DE102013202413A1

DE102013202413A1 - Verfahren zum Kalibrieren eines beweglichen Kranteils eines Krans

Info

Publication number: DE102013202413A1
Application number: DE102013202413.4A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2014-08-14
Also published as: WO2014124714A1; US20150375970A1; EP2956399A1; CN105008263A; US9511983B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines ersten beweglichen Kranteils eines Krans vorgeschlagen. In einem ersten Schritt wird ein erster Kranteil über einem Kalibrierpunkt mit einer ersten vorbestimmten Koordinate in einem Referenzsystem positioniert. Hiernach wird eine erste Entfernung zwischen einem an dem ersten beweglichen Kranteil angebrachten ersten Sender-/Empfänger-Element einer ersten Entfernungsmesseinrichtung und einem fest in dem Referenzsystem angeordneten zweiten Sender-/Empfänger-Element der ersten Entfernungsmesseinrichtung gemessen. Daraufhin wird eine Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung in dem Referenzsystem in Abhängigkeit von der ersten vorbestimmten Koordinate, der gemessenen ersten Entfernung und einer ersten Umgebungsinformation ermittelt. Danach wird eine Transformation in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung für ein Transformieren einer im Betrieb des Krans mittels des ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung gemessenen Entfernung zur Bestimmung einer Position des ersten beweglichen Kranteil im Referenzsystem gebildet. Da das Verfahren von einer Umgebungsinformation Gebrauch macht, braucht eine Montageposition des ersten Sender-/Empfänger-Elements an dem ersten beweglichen Kranteil nicht genau bekannt sein. Dadurch ergibt sich eine einfache Montage. Außerdem braucht nur ein Kalibrierpunkt angefahren werden, um den Kran zu kalibrieren. Ferner werden ein Verfahren zum Betreiben eines Krans sowie ein Kran vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines ersten beweglichen Kranteils. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Krans sowie einen Kran.
Es ist bekannt, einen Kran mit einer Tragkonstruktion, einer bezüglich der Tragkonstruktion beweglichen Kranbrücke und einer bezüglich der Kranbrücke beweglichen Krankatze vorzusehen. Ein derartiger Kran wird beispielsweise in einem Materiallager eingesetzt, um Material zwischen verschiedenen Stationen in dem Materiallager zu transportieren. Koordinaten beispielsweise in x- und y-Richtung definieren dabei den genauen Standort einer jeweiligen Station in einem Referenzsystem, welches an der Tragkonstruktion seinen Ursprung hat. Die Richtungen x, y sind senkrecht zueinander orientiert. Eine Steuereinrichtung des Krans steuert die Kranbrücke und die Krankatze, insbesondere Elektromotoren derselben, derart an, dass die Krankatze eine jeweilige Station anfährt. Dabei erhält die Steuereinrichtung Daten aus einem Entfernungsmesssystem, welches die Position der Kranbrücke sowie der Krankatze überwacht.
Vor Inbetriebnahme des Krans müssen die Kranbrücke und die Krankatze kalibriert werden, so dass aus den von dem Entfernungsmesssystem bereitgestellten Daten die tatsächlichen Positionen der Kranbrücke und der Krankatze korrekt errechnet werden können.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Kalibrieren eines ersten beweglichen Kranteils eines Krans zu schaffen.
Demgemäß wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines ersten beweglichen Kranteils eines Krans vorgeschlagen. In einem ersten Schritt wird das erste Kranteil über einem Kalibrierpunkt mit einer ersten vorbestimmten Koordinate in einem Referenzsystem positioniert. Hiernach wird eine erste Entfernung zwischen einem an dem ersten beweglichen Kranteil angebrachten ersten Sender-/Empfänger-Element einer ersten Entfernungsmesseinrichtung und einem fest in dem Referenzsystem angeordneten zweiten Sender-/Empfänger-Element der ersten Entfernungsmesseinrichtung gemessen. Daraufhin wird eine Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung in dem Referenzsystem in Abhängigkeit von der ersten bekannten Koordinate, der gemessenen ersten Entfernung und einer ersten Umgebungsinformation ermittelt. In einem weiteren Schritt wird eine Transformation in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung gebildet. Die Transformation ist für ein Transformieren einer im Betrieb des Krans mittels des ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung gemessenen Entfernung zur Bestimmung einer Position des ersten beweglichen Kranteils im Referenzsystem geeignet.
