DE102021121749A1

DE102021121749A1 - Method for detecting the outer contour of a load on a crane

Info

Publication number: DE102021121749A1
Application number: DE102021121749.0A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Bube; Moritz Dornseifer
Original assignee: ABUS Kransysteme GmbH
Current assignee: ABUS Kransysteme GmbH
Priority date: 2021-08-23
Filing date: 2021-08-23
Publication date: 2023-02-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Außenkontur einer Last (6) an einem eine Laufkatze (2) aufweisenden Kran, wobei durch wenigstens einen Sensor (3), der in Lastaufnahmerichtung an der Laufkatze (2) befestigt wird, kontinuierlich die Abstände zwischen dem Sensor (3) und allen Bildpunkten in dessen Blickfeld (31) ermittelt und in einer Speichereinheit (41) abgespeichert werden, die Abstandsmesswerte eines jeden Bildpunktes über eine Rechnereinheit (4) in einer kontinuierlichen Auswertung miteinander verglichen werden und aus der Menge der Bildpunkte mit sich ändernden Abstandswerten die Projektionsfläche der Last (6) und deren Außenkontur ermittelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kran zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for detecting the outer contour of a load (6) on a crane that has a trolley (2), with at least one sensor (3), which is attached to the trolley (2) in the load-receiving direction, continuously measuring the distances between the Sensor (3) and all pixels in its field of view (31) are determined and stored in a storage unit (41), the measured distance values of each pixel are compared with each other via a computer unit (4) in a continuous evaluation and from the set of pixels with itself changing distance values, the projected area of the load (6) and its outer contour is determined. The invention also relates to a crane for carrying out such a method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Außenkontur einer Last an einem eine Laufkatze aufweisenden Kran nach dem Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kran nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.The invention relates to a method for detecting the outer contour of a load on a crane having a trolley according to patent claim 1. The invention also relates to a crane according to the preamble of patent claim 7.

Zur Vermeidung von Kollisionen bei der Bewegung einer Last mit einem Kran kommen Sicherheitssysteme zum Einsatz, die drohende Kollisionen der Last mit Personen oder Gegenständen erkennen und ggf. auch selbstständig Maßnahmen wie eine Notbremsung einleiten können. Hierzu ist es bekannt, die Umgebung mit Sensoren zu überwachen, die ihre Bilder an ein Bilderkennungssystem weiterleiten, welches über eine Bildanalyse mögliche Objektkollisionen erkennt. Hierzu werden die minimalen Abstände von den Außenkanten der erkannten Last zu den potentiell gefährdeten Personen und Gegenständen bzw. deren Außenkanten ermittelt und mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen. Zur Objekterkennung und Abstandsmessung kommen, wie auch von Assistenzsystemen von Kraftfahrzeugen bekannt, Sensoren wie Kameras mit Bilderkennung, Lidar/Laserscanner, oder auch Stereokameras zum Einsatz. Die Sensoren werden am Kran oder an der Laufkatze angebracht und nach unten gerichtet, um eine gute Übersicht über den Arbeitsbereich des Krans zu erhalten. Während alle Objekte im Blickfeld der Sensoren als potentielle Hindernisse klassifiziert werden können, muss unter diesen Objekten die Last, bzw. deren Außenkanten gesondert erkannt werden, um Abstandsmessungen durchführen zu können. Die erforderlichen kontinuierlichen Bildanalysen sind jedoch sehr aufwändig und erfordern leistungsfähige Rechnersysteme.To avoid collisions when moving a load with a crane, safety systems are used that recognize imminent collisions of the load with people or objects and, if necessary, can also independently initiate measures such as emergency braking. To this end, it is known to monitor the environment with sensors that forward their images to an image recognition system that uses image analysis to identify possible object collisions. For this purpose, the minimum distances from the outer edges of the detected load to the potentially endangered people and objects or their outer edges are determined and compared with specified limit values. As is also known from assistance systems in motor vehicles, sensors such as cameras with image recognition, lidar/laser scanners, or stereo cameras are used for object recognition and distance measurement. The sensors are mounted on the crane or trolley and point downwards to get a good overview of the crane's working area. While all objects in the field of view of the sensors can be classified as potential obstacles, the load or its outer edges must be identified separately under these objects in order to be able to carry out distance measurements. However, the necessary continuous image analyzes are very complex and require powerful computer systems.

