DE10245970B4

DE10245970B4 - Verfahren bzw. Vorrichtung zur Erkennung einer Last eines Hebezeuges

Info

Publication number: DE10245970B4
Application number: DE10245970A
Authority: DE
Inventors: Peter Maurer; Peter Schulte; Ingbert Strebel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2022-10-01
Also published as: US7137771B2; WO2004032046A3; DE10245970A1; US20050232733A1; JP2006501454A; CN100352758C; JP3947540B2; WO2004032046A2; AU2003281922A8; AU2003281922A1; CN1684901A

Abstract

Verfahren zur Erkennung einer Position einer Last (24) und/oder eines Lastaufnahmemittels (223) eines Hebezeuges (1, 36), welches eine Laufkatze (3) zur Bewegung der Last (24) aufweist, wobei an der Laufkatze (3) eine aktive Lichtquelle (16) und eine Kamera (8) angebracht sind, welche beide in Richtung der Last (24) und/oder des Lastaufnahmemittels (23) ausrichtbar sind dadurch gekennzeichnet, dass die Last (24) und/oder das Lastaufnahmemittel (23) zumindest ein Merkmal (22) zur Erkennung der Position der Last (24) und/oder des Lastaufnahmemittels (23) aufweist, wobei das Merkmal (22) zumindest eine aktive Lichtquelle (17) aufweist und wobei von der aktiven Lichtquelle (16) an der Laufkatze ein Lichtsignal in Richtung des Merkmals (22) gesendet wird und vom Merkmal (22) nach einer Erkennung des Lichtsignals ein weiteres Lichtsignal zur Kamera (8) hin gerichtet gesendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Erkennung einer Position einer Last eines Hebezeuges. Das Hebezeug weist eine Laufkatze insbesondere zur horizontalen und/oder vertikalen Bewegung der Last auf, wobei an der Laufkatze eine aktive Lichtquelle und eine Kamera angebracht sind, welche beide in Richtung der Last ausrichtbar sind. An der Last bzw. einem Lastaufnahmemittel wie z. B. einem Spreader befindet sich ein optisches Merkmal, welches von der Kamera aufgenommen wird. Eine derartige Vorrichtung bzw. ein derartiges Verfahren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 19836103 A1 bekannt. Wegen nachteilige Umwelteinflüsse wie z. B. Nebel, oder Verschmutzung ist die Vorrichtung zur Erkennung einer Position der Last derart auszulegen, das diese Kompensiert werden.
Aus DE 694 32 653 T2 ist eine Anordnung mit einer an einer Laufkatze angeordneten Kamera bekannt. An einer Last befindet sich eine Lichtquelle, die Licht in Richtung der Kamera emittiert. Die Kamera erfasst das emittierte Licht und wertet dieses im Rahmen einer Pendelerfassung aus. Das emittierte Licht legt eine einfache Strecke zwischen Laufkatze und Last zurück. Damit ist die in DE 694 32 653 T2 beschriebene Anordnung robust gegenüber nachteiligen Umwelteinflüssen.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Positionsbestimmung bzw. eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung anzugeben, welches bezüglich von nachteiligen Umwelteinflüssen robuster ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit Hilfe eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. mit Hilfe einer Vorrichtung nach Anspruch 5.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2–4. Bezüglich der Vorrichtung nach Anspruch 5 ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen nach den Unteransprüchen 6 bis 8.