Da die Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements unter Verwendung einer ersten Umgebungsinformation ermittelt wird, braucht für die Kalibrierung nur ein Kalibrierpunkt angefahren werden. Insoweit ist also keine aufwändige Abfolge von Abläufen einzuhalten. Außerdem besteht somit eine Flexibilität hinsichtlich der Anbringung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung an dem beweglichen Kranteil. Mit anderen Worten kann die Orientierung bedarfsabhängig, insbesondere bauraumabhängig, gewählt werden. Das heißt, das erste Sender-/Empfänger-Element kann je nach Bedarf sowohl in die positive als auch in die negative Koordinatenrichtung messen. Insoweit besteht auch Unabhängigkeit bezüglich des Referenzsystems. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Orientierung automatisiert, das heißt ohne Eingriff einer Bedienerperson, ermittelt werden kann.
Unter einem „Sender-/Empfänger-Element“ ist ein Element zu verstehen, welches als Sender und/oder Empfänger ausgebildet ist. Entscheidend ist lediglich, dass das erste und zweite Sender-/Empfänger-Element zusammenwirken, um eine Entfernung zu messen.
Das Referenzsystem kann beispielsweise ortsfest bezüglich einer Tragkonstruktion, hinsichtlich derer das erste bewegliche Kranteil beweglich ist, ausgebildet sein. Die Tragkonstruktion des Krans kann beispielsweise in Form von Doppel-T-Trägern ausgebildet sein, welche an einer Wand oder Decke fest montiert sind. Die Kranbrücke kann beispielsweise rollend translatorisch beweglich an der Tragkonstruktion gelagert sein. Die Krankatze kann rollend translatorisch beweglich an der Kranbrücke gelagert sein.
Der Kalibrierpunkt kann mit dem Ursprung des Referenzsystems identisch sein. Regelmäßig wird der Kalibrierpunkt aber von dem Ursprung des Referenzsystems abweichen. Vorzugsweise wird der Kalibrierpunkt in einem äußeren Randbereich einer Achse gewählt, entlang derer die Kranbrücke oder die Krankatze beweglich ist. Der Kalibrierpunkt wird insbesondere nach der Installation des Krans durch eine Bedienerperson am Betriebsort gewählt. Beispielsweise kann an der Krankatze ein Lot befestigt sein. Eine Bedienerperson verfährt dann die Krankatze bzw. die Kranbrücke bis das Lot über dem Kalibrierpunkt, beispielsweise in Form einer Markierung am Boden, angeordnet ist. Die Position der Markierung bezüglich des Ursprungs des Referenzsystems kann beispielsweise von der Bedienerperson ausgemessen werden. Somit erhält man die erste und/oder zweite vorbestimmte Koordinate.
Unter einer „Transformation“ ist vorliegend eine Gleichung, ein Datensatz oder eine Transformationsmatrix zu verstehen, welche im Betrieb des Krans (wenn dieser also beispielsweise verschiedene Stationen eines Materiallagers anfährt) die Bestimmung der Position des ersten beweglichen Kranteils im Referenzsystem in Abhängigkeit von einer mittels der ersten Empfänger-Messeinrichtung gemessenen Entfernung ermöglicht.
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zusätzlich zu dem ersten beweglichen Kranteil ein zweiter bezüglich des ersten Kranteils beweglicher Kranteil über dem Kalibrierpunkt mit der ersten und einer zweiten vorbestimmten Koordinate positioniert wird. Zusätzlich zu der ersten Entfernung wird eine zweite Entfernung zwischen einem an dem zweiten beweglichen Kranteil angebrachten, ersten Sender-/Empfänger-Element einer zweiten Entfernungsmesseinrichtung und einem an dem ersten beweglichen Kranteil angebrachten zweiten Sender-/Empfänger-Element der zweiten Entfernungsmesseinrichtung gemessen. Weiter wird zusätzlich zu der Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung eine Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der zweiten Entfernungsmesseinrichtung in dem Referenzsystem in Abhängigkeit von der zweiten Koordinate, der zweiten gemessenen Entfernung und einer zweiten Umgebungsinformation ermittelt. Die Transformation wird zusätzlich in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der zweiten Entfernungsmesseinrichtung für ein Transformieren einer im Betrieb des Krans mittels des ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Elements der zweiten Entfernungsmesseinrichtung gemessenen Entfernung zur Bestimmung einer Position des zweiten beweglichen Kranteils im Referenzsystem gebildet. Somit kann das erste Kranteil in einer ersten Richtung des Referenzsystems und das zweite Kranteil in einer zweiten Richtung des Referenzsystems kalibriert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung in dem Referenzsystem ermittelt. Hiernach wird die Transformation in Abhängigkeit von der ermittelten Position und der ermittelten Orientierung gebildet.