Aus der EP 3 354 616 A1 ist ein Sicherheitssystem bekannt, bei dem zur Identifikation der Last in dem von einer Kamera gelieferten Bild vordefinierte Eigenschaften der Last, wie deren geometrische Form und Reflexionseigenschaften bei einer spektralen Analyse genutzt werden, um die erforderliche Rechenleistung zu mindern. Nachteilig an diesem System ist jedoch, dass es nur für geometrisch vordefinierte Lasten geeignet ist, wobei bei jedem Lastaufnahmevorgang die Lastgeometrie zunächst eingegeben werden muss.From the EP 3 354 616 A1 a safety system is known in which predefined properties of the load, such as its geometric shape and reflection properties, are used in a spectral analysis to identify the load in the image supplied by a camera in order to reduce the computing power required. The disadvantage of this system, however, is that it is only suitable for geometrically predefined loads, with the load geometry first having to be entered for each load pick-up process.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung der Außenkontur einer Last an einem eine Laufkatze aufweisenden Kran bereitzustellen, bei dem eine vorherige geometrische Definition der Last und/oder deren Lage nicht erforderlich ist und das nur minimalen Rechenaufwand erfordert. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This is where the invention aims to remedy the situation. The invention is based on the object of providing a method for detecting the outer contour of a load on a crane having a trolley, in which a prior geometric definition of the load and/or its position is not required and which requires only minimal computing effort. According to the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1.

Mit der Erfindung ist ein Verfahren zur Erkennung der Außenkontur einer Last an einem eine Laufkatze aufweisenden Kran bereitgestellt, bei dem eine vorherige geometrische Definition der Last nicht erforderlich ist und das nur einen minimalen Rechenaufwand erfordert. Dadurch, dass durch wenigstens einen Sensor, der in Lastaufnahmerichtung, also nach unten gerichtet, an der Laufkatze befestigt wird, kontinuierlich die Abstände zwischen dem Sensor und allen Bildpunkten in seinem Blickfeld ermittelt und in einer Speichereinheit abgespeichert werden, die Abstandsmesswerte eines jeden Bildpunktes über eine Rechnereinheit in einer kontinuierlichen Auswertung miteinander verglichen werden und aus der Menge der Bildpunkte mit sich ändernden Abstandswerten die Projektionsfläche der Last und deren Außenkontur ermittelt wird, ist ein minimaler Rechenaufwand durch einfache Differenzwertermittlung erzielt.The invention provides a method for detecting the outer contour of a load on a crane having a trolley, in which a prior geometric definition of the load is not required and which requires only a minimal amount of computation. Because at least one sensor, which is attached to the trolley in the direction of load pick-up, i.e. downwards, continuously determines the distances between the sensor and all pixels in its field of view and stores them in a memory unit, the measured distance values of each pixel over a computer unit are compared with one another in a continuous evaluation and the projected area of the load and its outer contour is determined from the set of pixels with changing distance values, a minimum computation effort is achieved by simply determining the difference value.

Der Begriff „Projektionsfläche“ bezeichnet vorliegend - entgegen der exakten Bedeutung in der abbildenden Geometrie - die Fläche der Last, die parallel zum Boden 5 die maximale Außenkontur der Mantelfläche der Last 6 abdeckt, also die gesamte Fläche, durch die in Draufsicht der Last der Boden bzw. die Sicht auf den Boden verdeckt wird.The term "projection area" refers here - contrary to the exact meaning in the imaging geometry - the area of the load, which covers the maximum outer contour of the lateral surface of the load 6 parallel to the floor 5, i.e. the entire area through which the floor extends when the load is viewed from above or the view of the ground is obscured.

Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, dass beim Anheben einer Last relativ zum Sensor nur die Bildpunkte der Projektionsfläche der Last ihren Abstand zum Sensor verändern. Der Ausgangsabstand der Projektionsfläche liefert dabei über die Differenz zum Bodenabstand die Höhe der Last. Danach kann für eine weitere Kollisionsüberwachung die Last unmittelbar und mit geringstem Rechenaufwand insbesondere als die Last einhüllendes Prisma (Projektionsfläche ist ein Polygon) oder Zylinder (Projektionsfläche ist eine Ellipse) definiert werden. Grundsätzlich kann die Projektionsfläche eine beliebig konturierte Fläche sein.The basic idea of the present invention is that when a load is lifted relative to the sensor, only the pixels of the projection surface of the load change their distance from the sensor. The initial distance of the projection surface provides the height of the load via the difference to the ground clearance. After that, for further collision monitoring, the load can be defined directly and with the least amount of computing effort, in particular as a prism enveloping the load (projection area is a polygon) or cylinder (projection area is an ellipse). In principle, the projection surface can be any contoured surface.

Auf Basis der Projektionsfläche oder des berechneten, die Last einhüllenden Körpers, insbesondere in Forme eines Prismas oder Zylinders, ist zudem eine Klassifizierung des angehängten Gegenstandes durch Zuordnung zu Produkten oder Gewichtsklassen oder sonstigen Klassifikationsparametern auf Basis von in einer Rechnereinheit hinterlegten Vergleichswerten ermöglicht. Die Klassifizierung des Gegenstandes kann durch Verwendung einer Bilderkennungssoftware weiter optimiert werden.On the basis of the projection area or the calculated body enveloping the load, in particular in the form of a prism or cylinder, it is also possible to classify the attached object by assigning it to products or weight classes or other classification parameters based on comparative values stored in a computer unit. The classification of the object can be further optimized by using image recognition software.

In Weiterbildung der Erfindung wird eine zweidimensionale Matrix gebildet, deren Zeilen und Spalten das Blickfeld des wenigstens einen Sensors aus Bildpunkten aufspannen, wobei in die Matrix die ermittelten Abstandswerte der einzelnen Bildpunkte abgelegt werden. Hierdurch ist eine einfache Bildung einer „Tiefenlandkarte“ erzielt.In a development of the invention, a two-dimensional matrix is formed, the rows and columns of which span the field of view of the at least one sensor made up of pixels, with the determined distance values of the individual pixels being entered into the matrix be discarded. In this way, a simple formation of a “low map” is achieved.

Bevorzugt wird als Sensor eine Tiefenkamera mit strukturiertem Licht, eine Stereokamera, ein Lidarsensor, und/oder ein 3D-Laserscanner verwendet. Hierbei handelt es sich um präzise Sensoren, die handelsüblich und daher kostengünstig sind.A depth camera with structured light, a stereo camera, a lidar sensor and/or a 3D laser scanner is preferably used as the sensor. These are precise sensors that are commercially available and therefore inexpensive.

In Ausgestaltung der Erfindung werden in der Rechnereinheit Grenzwerte für maximale und minimale Abstandwerte hinterlegt und diejenigen Abstandsmesswerte, deren Abstand zu dem zuletzt erfassten Abstandsmesswert desselben Punktes außerhalb der hinterlegten Grenzwerte liegen, werden als fehlerhaft von der Auswertung ausgeschlossen. Hierdurch ist eine Eliminierung von Fehlinformationen, beispielsweise verursacht durch Unschärfe im Sensorbild oder sich bewegende Objekte im Sichtfeld des Sensors ermöglicht.In an embodiment of the invention, limit values for maximum and minimum distance values are stored in the computer unit and those measured distance values whose distance from the last recorded distance measured value of the same point is outside the stored limit values are excluded from the evaluation as faulty. This makes it possible to eliminate erroneous information, for example caused by blurring in the sensor image or moving objects in the sensor's field of view.

