind. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist es zum Bewegen des Hakens 13 in der gewünschten Richtung erforderlich, dass der Kran 10 den Ausleger 11 zunächst im Gegenuhrzeigersinn und kurz danach die Laufkatze 12 weg vom Turm 14 bewegt. Diese Bewegungen der Maschinengelenke werden mittels Rückwärtskinematik vorzugsweise in Schritt 205 bestimmt. In Schritt 206 werden durch die Steuereinheit 30 schließlich die entsprechenden Bewegungsbefehle an die Maschinengelenke 11, 12, 13 ausgegeben.This happens because, after the crane operator 4 through his operating inputs the desired direction of movement 6 of the hook 13 and the current orientation of the remote control unit 20 to the control unit 30 is transferred (steps 202 and 203 ), first the control unit 30 or the control module in step 204 the direction of movement 5 of the direction control operating element 22 the direction of movement 6 of the movable element 13 assigns. Subsequently, the control unit determines 30 in step 205 , which individual movements of the machine joints 11 . 12 . 13 for the desired movement of the movable element 13 required are. In the in 2 The example shown is for moving the hook 13 in the desired direction required that the crane 10 the boom 11 first in a counterclockwise direction and shortly afterwards the trolley 12 away from the tower 14 emotional. These movements of the machine joints are preferably by means of reverse kinematics in step 205 certainly. In step 206 be through the control unit 30 finally, the corresponding movement commands to the machine joints 11 . 12 . 13 output.

3 und 4 zeigen zwei weitere Beispiele, die erläutern, dass nur die Ausrichtung des Kranführers 4 bezüglich einer vertikalen Achse für die Steuerung entscheidend ist. Der Kranführer 4 hat eine bestimmte Ausrichtung, die durch das Bedienerkoordinatensystem X', Y' angedeutet ist und jedes Mal dann, wenn ein Bedienwunsch erfasst wird, ermittelt und an die Steuereinheit 30 übertragen wird. Mit der Bewegung in der Richtung 5 des Richtungsbedienelements 22 gibt der Kranführer 4 die Bewegungsrichtung 6 des Hakens 13 vor. Die Bewegungsrichtung 6 des Hakens 13 und die Bewegungsrichtung 5 des Joysticks (Richtungssteuerungsbedienelement 22) sind entsprechend parallel zueinander. Bei der Beibehaltung der Joystickbewegungsrichtung 5 durch den Kranführer 4 bleibt auch die Bewegungsrichtung des Hakens 13 gleich, so dass dieser sich entlang einer geraden Linie bewegt. 3 and 4 show two more examples that explain that only the orientation of the crane operator 4 with respect to a vertical axis is crucial for the control. The crane operator 4 has a certain orientation, which is indicated by the operator coordinate system X ', Y' and every time a control request is detected, determined and sent to the control unit 30 is transmitted. With the movement in the direction 5 the directional control element 22 gives the crane driver 4 the direction of movement 6 of the hook 13 in front. The direction of movement 6 of the hook 13 and the direction of movement 5 of the joystick (directional control panel 22 ) are correspondingly parallel to each other. While maintaining the joystick movement direction 5 by the crane operator 4 also remains the direction of movement of the hook 13 equal so that it moves along a straight line.

Die Referenzrichtung 7 und die Anfangsausrichtung 8 sind beispielhaft in 2 dargestellt. Eine solche Referenzierung erfolgt, ehe die Steuerung den regelmäßigen Betrieb aufnimmt, bei dem jedes Mal dann, wenn ein Bedienwunsch zum Erkennen des beweglichen Elements 13 erkannt wird, die in 5 dargestellten Schritte durchgeführt werden.The reference direction 7 and the initial alignment 8th are exemplary in 2 shown. Such referencing is performed before the controller starts regular operation every time an operation request for recognizing the movable member occurs 13 is recognized in 5 Steps are shown performed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

44: Bedieneroperator
X', Y'X ', Y': Koordinatensystem des BedienersCoordinate system of the operator
55: Bewegungsrichtung des JoysticksDirection of movement of the joystick
66: Bewegungsrichtung des HakensDirection of movement of the hook
77: Referenzrichtungreference direction
88th: Anfangsausrichtunginitial alignment
1010: TurmdrehkranTower Crane
1111: Auslegerboom
1212: Laufkatzetrolley
1313: Hakenhook
1414: Turmtower
2020: Fernbedienungseinheitremote Control unit
2222: RichtungssteuerungsbedienelementDirectional control operating element
2323: RotationspositionserfassungsmodulRotational position sensing module
2424: Kommunikationsmodul der FernbedienungseinheitCommunication module of the remote control unit
3030: Steuereinheitcontrol unit
3434: Kommunikationsmodul maschinenseitigCommunication module on the machine side
3535: Berechnungseinheitcalculation unit
3636: ReferenziermodulReferenziermodul
100100: Vorrichtung zur Steuerung von einer MaschineDevice for controlling a machine

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004060484 A1 [0010, 0010, 0011]
DE 4217989 C2 [0012]
DE 10207880 C1 [0013]

Claims

Contraption ( 100 ) for controlling a machine having at least one movable element ( 13 ), in particular cranes, comprising: a mobile remote control unit ( 20 ) with a directional control ( 22 ), a module ( 23 ) for detecting the rotational position of the remote control unit ( 20 ) with respect to a vertical axis; a control unit ( 30 ), which is adapted to a direction of movement ( 5 ) of the direction control operating element ( 22 ) of a movement direction ( 6 ) of the movable element ( 13 ) of the machine by means of and in dependence on the detected rotational position, so that a movement of the direction control operating element ( 22 ) in one direction ( 5 ) to a movement of the movable element ( 13 ) in one direction ( 6 ) leads substantially parallel thereto.

Contraption ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the module ( 23 ) for detecting the rotational position in the remote control unit ( 20 ) is arranged.

Contraption ( 100 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the module ( 23 ) for detecting the rotational position is a compass, a gyroscope, a gyroscope or a fiber optic gyro instrument.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, further comprising a referencing module ( 36 ) for the mobile remote control unit ( 20 ), with which an initial orientation ( 8th ) of the mobile remote control unit ( 20 ) a reference direction ( 7 ) is assigned to the machine.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the direction control operating element ( 22 ) is a joystick.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, further comprising a communication module ( 24 . 34 ) for wirelessly transmitting the rotational position of the remote control unit ( 20 ) in relation to the machine to the machine, in particular in the form of a remote control unit ( 20 ) assignable coordinate system (X ', Y').

Contraption ( 100 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the control unit ( 30 ) in the mobile remote control unit ( 20 ) is integrated.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the directions of movement ( 5 ) of the direction control operating element ( 22 ) are assigned by means of Cartesian coordinate directions Cartesian coordinate directions of the machine.

Method for controlling machines with a mobile element, in particular cranes, comprising the steps: Detecting the rotational position of a remote control unit having a directional control operating element with respect to a vertical axis; Assigning directions of movement of the directional control operating element to moving directions of the movable element of the machine depending on the detected rotational position of the remote control unit such that movement of the directional control operating element in one direction results in movement of the movable element in a direction substantially parallel thereto.

A method according to claim 9, characterized in that the step of detecting the rotational position is performed each time an operation of the direction control operating element is detected.

The method of claim 9 or 10, further comprising the step of performing a referencing in which reference movement directions of the direction control operation element are assigned to a reference orientation of the mobile remote control unit moving directions of the movable member of the machine.

Method according to one of claims 9 to 11, further comprising the step of calculating and determining required movements of the machine joints by means of backward kinematics.