Das Ermitteln kann auch ein Auslesen umfassen. So können beispielsweise die Koordinaten des Kalibrierpunkts in einem Speicher insbesondere des Krans gespeichert sein. In Anwendungen, wo es auf die genaue Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements bezüglich des ersten beweglichen Kranteils nicht genau ankommt, kann die Koordinate des Kalibrierpunkts gleich der Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung gesetzt werden. Folglich kann es ausreichend sein, lediglich einen Speicher auszulesen, der die Koordinate enthält. Entsprechendes gilt für eine Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements der zweiten Entfernungsmesseinrichtung. Wird jedoch die Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung beispielsweise nicht aus einem Speicher ausgelesen, sondern unter Verwendung der von der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung bereitgestellten Messergebnisse bestimmt, so kann die Montageposition des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung an dem ersten bzw. zweiten Kranteil in die gebildete Transformation miteinfließen. Dadurch ergibt sich eine genauere Bestimmung der Position des ersten bzw. zweiten beweglichen Kranteils im Referenzsystem im Betrieb des Krans, ohne dass dafür das Sender-/Empfänger-Element der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung an einer vordefinierten Stelle des ersten bzw. zweiten Kranteils montiert werden müsste. Dies vereinfacht die Montage sowie die Inbetriebnahme des Krans. Es kann vorgesehen sein, dass die Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung nach dem Schritt des Ermittelns der Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung ermittelt wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung in dem Referenzsystem in Abhängigkeit von der ersten vorbestimmten Koordinate, der ersten gemessenen Entfernung und der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung ermittelt. Zusätzlich kann die Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements der zweiten Entfernungsmesseinrichtung in dem Referenzsystem in Abhängigkeit von der zweiten vorbestimmten Koordinate, der zweiten gemessenen Entfernung und der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der zweiten Entfernungsmesseinrichtung ermittelt werden. Dadurch kann die Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung einfach ermittelt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bilden der Transformation das Bilden einer Rotationsmatrix in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung und/oder einer Translationsmatrix in Abhängigkeit von der ermittelten Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung. Das Bilden der Transformation kann das Bilden einer Transformationsmatrix umfassen. Die Transformationsmatrix kann einen translatorischen Anteil, also die erwähnte Translationsmatrix, und einen rotatorischen Anteil, also die erwähnte Rotationsmatrix, umfassen. Die Transformationsmatrix kann beispielsweise auf einem Speicher des Krans gespeichert sein. Mittels der Transformationsmatrix kann im Betrieb des Krans die erste und/oder zweite gemessene Entfernung einfach in die Position des ersten und/oder zweiten Kranteils in dem Referenzsystem umgerechnet werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Position des Kalibrierpunkts in Abhängigkeit von der Genauigkeit der ersten und/oder zweiten Umgebungsinformation gewählt. Ist die Umgebungsinformation beispielsweise sehr genau, also nur mit einer geringen Toleranz behaftet, so kann der Kalibrierpunkt sehr nah an einem Mittelwert der Umgebungsinformation gewählt werden. Ist die Umgebungsinformation dagegen unscharf, das heißt mit einer großen Toleranz behaftet, so muss die Position des Kalibrierpunkts weit beabstandet von dem Mittelwert der Umgebungsinformation gewählt werden. Ansonsten kann die Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung nicht eindeutig bestimmt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Kalibrierpunkt außerhalb eines Toleranzbereichs um einen Mittelwert der Umgebungsinformation gewählt. Hiernach nicht ausgeschlossene Werte für den Kalibrierpunkt können automatisiert von einer Einrichtung des Krans errechnet und beispielsweise einer Bedienerperson angezeigt werden. Die Bedienerperson kann beispielsweise hiernach eine dem Kalibrierpunkt entsprechende Markierung am Boden des Materiallagers anbringen.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Kalibrierpunkt in Abhängigkeit von der Genauigkeit einer Positionsinformation des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung bezüglich des ersten und/oder zweiten Kranteils gewählt. Die Position des Kalibrierpunkts und die Genauigkeit der Positionsinformation entscheiden unter anderem darüber, ob die Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung eindeutig bestimmt werden kann. Auch hier kann ein nicht ausgeschlossener Bereich für die Position des Kalibrierpunkts von einer Einrichtung des Krans errechnet und beispielsweise einer Bedienerperson angezeigt werden. Die Bedienerperson berücksichtigt dann diese Information bei der Anbringung einer dem Kalibrierpunkt entsprechenden Markierung. Bei einer Ausführungsform kann die Genauigkeit der Positionsinformation zusätzlich zur Genauigkeit der Umgebungsinformation bei der Wahl des Kalibrierpunkts berücksichtigt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird die erste und zweite Entfernung entlang zueinander senkrechter Achsen gemessen. Beispielsweise können sich die senkrechten Achsen in einer Breiten- und Längenrichtung eines Materiallagers entsprechen. Allerdings könnte sich eine Achse auch in der Hochrichtung eines Materiallagers erstrecken.