Eine weitere Möglichkeit der Eliminierung von Fehlinformationen kann dadurch erzielt werden, dass die Hubgeschwindigkeit und die Hubrichtung der Rechnereinheit als Eingangswerte geliefert werden, wobei durch die Rechnereinheit basierend auf diesen Eingangswerten eine zu erwartende maximale Differenz von Abstandsmesswerten jeweils zweier aufeinanderfolgenden Messungen der Bildpunkte ermittelt wird, und wobei diejenigen Messwerte, deren Differenz zu dem vorherigen Messwert eines Bildpunktes über eine vorgegebene Toleranz hinaus die maximale Differenz überschreiten, als fehlerhaft von der Auswertung ausgeschlossen werden.A further possibility of eliminating erroneous information can be achieved in that the stroke speed and the stroke direction are supplied to the computer unit as input values, with the computer unit determining an expected maximum difference in measured distance values of two consecutive measurements of the pixels on the basis of these input values, and Those measured values whose difference from the previous measured value of a pixel exceeds the maximum difference by a predetermined tolerance are excluded from the evaluation as erroneous.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Fixpunkt im Bildbereich des Sensors definiert, wobei die unterschiedlichen Lagen der jeweils ermittelten Projektionsfläche der Last in Relation zu dem Fixpunkt für eine Pendeldämpfung mit einem geschlossenen Regelkreis verwendet wird.In a further embodiment of the invention, a fixed point is defined in the image area of the sensor, with the different positions of the respectively determined projection surface of the load being used in relation to the fixed point for pendulum damping with a closed control loop.

Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Kran mit einer auf einer Kranbahn verfahrbaren Laufkatze bereitzustellen, der eine Erkennung der Außenkontur einer aufgenommenen Last ohne vorherige geometrische Definition der Last mit minimalem Rechenaufwand ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Kran mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 7 gelöst.The present invention is also based on the object of providing a crane with a trolley that can be moved on a crane runway, which enables the outer contour of a picked-up load to be recognized without prior geometric definition of the load and with minimal computing effort. According to the invention, this object is achieved by a crane having the features of the characterizing part of patent claim 7.

Mit der Erfindung ist ein Kran mit einer auf einer Kranbahn verfahrbaren Laufkatze bereitgestellt, der eine Erkennung der Außenkontur einer aufgenommenen Last ohne vorherige geometrische Definition der Last mit minimalem Rechenaufwand ermöglicht. Dadurch, dass der wenigstens eine Sensor ein Abstandssensor zur kontinuierlichen Ermittlung der Abstände zwischen dem Sensor und allen Bildpunkten seines Blickfeldes eingerichtet ist, wobei die Rechnereinheit derart programmiert ist, die von dem wenigstens einen Sensor ermittelten Abstandsesswerte in einer Speichereinheit abzuspeichern und die kontinuierlich gemessenen Abstandsmesswerte eines jeden Bildpunktes in einer kontinuierlichen Auswertung miteinander zu vergleichen und aus der Menge der Bildpunkte mit sich ändernden Abstandswerten die Projektionsfläche einer von dem Hubseil aufgenommenen Lastzug ermitteln, ist eine einfache Ermittlung der Außenkontur der Last mit minimalem Rechenaufwand durch einfache Differenzwertermittlung bewirkt.The invention provides a crane with a trolley that can be moved on a crane runway, which enables the outer contour of a picked-up load to be recognized without prior geometric definition of the load and with minimal computing effort. Because the at least one sensor is a distance sensor for continuously determining the distances between the sensor and all pixels in its field of view, the computer unit being programmed in such a way that the measured distance values determined by the at least one sensor are stored in a memory unit and the continuously measured measured distance values of a To compare each pixel with each other in a continuous evaluation and to determine the projected area of a truck and trailer lifted by the hoist rope from the number of pixels with changing distance values, a simple determination of the outer contour of the load with minimal computing effort is effected by simply determining the difference value.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Rechnereinheit programmiert, eine zweidimensionale Matrix zu bilden, deren Zeilen und Spalten das Blickfeld des wenigstens einen Sensors aus Bildpunkten aufspannen und in die Matrix die ermittelten Abstandswerte der einzelnen Bildpunkte zu hinterlegen. Hierdurch ist eine einfache Bildung einer Tiefenlandkarte ermöglicht.In a development of the invention, the computer unit is programmed to form a two-dimensional matrix whose rows and columns span the field of view of the at least one sensor made up of pixels and to store the determined distance values of the individual pixels in the matrix. This enables a simple formation of a depth map.