Zum Heben einer Last ist ein Hebezeug vorsehbar, welches die Last an Seilen hebt. Für die Aufnahme der Last ist beispielsweise ein Lastaufnahmemittel wie z. B. ein Spreader vorsehbar. Zum Bewegen der Last ist ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung der Last bzw. des Lastaufnahmemittels vorsehbar. Die Positionsbestimmung ist insbesondere bei der Aufnahme der Last, dem Transport der Last und beim Ablegen der Last von Bedeutung. An Seilen gehobene Lasten, wie z. B. Container, neigen zum Pendeln. Die Pendelung wird z. B. durch Wind oder durch seitliches Bewegen der Last hervorgerufen. Mit Hilfe der Positionsbestimmung ist es möglich eine Pendelung entgegenzuwirken, da die Position der Last feststellbar ist und somit als eine Istgröße einer Pendelausregelung verwendbar ist. Ein aktueller Pendelwinkel ist meßbar. Der Pendelwinkel ist für geeignete Maßnahmen einem Pendelimpuls entgegenzuwirken heranziehbar.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung einer Position einer Last eines Hebezeuges, welches eine Laufkatze insbesondere zur horizontalen und/oder vertikalen Bewegung der Last aufweist, wobei an der Laufkatze eine aktive Lichtquelle und eine Kamera angebracht sind, welche beide in Richtung der Last ausrichtbar sind weist die Last zumindest ein Merkmal auf, welches eine aktive Lichtquelle aufweist, wobei von der aktiven Lichtquelle an der Laufkatze ein Lichtsignal in Richtung des Merkmals gesendet wird und vom Merkmal nach einer Erkennung des Lichtsignals ein weiteres Lichtsignal zur Kamera hin gerichtet gesendet wird. Eine aktive Lichtquelle zeichnet sich durch die Fähigkeit aus Licht zu generieren und auszusenden. Das Licht ist beispielsweise sichtbares Licht und/oder nichtsichtbares Licht wie z. B. Infrarotlicht. Aktive Lichtquellen sind auch Einrichtungen zur Blitzerzeugung. Diese Einrichtungen zur Blitzerzeugung sind beispielsweise Scheinwerfer, welche für kurze Zeitabstände oberhalb der Dauerbelastung betreibbar sind.
Entsprechend dem Verfahren ist auch eine Vorrichtung zur Erkennung einer Position einer Last (1) eines Hebezeuges vorsehbar. Das Hebezeug weist eine Laufkatze insbesondere zur horizontalen und/oder vertikalen Bewegung der Last auf, wobei an der Laufkatze eine aktive Lichtquelle und eine Kamera angebracht sind, welche beide in Richtung der Last ausrichtbar sind und die Last zumindest ein Merkmal aufweist, welches zumindest eine aktive Lichtquelle aufweist, wobei ein lichtempfindlicher Sensor zur Erkennung der Aussendung eines Lichtsignales der aktiven Lichtquelle an der Laufkatze vorgesehen ist. Durch die Verwendung zweier gegenüber liegender aktiver Lichtquellen ist im Vergleich zur Verwendung eines nur Licht reflektierenden Merkmales auf der Last bzw. auf dem Lastaufnahmemittel nach dem Stand der Technik die Betriebssicherheit erhöht, da das Licht jeweils nur die einfache Strecke zwischen Laufkatze und Last bzw. Lastaufnahmemittels, wie z. B. einem Spreader zurückzulegen hat.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird als Lichtsignal zumindest ein Blitz ausgesandt. Durch die Verwendung eines Blitzes wird die Betriebssicherheit des Hebezeuges erhöht, da die Position der Last bzw. des Lastaufnahmemittels sicherer feststellbar ist. Die Lichtstärke des Blitzes ist gegenüber einer normalen Scheinwerfereinrichtung stark erhöht. Somit haben schlechte Umweltbedingungen wie z. B. Nebel kaum mehr einen Einfluß auf die sichere Positionsbestimmung.
Durch die Verwendung einer aktiven Lichtquelle an der Laufkatze und einer aktiven Lichtquelle an der Last bzw. dem Lastaufnahmemittel ist eine Verschmutzungsüberwachung durchführbar. Die Verschmutzung der aktiven Lichtquelle an der Laufkatze ist über den lichtempfindlichen Sensors an der Last bzw. dem Lastaufnahmemittel ermöglicht. Die Verschmutzungsfeststellung der aktiven Lichtquelle an der Last bzw. am Lastaufnahmemittel ist durch die Bestimmung der Helligkeit des in die Kamera einfallenden Lichtes ermöglicht. Somit ist ein für einen sicheren Betrieb zu hohe Verschmutzung der aktiven Lichtquellen bzw. der Kamera und/oder des lichtempfindlichen Sensors feststellbar, so dass rechtzeitig Maßnahmen zur Reinigung ergreifbar sind.