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das erste bewegliche Kranteil als Kranbrücke und/oder das zweite bewegliche Kranteil als Krankatze ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Kranbrücke und die Krankatze entlang senkrechter Achsen zueinander verfahrbar. Die Achsen können sich insbesondere in Längen- und Breitenrichtung eines Materiallagers erstrecken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform verwendet die erste und/oder zweite Entfernungsmesseinrichtung zum Messen der ersten und/oder zweiten Entfernung ein Funksignal. Die ersten und/oder zweiten Sender-/Empfänger-Elemente können beispielsweise als Transponder ausgebildet sein. Alternativ könnte die erste und/oder zweite Entfernungsmesseinrichtung auch beispielsweise von einem optischen Entfernungsmessverfahren, beispielsweise mittels Laser, Gebrauch machen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die erste und/oder zweite Umgebungsinformation als Dimension einer das erste und/oder zweite Kranteil aufweisenden Materiallagers ausgebildet ist. Die Dimension kann auch die einer Tragkonstruktion sein, welche bzw. welches das erste und/oder zweite Kranteil aufweist oder das Materiallager aufnimmt oder überspannt. Beispielsweise kann die erste Umgebungsinformation als die Länge eines Materiallagers und die zweite Umgebungsinformation als Breite des Materiallagers ausgebildet sein. Die Dimension definiert dabei Maximalpositionen des ersten und/oder zweiten Kranteils entlang einer Achse. Beispielsweise kann die Dimension (erste Umgebungsinformation) als Länge einer Tragkonstruktion, entlang derer die Kranbrücke beweglich ist, ausgebildet sein. Weiter kann die Dimension (zweite Umgebungsinformation) als Länge der Kranbrücke ausgebildet sein, entlang derer die Krankatze beweglich ist. Damit entsprechen die Dimension der Breiten- und Längenausdehnung der Tragkonstruktion, welche auch der des Materiallagers entspricht, das mittels des Krans anfahrbar ist.
Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben eines Krans bereitgestellt. Bei diesem wird eine Position eines ersten und/oder zweiten beweglichen Kranteils in einem Referenzsystem in Abhängigkeit von der vorstehend beschriebenen Transformation bestimmt.
Weiterhin wird ein Kran mit einem ersten beweglichen Kranteil einer Einrichtung zum Positionieren des ersten beweglichen Kranteils über einen Kalibrierpunkt mit einer ersten vorbestimmten Koordinate in einem Referenzsystem, einer ersten Entfernungsmesseinrichtung mit einem ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Element, wobei das erste Sender-/Empfänger-Element an dem ersten beweglichen Kranteil angebracht und das zweite Sender-/Empfänger-Element fest in dem Referenzsystem angeordnet ist, wobei die Entfernungsmesseinrichtung dazu eingerichtet ist, eine erste Entfernung zwischen dem ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Element zu messen, einer Einrichtung zum Ermitteln einer Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung in dem Referenzsystem in Abhängigkeit von der ersten vorbestimmten Koordinate, der ersten gemessenen Entfernung und einer ersten Umgebungsinformation, und einer Einrichtung zum Bilden einer Transformation in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung für ein Transformieren einer im Betrieb des Krans mittels des ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Elements gemessene Entfernung zur Bestimmung einer Position des ersten beweglichen Kranteils im Referenzsystem.
Die vorstehend für das Verfahren zum Kalibrieren beschriebenen Ausführungsformen sind auf das Verfahren zum Betreiben eines Krans sowie auf den Kran entsprechend anwendbar.
Die Einrichtung zum Positionieren des ersten beweglichen Kranteils kann beispielsweise als eine Steuer- und Auswerteeinrichtung mit einem von dieser angesteuerten Elektromotor sein. Die Einrichtung zum Ermitteln der Orientierung sowie die Einrichtung zum Bilden der Transformation kann ebenfalls in Form der genannten Steuer- und Auswerteeinrichtung des Krans ausgebildet sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigen dabei:
1 in einer Draufsicht ein Materiallager mit einem Kran gemäß einer Ausführungsform;
2 ein Ablaufdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
3 die Ansicht aus 1 in vereinfachter und teils ergänzter Darstellung.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
1 zeigt in einer Draufsicht ein Materiallager 1 mit einem Kran 2.
Der Kran 2 ist als Deckenkran ausgebildet und umfasst dazu beispielsweise eine Tragkonstruktion 3 des Krans 2 bildende Doppel-T-Träger 4, 5. Die Doppel-T-Träger 4, 5 liegen sich parallel gegenüber und sind beispielsweise unterhalb einer nicht dargestellten Decke eines nicht dargestellten Gebäudes, welches das Materiallager 1 umfasst, angeordnet.