In Ausgestaltung der Erfindung sind in der Rechnereinheit Grenzwerte für maximale und minimale Abstandwerte hinterlegt, wobei die Rechnereinheit programmiert ist, diejenigen Abstandsmesswerte, deren Differenz zu dem zuletzt erfassten Abstandsmesswert desselben Bildpunktes außerhalb der hinterlegten Grenzwerte liegen, als fehlerhaft von der Auswertung auszuschließen. Hierdurch ist eine Eliminierung von Fehlinformationen, beispielsweise verursacht durch Unschärfe im Sensorbild oder sich bewegende Objekte im Sichtfeld des Sensors ermöglicht.In an embodiment of the invention, limit values for maximum and minimum distance values are stored in the computer unit, with the computer unit being programmed to exclude from the evaluation those measured distance values whose difference to the last measured distance value recorded for the same pixel is outside the stored limit values. This makes it possible to eliminate erroneous information, for example caused by blurring in the sensor image or moving objects in the sensor's field of view.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Rechnereinheit mit Messgebern, welche die Hubgeschwindigkeit und die Hubrichtung der Rechnereinheit als Eingangswerte liefern, verbunden, wobei die Rechnereinheit eingerichtet ist, basierend auf diesen Eingangswerten eine zu erwartender maximale Differenz von Abstandsmesswerten jeweils zweier aufeinanderfolgenden Abstandsmessungen der einzelnen Bildpunkte zu ermitteln, und die Messwerte, deren Differenz zu dem vorherigen Messwert eines Bildpunktes über eine vorgegebene Toleranz hinaus die maximale Differenz überschreiten, als fehlerhaft von der Auswertung auszuschließen. Hierdurch ist eine weitere Eliminierung von fehlerhaften Messwerten ermöglicht.In a further refinement of the invention, the computer unit is connected to sensors which supply the stroke speed and the direction of stroke to the computer unit as input values, with the computer unit being set up, based on these input values, to assign an expected maximum difference in distance measurements between two consecutive distance measurements of the individual pixels determine, and the measured values whose difference to the previous measured value of a pixel exceeds the maximum difference beyond a predetermined tolerance, to be excluded from the evaluation as erroneous. This enables a further elimination of erroneous measured values.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in der Rechnereinheit ein definierter Fixpunkt im Bildbereich des Sensors hinterlegt, wobei die Rechnereinheit programmiert ist, basierend auf den unterschiedlichen Lagen der jeweils ermittelten Projektionsfläche der Last in Relation zu dem Fixpunkt eine Pendeldämpfung mit einem geschlossenen Regelkreis zu berechnen, wobei die Rechnereinheit mit der Steuerung der Laufkatze verbunden ist und eingerichtet ist, diese Steuerung zur Durchführung der berechneten Pendeldämpfung anzusteuern. Hierdurch ist eine Nutzung eines festen Bildpunktes im Bildbereich als Position der pendelnden Last erzielt, wodurch eine Pendeldämpfung unter minimierten Rechenaufwand ermöglicht ist.In a further embodiment of the invention, a defined fixed point in the image area of the sensor is stored in the computer unit, with the computer unit being programmed to calculate a pendulum damping with a closed control loop based on the different positions of the respectively determined projection surface of the load in relation to the fixed point. where the calculatorin unit is connected to the controller of the trolley and is set up to control this controller for carrying out the calculated anti-sway control. As a result, a fixed image point in the image area is used as the position of the oscillating load, as a result of which an oscillating damping is made possible with a minimized computing effort.

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:

1 die schematische Darstellung der Erstellung einer zweidimensionalen Matrix aus Abstandsmesswerten:
2 die schematische Darstellung der Erstellung einer Tiefenlandkarte und
3 die schematische Darstellung der Kranbahn eines Krans mit angeordneter Laufkatze.

Other developments and refinements are specified in the remaining dependent claims. Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in detail below. Show it:

1 the schematic representation of the creation of a two-dimensional matrix from distance measurements:
2 the schematic representation of the creation of a depth map and
3 the schematic representation of the crane runway of a crane with a trolley arranged.