Das von der aktiven Lichtquelle aussendbare Lichtsignal ist beispielsweise im sichtbaren Bereich und/oder im nichtsichtbaren Bereich. Die Verwendung von Licht im nichtsichtbaren Bereich, wie z. B. Infrarotlicht, hat den Vorteil der Vermeidung einer Blendwirkung für eine sich im Bereich des Lichtsignals aufhaltende Person.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Lichtsignal aus Richtung der Laufkatze durch einen lichtempfindlichen Sensor erkannt. Der Sensor befindet sich beispielsweise vorteilhaft im Bereich des Merkmals der Last bzw. des Lastaufnahmemittels.
Ist als Lichtquelle eine Blitzeinrichtung verwendet so ergibt sich daraus der Vorteil, bei weniger Energie als bei einem Betrieb eines Scheinwerfers, eine höhere Energiedichte des Lichtsignales erzielen zu können. Die höhere Energiedichte ermöglicht eine sicherere Positionserkennung. Mit Hilfe des Blitzsignales sind auch Daten zwischen der Laufkatze und der Last bzw. dem Lastaufnahmemittel übermittelbar. Die Daten werden beispielsweise durch die Blitzfolge und/oder die Blitzlänge übermittelt. Inhalt der Daten sind beispielsweise Informationen bezüglich der aufgenommenen Last wie: Herkunft, Zielort, Lagerplatz, usw.. Weist die Last bzw. das Lastaufnahmemittel zumindest zwei Merkmale auf, so sind auch diese Merkmale vorteilhaft durch deren Blitzfolge und/oder Blitz länge unterscheidbar. Diese Unterscheidungsinformation bezüglich verschiedener Merkmale ermöglicht eine schnellere und exaktere Positionsbestimmung der Last bzw. des Lastaufnahmemittels.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Blitzes ist die Möglichkeit, mit Hilfe einer Laufzeitmessung der Lichtsignale eine Entfernungsmessung zwischen Laufkatze und Last bzw. Lastaufnahmemittel durchzuführen.
Durch die Verwendung eines Blitzes als Lichtsignal sind hohe Abtastraten des Merkmals zur Positionsbestimmung an der Last bzw. am Lastaufnahmemittel ermöglicht. Dadurch ergibt sich ein geringeres Messrauschen bei der Kamera und eine exaktere Messung der Position. Das reduzierte Messrauschen ist auch durch die hohe Lichtintensität des Blitzsignales ermöglicht.
Um das in die Kamera einfallende Licht noch zusätzlich zu erhöhen weist das Merkmal der Last bzw. des Lastaufnahmemittels eine Reflektoreigenschaft auf. Somit ist auch der Blitz von der aktiven Lichtquelle an der Laufkatze zur Kamera hin zurücklenkbar. Auch dies erhöht die Betriebssicherheit der Positionsbestimmung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den folgenden Figuren dargestellt und im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Krans als ein Hebezeug,
2 eine schematische Darstellung einer Containerbrücke als ein Hebezeug,
3 eine Laufkatze mit angehängter Last,
4 eine Kamera und einen zugehörigem Reflektor,
5 eine Kamera und ein zugehöriges Merkmal mit aktiver Lichtquelle und
6 schmatisch den Hardwareaufbau des Merkmales mit aktiver Lichtquelle
Die Darstellung gemäß 1 zeigt eine schematische Darstellung eine Krans 1 in einer Seitenansicht. Der dargestellte Kran 1 weist einen Ausleger 2 auf mit einer verfahrbaren Laufkatze 3 auf. Die Bewegungsrichtung der Laufkatze 3 ist durch einen Doppelpfeil 20 symbolisiert. Die Laufkatze 3 selbst weist, vier Hubwerke mit je einer Seiltrommel auf, wobei in der vorliegenden Zeichnung aufgrund der Seitenansicht nur die zwei Hubwerke 4 und dargestellt sind und die anderen verdeckt sind. Die Hubrichtung einer Last 24 ist durch einen Doppelpfeil 21 symbolisiert. Der Kran 1 dient als Beispiel für ein Hebezeug, bei welchem mittels einer Kamera 8 die Position der Last 24 bzw. die Position eines Lastaufnahmemittels 23, wie z. B. einem Spreader für einen Container feststellbar ist.