Weiterhin umfasst der Kran 2 zwei erste bewegliche Kranteile in Form von Kranbrücken 6, 7. Die Kranbrücken 6, 7 sind an ihren gegenüberliegenden Enden beispielsweise mittels Rollen an den Doppel-T-Trägern 4, 5 gelagert und somit in der mit x bezeichneten Richtung (Längsrichtung) der Doppel-T-Träger 4, 5 beweglich gelagert. Ein nicht dargestellter Elektromotor treibt eine jeweilige Kranbrücke 6, 7 hierzu entsprechend an. Eine mit 11 bezeichnete Steuer- und Auswerteeinrichtung des Krans 2 steuert wiederum die Elektromotoren an. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 ist beispielsweise in Form einer Rechnereinrichtung, insbesondere in Form eines Mikroprozessors, ausgebildet.
Ferner umfasst der Kran 2 zwei zweite bewegliche Kranteile in Form von Krankatzen 12, 13. Eine jeweilige Krankatze 12, 13 ist an einer jeweils zugeordneten Kranbrücke 6, 7 gelagert in einer mit y bezeichneten Richtung (Längsrichtung) einer jeweiligen Kranbrücke 6, 7 bewegbar. Beispielsweise können die Kranbrücken 6, 7 jeweils ebenfalls in Form von Doppel-T-Trägern ausgebildet sein, an welchen eine jeweilige Krankatze 12, 13 beispielsweise mittels Rollen beweglich gelagert ist. Ein jeweiliger Elektromotor treibt die Krankatzen 12, 13 in Abhängigkeit von Steuersignalen der Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 in der Längsrichtung y an.
Der Kran 2 umfasst weiterhin zwei erste Entfernungsmesseinrichtungen 14, 15 und zwei zweite Entfernungsmesseinrichtungen 16, 17. Der Aufbau und die Funktionsweise der Entfernungsmesseinrichtungen 14, 15, 16, 17 wird nachfolgend anhand der Entfernungsmesseinrichtungen 14, 16 für die Kranbrücke 6 und die Laufkatze 12 näher erläutert, gilt aber entsprechend auch für die Entfernungsmesseinrichtungen 15, 17, welche der Kranbrücke 7 und der Krankatze 13 zugeordnet sind.
Die erste Entfernungsmesseinrichtung 14 umfasst ein erstes Sender-/Empfänger-Element in Form eines Transponders 21, welcher an der Kranbrücke 6 angebracht ist. Weiter umfasst die erste Entfernungsmesseinrichtung 14 ein zweites Sender-/Empfänger-Element in Form eines Transponders 22. Der Transponder 22 ist fest an dem äußersten Ende 23 des Doppel-T-Trägers 4 angebracht. Die Transponder 21, 22 liegen sich gegenüber. Die Transponder 21, 22 tauschen ein Funksignal aus, anhand dessen die Entfernungsmesseinrichtung 14 eine erste Entfernung E_x zwischen den Transpondern 21, 22 bestimmen kann.
Die zweite Entfernungsmesseinrichtung 16 umfasst ein erstes Sender-/Empfänger-Element in Form des Transponders 21, welcher hierzu mit einer zusätzlichen Antenne 24 ausgestattet ist. Weiter umfasst die zweite Entfernungsmesseinrichtung 16 ein zweites Sender-/Empfänger-Element in Form eines Transponders 25. Der Transponder 25 ist fest an der Krankatze 12 angebracht und liegt dem Transponder 21 bzw. der Antenne 24 gegenüber. Die Transponder 21, 25 tauschen ebenfalls ein Funksignal aus, anhand dessen die zweite Entfernungsmesseinrichtung 16 eine zweite Entfernung E_y zwischen den beiden Transpondern 21, 25 ermitteln kann. Der Transponder 25 kann Teil einer Basisstation der ersten und zweiten Entfernungsmesseinrichtung 14, 16 sein, welche die gemessene erste und zweite Entfernung E_x, E_y an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 übermittelt.
Das Materiallager 1 weist einen Ursprung U auf. An dem Ursprung U ist ein Referenzsystem festgemacht, dass die x- und y-Richtung umfasst. Vom Ursprung U aus sind die von einer jeweiligen Krankatze 12, 13 anzufahrenden Stationen im Materiallager 1 definiert. Der Ursprung U und das Referenzsystem sind ebenfalls auf der Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 in elektronischer Form, beispielsweise als Tabelle, auf einem Speicher hinterlegt. Der Ursprung U entspricht der [0,0]-Position einer jeweiligen Krankatze 12, 13. Typischerweise ist der Ursprung U jedoch nicht mittels der Krankatzen 12, 13 anfahrbar.
Anhand von 2 wird nachfolgend ein Verfahren zum Kalibrieren der Kranbrücke 6 der Krankatze 12 näher erläutert.