Der als Ausführungsbeispiel gewählte Kran ist ein Laufkran, der in 3 lediglich schematisch wiedergegeben ist. Der Laufkran umfasst eine Kranbahn 1, auf der eine Laufkatze 2 verfahrbar angeordnet ist, von der ein Hubseil 21 mit einem Lasthaken 22 zur Aufnahme einer Last 6 abläuft. An der Laufkatze 2 ist ein Sensor 3 angeordnet, der im Ausführungsbeispiel als 3D-Laserscanner ausgeführt ist. Der Sensor 3 ist orthogonal zur Laufkatze 2 in Richtung des Bodens 6 ausgerichtet und weist ein Blickfeld 31 auf.The crane chosen as an example is an overhead traveling crane, which is 3 is only shown schematically. The traveling crane comprises a crane runway 1 on which a trolley 2 is arranged to be movable, from which a hoist cable 21 with a load hook 22 for receiving a load 6 runs. A sensor 3 is arranged on the trolley 2 and is designed as a 3D laser scanner in the exemplary embodiment. The sensor 3 is aligned orthogonally to the trolley 2 in the direction of the floor 6 and has a field of view 31 .

Der Sensor 3 ist mit einer Rechnereinheit 4 verbunden, die eine Speichereinheit 41 aufweist. Im Ausführungsbeispiel ist die Rechnereinheit 4 ein Mini-Computer der britischen Raspberry Pi Foundation.The sensor 3 is connected to a computer unit 4 which has a memory unit 41 . In the exemplary embodiment, the computer unit 4 is a mini-computer from the British Raspberry Pi Foundation.

Die Rechnereinheit 4 ist mit einem Computerprogramm versehen, mit dem die Außenkontur einer von der Laufkatze 2 aufgenommenen Last 6 auf Basis der von dem Sensor 3 ermittelten Abstandswerten berechnet werden kann. In 1 ist die Ermittlung der Projektionsfläche 61 einer auf einem Boden 5 platzierten Last 6 schematisch dargestellt. Die von dem Sensor 3 ermittelten Abstandsmesswerte der Bildpunkte des Blickfeldes 31 werden in der Speichereinheit 41 in einer zweidimensionalen erstem Matrix 42 abgelegt (vgl. 1 b)). Die Zeilen und Spalten dieser Matrix 42 bilden die Bildpunkte des Blickfelds des Sensors 3 ab. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand des Sensors 3 zum Boden 5 sechs Meter und zur Oberseite der Last 6 fünf Meter. Hieraus ergibt sich eine vom Boden 5 beabstandete Fläche, wie in 1 c) gezeigt. Diese Fläche stellt die Projektionsfläche 61 der Last 6 dar.The computer unit 4 is provided with a computer program with which the outer contour of a load 6 picked up by the trolley 2 can be calculated on the basis of the distance values determined by the sensor 3 . In 1 the determination of the projection surface 61 of a load 6 placed on a floor 5 is shown schematically. The measured distance values of the pixels of field of view 31 determined by sensor 3 are stored in memory unit 41 in a two-dimensional first matrix 42 (cf. 1 b) ). The rows and columns of this matrix 42 depict the pixels of the field of view of the sensor 3 . In the exemplary embodiment, the distance from the sensor 3 to the floor 5 is six meters and to the top of the load 6 five meters. This results in an area spaced apart from the floor 5, as in 1c) shown. This area represents the projection area 61 of the load 6.

Die von dem Sensor 3 ermittelten Abstandsmesswerte eines jeden Bildpunktes werden in einer kontinuierlichen Auswertung des Computerprogramms miteinander verglichen. In 2 ist ein Anheben der Last 6 um einen Meter schematisch gezeigt. In dieser neuen Position der Last 6 werden die von dem Sensor 3 ermittelten Abstandsmesswerte in der Speichereinheit 41 in einer zweiten zweidimensionalen Matrix 43 abgelegt (vgl. 2 b)). Durch Division der beiden Matrizen 42, 43 ergibt sich eine Abweichung im Bereich der Projektion der Last 5, wodurch dessen Außenkontur ermittelt wird. Die übrigen Abstände zu Bildpunkten des Bodens 5 (und möglicher weiterer dort platzierter Objekte) bleiben konstant. An diesen Punkten der Differenzmatrix 44 ergibt sich der Wert Null (vgl. 2 c)).The measured distance values of each pixel determined by the sensor 3 are compared with one another in a continuous evaluation of the computer program. In 2 a lifting of the load 6 by one meter is shown schematically. In this new position of the load 6, the measured distance values determined by the sensor 3 are stored in the storage unit 41 in a second two-dimensional matrix 43 (cf. 2 B) ). By dividing the two matrices 42, 43, there is a deviation in the area of the projection of the load 5, as a result of which its outer contour is determined. The other distances to pixels of the floor 5 (and possible further objects placed there) remain constant. The value zero results at these points of the difference matrix 44 (cf. 2 c) ).