Die Darstellung gemäß 2 zeigt ein weiteres Beispiel für ein Hebezeug, hier eine zum Umschlag von Containern genutzte Containerbrücke 36 in einer Seitenansicht. Die Containerbrücke 36 weist eine Laufkatze 3 sowie eine Hubvorrichtung auf. Die Hubvorrichtung weist vier Hubwerke mit je einer Seiltrommel auf, wobei aufgrund der Seitenansicht nur die zwei Hubwerke 4 und 5 dargestellt sind. Die Containerbrücke 36 ist gemäß der Darstellung auf einer Schiene 34 verfahrbar. Die Verfahrbarkeit ist auch durch eine schienenlose Einrichtung ermöglichbar, jedoch nicht dargestellt. Aufgrund des Verfahrens der Laufkatze 3 bzw. der Containerbrücke 36 bzw. durch Heben und Senken der Last 24 und/oder des Lastaufnahmemittels 23 in Hubrichtung 21 können auch bei Containerbrücken 36 Pen delungen, wie z. B. Drehpendelungen (Skewpendelung) der Last 24 und/oder des Lastaufnahmemittel 23 auftreten. Derartige Pendelungen sind durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Positionsbestimmung bzw. eine entsprechende Vorrichtung erkennbar. Zur Erkennung wird unter anderem eine Kamera 8 benötigt, welche im Bereich der Laufkatze 3 befestigt ist.
Die Darstellung gemäß 3 zeigt zur Verdeutlichung eine dreidimensionale Darstellung. An der Laufkatze 3 hängt über die Seile 12, 13, 14 und 15 ein Lastaufnahmemittel 23, an welchem wiederum die Last 24 hängt. Die Länge der Seile 12, 13, 14 und 15 ist über schematisch dargestellte Hubwerke 4, 5, 6 und 7 veränderbar. Die Kamera 8 nimmt über ein sich zur Last 24 hin weitendes Bildfeld 11 die Last 24 bzw. das Lastaufnahmemittel 23 auf. Auf dem Lastaufnahmemittel 23 befinden sich zwei Merkmale 9 und 10 welche durch eine Bildverarbeitung des von der Kamera 8 aufgenommenen Bildes erkannt werden.
Die Darstellung gemäß 4 zeigt eine Kamera 8 und eine aktive Lichtquelle 16. Beide sind im Bereich der Laufkatze 3 angeordnet. Die Lichtquelle ist nach dem Stand der Technik ein Scheinwerfer, der einen Reflektor 18 beleuchtet. Der Reflektor 18 wirft Licht zurück zur Kamera 8. Das Licht ist beispielsweise u. a. Infrarotlicht. Dieses Licht hat den zweifachen Abstand zwischen Kamera 8 und Reflektor 18 zurückzulegen. Die Intensität des in die Kamera 8 einfallenden Lichtes ist folglich gering. Das von der Kamera aufgenommene Bild wird einer Bildverarbeitung zugeführt, durch die eine Positionsbestimmung bzw. eine Pendelerkennung der Last bzw. des Lastaufnahmemittels möglich ist.