Diese Ausführungen gelten entsprechend für die Kranbrücke 7 und die Krankatze 13. Das Kalibrieren ist erforderlich, um sicherzustellen, dass die von der Krankatze 12 angefahrene Position mit einer gewünschten Position übereinstimmt. Die gewünschte Position kann der Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 beispielsweise mittels einer nicht gezeigten Eingabeeinrichtung bereitgestellt werden. Die Eingabe an der Eingabeeinrichtung kann durch eine Bedienerperson erfolgen.
In einem ersten Schritt 200 wird nun ein geeigneter Kalibrierpunkt KP im Materiallager 1 gewählt. Die Wahl des Kalibrierpunkts KP im Schritt 200 kann von mehreren Informationen abhängen. Einmal wird eine erste und zweite Umgebungsinformation in Form einer Länge L und einer Breite B des Materiallagers 1 berücksichtigt. Dies wird nachfolgend anhand von 3 exemplarisch für die Länge L näher erläutert, wobei dies genauso für die Breite B gilt. 3 zeigt dabei eine vereinfachte Darstellung des Materiallagers 1 und des Krans 2 aus 1, wobei sich die Kranbrücke 6 am Kalibrierpunkt KP befindet.
Die Länge L des Materiallagers beträgt beispielsweise 100 m und ist mit einer gewissen Toleranz bekannt, beispielsweise ±1 m. Ein Mittelwert MW der Länge L ist als eine strichpunktierte Linie in 3 gezeigt. Um den Mittelwert MW ergibt sich nun ein Toleranzbereich TB von beispielsweise ±1 m. Befindet sich der Kalibrierpunkt KP innerhalb dieses Toleranzbereichs TB, so kann die Orientierung des Transponders 21 nicht mehr eindeutig festgestellt werden, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Mit Orientierung des Transponders 21 ist gemeint, ob dieser in die positive oder negative x-Richtung des Referenzsystems weist. Mit anderen Worten lässt sich dann nicht mehr feststellen, auf welcher Seite des Materiallagers 1 der Transponder 22 angeordnet ist, so dass nicht definiert ist, zwischen welchen zwei Punkten die Entfernung E_x gemessen wird.
Eine weitere Information, von welcher die Wahl des Kalibrierpunkts KP abhängen kann, ist eine Positionsinformation hinsichtlich der Anbringung des Transponders 21 an der Kranbrücke 6. Insbesondere kann die Positionsinformation eine Breite der Kranbrücke KB umfassen. Zwar muss der genaue Anbringungsort des Transponders 21 an der Kranbrücke 6 nicht genau bekannt sein – hierin liegt gerade ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens –, jedoch kann ein zu nah an dem Mittelwert MW gewählter Kalibrierpunkt KP bei entsprechend großer Breite KB ebenfalls dazu führen, dass sich die Orientierung des Transponders 21 nicht mehr eindeutig bestimmen lässt.
Unter Berücksichtigung der Umgebungsinformation B, L sowie der Positionsinformation KB ergibt sich nun ein zulässiger Bereich, innerhalb dessen der Kalibrierpunkt KP gewählt werden kann. Dieser zulässige Bereich kann einer Bedienerperson beispielsweise auf einer nicht dargestellten Anzeigeeinrichtung des Krans 2 angezeigt werden. Die Bedienerperson wählt nun innerhalb des zulässigen Bereichs einen beliebigen Punkt aus und markiert diesen beispielsweise an einem Boden des Materiallagers 1. Hiernach bestimmt die Bedienerperson die Koordinaten des Kalibrierpunkts KP in Bezug auf den Ursprung des Referenzsystems. Der Kalibrierpunkt erhält so beispielsweise die Koordinaten x_KP und y_KP, siehe 1.
In einem Schritt 201 in 2 wird nun beispielsweise ein Lot an der Krankatze 12 befestigt, und die Krankatze 12 wird mittels Ansteuerung durch die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 in Abhängigkeit von einer Eingabe seitens der Bedienerperson an den Kalibrierpunkt KP verfahren, so dass das Lot über dem Punkt KP hängt. Das Lot kann an einem Krankatzen-Referenzpunkt KR befestigt werden. Hiernach teilt die Bedienerperson der Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 mit, dass der Kalibrierpunkt KP angefahren worden ist. Die Steuereinrichtung 11 speichert daraufhin die Koordinaten x_KP, y_KP auf einem Speicher (nicht dargestellt) derselben ab.
In einem weiteren Schritt 202 (siehe 2) wird die Entfernung E_x gemessen.
In einem Schritt 203 ermittelt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 anhand der gemessenen Entfernung E_x, der gespeicherten Koordinate x_KP sowie der Umgebungsinformation L die Orientierung des Transponders 21. Anhand der Koordinate x_KP und der Länge L kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 nämlich ermitteln, auf welcher Seite (bezogen auf den Mittelwert MW, siehe 3) des Materiallagers 1 in Bezug auf die x-Richtung sich der Transponder 21 befindet. Wird nun weiter die gemessene Entfernung E_x berücksichtig, so kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 feststellen, in welche Richtung der Transponder 21 „blickt“ bzw. wo der korrespondierende Transponder 22 angeordnet ist. In dem Ausführungsbeispiel nach 1 würde die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 feststellen, dass der Transponder 21 in die positive x-Richtung orientiert ist.