Im Ausführungsbeispiel sind können in dem Computerprogramm maximale und minimale Abstandswerte eingegeben werden. Diese Grenzwerte werden von dem Computerprogramm in der Weise berücksichtigt, dass diejenigen Abstandsmesswerte einer Matrix, deren Differenz zu dem Abstandsmesswert desselben Bildpunktes der zuvor erfassten Matrix außerhalb der hinterlegten Grenzwerte liegen, als fehlerhaft von der Auswertung ausgeschlossen werden.In the exemplary embodiment, maximum and minimum distance values can be entered in the computer program. These limit values are taken into account by the computer program in such a way that those measured distance values of a matrix whose difference to the measured distance value of the same pixel of the previously recorded matrix are outside the stored limit values are excluded from the evaluation as erroneous.

Die Laufkatze 2 ist optional mit - nicht dargestellten - Messgebern für Seilhubgeschwindigkeit und Seilhubrichtung versehen, die mit der Rechnereinheit 4 verbunden sind. Das Computerprogramm errechnet basierend auf diesen Eingangswerten eine zu erwartende maximale Differenz von Abstandsmesswerten jeweils zweier aufeinanderfolgenden Abstandsmessungen der einzelnen Bildpunkte des Blickfeldes 31. Abstandsmesswerte, deren Differenz zu dem vorherigen Abstandsmesswert eines Bildpunktes über eine in dem Computerprogramm vorgegebene Toleranz hinaus die zu erwartende maximale Differenz überschreiten, werden als fehlerhaft von der Auswertung ausgeschlossen.The trolley 2 is optionally provided with measuring sensors for cable hoist speed and cable hoist direction, which are connected to the computer unit 4 (not shown). Based on these input values, the computer program calculates an expected maximum difference in measured distance values between two consecutive distance measurements of the individual pixels of field of view 31. Measured distance values whose difference from the previous measured distance value of a pixel exceed the maximum difference to be expected by a tolerance specified in the computer program. are excluded from the evaluation as faulty.

Das in der Rechnereinheit 4 hinterlegte Computerprogramm kann weiterhin mit einer Routine zur Pendeldämpfung versehen sein. Hierbei wird ein Bildpunkt der ermittelten Projektionsfläche 61 der Last 6, vorzugsweise ein im Zentrum der Projektionsfläche 61 angeordneter Bildpunkt als Fixpunkt definiert. Nachfolgend wird die Position dieses Fixpunktes bei der Speicherung in einer Matrix auf Lageabweichungen in Relation zur jeweils vorhergehenden Matrix geprüft. Auf Basis von ermittelten Lageänderungen des Fixpunktes in der Matrix wird von der Rechnereinheit 4 eine Pendeldämpfung mit einem geschlossenen Regelkreis berechne und die Steuerung 23 der Laufkatze 2 derart angesteuert, dass einer Pendelbewegung der Last 6 entgegengewirkt wird. Hierzu ist die Rechnereinheit 4 mit der Steuerung 23 der Laufkatze 2 verbunden.The computer program stored in the computer unit 4 can also be provided with a routine for anti-sway control. Here, a pixel of the determined projection surface 61 of the load 6, preferably a pixel arranged in the center of the projection surface 61, is defined as a fixed point. The position of this fixed point is then checked for position deviations in relation to the previous matrix when it is stored in a matrix. Based on determined changes in position of the fixed point in the matrix, the computer unit 4 calculates a pendulum damping with a closed control loop and the controller 23 of the trolley 2 is controlled in such a way that a pendulum movement of the load 6 is counteracted will work. For this purpose, the computer unit 4 is connected to the controller 23 of the trolley 2 .