Die Darstellung gemäß 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Bei der Kamera 8 befindet sich eine aktive Lichtquelle 26. Sendet diese Lichtquelle 26 Licht in Richtung eines Merkmales 22 mit aktiver Lichtquelle so wird dies durch einen lichtempfindlichen Sensor 19 detektiert. Dadurch wird ein Blitz von aktiven Lichtquellen 17 des Merkmals 22 ausgelöst. Die aktive Lichtquelle 17 bzw. die aktiven Lichtquellen 17 können für sich das Merkmal 22 bilden. Das Merkmal 22 ist jedoch auch wie in der vorliegenden Darstellung noch durch passive Reflektoren 18 ergänzt. Ist das Lichtsignal von der aktiven Lichtquelle 26 ein Blitz, so ist der Blitz vom Merkmal 22 mit aktiver Lichtquelle als Tochterblitz bezeichenbar. Vorteilhaft dabei ist, dass das Lichtsignal einer aktiven Lichtquelle nur den einfachen Weg bis zum Zielort zurückzulegen hat.
Die Darstellung gemäß 6 zeigt ein Beispiel für den prinzipiellen hardwarmäßigen Aufbau des Merkmals 22 mit aktiver Lichtquelle. Ein infrarotlichtempfindlicher IR-Empfänger 29 empfängt ein Lichtsignal von der aktiven Lichtquelle bei der Kamera. Eine Sensorauswertung 30 steuert die aktive Lichtquelle beim Merkmal an, wobei das Merkmal auch nur aus einer bzw. mehreren Lichtquellen bestehen kann. In der Darstellung sind als aktive Lichtquellen mehrere Infrarot-Sender 27 – IR-Sender – dargestellt. Die Stromversorgung 31 erfolgt beispielsweise über eine Gleichstromquelle.

Claims

Verfahren zur Erkennung einer Position einer Last (24) und/oder eines Lastaufnahmemittels (223) eines Hebezeuges (1, 36), welches eine Laufkatze (3) zur Bewegung der Last (24) aufweist, wobei an der Laufkatze (3) eine aktive Lichtquelle (16) und eine Kamera (8) angebracht sind, welche beide in Richtung der Last (24) und/oder des Lastaufnahmemittels (23) ausrichtbar sind dadurch gekennzeichnet, dass die Last (24) und/oder das Lastaufnahmemittel (23) zumindest ein Merkmal (22) zur Erkennung der Position der Last (24) und/oder des Lastaufnahmemittels (23) aufweist, wobei das Merkmal (22) zumindest eine aktive Lichtquelle (17) aufweist und wobei von der aktiven Lichtquelle (16) an der Laufkatze ein Lichtsignal in Richtung des Merkmals (22) gesendet wird und vom Merkmal (22) nach einer Erkennung des Lichtsignals ein weiteres Lichtsignal zur Kamera (8) hin gerichtet gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtsignale Blitze gesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtsignale ein Licht im sichtbaren Bereich und/oder im nichtsichtbaren Bereich gesendet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Sensor (19) des Merkmals (22) das Lichtsignal aus Richtung der Laufkatze (3) erkannt wird.
Vorrichtung zur Erkennung einer Position einer Last (24) und/oder eines Lastaufnahmemittels (23) eines Hebezeuges (1, 36), welches eine Laufkatze (3) zur Bewegung der Last (24) und/oder des Lastaufnahmemittels (23) aufweist, wobei die Vorrichtung eine an der Laufkatze (3) angebrachte aktive Lichtquelle (16) und eine Kamera (8), welche beide in Richtung der Last (24) und/oder des Lastaufnahmemittels (23) ausrichtbar sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner zumindest ein an der Last und/oder dem Lastaufnahmemittel (23) angeordnetes Merkmal (22) umfassend zumindest eine aktive Lichtquelle (17) sowie einen lichtempfindlichen Sensor (19) zur Erkennung der Aussendung eines Lichtsignals der aktiven Lichtquelle (16) an der Laufkatze (3) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lichtquelle eine Blitzeinrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lichtquelle eine Infrarotlichtquelle ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Merkmal einen Lichtreflektor (18) aufweist.