Außerdem kann die Auswerte- und Steuereinrichtung 11 die Position des Transponders 21 in der x-Richtung in einem Schritt 204 ermitteln. In einer vereinfachten Ausführungsform des Verfahrens kann diese Position als x_kp angenommen werden, da sie sich diese bei geringer Kranbreite KB (siehe 3) nur unwesentlich von der Position der Kranbrücke 6 im Kalibrierpunkt KP unterscheidet. Entsprechend wird als Position des Transponders 21 die Koordinate x_KP aus dem Speicher der Auswerte- und Steuereinrichtung 11 ausgelesen. In einer anderen Ausführungsform, bei welcher die Position des Transponders 21 genauer ermittelt werden soll, kann diese anhand der Koordinate x_KP und der gemessenen Entfernung E_x sowie der Orientierung des Transponders 21 ermittelt werden.
Die Orientierung des Transponders 25 der zweiten Entfernungsmesseinrichtung 16 in Abhängigkeit von der Koordinate y_kp, der gemessenen Entfernung E_y und der Breite B des Materiallagers 1 wird ebenfalls in dem Schritt 203 ermittelt. Die Orientierung des Transponders 25 kann in positiver oder negativer y-Richtung sein.
Darüber hinaus wird in dem Schritt 204 auch die Position des Transponders 25 in der y-Richtung ermittelt. Dies geschieht entsprechend der Positionsbestimmung für den Transponder 21 in der x-Richtung.
Anhand der nunmehr bestimmten Orientierung und Position der Transponder 21, 25 wird nun in einem Schritt 205 eine Transformation – in 1 durch die den Ursprung U, den Kalibrierpunkt KP, den Kranreferenzpunkt KR und den Transponder 25 verbindenden Pfeile veranschaulicht – gebildet. Die Transformation kann insbesondere in Form einer Transformationsmatrix gebildet sein. Diese kann einen rotatorischen Anteil und einen translatorischen Anteil aufweisen. Der rotatorische Anteil lässt sich wiederum durch die Orientierung der Transponder 21, 25 beschreibenden Rotationsmatrizen beschreiben. Der translatorische Anteil lässt sich wiederum durch die Position der Transponder 21, 25 beschreibende Translationsmatrizen beschreiben.
Die so gebildete Transformationsmatrix kann beispielsweise auf dem nicht gezeigten Speicher der Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 abgelegt sein. Im Betrieb werden die von der ersten und zweiten Messeinrichtung 14, 16 gemessenen Entfernungen E_x, E_y mittels der Transformationsmatrix in eine Position x_KR, y_KR umgerechnet. Somit kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 die Krankatze 12 zum Anfahren einer beliebigen Station in dem Materiallager 1 exakt ansteuern.

Claims

Verfahren zum Kalibrieren eines ersten beweglichen Kranteils (6, 7) eines Krans (2), mit den Schritten: Positionieren (201) des ersten beweglichen Kranteils (6, 7) über einem Kalibrierpunkt (KP) mit einer ersten vorbestimmten Koordinate (x_KP) in einem Referenzsystem (x, y), Messen (202) einer ersten Entfernung (E_x) zwischen einem an dem ersten beweglichen Kranteil (6, 7) angebrachten ersten Sender-/Empfänger-Element (21) einer ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) und einem fest in dem Referenzsystem (x, y) angeordneten, zweiten Sender-/Empfänger-Element (22) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14), Ermitteln (203) einer Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) in dem Referenzsystem (x, y) in Abhängigkeit von der ersten vorbestimmten Koordinate (x_KP), der gemessenen ersten Entfernung (E_x) und einer ersten Umgebungsinformation (L), und Bilden (205) einer Transformation in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) für ein Transformieren einer im Betrieb des Krans (2) mittels des ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Elements (21, 22) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) gemessenen Entfernung (E_x) zur Bestimmung einer Position (x_KR) des ersten beweglichen Kranteils (6, 7) im Referenzsystem (x, y).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem ersten beweglichen Kranteil (6, 7) ein zweiter bezüglich des ersten Kranteils (6, 7) beweglicher Kranteil (12, 13) über dem Kalibrierpunkt (KP) mit der ersten und einer zweiten vorbestimmten Koordinate (x_KP, y_KP) positioniert wird (201), zusätzlich zu der ersten Entfernung (E_x) eine zweite Entfernung (E_y) zwischen einem an dem zweiten beweglichen Kranteil (12, 13) angebrachten, ersten Sender-/Empfänger-Element (25) einer zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16) und einem an dem ersten beweglichen Kranteil (6, 7) angebrachten, zweiten Sender-/Empfänger-Element (21) der zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16) gemessen wird (202), zusätzlich zu der Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) eine Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements (25) der zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16) in dem Referenzsystem (x, y) in Abhängigkeit von der zweiten Koordinate (y_KP), der zweiten gemessenen Entfernung (E_y) und einer zweiten Umgebungsinformation (B) ermittelt wird (203), und die Transformation zusätzlich in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements (25) der zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16) für ein Transformieren einer im Betrieb des Krans (2) mittels des ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Elements (21, 25) der zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16) gemessenen Entfernung (E_y) zur Bestimmung einer Position (y_KP) des zweiten beweglichen Kranteils (6, 7) im Referenzsystem (x, y) gebildet wird (205).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21, 25) der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung (14, 16) in dem Referenzsystem (x, y) ermittelt wird (204), und die Transformation in Abhängigkeit von der ermittelten Position und der ermittelten Orientierung gebildet wird (205).