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 3354616 A1 [0003]

Claims

Method for detecting the outer contour of a load (6) on a crane having a trolley (2), wherein at least one sensor (3), which is attached to the trolley (2) in the direction of load pick-up, continuously measures the distances between the sensor (3) and all pixels in its field of view (31) are determined and stored in a memory unit (41), the measured distance values of each pixel are compared with one another via a computer unit (4) in a continuous evaluation and the projection surface is calculated from the set of pixels with changing distance values the load (6) and its outer contour is determined.

procedure after claim 1 , characterized in that a two-dimensional matrix is formed, the rows and columns of which span the field of view (31) of the at least one sensor (3) made up of pixels, the determined distance values of the individual pixels being stored in the matrix (42, 43).

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that a depth camera with structured light, a stereo camera, a lidar sensor, and/or a 3D laser scanner are used as the sensor (3).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that limit values for maximum and minimum distance values are stored in the computer unit (4) and those measured distance values whose difference to the last measured distance value recorded for the same pixel are outside the stored limit values are excluded from the evaluation as faulty become.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the lifting speed and the lifting direction of the load (6) are transmitted to the computer unit (4) as input values, with the computer unit (4) calculating an expected maximum difference in measured distance values based on these input values two consecutive distance measurements of the pixels is determined and those distance measurement values whose difference from the previous measurement value of a pixel exceeds the maximum difference by a predetermined tolerance are excluded from the evaluation as erroneous.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a fixed point is defined in the image area of the sensor, the different positions of the respectively determined projection surface of the load being used in relation to the fixed point for pendulum damping with a closed control loop.

Crane, with a crane runway (1) on which a trolley (2) is movably arranged, from which a hoisting cable (21) with a load hook (22) for receiving a load (6) runs, with at least one sensor ( 3) which is connected to a computer unit (4), characterized in that the at least one sensor (3) is a distance sensor for continuously determining the distances between the sensor (3) and all pixels in its field of vision (31), wherein the computer unit (4) is programmed to store the measured distance values determined by the at least one sensor (3) in a memory unit (41) and to compare the continuously measured measured distance values of each pixel in a continuous evaluation with one another and from the set of pixels with itself changing distance values to determine the projected area of a load (6) picked up by the hoisting rope (21).

crane after claim 7 , characterized in that the computer unit (4) is programmed to form a two-dimensional matrix, the rows and columns of which span the field of view (31) of the at least one sensor (3) of pixels and the determined distance values in the matrix (42, 43). of the individual pixels.

crane after claim 7 or 8th , characterized in that the at least one sensor (3) is a depth camera with structured light, a stereo camera, a lidar sensor, and/or a 3D laser scanner.

Crane after one of Claims 7 until 9 , characterized in that limit values for maximum and minimum distance values are stored in the computer unit (4), the computer unit being programmed to exclude from the evaluation those measured distance values whose difference to the last measured distance value recorded for the same pixel is outside the stored limit values .

Crane after one of Claims 7 until 10 , characterized in that the computer unit (4) is connected to sensors which supply the lifting speed and the lifting direction of the load (6) to the computer unit (4) as input values, the computer unit (4) being programmed based on these input values to determine the maximum difference to be expected between measured distance values of two successive distance measurements of the individual pixels, and the measured values whose difference to the previous one If the measured value of a pixel exceeds the maximum difference beyond a specified tolerance, it can be excluded from the evaluation as faulty.

Crane after one of Claims 7 until 11 , characterized in that a defined fixed point in the image area (31) of the sensor (3) is stored in the computer unit (4), the computer unit (4) being programmed based on the different positions of the respectively determined projection surface of the load (6) to calculate a pendulum damping in relation to the fixed point using a closed control circuit, the computer unit (4) being connected to the controller (23) of the trolley (2) and being set up to activate this controller (23) to carry out the calculated pendulum damping.