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) in dem Referenzsystem (x, y) in Abhängigkeit von der ersten vorbestimmten Koordinate (x_KP), der ersten gemessenen Entfernung (E_x) und der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) ermittelt wird (204) und/oder die Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements (25) der zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16) in dem Referenzsystem (x, y) in Abhängigkeit von der zweiten vorbestimmten Koordinate (y_KP), der zweiten gemessenen Entfernung (E_y) und der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements (25) der zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16) ermittelt wird (204).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden (205) der Transformation das Bilden einer Rotationsmatrix in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21, 25) der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung (14, 16) und/oder einer Translationsmatrix in Abhängigkeit von der ermittelten Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21, 25) der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung (14, 16) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Kalibrierpunkts (KP) in Abhängigkeit von der Genauigkeit der ersten und/oder zweiten Umgebungsinformation (B, L) gewählt wird (200).
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierpunkt (KP) außerhalb eines Toleranzbereichs (TB) um einen Mittelwert (MW) der Umgebungsinformation (L) gewählt wird (200).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierpunkt (KP) in Abhängigkeit von einer Positionsinformation (KB) des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21, 25) der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung (14, 16) bezüglich des ersten und/oder zweiten Kranteils (6, 7, 12, 13) gewählt wird (200).
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Entfernung (E_x, E_y) entlang zueinander senkrechter Achsen (x, y) gemessen werden (202).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste bewegliche Kranteil (6, 7) als Kranbrücke und/oder das zweite bewegliche Kranteil (12, 13) als Krankatze ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kranbrücke (6, 7) und die Krankatze (12, 13) entlang senkrechter Achsen (x, y) zueinander verfahrbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Entfernungsmesseinrichtung (14, 16) zum Messen der ersten und/oder zweiten Entfernung (E_x, E_y) ein Funksignal verwendet (202).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Umgebungsinformation (B, L) als Dimension eines das erste und/oder zweite Kranteil (6, 7, 12, 13) aufweisenden Materiallagers ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Krans (2), wobei eine Position (x_KR, y_KR) eines ersten und/oder zweiten beweglichen Kranteils (6, 7, 12, 13) in einem Referenzsystem (x, y) in Abhängigkeit von einer nach einem der Ansprüche 1 bis 13 gebildeten Transformation bestimmt wird.
Kran (2), mit: einem ersten beweglichen Kranteil (6, 7), einer Einrichtung (11) zum Positionieren des ersten beweglichen Kranteils (6, 7) über einem Kalibrierpunkt (KP) mit einer ersten vorbestimmten Koordinate (x_KP) in einem Referenzsystem (x, y), einer ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) mit einem ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Element (21, 22), wobei das erste Sender-/Empfänger-Element (21) an dem ersten beweglichen Kranteil (6) angebracht und das zweite Sender-/Empfänger-Element (22) fest im Referenzsystem (x, y) angeordnet ist, wobei die erste Entfernungsmesseinrichtung (14) dazu eingerichtet ist, eine erste Entfernung (E_x) zwischen dem ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Element (21, 22) zu messen, einer Einrichtung (11) zum Ermitteln einer Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) in dem Referenzsystem (x, y) in Abhängigkeit von der ersten vorbestimmten Koordinate (x_KP), der gemessenen ersten Entfernung (E_x) und einer ersten Umgebungsinformation (L), und einer Einrichtung (11) zum Bilden einer Transformation in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) für ein Transformieren einer im Betrieb des Krans (2) mittels des ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Elements (21, 22) gemessenen Entfernung (E_x) zur Bestimmung einer Position (x_KR) des ersten beweglichen Kranteils (6, 7) in dem Referenzsystem (x, y).